(57)【要約】【課題】  プラズマによる物理的なドライエッチングでの耐性に優れたレジスト材を用いることで、金属メッキ等の下地処理を不要とすると共に、水晶基板の厚み方向の加工をより深く、且つ、高精度に行うことができる水晶デバイスの製造方法を提供することである。【解決手段】  水晶基板１１上に感光性樹脂からなるレジスト材１３による膜を形成し、このレジスト材１３を露光して所定形状のエッチングパターンを形成し、このエッチングパターンに沿ってエッチング処理を施すことによって、水晶基板１１を所定の形状に加工する水晶デバイスの製造方法であって、前記レジスト材１３が、ウレタンアクリレート樹脂等の高弾性素材を含み、前記水晶基板１１上に所定の厚みを持たせて形成した。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶基板上に感光性樹脂からなるレジスト膜を形成し、このレジスト膜を露光して所定形状のエッチングパターンを形成し、このエッチングパターンに沿ってエッチング処理を施すことによって、水晶基板を所定の形状に加工する水晶デバイスの製造方法であって、
前記レジスト膜が、有機系の高弾性素材を含み、前記水晶基板上に所定の厚みを持たせて形成されたことを特徴とする水晶デバイスの製造方法。
【請求項２】
有機系のレジストを水晶基板の表面に塗布する工程と、
前記レジストを所定のパターンに露光する工程と、
前記露光された部分のレジストをプラズマエッチング処理によって、所定の深さに侵食させるエッチング工程とを備えた水晶デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記レジストが、高弾性樹脂材である請求項１または２記載の水晶デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記レジストが、ウレタンアクリレート樹脂を含有する請求項１または２記載の水晶デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記レジストが、ウレタンアクリレート樹脂を５０〜８０重量パーセント含有する請求項４記載の水晶デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記所定の深さが１０〜１００μｍである請求項１または２記載の水晶デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記プラズマエッチング処理は、ＣＨＦ３、ＣＦ４、ヘリウムまたはアルゴンを含む混合ガスによる雰囲気中で行われる請求項１記載の水晶デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記ＣＨＦ３、ＣＦ４、ヘリウムまたはアルゴンの混合比は、０〜３：０〜３：７〜１０である請求項２記載の水晶デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライエッチング法を用いて、水晶基板を所定の形状に加工する水晶デバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、水晶原石からカットされた水晶基板から各種の振動モードを備えた水晶デバイスを製造する工程の一つにエッチング工程がある。このエッチング工程には、水晶基板を溶液に浸して不要な部分を侵食させる化学的なウェットエッチング法と、水晶基板をプラズマ雰囲気中で侵食させる物理的なドライエッチング法とがある。
【０００３】
前記ウェットエッチング法は、処理が比較的簡易であるが、カットされた水晶基板が持つ結晶方位によって、エッチングが困難であったり、エッチングの処理に多大な時間がかかったりする場合がある。また、エッチング自体の加工精度が元々低いため、複雑な形状の加工に対応できないといった問題があった。
【０００４】
一方、ドライエッチング法は、エッチング条件の制御が可能であることから電極形成などの微細加工を必要とする半導体の製造工程において広く使用されている。電極形成は、シリコン基板に被膜されるＳｉＯ２の侵食を目的としており、そのエッチング量は略１μｍ以下となっている。したがって、エッチング加工する際に使用するレジスト材の厚みが薄くてもエッチング耐性が十分とれるが、水晶基板の形状加工のように、厚み方向への侵食深さが要求される場合には、半導体の電極形成に使用されるような一般的なレジスト材では耐性が十分でない。
【０００５】
このような問題があるため、水晶基板において形状加工を行う際にドライエッチング法を選択する場合は、水晶基板の表面にドライエッチングに耐えうる金属メッキを予め施し、その上に通常の樹脂材を主成分としたレジスト材を形成して行われる。
【０００６】
図５は、従来のドライエッチング法によって水晶基板１を加工するための工程を示したものである。最初に水晶基板１の表裏両面にプラズマによるエッチング耐性用の金属メッキ２を施し（ｃ１）、その上にノボラック樹脂によるレジスト材３を一様に塗布する（ｃ２）。次に、レジストフォトリソグラフィー工程によって、前記レジスト材３を所定の水晶デバイスの外形形状にパターニングする（ｃ３）。次に、前記レジストフォトリソグラフィー工程によって露出された金属メッキ２を金属フォトリソグラフィー工程によって取り除き（ｃ４）、金属メッキ２上に残っているレジスト材３を完全に剥離する（ｃ５）。以上の（ｃ１）〜（ｃ５）の工程によって、水晶基板１の表面に所望の水晶デバイスの外形形状パターンが金属メッキ２によって形成される（ｃ６）。そして、次のドライエッチング工程によって、水晶基板１の露出面を所定深さに侵食させて取り除く（ｃ７）。
【特許文献１】特開２００２−２４６８７３号公報
【特許文献２】特開２００１−３１７９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記示したような従来のドライエッチング法にあっては、レジスト形成工程において、予め金属メッキによる下地処理を施さなければならず、また、エッチング工程においても金属メッキのエッチングが必要となる。このため、製造工数や製造コストが多くかかるといった問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、プラズマ等による物理的なドライエッチングでの耐性に優れたレジスト材を用いることで、金属メッキ等の下地処理を不要とすると共に、水晶基板の厚み方向の加工をより深く、且つ、高精度に行うことができる水晶デバイスの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の水晶デバイスの製造方法は、水晶基板上に感光性樹脂からなるレジスト膜を形成し、このレジスト膜を露光して所定形状のエッチングパターンを形成し、このエッチングパターンに沿ってエッチング処理を施すことによって、水晶基板を所定の形状に加工する水晶デバイスの製造方法であって、前記レジスト膜が、有機系の高弾性素材を含み、前記水晶基板上に所定の厚みを持たせて形成されたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の水晶デバイスの製造方法は、有機系のレジストを水晶基板の表面に塗布する工程と、前記レジストを所定のパターンに露光する工程と、前記露光された部分のレジストをプラズマエッチング処理によって、所定の深さに侵食させるエッチング工程とを備えた。
【００１１】
前記レジストが、高弾性特性を備えたウレタンアクリレート樹脂を含む。
【００１２】
前記レジストが、ウレタンアクリレート樹脂を５０〜８０重量パーセント含有する。
【００１３】
前記所定の深さが１０〜１００μｍである。
【００１４】
前記プラズマエッチング処理は、ＣＨＦ３、ＣＦ４、ヘリウムまたはアルゴンを含む混合ガスによる雰囲気中で行われ、その混合比は、０〜３：０〜３：７〜１０である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の水晶デバイスの製造方法によれば、水晶基板をパターニングする際に、ウレタンアクリレート樹脂等の有機系レジストを用いているため、プラズマエッチングにおける衝撃を吸収して耐性が十分とれる。このため、水晶基板の厚み方向の加工を短時間且つ精密に行うことが可能となった。また、前記パターニングとエッチングが一工程で済むことから加工工数及び加工コストの低減化が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面に基づいて、本発明に係る水晶デバイスの製造方法を詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明における水晶デバイスの製造方法の各工程を順に示したものである。本実施形態の加工方法では、水晶基板１１に感光性樹脂からなるレジスト膜（レジスト材）１３を形成するレジスト形成工程（ａ１）と、前記レジスト材１３を水晶デバイスの外形形状に合わせてパターニングするレジストフォトリソグラフィー工程（ａ２）と、前記パターニングに沿って水晶基板１１をエッチングするドライエッチング工程（ａ３）と、前記パターニングに使用したレジスト材１３を水晶基板１１の表面から剥離するレジスト除去工程（ａ４）とを備えている。
【００１８】
前記レジスト形成工程（ａ１）は、水晶結晶から所定のカット角で切り出された水晶基板１１の表面及び裏面に有機系のレジスト材１３を均一に貼付する。前記レジスト材１３には、厚みが４４μｍ程度のウレタンアクリレート樹脂を使用した。
【００１９】
レジストフォトリソグラフィー工程（ａ２）では、前記レジスト材１３の上に水晶デバイスの外形形状に合わせて形成されたフォトマスクを装着し、このフォトマスクを介して露光を行う。
【００２０】
ドライエッチング工程（ａ３）では、先の工程でパターニングされた水晶基板１１を物理的に侵食させることによって、所定の水晶デバイスの外形に打ち抜き形成される。このエッチング工程では、ＣＨＦ３、ＣＦ４、ヘリウムまたはアルゴンを含む混合ガスによる雰囲気中に高周波電圧をかけたプラズマを発生させて行われる。また、それぞれのガスの混合比は、０〜３：０〜３：７〜１０が望ましい。
【００２１】
最後に、前記エッチング工程によって打ち抜き形成された水晶基板１１の表面に残っているレジスト材１３をレジスト除去工程（ａ４）において剥離する。
【００２２】
図２は、前記ドライエッチング工程（ａ３）における水晶基板１１の侵食過程を示したものである。水晶基板１１は、最も深さ加工が難しいＺ板で、基板厚ｔ１＝１００μｍ（ｂ１）のものを使用した。レジスト材１３は、前述した高弾性材料のウレタンアクリレート樹脂を含み、レジスト厚＝４４μｍ（ｂ２）にして形成した。この状態でプラズマエッチングを行うと、前記レジスト材１３でマスクしていない水晶基板１１の侵食が深さｔ３進行する（ｂ３）。この水晶基板１１の侵食と同時にレジスト材１３の侵食も深さｔ４分生じるが、ｔ３に比べて侵食速度が抑えられる。プラズマエッチング処理をさらに進めていくと、水晶基板１１は、最終的に表面から裏面にかけて打ち抜き形成される（ｂ４）。このとき、レジスト材１３は、前記（ｂ３）から侵食が進行するが、水晶基板１１の表面に僅かに残った状態となる。
【００２３】
次に、前記レジスト材について、三種類のサンプルを用いたプラズマエッチング耐性の比較実験結果を図３に示す。使用したレジスト材は、前述した高弾性材料のウレタンアクリレート樹脂が６０〜７０wt％含有されたレジストＡと、低弾性材料のアクリルエステル樹脂が７０〜９０wt％含有されたレジストＢ及びノボラック樹脂が５〜４０wt％含有されたレジストＣである。なお、水晶基板１１は、図２に示したような、基板厚＝１００μｍのＺ板を用いた。
【００２４】
前記ウレタンアクリレート樹脂を主成分としたレジストＡを使用した場合は、レジストの厚みが約４４μｍに厚くして形成することができ、図４に示すように、水晶基板１１を２６μｍに加工した際のテーパ角が８６°と高精度な加工が可能となった。このときの選択比は約１．９である。比較のために使用したノボラック樹脂を含むレジストＣを使用した場合は、膜厚が２μｍと薄く、選択比も約１．０と小さいため、わずかな加工でレジストが消耗してしまう。このため、厚み方向の深い加工には不向きである。
【００２５】
また、アクリルエステル樹脂を主成分としたレジストＢを使用した場合は、膜厚が１４μｍに形成することができたが、水晶基板１１を４μｍとした段階でレジスト材１３の角が丸くなってしまい、精度の高い加工が困難であった。このときの選択比は、約１．２５となっている。
【００２６】
前記比較実験結果から、レジストＡの選択比が最も高いことが確認できた。したがって、ウレタンアクリレート樹脂を主成分としたレジスト材を使用することで、プラズマエッチング処理に十分対応できると共に精度の高い加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る水晶デバイスの製造方法の工程図である。
【図２】上記水晶デバイスの製造方法におけるドライエッチング処理過程を示す図である。
【図３】各種のレジスト材による水晶基板のエッチング量を比較したグラフである。
【図４】レジスト材にウレタンアクリレート樹脂を用いた場合のエッチング後の形状を示す図である。
【図５】従来のドライエッチング法による水晶デバイスの製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【００２８】
１１  水晶基板
１３  レジスト材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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