JP2013136811A

JP2013136811A - 電着レジストの膜厚制御方法

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Publication number: JP2013136811A
Application number: JP2011287716A
Authority: JP
Inventors: Kazuji Kikuchi; 一二菊池; Masaru Yokozawa; 賢横沢
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Finetech Miyota Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Finetech Miyota Co Ltd
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2013-07-11
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: JP5852439B2

Abstract

【課題】電着膜厚の調整は、電着液に２−オクタノンを混ぜ合わせ、電着液を３０分以上循環させた後、実際のワークを用い電着をおこなう。更にそのワークのベーキングを８５℃１５分おこない膜厚を測定する。この時、２−オクタノン供給量が足りず、膜厚が規格外であれば、更に同じ作業を繰り返し、膜厚を規格に入れる。また逆に２−オクタノン量が過剰であれば、膜厚の調整が出来なくなるため、長時間２−オクタノンの蒸発を待つことになる。というように、電着膜厚の調整には時間が掛かる。
【解決手段】所定の電着液を用いて、複数回の電着を行う際、経時的に変動する電着後の膜厚に応じて電圧を変動させ、膜厚を一定にする。電圧を変動させ、膜厚を一定とすることにより、時間の掛かる電着液の調整回数を減らし、かつ電着レジストの膜厚を容易に管理する。
【選択図】図３

Description

本発明は、振動子、センサ等の立体電極を形成する素子の製造方法に関する。より詳しくは、膜厚の制御に関する。

従来、振動子、センサの電極形成においては、リフトオフ方法が用いられて来たが、工程が煩雑なため、均一な三次元コーティングが可能で工程が短縮出来る電着レジストによるプロセスが増加して来ている。

電着の原理は電気めっきと似た方法であり、水溶性塗料を満たした塗料浴中に金属製の被塗物を浸し、これを陽極又は陰極として直流電圧をかけると、膜形成成分が負又は陽に荷電し、被塗物表面に電着する。電着形成物を陽極とする場合をアニオン電着、陰極とする場合をカチオン電着と呼ぶ。元々、電着はカチオン電着塗装などと呼ばれ、車の下塗り塗装などに用いられて来た。カチオン電着塗装は、大きな槽に入れた塗料側を電気の＋極とし、−電極に繋がっている車体を塗料槽にくぐらせ、電気的（イオンの働き）に車体に塗料を密着させるやり方で行なわれている。

近年、電子部品の小型化に伴い、振動子やセンサなどの電子部品も小型化が進んで来ている。その製造方法の1つとして、フォトリソグラフィ技術を用い、立体電極パターンを形成する方法として電着レジストが使用されるようになって来た。電着レジストによる立体電極の形成方法は、基本となる形状の振動子やセンサをウエハ上に形成した後、そのウエハ全面にパターンを形成させる電極膜を均一に形成させる。この電極膜上に電気を印加することにより、電着膜を形成させる。この電着膜をフォトリソプロセスにより、露光、現像を行い、さらに電極膜をエッチングで除去することにより、電極パターンを形成することが出来る。

ＰＥＰＲ２４００ＰＨＯＴＯＲＥＳＩＳＴローム・アンド・ハース電子材料株式会社ＰＥＰＲ２４００フォトレジストＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＭＡＴＥＲＩＡＬＳローム・アンド・ハース電子材料株式会社電着型フォトレジストを用いた回路形成技術日本ペイント株式会社

近年の水晶振動子やセンサの小型化に際し、電極パターニングも高精度が要求され、電着レジストを用いたプロセスにおいても膜厚の管理が必要である。

非特許文献１および非特許文献２に記載されているように、電着レジストの膜厚を管理するためには、電着液の１．固形分濃度、２．溶剤量、３．アミン価の管理が必要であり、定期的に分析をし、管理基準内に維持していく必要がある。この中で、１．固形分濃度および、３．アミン価は短期的に変動するものではないものの、２．溶剤量は、連続作業中においても変動し、膜厚の変化を引き起こすため、作業中においても溶剤の補充が必要となる。

例えば、ローム・アンド・ハース電子材料株式会社のＰＥＰＲ２４００を使用する場合、露光、現像等の条件を一定にするため、最低でも電着レジストの膜厚バラツキを±２μｍ程度には規定する必要があり、膜厚の調整は、溶剤である２−オクタノンを電着液に混ぜることにより行っている。図２は、従来の電着液調整と電着工程のフロー図である。

手動で調整する場合、１回の調整だけでも、２−オクタノンの計量、攪拌し、補充後、循環させて電着出来るまでには３０分以上の時間が掛かる。自動で２−オクタノンを定量供給することも可能であるが、電着液の使用回数等により、２−オクタノンの供給量と調整後の膜厚にズレが生じ膜厚の変動が大きくなることもあるため、補正が必要になる。またガスクロで定量分析を行うことにより、オクタノン濃度を測定することも出来るが、装置購入費や測定時間が掛かる。

本発明においては、電着液の調整回数を減らし、かつ、電着レジストの膜厚を容易に管理することができる膜厚制御方法を提供することを目的とする。

本発明の電着レジストの膜厚制御方法は、所定の電着液を用いて、複数回の電着を行う際の膜厚制御方法であって、膜厚変動に応じて電圧を変動させ、膜厚を一定にする。

上記膜厚制御方法における電圧の変動範囲を、設定する中心電圧に対し、調整電圧範囲−２０V〜＋２０Vとする。

上記膜厚制御方法における電圧の変動範囲を、３０Ｖ〜７０Ｖとする。

さらに、上記膜厚制御方法で形成する電着レジストの膜厚を、３μｍ〜１０μｍとする。

さらに、所定電圧以下となった後、溶剤を追加投入し、電着液の膜厚を粗調整し、電圧を補正して膜厚を微調整することを特徴とする。

上記手段によって、膜厚が変化した電着液に対する調整回数を大幅に減らすことが可能となり、作業性が向上した。

本発明によって、電着液の調整回数を減らし、かつ、電着レジストの膜厚を容易に管理することができる膜厚制御方法を提供することが可能となった。

本実施例における、各電圧（４０Ｖ，５０Ｖ，１００Ｖ）における２−オクタノン供給時の膜厚の変化を示すグラフ従来の電着液調整と電着工程のフロー図本実施例における、電着液調整と電圧シフトによる電着工程のフロー図

本発明における電着レジストの膜厚制御方法を、ローム・アンド・ハース電子材料株式会社のＰＥＰＲ２４００を使用し、水晶基板に電着レジストを成膜する工程を例に図を用いて説明する。図１は、各電圧（４０Ｖ，５０Ｖ，１００Ｖ）における２−オクタノン供給時の膜厚の変化を示すグラフであり、電着膜厚は電圧と２−オクタノンの調整量により、変化する。図３は、電着液調整と電圧シフトによる電着工程のフロー図である。

水晶振動子の電極パターンを形成する方法として、水晶エッチングで振動子の形状を形成後の水晶基板の全面をＣｒ３００Å、Ａｕ１２００Åでスパッタをおこなう。この水晶基板に電着レジストを塗布するため、電着治具に水晶基板１０枚をセットする。その後、ポリポジットスプレークリーナで前処理を行い、電着を行う。

電着レジストにローム・アンド・ハースのＰＥＰＲ２４００を使用する場合、膜厚調整を行うため、２−オクタノンを投入する。電着電圧と膜厚との関係は、図１に示すようなグラフになる。電着膜厚はワークの面積、表面を覆う膜条件（膜質、膜厚)に拠って変動するため、同一条件もしくは近い条件でデータを取ることが必要である。

まず、初期設定として、電着膜厚を５μｍ±２μｍの条件で電着するため、メスシリンダで６０ｍｌを計量し、１Ｌボトルに電着レジストを３００ｍｌ取り分けた液中に入れ、振りながら混ぜ合わせ後、レジスト槽に入れる。その後、約３０分程度循環させた後、ダミーウエハ１０枚を電着用治具に固定し、電着を行う。

電着レジストの膜厚を測定したところ、電着電圧５０Ｖにおいて、水晶基板の表面端面部５．３２μｍ／中心部４．５５μｍ、裏面端面部５．３４μｍ／中心部４．８４μｍであったため電着を開始した。

電着処理を続け、端面部膜厚が６．５μｍを超えたため、電着電圧を４０Ｖに下げ、電着膜厚を確認する。水晶基板の表面端面部５．２μｍ／中心部４．７３μｍ、裏面端面部５．４４μｍ／中心部４．８６μｍであったため、この条件で電着を続けた。

また経験的に電着電圧５０Ｖで２−オクタノン量を調整する条件では、電着電圧が３０Ｖ以下および７０Ｖ以上で調整する条件では、電着液組成がずれるため、生成する電着レジスト膜の均質性が悪くなる。

電着電圧が３０Ｖ以下および７０Ｖ以上に設定しないと膜厚が調整出来ない条件となるときには、電着電圧を５０Ｖに戻し、再度、２−オクタノンを入れ、電着液成分を調整する。ただし微調整が必要な場合は電着電圧を変更し、膜厚の微調整をおこなうことも出来る。

電着後、電着治具から水晶基板を取り外し、遠心乾燥機で７００ｒｐｍ、１５分間乾燥させる。その後、８５℃、１５分間ベーキングする。ベーキングから斜め露光までの４時間、湿度７０％以上の条件で加湿をおこなう。なお湿度条件は５０％程度以上あれば、露光後の現像においても、パターンの抜けにも連続処理を実施するため、露光機内での乾燥を考慮し、高めの加湿を行なっている。

本実施例では、電着電圧５０Ｖで、電着を開始したが、これに限定するものではなく、必要とする電着レジストの膜厚や電着液条件に応じて、設定すればよい。

Claims

所定の電着液を用いて、複数回の電着を行う際の膜厚制御方法であって、
膜厚変動に応じて電圧を変動させ、膜厚を一定に調整することを特徴とする電着レジストの膜厚制御方法。
請求項１において、電圧の変動範囲を、設定する中心電圧に対し、調整電圧範囲−２０Ｖ〜＋２０Ｖとすることを特徴とする電着レジストの膜厚制御方法。
請求項１において、電圧の変動範囲を、中心電圧５０Ｖ可変電圧範囲３０Ｖ〜７０Ｖとすることを特徴とする電着レジストの膜厚制御方法。
請求項２または３において、形成する電着レジストの膜厚を、３μｍ〜８μｍとすることを特徴とする電着レジストの膜厚制御方法。
所定回数の電着を行った後、
溶剤を追加投入し、電着液の膜厚を粗調整し、電圧を補正して膜厚を微調整することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の電着レジストの膜厚制御方法。