(57)【要約】【課題】製造効率の優れたマスク形成方法および基板加工方法を提供すること。【解決手段】基板上のマスク前駆層表面に硬質物質を供給し、所定のパターンが形成された金型を使用して、前記硬質物質を介し、マスク前駆層に押圧すると共に超音波を印加することでマスク前駆層を直接加工しマスク形成する。この方法により、従来フォトリソグラフィーにより行なっていた一連のマスク形成工程が不要となる。これによって、工程数の少ないマスク形成方法を提供することができ、補材や、エネルギーの消費量を低減することもできる。従って、製造効率の優れたマスク形成方法を提供することができる。また、当該方法によって形成されたマスクを用いることで、製造効率の優れた基板加工方法を提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にマスク前駆層を形成する工程と、
前記マスク前駆層の表面に硬質物質を供給する工程と、
前記硬質物質を介して、前記マスク前駆層に対して、所定のパターンが形成された金型を押圧すると共に超音波を印加し、マスクを形成する超音波加工工程と、を含み、
前記硬質物質の硬度は、前記マスク前駆層を構成する材料の硬度より高く、前記基板を構成する材料の硬度より低いことを特徴とするマスク形成方法。
【請求項２】
前記超音波加工工程は、
前記硬質物質を介して、前記マスク前駆層に対して、所定のパターンが形成された金型を押圧する工程と、
前記金型に超音波を印加する工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のマスク形成方法。
【請求項３】
基板上にマスク前駆層を形成する工程と、
前記マスク前駆層の表面に硬質物質を供給する工程と、
前記硬質物質を介して、前記マスク前駆層に対して、所定のパターンが形成された金型を押圧すると共に超音波を印加し、マスクを形成する超音波加工工程と、
前記マスクを用いて、前記基板をエッチングする工程と、を含み、
前記硬質物質の硬度は、前記マスク前駆層を構成する材料の硬度より高く、前記基板を構成する材料の硬度より低いことを特徴とする基板加工方法。
【請求項４】
前記超音波加工工程は、
前記硬質物質を介して、前記マスク前駆層に対して、所定のパターンが形成された金型を押圧する工程と、
前記金型に超音波を印加する工程と、を含むことを特徴とする請求項３に記載の基板加工方法。
【請求項５】
基板の表裏面の各々にマスク前駆層を形成する工程と、
前記表面のマスク前駆層に硬質物質を供給する工程と、
前記硬質物質を介して、前記表面のマスク前駆層に対して、所定のパターンが形成された金型を押圧すると共に超音波を印加し、表面マスクを形成する工程と、
前記裏面のマスク前駆層に硬質物質を供給する工程と、
前記硬質物質を介して、前記裏面のマスク前駆層に対して、所定のパターンが形成された金型を押圧すると共に超音波を印加し、裏面マスクを形成する工程と、
前記表面マスクと前記裏面マスクとを用いて前記基板の表裏両面からエッチングを行なう工程と、を含み、
前記表面マスクの形状と前記裏面マスクの形状が略重なるように形成されていることを特徴とする基板加工方法。
【請求項６】
前記硬質物質は、前記基板のエッチング液に溶解する材料からなることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の基板加工方法。
【請求項７】
前記基板は、水晶から成り、
前記マスク前駆層は、金（Ａｕ）層を含み、
前記硬質物質は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を含むことを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の基板加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスク形成方法および当該マスク形成方法によって形成されたマスクを用いた基板加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィーは、基板上に所望のパターンが転写（露光および現像）された、いわゆるレジストマスクを形成する工程を含む微細加工技術であり、半導体などの電子デバイスやＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）などの加工技術として広く使われている。
特許文献１には、この技術を用いて音叉型の水晶振動子を製造する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４７５９２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に代表される従来の技術では、多くの工程を必要とするという問題があった。詳しくは、基板にウェットエッチング用などのマスクを形成する場合に、まず基板表面にマスク前駆層を形成し、そのマスク前駆層を加工するために、更にレジストマスクを形成していた。すなわち、ひとつのマスク形成のために更に別のマスク形成工程が必要であり、その工程（レジストマスク形成工程）には、成膜、露光、現像、ベーキング、不要膜の除去、洗浄などの多くの付加的な工程を必要としていた。またそれに伴い多くの補材（間接材料）やエネルギーが消費されるという問題があった。
つまり、従来のフォトリソグラフィーを用いたマスク形成方法では、工程数が多いという課題があった。また、これに伴って補材やエネルギーの消費量が大きいという課題もあった。換言すれば、製造効率が良くないという課題があった。
また、マスク前駆層を加工する方法として、フォトリソグラフィーによらず、従来の超音波研削加工による方法を用いた場合には、加工後の基板の表面部に砥粒による面荒れやチッピングが発生し、加工品質が悪いという課題があった。これを解決するために、途中まで超音波研削加工を行い、その後にウェットエッチング法で基板表面をエッチングするという方法を取ったが、基板表面が充分に平坦化できないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例に係るマスク形成方法は、基板上にマスク前駆層を形成する工程と、マスク前駆層の表面に硬質物質を供給する工程と、硬質物質を介して、マスク前駆層に対して、所定のパターンが形成された金型を押圧すると共に超音波を印加し、マスクを形成する超音波加工工程とを含み、硬質物質の硬度は、マスク前駆層を構成する材料の硬度より高く、基板を構成する材料の硬度より低いことを特徴とする。
【０００７】
本適用例によれば、所定のパターンが形成された金型を使用して、硬質物質を介し、マスク前駆層に押圧すると共に超音波を印加することで、マスク前駆層を直接加工し、マスク形成をすることができる。金型に形成されたパターンによって、マスク前駆層は選択的に衝撃破砕されるために、金型に形成されたパターンは、マスク前駆層に転写される。また、硬質物質の硬度が、マスク前駆層を構成する材料の硬度より高く（硬く）、基板を構成する材料の硬度より低い（柔らかい）ため、衝撃破砕は、マスク前駆層に対して行なわれ、下層の基板に対しては行なわれない。つまり、マスク前駆層に対して所望の加工を行なうことができ、所望のマスクを容易に形成することができる。そのため、フォトリソグラフィーによる一連のマスク形成工程が不要となる。つまり、レジスト塗布、露光、現像、ベーク、などからなるレジストマスク形成工程を省くことができる。これによって、工程の簡略化および工程で使用される補材やエネルギーの削減ができる。従って、製造効率の優れたマスク形成方法を提供することができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に係るマスク形成方法において、超音波加工工程は、硬質物質を介して、マスク前駆層に対して、所定のパターンが形成された金型を押圧する工程と、金型に超音波を印加する工程とを含むことを特徴とする。
【０００９】
本適用例によれば、所定のパターンが形成された金型を、硬質物質を介してマスク前駆層に押圧することで、金型とマスク前駆層との間に硬質物質を一旦保持する。その後に金型に超音波を印加することで、保持した硬質物質を介してマスク前駆層を直接加工することができる。その結果、上記適用例と同様に、フォトリソグラフィーによる一連のマスク形成工程が不要となる。これによって、工程の簡略化および工程で使用される補材やエネルギーの削減ができる。従って、製造効率の優れたマスク形成方法を提供することができる。
【００１０】
［適用例３］本適用例に係る基板加工方法は、基板上にマスク前駆層を形成する工程と、マスク前駆層の表面に硬質物質を供給する工程と、硬質物質を介して、マスク前駆層に対して、所定のパターンが形成された金型を押圧すると共に超音波を印加しマスクを形成する超音波加工工程と、当該マスクを用いて、基板をエッチングする工程とを含み、硬質物質の硬度は、マスク前駆層を構成する材料の硬度より高く、基板を構成する材料の硬度より低いことを特徴とする。
【００１１】
本適用例によれば、基板の加工に用いられるマスク形成を、フォトリソグラフィーによる一連のマスク形成工程で行なうことなく実施できる。つまり、レジスト塗布、露光、現像、ベークなどからなるレジストマスク形成工程を省くことができる。これによって、工程の簡略化および工程で使用される補材やエネルギーの削減ができる。従って、製造効率の優れた基板加工方法を提供することができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に係る基板加工方法において、超音波加工工程は、硬質物質を介して、マスク前駆層に対して、所定のパターンが形成された金型を押圧する工程と、金型に超音波を印加する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
本適用例によれば、所定のパターンが形成された金型を、硬質物質を介してマスク前駆層に押圧することで、マスク前駆層と金型との間に硬質物質を一旦保持する。その後に金型に超音波を印加することで、保持した硬質物質を介してマスク前駆層を直接加工することができる。その結果、上記適用例と同様に、基板の加工に用いられるマスク形成を、フォトリソグラフィーによる一連の形成工程で行なうことが不要となる。これによって、工程の簡略化および工程で使用される補材やエネルギーの削減ができる。従って、製造効率の優れた基板加工方法を提供することができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例に係る基板加工方法において、基板の表裏面の各々にマスク前駆層を形成する工程と、表面のマスク前駆層に硬質物質を供給する工程と、硬質物質を介して、表面のマスク前駆層に対して、所定のパターンが形成された金型を押圧すると共に超音波を印加し、表面マスクを形成する工程と、裏面のマスク前駆層に硬質物質を供給する工程と、硬質物質を介して、裏面のマスク前駆層に対して、所定のパターンが形成された金型を押圧すると共に超音波を印加し、裏面マスクを形成する工程と、表面マスクと裏面マスクとを用いて基板の表裏両面からエッチングを行なう工程とを含み、表面マスクの形状と裏面マスクの形状が略重なるように形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、基板の表裏面にマスクを形成した後に、当該マスクを用いて、表裏両面からエッチングを行なうことにより、効率的に基板の加工をすることができる。従って、製造効率の優れた基板加工方法を提供することができる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例に係る基板加工方法において、硬質物質は、基板のエッチング液に溶解する材料からなることを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、基板の加工に用いられるマスクの形成工程で使用される硬質物質が、引き続く基板のエッチング工程で溶解するために、超音波加工後の硬質物質洗浄工程が不要となる。これによって、基板加工工程の簡略化が可能となる。従って、製造効率の優れた基板加工方法を提供することができる。
【００１８】
［適用例７］上記適用例に係る基板加工方法において、基板は水晶から成り、マスク前駆層は金（Ａｕ）層を含み、硬質物質は二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含むことを特徴とする。
【００１９】
本適用例によれば、水晶からなる基板の表裏面にマスクを形成した後に、当該マスクを用いて、表裏両面からエッチングを行なうことにより、効率的に基板の加工をすることができる。従って、製造効率の優れた水晶デバイスの基板加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態１に係る超音波加工装置の概略の構成を示す側面図。
【図２】（ａ）；マスク形成に使用する工具金型を示す斜視図、（ｂ）；圧電振動子を示す斜視図。
【図３】マスク形成方法を示すフローチャート図。
【図４】（ａ）〜（ｅ）；マスクの形成における工程態様図。
【図５】（ａ）；実施形態２に係る基板加工方法を示すフローチャート図。（ｂ）；マスク形成サブルーチンを示すフローチャート図。
【図６】（ａ）〜（ｇ）；基板の加工における工程態様図。
【図７】（ａ）〜（ｆ）；実施形態３に係る基板の加工における工程態様図。
【図８】工具金型の変形例を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した実施形態について、図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な程度の大きさとなるように、適宜拡大または縮小し縮尺を異ならしめている。また、図面に付記するＸＹＺ座標軸は、Ｘ軸方向を横方向、Ｙ軸方向を奥行き方向、Ｚ軸方向を縦方向（矢印方向を上、矢印と逆方向を下）と定義して説明する。
【００２２】
（実施形態１）
図１は、超音波加工装置の概略の構成を示す側面図である。
まず、実施形態１に係るマスクの形成工程で使用する超音波加工装置１００の構成について、図１を参照して説明する。
本実施形態に係るマスク形成方法は、フォトリソグラフィーによる加工方法を用いずに、超音波加工装置１００を用いて、超音波加工することによってマスク形成を行なうことを特徴としている。
【００２３】
＜超音波加工装置＞
超音波加工装置１００は、工具金型と被加工物との間に硬質物質を介在させた状態で、超音波を押圧印加することにより衝撃破砕加工（超音波加工）を行い、マスク形成を行なうための装置である。
図１において、超音波加工装置１００は、振動子１０、ホーン３０、工具金型２０、電圧発生器８０、スタンド９０、Ｚステージ９４などから構成されている。また、被加工物は、基板５０に積層されたマスク前駆層７０である。
振動子１０は、ピエゾ素子などの圧電素子からなり、電圧発生器８０から供給される交流電圧によって、縦方向（ホーン３０の長手方向）の超音波振動を発生させる。
ホーン３０は、振動子１０に連結しており、増幅した超音波振動２２を工具金型２０に伝達する。
工具金型２０は、ホーン３０に取り付けられている。工具金型２０については、後述する。
【００２４】
スタンド９０は、テーブル９１、支柱９２、ステー９３などから構成されている。
テーブル９１は、超音波加工装置１００の土台となる金属性のステージである。
支柱９２は、テーブル９１から略垂直上方に伸びる金属製の柱である。支柱９２は、テーブル９１の一端に固定されている。
ステー９３は、支柱９２の上部に取り付けられた横方向に延びる金属枠である。ステー９３は、ホーン３０をテーブル９１に対し略垂直方向に支えて、工具金型２０が基板５０の上部に対向した状態となるように保持している。
Ｚステージ９４は、テーブル９１の上に設置され、基板５０を乗せて縦方向に所定量移動させることが出来る押圧機構２３を有している。
以上の構成で、Ｚステージ９４に乗せた基板５０を工具金型２０に押圧し、超音波振動２２による衝撃破砕でマスク前駆層７０の超音波加工を行なう。
【００２５】
なお、基板５０を工具金型２０に押圧する機構は、上記の構成に限定するものではなく、例えば、工具金型２０を基板５０に押圧する機構であっても良い。この場合、工具金型２０は、ステー９３およびホーン３０と共に一体となっているため、ステー９３を支柱９２に沿って縦方向に所定量のスライドができるような構成とする。つまり、このような構成で、Ｚステージ９４は用いずに、工具金型２０側をテーブル９１の上に設置された基板５０の上部から押圧する構成であっても良い。
【００２６】
＜工具金型＞
図２（ａ）は、工具金型２０の下側を、つまりマスク前駆層７０（図１）を押圧する面を上面として見た斜視図である。また、（ｂ）は、圧電振動子を示す斜視図である。この圧電振動子５１は、工具金型２０を用いて形成したマスクを使って製造される成果物の一例である。
ここでは、工具金型２０について図２を参照して説明する。
工具金型２０は、マスク前駆層７０（図１）を超音波加工することでマスク形成するための金型であり、押圧面２０ｃには、所望のパターンをかたどった押し型が形成されている。この工具金型２０と、マスク前駆層７０との間に硬質物質を介在させ、超音波を押圧印加することでマスク前駆層７０に当該パターンが転写される。
【００２７】
工具金型２０は、略直方体のブロック２０ａから成り、基板５０（図１）と相対する面に、押圧面２０ｃを備えている。押圧面２０ｃには、圧電振動子５１の平面形状をかたどった深さｄの凹部２０ｂが、横方向に略等間隔で複数個形成されている。図２（ａ）の例では３個の圧電振動子５１をかたどった凹部２０ｂが形成されている。なお、凹部２０ｂの形や配置、数は、これに限定するものではなく、目的とするデバイスやパーツの形や大きさ、また、加工する基板の大きさや形に合わせて、適宜設定することが好ましい。
深さｄは、マスク前駆層７０の厚みや硬質物質４０の大きさに対して少なくとも１０倍以上の充分な深さとすることが望ましく、好適例としては、約５００倍の深さとしている。
ブロック２０ａは、好適例として、炭化タングステン（ＷＣ）とコバルト（Ｃｏ）を混合して焼結した超硬合金を用いている。なお、これに限定するものではなく、例えばチタン（Ｔｉ）や鉄（Ｆｅ）などの硬質な金属を用いても良い。
【００２８】
図１に戻る。
マスク形成のための超音波加工は、この工具金型２０がセットされた超音波加工装置１００を使用してマスク前駆層７０に対して行なう。
工具金型２０と、マスク前駆層７０との間には、硬質物質４０を分散液に混ぜたスラリー４０ａを介在させている。
工具金型２０を、硬質物質４０を介してマスク前駆層７０に押圧すると共に超音波を印加することで、マスク前駆層７０を選択的に衝撃破砕して除去し、マスクを形成する。
ここで形成されたマスクは、引き続く圧電振動子５１の製造過程で、基板５０をウェットエッチングする際のマスクとして使用される。
【００２９】
＜マスク形成方法＞
図３は、マスク形成方法を示すフローチャート図、図４（ａ）〜（ｅ）は、マスク形成方法を示す工程態様図である。
次に、マスク形成方法について、これらの図、および図１を参照して説明する。なお、図４（ｃ）の工具金型２０は、図２（ａ）のＡ−Ａ’断面を示している。
【００３０】
図３において、ステップＳ１は、超音波加工装置１００に基板５０をセットする前に行なう準備工程である。この工程では、基板５０にマスク前駆層７０を積層する。詳しくは、マスク前駆層７０として第１層７１、ついで第２層７２を蒸着法などにより積層する（図４（ａ））。基板５０は、好適例としてモース硬度が約７の水晶基板を用いている。また第１層７１には、好適例としてニッケル（Ｎｉ）を用いており、第２層７２には、金（Ａｕ）を用いている。第１層７１（ニッケル）は、第２層７２（金）と基板５０（水晶基板）との密着性を向上させるために設ける中間層である。マスク前駆層７０は、これら２層で厚さが１０００〜２０００Åの範囲内となるように積層されている。なお、基板５０やマスク前駆層７０の構成は、これらに限定するものではなく、目的とする成果物や、加工方法により適宜選定することができる。これらについては、後述する。
【００３１】
ステップＳ２では、基板５０を超音波加工装置１００（図１）にセットする。詳しくは、マスク前駆層７０が工具金型２０側となるようにして基板５０をＺステージ９４（図１）にセットする。
【００３２】
ステップＳ３では、基板５０に硬質物質４０を供給する。詳しくは、硬質物質４０を分散させたスラリー４０ａを、マスク前駆層７０の上にディスペンサーにより供給し、スキージ（いずれも図示せず）で塗布する（図４（ｂ））。なお、硬質物質４０を供給する方法は、これに限定するものではなく、硬質物質４０が、マスク前駆層７０の表面に満遍なく供給される方法であれば良い。また、超音波振動２２により、マスク前駆層７０を効率的に超音波加工するためには、硬質物質４０が、押圧面２０ｃとマスク前駆層７０との間隙に途切れることなく供給されている状態が好ましい。このために、充分な量のスラリー４０ａを塗布しておくことが望ましい。または、基板５０をスラリー４０ａが満たされた容器内に浸漬させた状態でＺステージ９４にセットするという方法をとっても良い。
【００３３】
硬質物質４０には、好適例として二酸化ケイ素を含むモース硬度が約６．５の粒子を用いている。また、粒径は、２０００〜３０００Åの範囲の粒子を用いている。なお、硬質物質４０は、これらに限定するものではなく、基板５０やマスク前駆層７０の材質または加工深さ、マスクパターンに必要とされる寸法精度などに合わせて適宜選定すれば良い。
ここで、硬質物質４０を構成する材料は、その硬度がマスク前駆層７０より高く、基板５０よりも低くなるように選定する必要がある。つまり、マスク前駆層７０＜硬質物質４０＜基板５０の順に硬度が高くなるように選定する。
分散液は、好適例として水を用い、硬質物質４０との体積混合比は、硬質物質：水≒１：５としている。なお、分散液は、これに限定するものではなく、硬質物質４０を略均一に分散させる不活性な液体であれば良い。また、体積混合比についても、これに限定するものではなく、マスク前駆層７０を効率的に超音波加工できる条件設定であれば良い。
【００３４】
ステップＳ４では、超音波加工装置１００を動作させてマスク前駆層７０を超音波加工し、マスクを形成する。詳しくは、Ｚステージ９４を押圧機構２３により一定の速度で上昇させ、工具金型２０に超音波振動２２をかけた状態で、マスク前駆層７０を押圧する。この際に、押圧面２０ｃ（凹部２０ｂを除いた部分）が、硬質物質４０を介してマスク前駆層７０を部分的に衝撃破砕する（図４（ｃ））。硬質物質４０の硬度は、マスク前駆層７０より高く、基板５０の硬度より低いため、超音波加工は、基板５０の表面が露出するまで進めることができる。凹部２０ｂはマスク前駆層７０を押圧しないため、マスク前駆層７０が衝撃破砕されずに残り、衝撃破砕されずに残された部分によってマスク７０ａが形成される（図４（ｄ））。換言すれば、押圧面２０ｃ（凹部２０ｂを除いた部分）の形状が開口部となったマスク７０ａが形成される。
【００３５】
また、押圧時に印加される超音波振動２２は、好適例として発振周波数約２０ｋＨｚ、振幅約２０００Åとしている。また、Ｚステージ９４の上昇速度は、好適例として５μｍ／秒としている。なお、超音波加工条件は、これらに限定するものではなく、マスク前駆層７０を効率的に加工できる条件設定であれば良い。つまり、マスク前駆層７０の材料構成や厚み、硬質物質４０の硬度や粒径、またスラリー４０ａ中の硬質物質濃度などによって、適宜設定しても良い。発信周波数は、１５〜１００ｋＨｚ、振幅は、膜厚よりも大きく、硬質物質の大きさより小さい範囲、Ｚステージの上昇速度は、０．１〜１０μｍ／秒の範囲で設定することが望ましい。また、超音波振動２２を印加した状態で工具金型２０を押圧することに限定するものではなく、工具金型２０をマスク前駆層７０に押圧した後で超音波振動２２の印加を開始しても良い。この場合、工具金型２０とマスク前駆層７０との間に一旦硬質物質４０を保持することができるため、その後に超音波を印加することで、より確実に硬質物質を介した超音波の押圧印加が可能となる。
【００３６】
ステップＳ５は、超音波加工完了後の後工程である。この工程では、基板５０を超音波加工装置１００から取り外し、水洗洗浄を行なってスラリー４０ａを取り除き、乾燥させる。なお、洗浄は水洗に限定するものではなく、基板５０やマスク７０ａに影響を与えずにスラリー４０ａが除去できる方法であれば良い。以上の工程をもって所望するマスクが完成する（図４（ｅ））。
【００３７】
ここで完成したマスクは、３個のマスク７０ａが横方向に略等間隔で並んでいる。マスク７０ａのパターン形状は、圧電振動子５１（図２（ｂ））の平面形状を呈している。完成したマスクを用いて、ウェットエッチングなどにより基板５０を加工すると、圧電振動子５１の平面形状が基板５０上に転写されるかたちで残される。
なお、本実施形態により形成されるマスクは、ウェットエッチング用に限定するものではなく、ドライエッチング用のマスクも形成することができる。また、従来のフォトリソグラフィーに使用されるフォトマスクも同様に形成することができる。
【００３８】
以上述べたように、本実施形態によるマスク形成方法によれば、以下の効果を得ることができる。
超音波加工装置１００を用いた超音波加工によって、基板５０上に、マスク７０ａを簡便に形成することができる。詳しくは、所望のパターンが形成された工具金型２０（押圧面２０ｃ）の形状を、超音波加工によって、基板５０のマスク前駆層７０に対して効率的に転写することができる。
特に、押圧面２０ｃとマスク前駆層７０との間に、その硬度がマスク前駆層７０より高く、基板５０よりも低い硬質物質４０を介在させた状態で、超音波振動２２を印加するため、マスク前駆層７０を選択的かつ効率的に超音波加工することができる。これは、マスク前駆層７０が除去された後、硬質物質４０が基板５０面に達しても、硬い基板５０を硬質物質４０で削ることが困難となるからである。
よって、マスク形成に多くの工程を要していたフォトリソグラフィーによる従来の形成方法よりも、工程数の少ないマスク形成方法を提供することができる。さらに、超音波加工に用いる補材は、硬質物質４０を含むスラリー４０ａだけであり、超音波加工に必要なエネルギー（電力）も僅かであることから、従来の形成方法よりも、補材や、エネルギーの消費量を低減することができる。
従って、製造効率の優れたマスク形成方法を提供することができる。
【００３９】
（実施形態２）
図５（ａ）は、実施形態２に係る基板加工方法を示すフローチャート図、（ｂ）は、マスク形成サブルーチンを示すフローチャート図、図６（ａ）〜（ｇ）は、基板加工方法を示す工程態様図である。
本実施形態に係る基板加工方法について、これらの図を参照して説明する。なお、実施形態１と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
本実施形態では、実施形態１のマスク形成方法を用いて基板５０の表裏面の各々にマスクを形成した後に、当該マスクを用いて、表裏両面からエッチングを行なうことにより、基板を加工する方法について説明する。ここでは、基板を加工して得られるデバイスの一例として、圧電振動子５１（図２（ｂ））を形成する方法の説明をする。
【００４０】
本実施形態では、実施形態１のマスク形成方法を用いて、基板５０の表裏面の各々に圧電振動子５１用のマスクを形成する。この際、表裏面のマスクは、基板５０を面方向から透過視した場合に略重なるように形成する。次に、これらをマスクとして、基板５０の表裏両面からウェットエッチングすることにより、圧電振動子５１の個片をかたち作る。
以下にその詳細を説明する。
なお、図５（ｂ）に示すステップＳ２〜Ｓ５のサブルーチンは、実施形態１のマスク形成のステップＳ２〜Ｓ５と同じである。
【００４１】
＜基板加工方法＞
図５（ａ）において、まず、ステップＳ１１では、準備工程として、基板５０の表裏面の各々にマスク前駆層７０を形成する。マスク前駆層７０は、それぞれ実施形態１と同様に第１層７１と第２層７２の２層構造となっている。（図６（ａ））。
【００４２】
ステップＳ１２では、基板５０の表面において、マスク形成のサブルーチンを実施し、マスク７０ａを形成する。詳しくは、実施形態１と同様のステップＳ２からステップＳ５を通した工程を実施して、基板５０の表面にマスク７０ａを形成する（図６（ｂ），（ｃ））。
【００４３】
ステップＳ１３では、基板５０の裏面において、マスク形成のサブルーチンを実施し、マスク７０ｂを形成する。詳しくは、基板５０を裏返し、実施形態１と同様のステップＳ２からステップＳ５を通した工程を実施して、基板の裏面にマスク７０ｂを形成する（図６（ｄ））。なお、このマスクは、マスクの形状が基板の表裏に相対する略同じ形状で、かつ、略重なるように形成する（図６（ｅ））。つまり、基板５０を上方または下方（Ｚ方向から）透過視した場合に、マスク７０ａとマスク７０ｂとが略重なるように、充分なＸＹ平面上での位置合わせを行い形成する。位置合わせの方法としては、基板５０の対角線上に位置合わせ用のマークを形成しておき、これを位置決めの基準として活用する、などによる方法が好ましい。
【００４４】
ステップＳ１４では、超音波加工装置１００から取り外した基板５０を、エッチング装置（図示せず）に移動して、ウェットエッチングを行なう。マスク７０ａと７０ｂとに覆われずに露出した部分が、基板５０の表裏両面からエッチングされ、圧電振動子５１の形状をした個片が残る形で形成される（図６（ｆ））。この工程で基板５０は、圧電振動子５１の単品状態になるため、以降の工程は、バスケットなどに収納してハンドリングする。
ウェットエッチング液には、好適例としてフッ酸と硝酸の混合液を用いている。なお、ウェットエッチング液はこれに限定するものではなく、マスクに覆われずに露出した部分が選択的にエッチングされる溶液であれば良い。
【００４５】
ステップＳ１５では、バスケットに収納した圧電振動子５１を剥離液に浸漬してマスク７０ａ，７０ｂを剥離する。剥離液には、好適例として、王水を用いている。なお、剥離液はこれに限定するものではなく、マスク７０ａ，７０ｂのみを選択的に溶解可能な、例えば、よう素とよう化アルカリの混合液を用いても良い。
【００４６】
ステップＳ１６では、水洗洗浄し、乾燥させて圧電振動子５１の個片が完成する（図６（ｇ））。なお、洗浄は水洗に限定するものではなく、圧電振動子５１に影響を与えず剥離液が除去され洗浄できる方法であれば良い。
また、ここでは、基板を加工して得られるデバイスとして、圧電振動子５１を形成する方法の説明をしたが、デバイスは圧電振動子に限定するものではなく、フォトリソグラフィーによる基板の加工を行なって得られる他の電子デバイスやＭＥＭＳにも適用できる。
【００４７】
以上述べたように、本実施形態による基板加工方法によれば、実施形態１における効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
基板５０の表裏に対称なマスクを形成した後に、当該２つのマスクを用いて、表裏両面からエッチングを行なうことにより、圧電振動子５１などのデバイスを効率的に製造することができる。特に、圧力センサー、加速度センサー、流量センサーなどに代表されるＭＥＭＳの製造工程に好適な加工方法として適用することができる。
従って、製造効率の優れた基板加工方法（デバイスの製造方法）を提供することができる。
【００４８】
（実施形態３）
図７（ａ）〜（ｆ）は、実施形態３に係る基板加工方法の工程態様図である。
本実施形態に係る基板加工方法について、これらの図、および図５を参照して説明する。
本実施形態に係る基板加工方法は、実施形態２の加工方法におけるマスク洗浄工程を省略した加工方法である。
実施形態２と異なる点について以下に説明する。なお、実施形態１、２と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
【００４９】
本実施形態では、図５（ａ）のステップＳ１２，Ｓ１３のマスク形成サブルーチンにおいて、マスク７０ａとマスク７０ｂとを超音波加工により形成した後に行なうスラリー４０ａの洗浄を省略している。
これ以外のステップは、実施形態２と同様である。洗浄が省略できるのは、引き続くステップＳ１４のウェットエッチング工程で、スラリー４０ａの洗浄を兼ねて行なうことができるからである。
詳しく説明すると、本実施形態の場合、好適例として、基板５０は水晶基板を用いており、ウェットエッチング液にはフッ酸と硝酸の混合液を用いている。硬質物質４０には、二酸化ケイ素などから成る粒子を用いているため、硬質物質４０はウェットエッチング液に可溶であり、基板５０のウェットエッチング工程においてスラリー４０ａの除去が可能である。換言すれば、ステップＳ１２およびステップＳ１３でのスラリー４０ａの洗浄工程が不要となる。ここで、ウェットエッチング工程の時間やエッチング液などの仕様は、硬質物質４０の溶解を含めた条件として適宜設定することが好ましい。
【００５０】
ステップＳ１２では、基板５０の表面において、マスク形成のサブルーチンを実施し、マスク７０ａを形成する。詳しくは、実施形態１のステップＳ２からステップＳ４を通した工程を実施して、基板５０の表面にマスク７０ａを形成する（図７（ｂ））。
ステップＳ１３では、基板５０の裏面において、マスク形成のサブルーチンを実施し、マスク７０ｂを形成する。詳しくは、基板５０を裏返し、実施形態１のステップＳ２からステップＳ４を通した工程を実施して、基板の裏面にマスク７０ｂを形成する（図７（ｃ））。
このため、基板５０の表裏両面にマスクを形成した後の態様、すなわちステップＳ１３を完了した態様は、スラリー４０ａが基板５０の表裏両面に残された状態となり、図７（ｄ）に示す状態となる。
【００５１】
ステップＳ１４では、超音波加工装置１００から取り外した基板５０を、エッチング装置に移動して、基板５０のウェットエッチングを行なう。詳しくは、基板５０を、スラリー４０ａが付いたままの態様（図７（ｄ））で、ウェットエッチング液に浸漬し、残留した硬質物質４０を溶解すると共に基板５０の露出した部分をエッチングして、圧電振動子５１の形状をした個片にする（図７（ｅ））。このステップＳ１４の仕上がり態様は、実施形態２の場合（図６（ｆ））と同様となる。
以降のステップＳ１５を経て、圧電振動子５１の個片が完成する（図７（ｆ））。
【００５２】
以上述べたように、本実施形態による基板加工方法によれば、実施形態２における効果に加えて以下の効果を得ることが出来る。
硬質物質４０の材料を、基板５０のエッチング液に溶解する材料とすることで、スラリー４０ａの洗浄工程の簡略化をはかることができる。これにより、さらに工程の簡略化および工程で使用される補材やエネルギーの削減ができる。
従って、製造効率のより優れた基板加工方法を提供することができる。
【００５３】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。なお、実施形態１と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
【００５４】
（変形例１）
図８は、工具金型の変形例を示す斜視図であり、図２に対応している。
本変形例に係る工具金型２１について、図８を参照して説明する。
実施形態１に係る工具金型２０について、押圧面２０ｃには、３個の凹部２０ｂが形成されているものとしたが、凹部２０ｂの形や配置およびその数は、これに限定するものではなく、目的とするデバイスやパーツの形や大きさ、また加工する基板の大きさや形に合わせて適宜設定すれば良い。
【００５５】
図８において、工具金型２１は、略直方体のブロック２１ａから成り、押圧面２１ｃを備えている。本変形例では、押圧面２１ｃには、４８個の凹部２１ｂが形成されている。凹部２１ｂは、凹部２０ｂと同様に圧電振動子５１をかたどった深さｄの凹部である。なお、超音波加工装置の加工条件は、製造仕様などに合わせた条件で適宜設定を行なう。つまり、マスク前駆層の厚み、１ショットで加工するマスクパターンの面積などにより超音波の周波数や振幅また工具金型の押圧、押圧印加時間などの適正化を行なう。
この変形例によると、一回の超音波加工（１ショット）で４８個のマスクパターンが形成出来るため、より製造効率を向上させることができる。
【００５６】
（変形例２）
上記実施形態では、基板５０として水晶基板を、マスク前駆層７０として金およびニッケルを、硬質物質４０として二酸化ケイ素などから成る粒子を使用するものとして説明したが、これらの材料に限定するものではなく、目的とするマスクやデバイスの種類に応じて、適宜、下記の材料の中から選定しても良い。なお、この場合であっても、硬質物質の硬度が、マスク前駆層７０より高く、基板５０よりも低くなるように選定する必要がある。
【００５７】
基板５０の材料としては、シリコン、鉄（Ｆｅ）、ソーダ石灰ガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス、軟鋼、硬鋼、セラミック、プラスチックなどである。
マスク前駆層７０の材料としては、ポリイミド、鉛（Ｐｂ）、スズ（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）や従来のフォトリソグラフィーで用いられていたレジストなどである。
硬質物質４０の材料としては、酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）、酸化マンガン（Ｍｎ2Ｏ3、ＭｎＯ2）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化珪素（ＳｉＯ2）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、酸化クロム（Ｃｒ2Ｏ3）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、炭酸バリウム（ＢａＣＯ3）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）、金属ガラス、ＳＫＤ−１などの合金、またはこれらの複合材料などである。
これらの構成であっても、上記のマスク形成や基板加工の方法を適用することができる。また、同様な作用効果を得ることが出来る。
【符号の説明】
【００５８】
１０…振動子、２０，２１…工具金型、２０ａ，２１ａ…ブロック、２０ｂ，２１ｂ…凹部、２０ｃ，２１ｃ…押圧面、２３…押圧機構、３０…ホーン、４０…硬質物質、４０ａ…スラリー、５０…基板、５１…圧電振動子、７０…マスク前駆層、７０ａ，７０ｂ…マスク、８０…電圧発生器、９４…Ｚステージ、１００…超音波加工装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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