JP2010177540A

JP2010177540A - 基板のドライエッチング方法

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Publication number: JP2010177540A
Application number: JP2009020085A
Authority: JP
Inventors: Shogo Okita; 尚吾置田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2010-08-12
Anticipated expiration: 2029-01-30
Also published as: JP5185847B2

Abstract

【課題】高硬度で脆い基板に対する微細加工を実現できる現実に実用化可能な基板のドライエッチング方法を提供する。
【解決手段】洗浄装置２で洗浄済みの支持基板１１に真空貼付装置３により粘着剤フィルム２１を真空貼付する。マスク層１３ａを形成済みの水晶基板９を、真空貼合装置４によって粘着剤フィルム２１を介して支持基板１１に真空貼り合わせする。支持基板１１をドライエッチング装置６の基板載置面４１ａに静電吸着すると共に、支持基板１１と基板載置面４１ａの間に伝熱ガスを供給した状態で、プラズマを発生させた水晶基板９をドライエッチングする。
【選択図】図１

Description

本発明は水晶基板等の硬脆性材料からなる基板の加工に適したドライエッチング方法に関する。

水晶振動片等の水晶デバイスを製造するために水晶基板を加工する方法として、ウエットエッチングが採用されている。しかし、水晶基板のウエットエッチングで実現可能な加工幅は１００〜８０μｍ程度であり、微細化には限界がある。また、ウエットエッチングでは水晶基板は結晶方位に沿ってエッチングされ、このことが加工上の制約となる。

ウエットエッチングでは不可避の微細化の限界や加工上の制約を解決するために、水晶基板をドライエッチングにより加工することが提案されている。例えば、特許文献１，２には、ドライエッチングとウエットエッチングの併用により水晶基板から水晶振動片を製造する方法が開示されている。また、特許文献３にはドライエッチングのみで水晶基板から水晶振動片を製造する方法が開示されている。

しかし、特許文献１〜３に開示されたものを含め、高硬度で脆い硬脆性材料である水晶基板の特性を考慮した現実に実用化可能なドライエッチング方法は提案されていない。つまり、水晶の小片等を実験的に微細加工することは一般的なドライエッチング方法で可能であるが、例えば直径ないし一辺が２〜３inch程度で、厚みが１００〜２００μｍ程度あるいはそれ以下の厚みで非常に薄くかつ脆く、熱により反りやそれに起因する割れが生じやすい水晶基板に対する微細加工を実現できる、実用的なドライエッチング方法は未だ提供されていない。

特開２００７−１３３８３号公報特開２００７−２５９０３６号公報特開２００７−１６６２４２号公報

本発明は、水晶基板等の高硬度で脆い硬脆性材料からなる基板に対する微細加工を実現できる現実に実用化可能な基板のドライエッチング方法を提供することを課題とする。

本発明は、エッチングガスが供給される真空容器と、前記真空容器内で前記エッチングガスを電離させてプラズマを発生されるプラズマ発生源と、誘電体からなり前記真空容器内の底部側に配置された基板載置部と、前記基板載置部に内蔵された静電吸着用電極と、前記基板載置部の上端面である基板載置面に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給機構とを備えるドライエッチング装置を準備し、互いに対向する第１及び第２の面のうち少なくとも第１の面にマスク層が形成された基板を準備し、前記基板よりも広い面積を有する支持基板を準備し、前記支持基板の互いに対向する第１及び第２の面のうち第１の面に粘着剤層を形成し、前記粘着剤層を介して前記基板の第２の面を前記支持基板の第１の面に貼り合わせ、前記基板を貼り合わせた前記支持基板を前記ドライエッング装置の真空容器内に搬入して、前記基板載置面に前記支持基板の第２の面を載置し、前記静電吸着用電極に直流電圧を印加して前記支持基板を前記基板載置面に静電吸着し、前記伝熱ガス供給機構により前記基板載置面と前記支持基板の第２の面との間に前記伝熱ガスを供給しつつ、前記プラズマ発生源によりプラズマを発生させて前記基板の第１の面をエッチングし、前記基板の第１の面のエッチング終了後に、前記基板を貼り合わせた前記支持基板を前記真空容器から搬出し、前記粘着剤層を除去して前記基板を前記支持基板から剥離させる、ドライエッチング方法を提供する。

基板を粘着剤層を介して支持基板に貼り合わせた状態で、ドライエッチング装置の真空容器への搬入出、ドライエッチング装置の基板載置部への載置等の取り扱いがなされる。従って、基板が水晶等の高硬度で脆い材料からなる場合でも、搬入出等の取り扱い時に作用する外力による基板の損傷を確実に防止できる。基板が水晶等の高硬度で脆い材料からなり、例えば２００μｍ以下、特に１００μｍ程度あるいはそれ以下の厚みで非常に薄い場合でも、基板を損傷させることなく真空容器への搬入出等の取り扱いが可能である。

粘着剤層を介して基板を支持基板に対して貼り合わせるので、支持基板、粘着剤層、及び基板間の相互の密着度が高い。また、支持基板は静電吸着によって基板載置面に対して高い密着度で保持される。従って、伝熱ガスを介した支持基板と基板載置面との間の熱伝導性、粘着剤層を介した支持基板と基板との間の熱伝導性がいずれもが良好である。その結果、高い冷却効率で基板を冷却できると共に、基板の温度を高精度で制御できる。基板を高効率かつ高精度で冷却することにより、熱に起因する基板の反り、剥がれ、割れ等の損傷や、基板が高温（例えば水晶基板の場合には４００〜５００℃以上）となることによる基板を構成する材料自体の変質を防止できる。

前記基板の第２の面に前記粘着剤層を介して前記支持基板に貼り合わせる際に、少なくとも前記基板の第２の面に形成された前記マスク層が前記粘着剤層内に埋まる深さまで前記基板を前記粘着剤層へ押し込む。

基板の第２の面を粘着剤層内に十分な深さまで埋め込むことにより、基板の第２の面と粘着剤層との境界へのプラズマの回り込みと、それに起因する基板の粘着剤層からの剥がれを防止できる。つまり、基板の第１の面をエッチング中、基板は支持基板に対して粘着剤層を介して密着した状態で保持される。

好ましくは、前記基板を前記粘着剤層へ押し込む深さは、前記基板の第１の面のエッチング終了時に、前記支持基板から前記粘着材層の表面までの高さが、前記支持基板から前記基板の第２の面までの高さよりも高くなるように、前記基板と前記粘着剤層の選択比に応じて設定する。これにより、基板の第１の面のエッチングが完了するまで、基板の第２の面と粘着剤層との境界へのプラズマの回り込みをより確実に防止できる。

水晶基板の両面をエッチングしてもよい。この場合、前記基板は前記第１及び第２の面の両方に前記マスク層が形成する。そして、前記基板を前記支持基板から剥離した後に、前記支持基板の第１の面に再度前記粘着剤層を形成し、前記粘着剤層を介してエッチング済みである前記基板の第１の面を前記支持基板の第１の面に貼り合わせ、前記基板を貼り合わせた前記支持基板を前記ドライエッング装置の真空容器内に搬入して、前記基板載置面に前記支持基板の第２の面を載置し、前記静電吸着用電極に直流電圧を印加して前記支持基板を前記基板載置面に静電吸着し、前記伝熱ガス供給機構により前記基板載置面と前記支持基板の第２の面との間に前記伝熱ガスを供給しつつ、前記プラズマ発生源によりプラズマを発生させて前記基板の第２の面をエッチングし、前記基板の第２の面のエッチング終了後に、前記基板を貼り合わせた前記支持基板を前記真空容器から搬出し、前記粘着剤層を除去して前記基板を前記支持基板から剥離させる。

前記基板の第１の面を前記粘着剤層を介して前記支持基板に貼り合わせる際に、少なくともエッチングにより生じた前記基板の第１の面の加工段差が前記粘着剤層内に埋まる深さまで前記基板を前記粘着剤層へ押し込む。

エッチングにより加工段差が生じている基板の第１の面を粘着剤層内に十分な深さまで埋め込むことにより、基板の第１の面と粘着剤層との境界へのプラズマの回り込みと、それに起因する水晶基板の粘着剤層からの剥がれを防止できる。従って、基板の第２の面をエッチング中、基板は支持基板に対して粘着剤層を介して密着した状態でより確実に保持される。また、基板の第１の面と粘着剤層との間の密着面積が増加するので、粘着剤層を介した支持基板と基板との間の熱伝導性がより良好となり、基板の第２の面をエッチング中の基板の冷却効率を向上できる。特に、基板から支持基板への熱伝導は両者間の最短距離の二乗に比例するため、基板の第１の面の加工深さが大きい場合（例えば加工深さがエッチング幅の２倍以上の場合）には基板と支持基板との間の熱伝導性が低下することになるが、加工段差が生じている基板の第１の面を粘着剤層内に十分な深さまで埋め込むことにより、この熱伝導性の低下を抑制できる。

好ましくは、前記基板を前記粘着剤層へ押し込む深さは、前記基板の第２の面のエッチング終了時に、前記支持基板から前記粘着材層の表面までの高さが、前記支持基板から前記基板の第１の面までの高さよりも高くなるように、前記基板と前記粘着剤層の選択比に応じて設定する。これにより、基板の第２の面のエッチングが完了するまで、基板の第１の面と粘着剤層との境界へのプラズマの回り込みをより確実に防止できる。

支持基板は基板載置面に載置されて静電吸着される第２の面に導電性部を有する。支持基板はサファイア、石英等の誘電体に導電性部として導電膜を形成したものであってもよいし、支持基板をＳｉ等の導電性を有する材料で構成してもよい。

前記支持基板への粘着剤層の形成は、フィルム状の粘着剤層を真空雰囲気下で前記支持基板に貼り付けることにより行う。

真空貼付により支持基板に粘着剤層を形成することにより、粘着剤層の支持基板に対する密着度が高く、かつ粘着剤層と支持基板の間に気泡が介在しない。そのため、ドライエッチング中の支持基板と粘着剤層との間の熱伝導性がより良好なり、基板をより高効率かつ高精度で冷却できる。その結果、熱に起因する基板の反り、剥がれ、割れ、変質等が生じるのを防止できる。また、ドライエッチング中の熱による支持基板からの粘着剤層の剥がれや気泡の膨張に起因する水晶基板の反り、剥がれ、割れ等の損傷を防止できる。

前記水晶基板の前記支持基板への貼り合わせは、真空雰囲気下で前記粘着剤層を介して前記水晶基板と前記支持基板を互いに加圧することにより行う。

真空貼合により粘着剤層を介して基板を支持基板に貼り合わせることにより、基板の粘着剤層に対する密着度が高く、かつ基板と粘着剤層との間に気泡が介在しない。そのため、ドライエッチング中の基板と粘着剤層との間の熱伝導性がより良好となり、基板をより高効率かつ高精度で冷却できる。その結果、熱に起因する基板の反り、剥がれ、割れ、変質等が生じるのを防止できる。また、ドライエッチング中の熱による基板からの粘着剤層の剥がれや気泡の膨張に起因する水晶基板の反り、剥がれ、割れ等の損傷を防止できる。

前記支持基板に前記粘着剤層を形成する前に前記支持基板を洗浄する。

粘着剤層と支持基板との間に塵等が介在すると、粘着剤層の支持基板に対する密着度が低下し、ドライエッチング中の粘着剤層と支持基板との間の熱伝導性の低下による基板の冷却効率や冷却精度の低下につながる。粘着剤層形成前に支持基板を洗浄することにより、粘着剤層と支持基板の間に塵等が介在するのを防ぐことができ、より高効率かつ高精度で基板を冷却できる。

好ましくは、前記支持基板の全面に前記粘着剤層を形成する。

支持基板の全面が粘着剤層で覆われるので、基板のドライエッチング時に支持基板がエッチングされるのを防止できる。その結果、支持基板からエッチング除去された材料に起因するコンタミネーションを防止でき、支持基板の使用寿命も延びる。

前記粘着剤層の除去は、例えばウエットエッチングにより行う。前記粘着剤層はポリイミド系粘着剤である場合、ウエットエッチングに用いる薬液は有機系溶剤である。

ウエットエッチングにより支持基板から粘着剤層を除去することにより、支持基板から基板を剥離する際に、割れ等の損傷の原因となる基板に作用する機械的応力を最小限に抑制できる。

好ましくは、前記粘着剤層を除去して前記基板を前記支持基板から剥離させる前に、アッシング処理により前記粘着剤層を除去する。具体的には、前記アッシング処理により、前記支持基板から粘着剤層の表面までの高さを、前記支持基板から前記基板の支持基板側の面までの高さよりも低くする。この高さまで粘着剤層を除去すると、基板の側壁から基板と粘着剤層の境界（基板の粘着剤層に対する貼り合わせ面）に薬液が進入し易くなり、基板を支持基板から剥離するために要する時間を短縮できる。

好ましくは、前記支持基板は、前記粘着剤層に前記ウエットエッチングに用いる薬液を導入するための溝又は貫通孔を備える。このような溝や貫通孔を設けることによっても、基板と粘着剤層の境界（基板の粘着剤層に対する貼り合わせ面）に薬液が進入し易くなり、基板を支持基板から剥離するために要する時間を短縮できる。

前記ドライエッチング装置は、前記基板載置部の下側が固定された支持部材と、前記支持部材内に形成された流路中で冷媒を循環させる冷却機構とをさらに備え、前記プラズマ発生源によりプラズマを発生させて前記水晶基板をエッチングする際に、前記支持部材を前記冷却機構により冷却する。

かかる冷却機構による冷却を実行することにより、より高効率かつ高精度でドライエッチング中の基板を冷却できる。

本発明の基板のドライエッチング方法によれば、粘着剤層を介して基板を支持基板に貼り合わせるので、ドライエッチング装置の真空容器への搬入出等の取り扱い時に作用する外力による基板の損傷を確実に防止できる。また、粘着層を介して基板を貼り合わせた支持基板を静電吸着により基板載置面に高密着度で保持し、かつ支持基板と基板載置面との間に伝熱ガスを供給した状態でドライエッチングを実行するので、基板を高効率かつ高精度で冷却でき、熱に起因する基板の反り、剥がれ、割れ等の損傷や基板を構成する材料自体の変質を防止できる。そのため、本発明のドライエッチング方法により、現実に実用可能な水晶基板等の硬脆性材料からなる基板に対する微細加工を実現できる。

特に、支持基板への粘着剤層の形成を真空雰囲気下での貼り付けで行うことや、粘着剤層を介した支持基板への基板の貼り合わせを真空雰囲気下行うことにより、気泡が介在せず高い密着度を有する状態で粘着剤層を介して支持基板に対して基板を貼り合わせることができるので、ドライエッチング中により高効率かつ高精度で基板を冷却できる。

次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。水晶は高硬度で脆いため、水晶基板はドライエッチングによる微細加工を行う上で半導体基板等の一般的な加工対象とは異なる特性を有する。具体的には、水晶振動片等の水晶デバイスの製造に使用される水晶基板は直径ないし一辺が２〜３inch程度で、厚さが１００〜２００μｍ程度あるいはそれ以下の厚みで非常に薄くかつ脆い。そのため、ドライエッチング装置の真空チャンバ内への搬入出等の取り扱いが困難である。また、水晶基板は非常に硬くエッチングレートが遅いため、ドライエッチングの際には水晶基板は長時間プラズマによる熱に曝されて高温となる。前述のように厚みが１００〜２００μｍ程度の非常に薄くかつ脆い水晶基板は、熱による反りやそれに起因する割れが生じやすい。また、ドライエッチングの際に高温となることで、水晶自体の変質が起こる。具体的には４００〜５００℃程度以上の高温で水晶自体の変質が起こる。従って、水晶基板のドライエッチングでは熱に対する十分な対策が必要である。以下に説明する本発明の実施形態は以上の点を考慮することで、水晶基板のドライエッチングによる微細加工を実現的に実用化とするものである。

（第１実施形態）
図１を参照すると、本実施形態における水晶デバイス製造装置１は、洗浄装置２、真空貼付装置３（概略を図２に示す。）、真空貼合装置４、ドライエッチング装置６（詳細を図３に示す。）、及びウエットエッチング装置７を備える。この水晶デバイス製造装置１は、水晶デバイスの一例である図４Ａ及び図４Ｂに示す音叉型の水晶振動片８を、図５及び図６に示す水晶基板９の両面、すなわち表面（第１の面）９ａと裏面（第２の面）９ｂの両方にドライエッチング加工を施すことにより製造する。また、この水晶デバイス製造装置１では、水晶基板９の取り扱いを容易にするために、図５に示す支持基板１１を使用する。図１において、実線の矢印は水晶基板９の表面９ａのドライエッチングにおける水晶基板９及び支持基板１１の経路を示し、点線の矢印は裏面９ｂのドライエッングにおける水晶基板９及び支持基板１１の経路を示す。

図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、水晶振動片８は、扁平な直方体状の基部８ａの一側部から互いに平行な一対の矩形断面の腕部８ｂ，８ｃが延びた形状を有する。個々の腕部８ｂ，８ｃの両面（図４Ａ及び図４Ｂにおいて上下面）には、矩形で有底状の断面形状を有する溝８ｄ，８ｅが設けられている。また、基部８ａ及び腕部８ｂ，８ｃの両面には金属層１２ａ，１２ｂがある。これらの金属層１２ａ，１２ｂは、後述するドライエッチングのためのマスク層（メタルマスク）１３ａ，１３ｂが残留したものである。金属層１２ａ，１２ｂは、水晶振動片８を振動させる電極として利用してもよいし、後工程で除去して別の電極を水晶振動片８に形成してもよい。

水晶振動片８の寸法は特に限定されないが、例えば以下のように設定される。基部８ａ及び腕部８ｂ，８ｃの厚みＴ１（金属層１２ａ，１２ｂを除く）は１００μｍ程度である。基部８ａの幅Ｗ１は２００〜５００μｍ程度、腕部８ｂ，８ｃの幅Ｗ２は６０〜１２０μｍ程度である。溝部８ｄ，８ｅは、深さＤ１が４０μｍ程度で、幅Ｗ３が２０〜３０μｍ程度である。また、金属層１２ａ，１２ｂの厚みＴ２は３〜５μｍ程度である。

図５、図６、及び図１０を参照すると、水晶基板９は厚みＴ’１が１００μｍ程度、直径が２〜３inch程度の薄板円板状であり、オリエンテーションフラット９ｃを有する。水晶基板９の表面９ａ及び裏面９ｂには、同一形状のマスク層１３ａ，１３ｂがパターンニングされている。本実施形態では、マスク層１３ａ，１３ｂは、Ｎｉ、Ｃｒ等の金属からなり、フォトリソグラフィによって所望の形成されている。また、マスク層１３ａ，１３ｂの厚みＴ’２は３〜５μｍ程度である。ただし、マスク層１３ａ，１３ｂの材質及び厚みはこれに限定されない。金属製のマスク層１３ａ，１３ｂは例えばスパッタリングにより形成される。

詳細は後述する水晶（水晶基板９）のエッチング条件において、レジストマスクのエッチング選択比は１〜３程度であり、本実施形態のように加工深さが数１０〜数１００μｍ程度である場合、レジストマスクを使用するならその厚みは数１０μｍ必要である。この数１０μｍの厚いレジストマスクは、露光装置の性能やコストを考慮すると寸法のバラツキが大きくなる。これに対し、水晶のエッチング条件でのＮｉ，Ｃｒ等のメタルマスクのエッチング選択比は２０〜４０程度あるので、加工深さが数１０〜数１００μｍ程度である場合、メタルマスクの厚みは３〜５μｍ程度でよく、寸法のバラツキを抑制して高精度で形成できる。そのため、本実施形態ではレジストマスクではなくＮｉ、Ｃｒ等の金属からなるマスク層１３ａ，１３ｂを使用している。しかし、金属製のマスク層１３ａ，１３ｂは、水晶基板９のドライエッチング中に加熱されて高温となる上にマスク層１３ａ，１３ｂが削られることで膜厚も変化するため、内部応力が生じる。この内部応力はマスク層１３ａ，１３ｂが形成された水晶基板９の反りの原因となる。つまり、金属からなるマスク層１３ａ，１３ｂを使用した場合、レジストマスクを使用した場合と比較して、ドライエッチング中に熱による水晶基板９の反りやそれに起因する割れが生じやすい。本実施形態では、後に詳述するようにドライエッチング中に高効率かつ高精度でマスク層１３ａ，１３ｂが形成された水晶基板９を冷却して比較的低い温度で維持できるので、マスク層１３ａ，１３ｂに生じる内部応力を低減ないし緩和し、ドライエッチング中の熱による水晶基板９の反りやそれに起因する割れ等の損傷を防止している。

また、本実施形態では水晶基板９の表面９ａと裏面９ｂの両方にマスク層１３ａ，１３ｂを形成しているので、表面９ａと裏面９ｂのうちの片方にのみマスク層を形成した場合と比較して、ドライエッチング中の高温となったマスク層１３ａ，１３ｂの内部応力は、水晶基板９の表面９ａと裏面９ｂに均等に作用する。この点でも、ドライエッチング中の熱による水晶基板９の反りやそれに起因する割れ等の損傷が防止される。

図６を参照すると、個々のマスク層１３ａ，１３ｂは、水晶基板９の周縁付近に形成された環状枠部１４と、互いに直交するように配置された２本の直線枠部１５ａ，１５ｂとを備える。また、直線枠部１５ａ，１５ｂで仕切られた環状枠部１４内の４個の領域にそれぞれに、水晶振動片８を形成するためのデバイス形成部１６が多数設けられている。詳細には、デバイス形成部１６は加工する水晶振動片８の外形に対応する輪郭を有し、かつ溝８ｄ，８ｅに対応する部分に開口１７を有する。両端が直線枠部１５ａと環状枠部１４に連続する枝枠部１８の両側に多数のデバイス形成部１６が配置されている。水晶基板９の表面９ａと裏面９ｂにドライエッチングを施すことにより、マスク層１３ａ，１３ｂで覆われることなく露出している部分の水晶が除去され、それによって個々の水晶振動片８の外形輪郭と溝８ｄ，８ｅが形成される。その後、デバイス形成部１６の部分を枝枠部１８から切り離すことで、図４Ａ及び図４Ｂに示す個々の水晶振動片８が得られる。以下の説明では、特に言及しない限り、単にマスク層１３ａ，１３ｂというときはデバイス形成部１６を言うものとする。マスク層１３ａ，１３ｂの形状は、この例に限定されず加工する水晶デバイスの形状、個数等に応じて任意に設定できる。

図５及び図９を参照すると、支持基板１１は水晶基板９よりも十分大きな面積を有する薄板円板状であり、ノッチ１１ｃが設けられている。本実施形態では、支持基板１１の面積は、５枚の水晶基板９を互いに十分な間隔をあけた状態で、かついずれの水晶基板９も支持基板１１の外周縁に対して十分な間隔をあけた状態で配置できるように、２００〜３４０mmに設定されている。

本実施形態では、支持基板１１はガラス製であり、下面（第２の面）１１ｂに導電性膜１９が形成されている。ただし、ガラスに替えて、サファイア、石英等の材料を採用できる。また、Ｓｉで支持基板１１を形成してもよい。Ｓｉはそれ自体が導電性を有するので、ガラス、サファイア、石英等の誘電体を採用する場合とは異なり、下面１１ｂに導電性膜１９を設ける必要はない。支持基板１１に要求される機能としては、十分な強度を有すること、熱伝導性が良好であること、後述する静電吸着用電極４７により静電吸着が可能であること、プラズマによりエッチングされにくいこと、水晶基板９を支持基板１１からウエットエッチングにより剥離する際に削れないこと等がある。これらの機能が得られる限り、支持基板１１の材質、構造、寸法等は特に限定されない。例えば、本実施形態では、支持基板１１の厚みＴ''は６００〜８００μｍｍ程度であるが、十分な強度が確保できる限り厚みＴ''は特に限定されない。

支持基板１１には、水晶基板９が粘着剤フィルム２１を介して貼り合わせられる５つの領域（図５参照）に厚み方向に上面１１ａから下面１１ｂまで貫通する多数の貫通孔１１ｄが形成されている。これらの貫通孔１１ｄは後に詳述するようにウエットエッチングにより支持基板１１から水晶基板９を剥離する際に、ウエットエッチングに用いる薬液を粘着剤フィルム２１へ導入する機能を有する。本実施形態における貫通孔１１ｄは、直径３００〜５００μｍ程度の円形の断面形状を有する。ただし、必要な機能を発揮する限り、貫通孔１１ｄの個数、分布、断面形状、寸法等は適宜設定できる。

詳細は後述するが、支持基板１１と水晶基板９の関係の理解を容易にするために、図１の水晶デバイス製造装置１により実行される工程の概略を図７Ａから図７Ｄを参照して説明する。まず、図７Ａに示すように、洗浄済みの支持基板１１の上面（第１の面）１１ａに粘着剤フィルム２１が貼り付けられる。次に、図７Ｂ及び図７Ｃに示すように、５枚の水晶基板９が粘着剤フィルム２１を介して支持基板１１に貼り合わせられる。この状態でドライエッチングを実行後、図７Ｄに示すようにウエットエッチングにより粘着剤フィルム２１を除去して５枚の水晶基板９を支持基板１１から剥離する。その後、洗浄済みの支持基板１１の上面１１ａに再度粘着剤フィルム２１を貼り付け、表裏反転させた水晶基板９を貼り合わせる。そして、再度ドライエッチングを実行した後、ウエットエッチングにより粘着剤フィルム２１を除去して５枚の水晶基板９を支持基板１１から剥離する。

図２を参照すると、真空貼付装置３は真空雰囲気のチャンバ２２内で、支持基板１１の上面１１ａへの粘着剤フィルム２１の貼り付けを実行する。粘着剤フィルム２１は両面にカバーフィルム２３ａ，２３ｂを設けた状態で供給される。真空貼付装置３のチャンバ２２内には、カバーフィルム２３ａ，２３ｂ付きの粘着剤フィルム２１が巻回された供給ロール２４が収容されている。供給ロール２４から巻き出された粘着剤フィルム２１から、一方のカバーフィルム２３ａ（図において下側）が剥離ロール２６により剥離される。カバーフィルム２３ａの剥離によって露出した粘着剤フィルム２１が支持基板１１の上面１１ａに貼り付けられ、図示しないカッタにより支持基板１１の外形輪郭に沿って粘着剤フィルム２１と他方のカバーフィルム２３ｂが切断される。その後、他方のカバーテープ２３ｂが剥離テープ２７によって剥離される。粘着剤フィルム２１は支持基板１１の全面に貼り付けられる。言い換えれば、粘着剤フィルム２１を貼り付けた後は、支持基板１１の上面１１ａは粘着剤フィルム２１で覆われて露出していない状態となる。

本実施形態では、粘着剤フィルム２１はポリイミド系粘着剤を厚みが一定のフィルム状としたものであり、カバーフィルム２３ａ，２３ｂはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる。また、粘着剤フィルム２１の厚みは４０μｍ程度であり、カバーフィルム２３ａ，２３ｂの厚みは７０μｍ程度である。粘着剤フィルム２１に要求される機能としては、十分な粘着力を有すること、耐熱性が高いこと、減圧高温下でもアウトガスが殆どでないこと（例えば５ｐｐｍ以下）、ウエットエッチングにより容易に除去できること等がある。これらの機能を満たす限り、粘着剤フィルム２１を構成する粘着剤の種類や厚みは特に限定されない。

図３を参照すると、ドライエッチング装置６は、その内部が水晶基板９に対するプラズマ処理を行う処理室を構成するチャンバ（真空容器）２８を備える。チャンバ２８の上端開口は石英等の誘電体からなる天板２９により密閉状態で閉鎖されている。天板２９上にはプラズマ発生源としてのＩＣＰ（誘導結合プラズマ）コイル３０が配設されている。ＩＣＰコイル３０にはマッチング回路３１を介して、高周波電源３２が電気的に接続されている。天板２９と対向するチャンバ２８内の底部側には、バイアス電圧が印加される下部電極としての機能及び基板の保持台としての機能を有する基板サセプタ３３が配設されている。チャンバ２８には、開閉可能な搬入出用のゲート３４が設けられている。また、チャンバ２８に設けられたエッチングガス供給口３６には、エッチングガス供給源３７が接続されている。エッチングガス供給源３７はＭＦＣ（マスフローコントローラ）等を備え、エッチングガス供給口３６から所望の混合比及び流量でエッチングガスを供給できる。さらに、チャンバ２８に設けられた排気口３８には、真空ポンプ等を備える真空排気装置３９が接続されている。

基板サセプタ３３は、セラミクス等の誘電体からなる基板載置板（基板載置部）４１、表面にアルマイト被覆を形成したアルミニウム等からなり、本実施形態ではペデスタル電極として機能する金属板（支持部材）４２、セラミクス等からなるスペーサ板４３、セラミクス等からなるガイド筒体４４、金属製のアースシールド４５、及び基板載置板４１の周囲を取り囲むリング４６を備える。基板サセプタ３３の最上部を構成する基板載置板４１は、金属板４２の上面に固定されている。

基板載置板４１は全体として薄い円板状であり、平面視での外形が円形である。基板載置板４１の上端面は水晶基板９を貼り合わせた支持基板１１が載置される基板載置面４１ａとして機能する。

基板載置板４１の基板載置面４１ａ付近には双極型の静電吸着用電極４７Ａ，４７Ｂが内蔵されている。これらの静電吸着用電極４７Ａ，４７Ｂには、直流電源４８と調整用の抵抗４９等を備える直流電圧印加機構５１Ａ，５１Ｂから静電吸着用の直流電圧が印加される。双極型の静電吸着用電極に代えて、単極型の静電吸着用電極を使用してもよい。

図１１Ａ、図１１Ｂ、図１５Ａ、及び図１５Ｂを併せて参照すると、基板載置面４１ａには、支持基板１１を載置した際に、基板載置面４１ａと支持基板１１の下面１１ｂとの間に閉塞された微小空間ないし隙間が形成されるように、互いに連通する多数の凹部４１ｂが形成されている。また、基板載置面４１ａには、伝熱ガス（本実施形態ではＨｅ）を基板載置面４１ａと支持基板１１の隙間に供給するための供給孔４１ｃが設けられている。これらの供給孔４１ｃは伝熱ガス供給機構５２に接続されている。伝熱ガス供給機構５２は、伝熱ガス源（本実施形態ではＨｅガス源）５３、伝熱ガス源５３から供給孔４１ｃに到る供給流路５４、供給流路５４の伝熱ガス源５３側から順に設けられた流量計５６、流量制御バルブ５７、及び圧力計５８を備える。また、伝熱ガス供給機構５２は、供給流路５４から分岐する排出流路５９と、この排出流路５９に設けられたカットオフバルブ６０を備える。さらに、伝熱ガス供給機構５２は、供給流路５４の圧力計５８よりも供給孔４１ｃ側と排出流路５９を接続するバイパス流路６１を備える。伝熱ガスの供給時にはカットオフバルブ６０は閉弁され、伝熱ガス源５３から供給流路５４を経て供給孔４１ｃへ伝熱ガスが送られる。流量計５６と圧力計５８で検出される供給流路５４の流量及び圧力に基づき、コントローラ６２が流量制御バルブ５７を制御する。一方、伝熱ガスの排出時にはカットオフバルブ６０が開弁され、支持基板１１の下面１１ｂと基板載置面４１ａの間の伝熱ガスは、供給孔４１ｃ、供給流路５４、及び排出流路５９を経て排気口５４から排気される。

基板載置板４１内の伝熱ガスの供給流路５４は個々の供給孔４１ｃに向けて鉛直方向（基板載置板４１の厚み方向）に延びる複数の流路として構成されている。つまり、基板載置板４１内の供給流路５４は水平方向により延びる部分や分岐部分を備えていない。そのため、静電吸着用電極４７を基板載置面４１ａ近傍に配置でき、比較的少ない電力で基板載置面４１ａに支持基板１１を強固に吸着させることができる。

金属板４２には、バイアス電圧としての高周波を印加する高周波印加機構６３が電気的に接続されている。高周波印加機構６３は、高周波電源６４とマッチング用の可変容量コンデンサ６５とを備える。

また、金属板４２を冷却する冷却機構６６が設けられている。冷却機構６６は金属板４２内に形成された冷媒流路６７と、温調された冷媒を冷媒流路６７中で循環させる冷媒循環装置６８とを備える。

また、チャンバ２８内には、基板サセプタ３３を貫通し、かつ駆動装置７１で駆動されて昇降する昇降ピン７２が設けられている。支持基板１１の搬入時には、昇降ピン７２は基板サセプタ３３から上端が突出する上昇位置にある。この上昇位置にある昇降ピン７２の上端に支持基板１１が載置される。この状態から、昇降ピン７２が降下することで、支持基板１１が基板サセプタ３３上に載置される。一方、プラズマ処理終了後の支持基板１１の搬出時には、昇降ピン７２が上昇位置となり、基板サセプタ３３から支持基板１１を持ち上げる。

次に、図８のフローチャート及び図９から図１６の模式図を参照して、水晶デバイス製造装置１により実行される工程を詳細に説明する。

まず、支持基板１１を洗浄装置２により洗浄する（図８のステップＳ１，図９）。洗浄方法としては、パーティクル除去に用いるＲＣＡ洗浄と呼ばれるアルカリ洗浄と酸洗浄を組み合わせた洗浄手法や純水洗浄がある。次に、洗浄済みの支持基板１１の上面１１ａに粘着剤フィルム２１を貼り付ける（図８のステップＳ２，図９）。この粘着剤フィルム２１の支持基板１１への貼り付けは、前述したように真空貼付装置３のチャンバ２２内での真空貼付により実行する。そのため、粘着剤フィルム２１の支持基板１１に対する密着度が高く、かつ粘着剤フィルム２１と支持基板１１との間に気泡が介在しない状態で粘着剤フィルム２１を支持基板１１に貼り付けることができる。また、粘着剤フィルム２１の貼り付けの前に、支持基板１１を洗浄するので、粘着剤フィルム２１と支持基板１１との間に塵等が介在しない。この点でも、粘着剤フィルム２１を支持基板１１に対して高い密着度を有するように貼り付けることができる。支持基板１１に貼り付ける際に粘着剤フィルム２１を加熱して軟化させれば、粘着剤フィルム２１の支持基板１１に対する密着度をさらに高めることができる。真空貼付の具体的条件としては、例えばチャンバ２２内の真空度（絶対真空を基準とする）が５０〜３００Ｐａ程度、ステージ温度が常温から８０℃程度である。

次に、真空貼合装置４により粘着剤フィルム２１を介して支持基板１１に５枚の水晶基板９を貼り合わせる（図８のステップＳ３，図１０）。図１０に模式的に示すように、真空貼合装置４のチャンバ７３内には、固定部７４と、この固定部７４の上方に位置する可動部７５が収容されている。支持基板１１は下面１１ｂ側が固定部７４の上端面に固定され、粘着剤フィルム２１を真空貼付済みの上面１１ａが上向きの姿勢となる。個々の水晶基板９は表面９ａが可動部７５の下端面に固定され、裏面９ｂが下向きの姿勢となる。この状態でチャンバ７３内が所定の真空度に減圧される。次に、可動部７５が鉛直方向下向きに移動し、それによって水晶基板９の裏面９ｂが支持基板１１上の粘着剤フィルム２１に押し込まれる。水晶基板９は、少なくとも裏面９ｂに形成されたマスク層１３ｂが完全に粘着剤フィルム２１内に埋まる深さまで、粘着剤フィルム２１内へ押し込まれる。真空貼合の具体的条件としては、例えばチャンバ２２内の真空度（絶対真空を基準とする）が１００〜７５０Ｐａ程度、ステージ温度が常温から８０℃程度、支持基板１１に対して水晶基板９を押圧する圧力が０．１〜１ＭＰａ程度である。

このように真空貼合装置４のチャンバ２２内での真空貼付により粘着剤フィルム２１を介して水晶基板９を支持基板１１に貼り合わせる。そのため、粘着剤フィルム２１と水晶基板９の間には気泡が存在せず、粘着剤フィルム２１に対する水晶基板９の密着度が高い。また、水晶基板９は少なくとも裏面９ｂに形成されたマスク層１３ｂが完全に粘着剤フィルム２１内に埋まるので、水晶基板９と粘着剤フィルム２１の密着面積が大きい。

真空貼合装置４により水晶基板９と粘着剤フィルム２１を互いに加圧して貼り合わせる際に、粘着剤フィルム２１を加熱してもよい。加熱による粘着剤フィルム１２が軟化するので、マスク層１３ｂによって形成されている水晶基板９の裏面９ｂの凹凸部に確実に粘着剤フィルム２１が入り込む。

次に、ドライエッチング装置６により水晶基板９の表面９ａのドライエッチングを実行する（図８のステップＳ４，図３，図１１Ａ，図１１Ｂ）。

最初に、粘着剤フィルム２１を介して５枚の水晶基板９を貼り合わせた支持基板１１が、図示しないアームによってゲート３４からドライエッチング装置６のチャンバ２８内に搬入され、下面１１ｂが基板載置面４１ａに載置される。具体的には、基板載置面４１ａよりも上方に位置する昇降ピン７２（上昇位置）の上端に支持基板１１の下面１１ｂが載置される。その後、駆動装置７１によって昇降ピン７２が降下し、それによって支持基板１１ｂの下面が基板載置面４１ａに載る。水晶基板９は粘着剤フィルム２１を介して支持基板１１に貼り合わせた状態で、チャンバ２８内への搬入と基板載置板４１への載置がなされる。前述のように本実施形態の水晶基板９は厚みＴ’１が１００μｍ程度で非常に薄いが、十分な強度を有する支持基板１１に貼り合わせた状態で取り扱うことによって搬入時に作用する外力による水晶基板９の損傷を確実に防止できる。

基板載置板４１に内蔵された静電吸着用電極４７に対して直流電圧印加機構５１から直流電圧が印加され、支持基板１１の下面１１ｂ（前述のように導電性膜１９が形成されている）が基板載置面４１ａに静電吸着される。静電吸着により支持基板１１は高い密着度で基板載置面４１ａに保持される。

続いて、供給孔４１ｃを通って伝熱ガス供給機構５２から伝熱ガス（本実施形態ではＨｅ）が供給され、凹部４１ｂにより形成されている基板載置面４１ａと支持基板１１の隙間に伝熱ガスが充填される。

その後、エッチングガス供給口３６を通ってエッチングガス供給源３７からチャンバ２８内にエッチングガスが供給されると共に、真空排気装置３９による排気が実行され、チャンバ２８内は所定圧力に維持される。続いて、高周波電源３２からＩＣＰコイル３０に高周波電圧を印加すると共に、高周波印加機構６３により基板サセプタ３３の金属板４２にバイアス電圧を印加し、エッチングガスを電離させてチャンバ２８内にプラズマＰを発生させる。このプラズマＰにより水晶基板９の表面９ａがエッチングされる。具体的には、個々の水晶基板９の表面９ａのうちマスク層１３ａで覆われていない部分、すなわち水晶振動片８の外形輪郭の外側の部分と溝８ｄの部分がエッチングされる。１枚の支持基板１１に５枚の水晶基板９を貼り付けているので、このドライエッチングはバッチ処理である。

水晶基板９のエッチング速度を高めるには、プラズマ密度が高く、かつ金属板４２に対し高いバイアス電圧を印加する必要がある。また、水晶基板９は高硬度であるので、プラズマ密度を高め、かつ高いバイアス電圧を印加しても、エッチング時間が長くなる。そのため、水晶基板９は長時間プラズマによる熱に曝され、プラズマからの熱吸収が著しい。また、水晶基板９は１００μｍ程度で非常に薄くかつ脆い。従って、仮に水晶基板９の冷却が不十分であるとすると、熱による反りやそれに起因する割れ等の損傷が生じる。また、水晶基板９が高温となる程、水晶基板９とマスク層１３ａ，１３ｂの熱膨張率の差に起因する内部応力も大きくなり、反り、割れ等の損傷が生じる。さらに、水晶基板９が４００℃〜５００℃程度移動の高温となると水晶自体の変質も起こる。しかし、本実施形態では、高効率かつ高精度で水晶基板９を冷却して比較的低い温度で維持できるため、水晶基板９のドライエッチングに要求されるエッチング条件（高プラズマ密度、高バイアス電圧、かつ長い処理時間）を充足しつつ、熱に起因する水晶基板９の損傷を防止できる。以下、この点について詳述する。

エッチング中は、冷媒循環装置６８によって冷媒流路６７中で冷媒を循環させて金属板４２を冷却し、それによって支持基板１１上の水晶基板９を冷却する。水晶基板９は粘着剤フィルム２１、支持基板１１、伝熱ガス、及び基板載置板４１を介した金属板４２との間の熱伝導により冷却される。真空貼付により支持基板１１に粘着剤フィルム２１を貼り付けているので、粘着剤フィルム２１の支持基板１１に対する密着度が高く、粘着剤フィルム２１と支持基板１１の間に気泡が介在しない。また、真空貼合により粘着剤フィルム２１を介して水晶基板９を支持基板１１に貼り合わせているので、水晶基板９の粘着剤フィルム２１に対する密着度が高く、かつ水晶基板９と粘着剤フィルム２１との間に気泡が介在しない。加えて、水晶基板９は十分な深さまで粘着剤フィルム２１に押し込まれており両者の密着面積が大きい。そのため、支持基板１１と粘着剤フィルム２１との間の熱伝導性と、粘着剤フィルム２１と水晶基板９との間の熱伝導性は、いずれも良好である。また、支持基板１１は基板載置面４１ａに対して静電吸着によって高い密着度で保持される上、支持基板１１と基板載置面４１ａとの間の伝熱ガスを充填しているので、支持基板１１と基板載置板４１との間の熱伝導性も良好である。このように基板載置板４１から水晶基板９までの間の熱伝導性が良好であるので、ドライエッチング中の水晶基板９を高効率かつ高精度で冷却できる。高効率かつ高精度で水晶基板９を冷却することにより、高プラズマ密度、高バイアス電圧、かつ長い処理時間（例えば８０分程度）というエッチング条件であっても水晶基板９を１００℃以下程度に維持できる。その結果、ドライエッチング中に水晶基板９が高温となって反り、剥がれ、割れ、変質等が生じるのを防止できる。また、ドライエッチング中の熱によって水晶基板９や支持基板１１からの粘着剤フィルム２１の剥がれや気泡の膨張に起因する水晶基板９の反り、剥がれ、割れ等の損傷を防止できる。さらに、水晶基板９を高効率かつ高精度で冷却することにより、水晶基板９を構成する水晶とマスク層１３ａ，１３ｂを構成する金属との熱膨張率の差による内部応力も緩和でき、この内部応力に起因する損傷も防止できる。さらにまた、高効率かつ高精度の冷却により水晶基板９が高温となることがないので、熱による水晶自体の変質も防止できる。

前述のように水晶基板９は少なくとも裏面９ｂに形成されたマスク層１３ｂが完全に粘着剤フィルム２１内に埋まる深さまで粘着剤フィルム２１内に押し込まれている。このように水晶基板９の裏面９ｂを粘着剤フィルム２１内に十分な深さまで埋め込むことにより、水晶基板９の裏面９ｂと粘着剤フィルム２１との境界へのプラズマの回り込みを防止できる。水晶基板９の裏面９ｂと粘着剤フィルム２１との境界へプラズマが回り込むと、この境界部分の粘着剤フィルム２１がエッチングされて水晶基板９の粘着剤フィルム２１からの剥がれの原因となる。水晶基板９を粘着剤フィルム２１内に十分な深さまで埋め込んでプラズマの回り込みを防止することにより、水晶基板９の粘着剤フィルム２１からの剥がれを防止でき、水晶基板９を支持基板１１に対して粘着剤フィルム２１を介して密着した状態で維持できる。

前述のように支持基板１１の上面１１ａの全面が粘着剤フィルム２１で覆われており、支持基板１１の上面１１ａのうち水晶基板９が貼り合されていない部分も上面１１ａ自体は露出しておらず、粘着剤フィルム２１で覆われている。従って、水晶基板９のドライエッチング中に支持基板１１がエッチングされるのを防止できる。その結果、支持基板からエッチング除去された材料に起因するコンタミネーションを防止できる。また、支持基板１１はドライエッチングされないので使用寿命が延びる。さらに、支持基板１１の上面１１ａの全面を粘着剤フィルム２１で覆うことにより、前述した水晶基板９の裏面９ｂと粘着剤フィルム２１との境界へのプラズマの回り込みと、それに起因する水晶基板９の粘着剤フィルム２１からの剥がれをより確実に防止できる。

図１１Ｂに模式的に示すように、水晶振動片８の外形輪郭の外側が水晶振動片８の外形断面の１／２の深さまでエッチングされ、溝８ｄのエッチング深さがの底部まで達した時点で水晶基板９の表面９ａのエッチングを終了する。前述した水晶基板９を粘着剤フィルム２１へ押し込む深さは、水晶基板９の表面９ａのエッチング終了時に、支持基板１１から粘着材フィルム２１の表面までの高さが、支持基板１１から水晶基板９の裏面９ｂまでの高さよりも高くなるように、水晶基板１１と粘着剤層２１の選択比に応じて設定することが好ましい。これにより、水晶基板９の表面９ａのエッチングが完了するまで、水晶基板９の裏面９ｂと粘着剤フィルム２１との境界へのプラズマの回り込みをより確実に防止できる。

本実施形態における具体的なエッチング条件は以下の通りである。エッチングガスはＣ_４Ｆ_８／Ｈｅ混合ガスであり、個々のガスの流量はＣ_４Ｆ_８が３０sccm、Ｈｅが１２０sccmである。チャンバ２８内の圧力は０．５Ｐａである。ＩＣＰコイル３０に印加する高周波電力は１５００Ｗで、金属板４２に印加するバイアス電力は７００Ｗである。静電吸着用電極４７に印加する電圧は±１．２ｋＶである。支持基板１１と基板載置面４１ａの間の隙間への伝熱ガス（本実施形態ではＨｅ）の充填圧は１２００Ｐａである。基板サセプタ３３の温度を２０℃程度に維持され、それによって水晶基板９の温度は１００℃以下程度に維持される。このエッチング条件で水晶基板９のエッチングレートは０．５〜１．０μｍである。Ｎｉ、Ｃｒ等の金属からなるマスク層１３ａ，１３ｂのエッチング選択比は２０〜４０程度ある。また、エッチング時間は４０〜８０分程度である。エッチングガスはＣ_４Ｆ_８／Ｈｅ混合ガスに限定されない。Ｃ_４Ｆ_８に代えて、他のフルオロカーボン系ガスを使用できる。例えば、ＣＨＦ_３、ＣＦ_４、Ｃ_４Ｆ_６、Ｃ_５Ｆ_８、ＣＨ_２Ｆ_２等を使用できる。フルオロカーボン系ガス以外では、ＳＦ_６、ＮＦ_３等を使用できる。また、Ｈｅに代えて他の希ガスを使用してもよい。

水晶基板９の表面９ａのエッチングが完了した後、水晶基板９を貼り合わせた支持基板１１はゲート３４からドライエッチング装置６のチャンバ２８外に搬出される。この際、まず駆動装置７１によって昇降ピン７２が上昇することで支持基板１１が基板載置面４１ａから離れ、その後図示しないアームによって支持基板１１がチャンバ２８外に搬出される。支持基板１１に貼り合わせた状態で取り扱うことによって搬出時に作用する外力による水晶基板９の損傷を確実に防止できる。

次に、水晶基板９を支持基板１１から剥離する（図８のステップＳ５，図１２）。具体的には、ウエットエッチング装置７により水晶基板９を支持基板１１に貼り合わせている粘着剤フィルム２１を除去することで、支持基板１１から水晶基板９を剥離する。本実施形態では粘着剤フィルム２１はポリイミド系粘着剤からなるので、薬液としてアセトン、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−ピロリドン）等の有機系溶剤を用いる。ただし、薬液の種類は粘着剤フィルム２１の材質に応じて適宜選択される。薬液に水晶基板９が貼り合わされた支持基板１１を浸漬する。浸漬中には薬液を撹拌する（水晶基板９が損傷しないのであれば、超音波振動を薬液に加えてもよい）。水晶基板９の支持基板１１からの剥離をウエットエッチングにより実行することにより、支持基板１１から水晶基板９を剥離する際に、割れ等の損傷の原因となる水晶基板９に作用する機械的応力を最小限に抑制できる。また、支持基板１１のうち水晶基板９を貼り合わせた５つ領域では厚み方向に貫通する貫通孔１１ｄを通って、薬液が粘着剤フィルム２１に導入されるので、水晶基板９に作用する機械的応力をより一層低減しつつ、速やかに支持基板１１から水晶基板９を剥離できる。具体的には、本実施形態のように支持基板１１に貫通孔１１ｄ（あるいは後述する図１９に示す溝１１ｆ）を設けた場合には、剥離に要する時間は６〜２０時間程度である。一方、支持基板１１に貫通孔１１ｄも溝１１ｆも設けない単なる板状とした場合、剥離に要する時間は３０〜４５時間程度である。

以上の工程（図８のステップＳ１〜Ｓ５）により、水晶基板９の表面９ａのエッチングが完了する。

次に、水晶基板９の裏面９ｂのエッチングを実行する。この裏面９ｂのエッチングの工程（図８のステップＳ６〜Ｓ１０）は表面９ａのエッチングの工程（図８のステップＳ１〜５）と同様の工程の繰り返しである。以下、裏面９ｂのエッチング工程について説明するが、特に言及しない点については表面９ａのエッチングの場合と同様である。

まず、洗浄装置２による支持基板１１の洗浄（図８のステップＳ６，図１３）を実行後、真空貼付装置３による真空貼付で支持基板１１の上面１１ａの全面に粘着剤フィルム２１を貼り付ける（図８のステップＳ７，図１３）。粘着剤フィルム２１の貼り付け前に支持基板１１を洗浄して塵等を除去すると共に、真空貼付により粘着剤フィルム２１を貼り付けるので、粘着剤フィルム２１を支持基板１１に対して塵や気泡等が介在しない高い密着度を有する状態で貼り付けることができる。

次に、真空貼合装置４により粘着剤フィルム２１を介して支持基板１１に５枚の水晶基板９を真空貼付によって貼り合わせる（図８のステップＳ８，図１４）。図１２において矢印Ａで模式的に示すように、水晶基板９を裏返してエッチングされていない裏面９ｂが上向きで表面９ａが下向きの姿勢とし、表面９ａを支持基板１１上の粘着剤フィルム２１に押し込む。水晶基板９の表面９ａにはドライエッチング（図８のステップＳ４）により加工段差が生じている。水晶基板９は少なくとも表面９ａに形成された加工段差が完全に粘着剤フィルム２１内に埋まる深さまで粘着剤フィルム２１内へ押し込まれる。真空貼合によって粘着剤フィルム２１を介して水晶基板９を支持基板１１に貼り合わせるので、粘着剤フィルム２１と水晶基板９の間に気泡が存在せず、粘着剤フィルム２１に対する水晶基板９の密着度が高い。また、水晶基板９は少なくとも加工段差が完全に粘着剤フィルム２１内に埋まるので、水晶基板９と粘着剤フィルム２１の密着面積が大きい。水晶基板９と粘着剤フィルム２１を互いに加圧する際に粘着剤フィルム２１を加熱すれば、加熱による粘着剤フィルム１２が軟化し、加工段差による凹凸に確実に粘着剤フィルム２１が入り込む。

次に、ドライエッチング装置６により水晶基板９の裏面９ｂのドライエッチングを実行する（図８のステップＳ９，図３，図１５Ａ，図１５Ｂ）。図１５Ｂに模式的に示すように、水晶振動片８の外形輪郭の外側では水晶振動片８の外形断面のうち表面９ａのエッチングでは除去されずに残留していた１／２の深さがエッチングされ、溝１３ｅのエッチング深さが底部に達するまで、水晶基板９の裏面９ｂのエッチングを継続する。裏面９ｂのエッチングが完了した時点で、水晶振動片８の外形輪郭の外側の領域では枝枠部１８、環状枠部１４、及び直線枠部１５ａ，１５ｂの部分を除いて水晶基板９の厚み方向全体で水晶が除去され、水晶基板９を厚み方向に貫通する開口が形成されている。また、個々の腕部８ｂ，８ｃの両面に溝８ｄ，８ｅが形成される。

洗浄済みの支持基板１１に真空貼付で貼り付けた粘着剤フィルム２１に対して、真空貼合によって水晶基板９を貼り合わせているので、水晶基板９及び支持基板１１は粘着剤フィルム２１に対する密着度が高く塵や気泡が介在せず、加えて、水晶基板９は十分な深さまで粘着剤フィルム２１に押し込まれており両者の密着面積が大きいので、熱伝導性が良好である。また、支持基板１１は基板載置面４１ａに対して静電吸着によって高い密着度で保持される上、支持基板１１と基板載置面４１ａとの間の伝熱ガスを充填しているので、支持基板１１と基板載置面４１ａとの間の熱伝導性も良好である。そのため、高プラズマ密度、高バイアス電圧、かつ長い処理時間（例えば８０分程度）というエッチング条件であっても水晶基板９を１００℃以下程度に維持でき、水晶基板９の反り、剥がれ等の損傷や水晶自体の変質を防止できる。特に、水晶基板９から支持基板１１への熱伝導は両者間の最短距離の二乗に比例するため、水晶基板９の表面９ａの加工深さが大きい場合（例えば加工深さがエッチング幅の２倍以上の場合）には水晶基板９と支持基板１１との間の熱伝導性が低下することになるが、加工段差が生じている水晶基板９の表面９ａを粘着剤フィルム２１内に十分な深さまで埋め込むことにより、この熱伝導性の低下を抑制できる。

また、水晶基板９の表面９ａは加工段差が埋まる深さまで粘着剤フィルム２１内に押し込まれているので、水晶基板９の表面９ａと粘着剤フィルム２１との境界へのプラズマの回り込みとそれに起因する水晶基板９の粘着剤フィルム２１からの剥がれを防止できる。そのため、水晶基板９を支持基板１１に対して粘着剤フィルム２１を介して密着した状態で維持できる。前述した水晶基板９を粘着剤フィルム２１へ押し込む深さは、水晶基板９の裏面９ｂのエッチング終了時に、支持基板１１から粘着材フィルム２１の表面までの高さが、支持基板１１から水晶基板９の表面９ａまでの高さよりも高くなるように、水晶基板１１と粘着剤層２１の選択比に応じて設定することが好ましい。これにより、水晶基板９の裏面９ｂのエッチングが完了するまで、水晶基板９の表面９ｂと粘着剤フィルム２１との境界へのプラズマの回り込みをより確実に防止できる。

さらに、支持基板１１の上面１１ａの全面が粘着剤フィルム２１で覆われているので、支持基板１１のエッチングとそれに起因するコンタミネーションを防止でき、支持基板１１の使用寿命も延び、プラズマの回り込みに起因する水晶基板９の粘着剤フィルム２１からの剥がれも防止できる。

さらにまた、水晶基板９は支持基板１１に貼り合わせた状態でドライエッチング装置６のチャンバ２８に対して搬入出されるので、搬入出時に作用する外力による水晶基板９の損傷を防止できる。

最後に、ウエットエッチング装置７５により粘着剤フィルム２１を除去して水晶基板９を支持基板１１から剥離する（図８のステップＳ１０，図１６）。ウエットエッチングによって支持基板１１からの水晶基板９の剥離を実行するので、割れ等の損傷の原因となる水晶基板９に作用する機械的応力を最小限に抑制できる。

以上の工程により水晶基板９の両面をドライエッチングして個々の水晶振動片８を形成した後、金属層１２ａ，１２ｂの除去や他の電極の形成等の後工程を必要に応じて実行する。

前述のように、粘着剤フィルム２１を介して水晶基板９を支持基板１１に貼り合わせるので、ドライエッチング装置６のチャンバ２８への搬入出等の取り扱い時に作用する外力による水晶基板９の損傷を確実に防止できる。また、真空貼付した粘着剤フィルム２１を介して水晶基板９を真空貼り合わせした支持基板１１を静電吸着により基板載置面４１ａに高密着度で保持し、かつ支持基板１１と基板載置面４１ａとの間に伝熱ガスを供給した状態でドライエッチングを実行するので、水晶基板９を高効率かつ高精度で冷却でき、熱に起因する水晶基板の反り、剥がれ、割れ等の損傷や水晶自体の変質を防止できる。特にこれらの点において、本実施形態の方法は、高硬度で脆い水晶からなる非常に薄い基板を、反り、割れ等の損傷も熱による水晶自体の変質も起こすことなくドライエッチングにより微細加工できる、現実に実用可能な方法である。

（第２実施形態）
図１７を参照すると、本実施形態における水晶デバイス製造装置１は、洗浄装置２、真空貼付装置３、真空貼合装置４、ドライエッチング装置６、及びウエットエッチング装置７に加え、アッシング装置１０を備える。図１８を併せて参照すると、水晶基板９の表面９ａのドライエッチング（ステップＳ４）の後であって、ウエットエッチングによる水晶基板９の支持基板１１からの剥離（ステップＳ５）の前に、アッシング装置１０によりアッシングが実行される（ステップＳ５’）。また、このアッシング装置１０により、水晶基板９の裏面９ｂのドライエッチング（ステップＳ９）の後であって、ウエットエッチングによる水晶基板９の支持基板１１からの剥離（ステップＳ１０）の前に、アッシング１０によりアッシングが実行される（ステップＳ１０’）。ステップＳ５’，Ｓ１０’のアッシング処理では、支持基板１１から粘着剤フィルム２１の表面までの高さを、支持基板１１から水晶基板９の支持基板１１側の面（ステップＳ５’では裏面９ａでステップＳ１０’では表面９ａ）までの高さよりも低くする。この高さまで粘着剤フィルム２１を除去すると、水晶基板９の側壁から水晶基板９と粘着剤フィルム２１の境界（基板の粘着剤層に対する貼り合わせ面）にウエットエッチングの薬液が進入し易くなり、水晶基板９を支持基板１１から剥離するために要する時間を短縮できる。

第２実施形態のその他の構成及び作用は第１実施形態と同様であるので、同一の要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本発明は、前記実施形態に限定されず以下に例示的に列挙するように種々の変形が可能である。

図１９に示すように、支持基板１１の上面１１ａのうち水晶基板９が貼り合わせられる領域に、溝１１ｆを設けても良い。この例では、溝１１ｆはマスク層１３ａ，１３ｂの環状枠部１４及び直線枠部１５ａ，１５ｂ（図６を併せて参照）に対応する個所に設けられている。また、この例での溝１１ｆは溝幅５０〜３００μｍ程度であり、断面が円弧状条である。図１９において破線の矢印で概念的に示すように、溝１１ｆを設けることによっても、水晶基板９を支持基板１１からウエットエッチングにより剥離する際に、水晶基板９と粘着剤フィルム２１の境界（水晶基板９の粘着剤フィルム２１に対する貼り合わせ面）に薬液が進入し易くなり、水晶基板９を支持基板１１から剥離するために要する時間を短縮できる。

粘着剤フィルムの真空貼付に代えて液状の粘着剤の塗布により支持基板に粘着剤層を形成してもよい。例えば、スピンコート等によって支持基板に粘着剤を塗布しても良い。この場合、真空貼付装置３に代えてスピンコータが必要となる。ただし、第１及び第２実施形態のように粘着剤フィルムを貼り付ける場合のほうが、スピンコータによる粘着剤の塗布の場合よりも、厚い粘着剤層を精度、再現性良く支持基板上に形成できる。

水晶基板９の支持基板１１からの剥離は、粘着剤層のウエットエッチングに限定されない。例えば、粘着剤層として紫外線剥離フィルムを用い、支持基板として紫外線を通す導電膜を形成したものを用い、紫外線による水晶基板９と支持基板１１の貼り合わせ面の剥離を行うことができる。

音叉型の水晶振動片を製造する場合を例に本発明を説明したが、本発明は他の種類の水晶振動片や、水晶振動片以外の水晶デバイスの製造にも適用できる。また、水晶以外の高硬度で脆い材料からなる基板についても、本発明により微細加工を実現できる。このような水晶以外に本発明により微細加工を実現できる硬脆性材料としては、例えばガラス、石英、サファイア、SiC、GaN、GaP、GaAs、AlN、ZnO、Si、LN（LiNbO）、LT(LiTaO)、LiGaO₂、βGa₂O₃、YAG(Y₃Al₅O₁₂)等がある。さらに、厚みＴ’１が１００μｍ程度の水晶基板９の場合を例に本発明を説明したが、水晶等の硬脆性材料からなり、例えば２００μｍ以下、特に１００μｍ程度あるいはそれ以下の厚みで非常に薄くかつ脆く、熱により反りやそれに起因する割れが生じやすい基板の微細加工を、本発明のドライエッチング方法により可能である。

第１実施形態における水晶デバイス製造装置のブロツク図。真空貼付装置の模式的な斜視図。ドライエッチング装置の模式的な断面図。水晶振動子の斜視図。図４ＡのIV−IV線での断面図。支持基板及び水晶基板の斜視図。水晶基板の平面図。粘着剤層が形成された支持基板の模式的な斜視図。粘着層を介して水晶基板の支持基板への貼り合わせの模式的な斜視図。粘着層を介して水晶基板が貼り合わせられた支持基板の模式的な斜視図。支持基板からの水晶基板の剥離の模式的な斜視図。第１実施形態における水晶基板の製造手順を示すフローチャート。支持基板の洗浄及び粘着剤層の貼り付け（１回目）を示す模式的な側面図。粘着剤層を介した支持基板への水晶基板（裏面）の貼り合わせを示す模式的な側面図。水晶基板（表面）のドライエッチング開始時を示す模式的な側面図。水晶基板（表面）のドライエッチング終了時を示す模式的な側面図。水晶基板（裏面）の支持基板からのウエットエッチングによる剥離を示す模式的な側面図。支持基板の洗浄及び粘着剤層の貼り付け（２回目）を示す模式的な側面図。粘着剤層を介した支持基板への水晶基板（表面）の貼り合わせを示す模式的な側面図。水晶基板（裏面）のドライエッチング開始時を示す模式的な側面図。水晶基板（裏面）のドライエッチング終了時を示す模式的な側面図。水晶基板（表面）の支持基板からのウエットエッチングによる剥離を示す模式的な側面図。第２実施形態における水晶デバイス製造装置のブロツク図。第２実施形態における水晶基板の製造手順を示すフローチャート。支持基板の代案を示す模式的な斜視図。

１水晶デバイス製造装置
２洗浄装置
３真空貼付装置
４真空貼合装置
６ドライエッチング装置
７ウエットエッチング装置
８水晶振動片
８ａ基部
８ｂ，８ｃ腕部
８ｄ，８ｅ溝
９水晶基板
９ａ表面
９ｂ裏面
９ｃオリエンテーションフラット
１０アッシング装置
１１支持基板
１１ａ上面
１１ｂ下面
１１ｃノッチ
１１ｄ貫通孔
１２ａ，１２ｂ金属層
１３ａ，１３ｂマスク層
１４環状枠部
１５ａ，１５ｂ直線枠部
１６デバイス形成部
１７開口
１８枝枠部
１９導電性膜
２１粘着剤フィルム
２２チャンバ
２３ａ，２３ｂカバーフィルム
２４供給ロール
２６剥離ロール
２７剥離テープ
２８チャンバ
２９天板
３０ＩＣＰコイル
３１マッチング回路
３２高周波電源
３３基板サセプタ
３４ゲート
３６エッチングガス供給口
３７エッチングガス供給源
３８排気口
３９真空排気装置
４０
４１基板載置板
４１ａ基板載置面
４１ｂ凹部
４１ｃ供給孔
４２金属板
４３スペーサ板
４４ガイド筒体
４５アースシールド
４６リング
４７静電吸着用電極
４８直流電源
４９抵抗
５１直流電圧印加機構
５２伝熱ガス供給機構
５３伝熱ガス源
５４供給流路
５６流量計
５７流量制御バルブ
５８圧力計
５９排出流路
６０カットオフバルブ
６１バイパス流路
６２コントローラ
６３高周波印加機構
６４高周波電源
６５可変容量コンデンサ
６６冷却機構
６７冷媒流路
６８冷媒循環装置
７１駆動装置
７２昇降ピン
７３チャンバ
７４固定部
７５可動部

Claims

エッチングガスが供給される真空容器と、前記真空容器内で前記エッチングガスを電離させてプラズマを発生されるプラズマ発生源と、誘電体からなり前記真空容器内の底部側に配置された基板載置部と、前記基板載置部に内蔵された静電吸着用電極と、前記基板載置部の上端面である基板載置面に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給機構とを備えるドライエッチング装置を準備し、
互いに対向する第１及び第２の面のうち少なくとも第１の面にマスク層が形成された基板を準備し、
前記基板よりも広い面積を有する支持基板を準備し、
前記支持基板の互いに対向する第１及び第２の面のうち第１の面に粘着剤層を形成し、
前記粘着剤層を介して前記基板の第２の面を前記支持基板の第１の面に貼り合わせ、
前記基板を貼り合わせた前記支持基板を前記ドライエッング装置の真空容器内に搬入して、前記基板載置面に前記支持基板の第２の面を載置し、
前記静電吸着用電極に直流電圧を印加して前記支持基板を前記基板載置面に静電吸着し、
前記伝熱ガス供給機構により前記基板載置面と前記支持基板の第２の面との間に前記伝熱ガスを供給しつつ、前記プラズマ発生源によりプラズマを発生させて前記基板の第１の面をエッチングし、
前記基板の第１の面のエッチング終了後に、前記基板を貼り合わせた前記支持基板を前記真空容器から搬出し、
前記粘着剤層を除去して前記基板を前記支持基板から剥離させる、ドライエッチング方法。
前記基板の第２の面に前記粘着剤層を介して前記支持基板に貼り合わせる際に、少なくとも前記基板の第２の面に形成された前記マスク層が前記粘着剤層内に埋まる深さまで前記基板を前記粘着剤層へ押し込む、請求項１に記載のドライエッチング方法。
前記基板を前記粘着剤層へ押し込む深さは、前記基板の第１の面のエッチング終了時に、前記支持基板から前記粘着材層の表面までの高さが、前記支持基板から前記基板の第２の面までの高さよりも高くなるように、前記基板と前記粘着剤層の選択比に応じて設定する、請求項２に記載のドライエッチング方法。
前記基板は前記第１及び第２の面の両方に前記マスク層が形成されたものであり、
前記基板を前記支持基板から剥離した後に、前記支持基板の第１の面に再度前記粘着剤層を形成し、
前記粘着剤層を介してエッチング済みである前記基板の第１の面を前記支持基板の第１の面に貼り合わせ、
前記基板を貼り合わせた前記支持基板を前記ドライエッング装置の真空容器内に搬入して、前記基板載置面に前記支持基板の第２の面を載置し、
前記静電吸着用電極に直流電圧を印加して前記支持基板を前記基板載置面に静電吸着し、
前記伝熱ガス供給機構により前記基板載置面と前記支持基板の第２の面との間に前記伝熱ガスを供給しつつ、前記プラズマ発生源によりプラズマを発生させて前記基板の第２の面をエッチングし、
前記基板の第２の面のエッチング終了後に、前記基板を貼り合わせた前記支持基板を前記真空容器から搬出し、
前記粘着剤層を除去して前記基板を前記支持基板から剥離させる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のドライエッチング方法。
前記基板の第１の面を前記粘着剤層を介して前記支持基板に貼り合わせる際に、少なくともエッチングにより生じた前記基板の第１の面の加工段差が前記粘着剤層内に埋まる深さまで前記基板を前記粘着剤層へ押し込む、請求項３に記載のドライエッチング方法。
前記基板を前記粘着剤層へ押し込む深さは、前記基板の第２の面のエッチング終了時に、前記支持基板から前記粘着材層の表面までの高さが、前記支持基板から前記基板の第１の面までの高さよりも高くなるように、前記基板と前記粘着剤層の選択比に応じて設定する、請求項５に記載のドライエッチング方法。
前記支持基板は少なくとも前記第２の面に導電性部を有する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のドライエッチング方法。
前記支持基板への粘着剤層の形成は、フィルム状の粘着剤層を真空雰囲気下で前記支持基板に貼り付けることにより行う、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のドライエッチング方法。
前記基板の前記支持基板への貼り合わせは、真空雰囲気下で前記粘着剤層を介して前記基板と前記支持基板を互いに加圧することにより行う、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のドライエッチング方法。
前記支持基板に前記粘着剤層を形成する前に前記支持基板を洗浄する、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のドライエッチング方法。
前記支持基板の全面に前記粘着剤層を形成する、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のドライエッチング方法。
前記粘着剤層の除去をウエットエッチングにより行う、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のドライエッング方法。
前記粘着剤層はポリイミド系粘着剤からなり、
前記ウエットエッチングに用いる薬液は有機系溶剤である、請求項１２に記載のドライエッチング方法。
前記粘着剤層を除去して前記基板を前記支持基板から剥離させる前に、アッシング処理により前記粘着剤層を除去することを特徴とする、請求項１２又は請求項１３に記載のドライエッチング方法。
前記アッシング処理により、前記支持基板から粘着剤層の表面までの高さを、前記支持基板から前記基板の支持基板側の面までの高さよりも低くする、請求項１３に記載のドライエッチング方法。
前記支持基板は、前記粘着剤層に前記ウエットエッチングに用いる薬液を導入するための溝又は貫通孔を備える、請求項１４に記載のドライエッチング方法。
前記ドライエッチング装置は、前記基板載置部の下側が固定された支持部材と、前記支持部材内に形成された流路中で冷媒を循環させる冷却機構とをさらに備え、
前記プラズマ発生源によりプラズマを発生させて前記基板をエッチングする際に、前記支持部材を前記冷却機構により冷却する、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載のドライエッチング方法。