基板の成膜方法、および圧電振動子の製造方法
【課題】信頼性の高い基板の成膜方法、および圧電振動子の製造方法を提供する。
【解決手段】圧電振動子の製造方法であって、少なくとも、圧電基板の被成膜領域を所定範囲で分割した開口を有するマスクに圧電基板を保持する工程と、蒸着法またはスパッタリング法により前記開口を通して前記圧電基板表面に薄膜を形成する工程と、前記薄膜上にレジスト膜を形成し、該レジスト膜を圧電振動子の形状にパターニングする工程と、圧電振動子の形状にパターニングされた前記レジスト膜をマスクとして露出した薄膜を除去する工程と、前記薄膜をマスクとして前記圧電基板をエッチングする工程と、を有する圧電振動子の製造方法とする。
【解決手段】圧電振動子の製造方法であって、少なくとも、圧電基板の被成膜領域を所定範囲で分割した開口を有するマスクに圧電基板を保持する工程と、蒸着法またはスパッタリング法により前記開口を通して前記圧電基板表面に薄膜を形成する工程と、前記薄膜上にレジスト膜を形成し、該レジスト膜を圧電振動子の形状にパターニングする工程と、圧電振動子の形状にパターニングされた前記レジスト膜をマスクとして露出した薄膜を除去する工程と、前記薄膜をマスクとして前記圧電基板をエッチングする工程と、を有する圧電振動子の製造方法とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面に薄膜を形成する基板の成膜方法、および圧電振動子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
時計や移動体通信機の基準発信源として２本の振動脚を持った、所謂音叉型振動子が広く用いられている。このような振動子は脚幅および脚長さによってその共振周波数が決定されるため、均一な脚幅と脚長さを得るために平板状の
圧電基板からフォトリソグラフィ技術によって形成、製造されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図３は圧電振動子の外観を示す図であり、圧電振動子３０は脚部３２と、脚部３２が接続される基部３１とからなっている。図４は圧電振動子の製造方法を説明するための図である。圧電振動子の製造方法は、例えば水晶等の平板状の圧電基板の表面に下地金属層であるＣｒ膜と表面金属層であるＡｕ膜の２層からなる薄膜を形成する（図４：Ｓ１）。
【０００４】
薄膜の形成は蒸着法やスパッタリング法で行われる。このような方法で基板表面に薄膜を形成する場合、基板をマスクに固定し、マスクに設けられた開口部を介して蒸着あるいはスパッタリングにより前記開口部に対応した形状の薄膜を形成している（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
次に、基板表面に形成した薄膜上にレジスト膜を塗布する（図４：Ｓ２）。続いて前記レジスト膜を露光・現像し、圧電振動子の形状にパターニングする（図４：Ｓ３）。その後、圧電振動子の形状にパターニングされたレジスト膜をマスクとして、露出している薄膜を除去して圧電基板を露出させ、最後に露出した圧電基板をエッチングすることで圧電振動子が形成される（図４：Ｓ４）。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３１５８８１号公報
【特許文献２】特開２００７−２７７６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
蒸着法やスパッタリング法による薄膜の形成では、被成膜対象である基板をチャンバー内に投入し、およそ常温から１５０℃という雰囲気条件下で成膜が行われ、薄膜の材料である粒子はおよそ３００℃〜４００℃の高温で基板に付着し基板に薄膜が形成される。基板への薄膜の形成では、基板の被成膜領域に対応した開口を有する金属等からなるマスクに基板を保持した状態で行い、前記開口に対応した薄膜を前記基板表面に形成する。ここで蒸着法やスパッタリング法による薄膜の形成は前述のような条件下で行われるが、例えば水晶からなる圧電基板とそれを保持する例えば金属からなるマスクとでは熱容量に違いがあり水晶からなる圧電基板に対し金属マスクの熱容量が小さいため、金属マスクに接している基板の前記開口周縁部が前記開口の中心付近より放熱が早く進み、開口周縁部に対し開口の中心付近の温度が高くなってしまう。このため前述の圧電振動子のように下地金属層としてＣｒ膜を形成し表面金属層としてＡｕ膜を形成した多層構成の薄膜を形成した場合、被成膜範囲に対応した開口の中心部が開口周縁部より高いため下地金属層のＣｒ膜が表面金属層のＡｕ膜への拡散が開口周縁部より進むこととなり、開口中心部においては基板と薄膜との密着力が悪く、薄膜の剥離という問題を起こす惧れがある。またこの問題を考慮しチャンバー内の温度全体を下げると開口中心部での下地金属層の拡散を抑えられ薄膜と基板との密着力を確保できるが、開口周縁部においては温度が低すぎ成膜条件が不十分となり密着力が十分得られない惧れがある。
【０００８】
本発明は上記課題を鑑み、薄膜形成時における被成膜領域内の温度分布を一定範囲内に抑えることで信頼性の高い基板の成膜方法、および圧電振動子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
基板の表面に薄膜を形成する基板の成膜方法であって、基板の被成膜領域を所定範囲で分割した開口を有するマスクに基板を保持し、蒸着法またはスパッタリング法により前記開口を通して前記基板表面に薄膜を形成する基板の成膜方法とする。
【００１０】
さらに前記マスクの開口にかけ渡された桟部により前記被成膜領域を分割する基板の成膜方法とする。
【００１１】
さらに前記基板の両面同時に薄膜を形成する基板の成膜方法とする。
【００１２】
圧電振動子の製造方法であって、少なくとも、圧電基板の被成膜領域を所定範囲で分割した開口を有するマスクに圧電基板を保持する工程と、蒸着法またはスパッタリング法により前記開口を通して前記圧電基板表面に薄膜を形成する工程と、前記薄膜上にレジスト膜を形成し、該レジスト膜を圧電振動子の形状にパターニングする工程と、圧電振動子の形状にパターニングされた前記レジスト膜をマスクとして露出した薄膜を除去する工程と、前記薄膜をマスクとして前記圧電基板をエッチングする工程と、を有する圧電振動子の製造方法とする。
【００１３】
さらに前記開口は前記開口にかけ渡された桟部により分割する圧電振動子の製造方法とする。
【００１４】
さらに前記圧電基板の両面同時に薄膜を形成する圧電振動子の製造方法とする。
【００１５】
さらに前記薄膜は、下地層としてのＣｒ膜と表面層としてのＡｕ膜の２層からなる圧電振動子の製造方法とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によって、薄膜形成時における被成膜領域内の温度分布を一定範囲内に抑えることができ信頼性の高い基板の成膜方法、および圧電振動子の製造方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の基板の成膜方法、および圧電振動子の製造方法について、水晶振動子を例にとって図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本実施例における水晶基板を金属マスクに保持した図の分解斜視図である。図２は、本実施例における水晶振動子の製造方法を示す図である。
【００１９】
まず、図１に示すように、水晶基板１０を上マスク１１ａと下マスク１１ｂとで構成された金属マスク１１に挟持し保持する（図２：Ｓ１）。上マスク１１ａと下マスク１１ｂは金属製の板部材であり、それぞれ被成膜領域に対応した開口１１ｃが形成されている。また、開口１１ｃは開口１１ｃをかけ渡す桟部１１ｄにより被成膜領域が所定範囲となるよう分割されている。ここで所定範囲とは、水晶基板１０表面に薄膜を形成する際に金属マスク１１と水晶基板１０の熱容量の違いによる開口１１ｃ周縁部と開口１１ｃ中心部との温度差に起因した開口１１ｃ中心部における下地金属層の表面金属層への拡散が水晶振動子の特性に影響を及ぼさない範囲以下で決定され、マスクや被成膜基板の材質により適宜決定される。桟部１１ｄにより開口１１ｃ（被成膜領域）を所定範囲で分割することにより、開口１１ｃ中心部と開口１１ｃ周縁部における温度差を小さくすることが可能となり、開口１１ｃ周縁部、開口１１ｃ中心部ともに基板と薄膜の密着力を確保することができる。
【００２０】
次に、水晶基板１０を金属マスク１１に保持した状態で、水晶基板１０と金属マスク１１をスパッタリング装置内に入れ、金属マスク１１の開口１１ｃを介して水晶基板１０の表面に薄膜を形成する（図２：Ｓ２）。本実施例では水晶基板１０の両面を同時に成膜し、薄膜は下地層としてＣｒ膜を、下地層上に表面層としてＡｕ膜を成膜する。
【００２１】
水晶基板１０の表面に薄膜が形成されたら、この薄膜表面上にスピンコート等の手段によりレジスト膜を形成し（図２：Ｓ３）、レジスト膜を水晶振動子の形状に対応したマスクを使い水晶振動子の形状にパターニングする（図２：Ｓ４）。
【００２２】
続いて、水晶振動子の形状にパターニングされたレジスト膜をマスクとして表面に露出している薄膜をエッチングにより除去する。そしてレジスト膜を剥離後、水晶基板１０表面に残っている水晶振動子の外形形状にかたどられた薄膜をマスクとして水晶基板１０をエッチングする（図２：Ｓ５）。最後に水晶基板１０上に残る薄膜１２を除去し水晶振動子の外形が完成される（図２：Ｓ６）。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施例における水晶基板を金属マスクに保持した図の分解斜視図。
【図２】本実施例における水晶振動子の製造方法を示す図。
【図３】圧電振動子の外観を示す図
【図４】圧電振動子の製造方法を説明するための図
【符号の説明】
【００２４】
１０ 水晶基板
１１ 金属マスク
１１ａ 上マスク
１１ｂ 下マスク
１１ｃ 開口
１１ｄ 桟部
３０ 圧電振動子
３１ 基部
３２ 脚部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面に薄膜を形成する基板の成膜方法、および圧電振動子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
時計や移動体通信機の基準発信源として２本の振動脚を持った、所謂音叉型振動子が広く用いられている。このような振動子は脚幅および脚長さによってその共振周波数が決定されるため、均一な脚幅と脚長さを得るために平板状の
圧電基板からフォトリソグラフィ技術によって形成、製造されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図３は圧電振動子の外観を示す図であり、圧電振動子３０は脚部３２と、脚部３２が接続される基部３１とからなっている。図４は圧電振動子の製造方法を説明するための図である。圧電振動子の製造方法は、例えば水晶等の平板状の圧電基板の表面に下地金属層であるＣｒ膜と表面金属層であるＡｕ膜の２層からなる薄膜を形成する（図４：Ｓ１）。
【０００４】
薄膜の形成は蒸着法やスパッタリング法で行われる。このような方法で基板表面に薄膜を形成する場合、基板をマスクに固定し、マスクに設けられた開口部を介して蒸着あるいはスパッタリングにより前記開口部に対応した形状の薄膜を形成している（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
次に、基板表面に形成した薄膜上にレジスト膜を塗布する（図４：Ｓ２）。続いて前記レジスト膜を露光・現像し、圧電振動子の形状にパターニングする（図４：Ｓ３）。その後、圧電振動子の形状にパターニングされたレジスト膜をマスクとして、露出している薄膜を除去して圧電基板を露出させ、最後に露出した圧電基板をエッチングすることで圧電振動子が形成される（図４：Ｓ４）。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３１５８８１号公報
【特許文献２】特開２００７−２７７６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
蒸着法やスパッタリング法による薄膜の形成では、被成膜対象である基板をチャンバー内に投入し、およそ常温から１５０℃という雰囲気条件下で成膜が行われ、薄膜の材料である粒子はおよそ３００℃〜４００℃の高温で基板に付着し基板に薄膜が形成される。基板への薄膜の形成では、基板の被成膜領域に対応した開口を有する金属等からなるマスクに基板を保持した状態で行い、前記開口に対応した薄膜を前記基板表面に形成する。ここで蒸着法やスパッタリング法による薄膜の形成は前述のような条件下で行われるが、例えば水晶からなる圧電基板とそれを保持する例えば金属からなるマスクとでは熱容量に違いがあり水晶からなる圧電基板に対し金属マスクの熱容量が小さいため、金属マスクに接している基板の前記開口周縁部が前記開口の中心付近より放熱が早く進み、開口周縁部に対し開口の中心付近の温度が高くなってしまう。このため前述の圧電振動子のように下地金属層としてＣｒ膜を形成し表面金属層としてＡｕ膜を形成した多層構成の薄膜を形成した場合、被成膜範囲に対応した開口の中心部が開口周縁部より高いため下地金属層のＣｒ膜が表面金属層のＡｕ膜への拡散が開口周縁部より進むこととなり、開口中心部においては基板と薄膜との密着力が悪く、薄膜の剥離という問題を起こす惧れがある。またこの問題を考慮しチャンバー内の温度全体を下げると開口中心部での下地金属層の拡散を抑えられ薄膜と基板との密着力を確保できるが、開口周縁部においては温度が低すぎ成膜条件が不十分となり密着力が十分得られない惧れがある。
【０００８】
本発明は上記課題を鑑み、薄膜形成時における被成膜領域内の温度分布を一定範囲内に抑えることで信頼性の高い基板の成膜方法、および圧電振動子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
基板の表面に薄膜を形成する基板の成膜方法であって、基板の被成膜領域を所定範囲で分割した開口を有するマスクに基板を保持し、蒸着法またはスパッタリング法により前記開口を通して前記基板表面に薄膜を形成する基板の成膜方法とする。
【００１０】
さらに前記マスクの開口にかけ渡された桟部により前記被成膜領域を分割する基板の成膜方法とする。
【００１１】
さらに前記基板の両面同時に薄膜を形成する基板の成膜方法とする。
【００１２】
圧電振動子の製造方法であって、少なくとも、圧電基板の被成膜領域を所定範囲で分割した開口を有するマスクに圧電基板を保持する工程と、蒸着法またはスパッタリング法により前記開口を通して前記圧電基板表面に薄膜を形成する工程と、前記薄膜上にレジスト膜を形成し、該レジスト膜を圧電振動子の形状にパターニングする工程と、圧電振動子の形状にパターニングされた前記レジスト膜をマスクとして露出した薄膜を除去する工程と、前記薄膜をマスクとして前記圧電基板をエッチングする工程と、を有する圧電振動子の製造方法とする。
【００１３】
さらに前記開口は前記開口にかけ渡された桟部により分割する圧電振動子の製造方法とする。
【００１４】
さらに前記圧電基板の両面同時に薄膜を形成する圧電振動子の製造方法とする。
【００１５】
さらに前記薄膜は、下地層としてのＣｒ膜と表面層としてのＡｕ膜の２層からなる圧電振動子の製造方法とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によって、薄膜形成時における被成膜領域内の温度分布を一定範囲内に抑えることができ信頼性の高い基板の成膜方法、および圧電振動子の製造方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の基板の成膜方法、および圧電振動子の製造方法について、水晶振動子を例にとって図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本実施例における水晶基板を金属マスクに保持した図の分解斜視図である。図２は、本実施例における水晶振動子の製造方法を示す図である。
【００１９】
まず、図１に示すように、水晶基板１０を上マスク１１ａと下マスク１１ｂとで構成された金属マスク１１に挟持し保持する（図２：Ｓ１）。上マスク１１ａと下マスク１１ｂは金属製の板部材であり、それぞれ被成膜領域に対応した開口１１ｃが形成されている。また、開口１１ｃは開口１１ｃをかけ渡す桟部１１ｄにより被成膜領域が所定範囲となるよう分割されている。ここで所定範囲とは、水晶基板１０表面に薄膜を形成する際に金属マスク１１と水晶基板１０の熱容量の違いによる開口１１ｃ周縁部と開口１１ｃ中心部との温度差に起因した開口１１ｃ中心部における下地金属層の表面金属層への拡散が水晶振動子の特性に影響を及ぼさない範囲以下で決定され、マスクや被成膜基板の材質により適宜決定される。桟部１１ｄにより開口１１ｃ（被成膜領域）を所定範囲で分割することにより、開口１１ｃ中心部と開口１１ｃ周縁部における温度差を小さくすることが可能となり、開口１１ｃ周縁部、開口１１ｃ中心部ともに基板と薄膜の密着力を確保することができる。
【００２０】
次に、水晶基板１０を金属マスク１１に保持した状態で、水晶基板１０と金属マスク１１をスパッタリング装置内に入れ、金属マスク１１の開口１１ｃを介して水晶基板１０の表面に薄膜を形成する（図２：Ｓ２）。本実施例では水晶基板１０の両面を同時に成膜し、薄膜は下地層としてＣｒ膜を、下地層上に表面層としてＡｕ膜を成膜する。
【００２１】
水晶基板１０の表面に薄膜が形成されたら、この薄膜表面上にスピンコート等の手段によりレジスト膜を形成し（図２：Ｓ３）、レジスト膜を水晶振動子の形状に対応したマスクを使い水晶振動子の形状にパターニングする（図２：Ｓ４）。
【００２２】
続いて、水晶振動子の形状にパターニングされたレジスト膜をマスクとして表面に露出している薄膜をエッチングにより除去する。そしてレジスト膜を剥離後、水晶基板１０表面に残っている水晶振動子の外形形状にかたどられた薄膜をマスクとして水晶基板１０をエッチングする（図２：Ｓ５）。最後に水晶基板１０上に残る薄膜１２を除去し水晶振動子の外形が完成される（図２：Ｓ６）。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施例における水晶基板を金属マスクに保持した図の分解斜視図。
【図２】本実施例における水晶振動子の製造方法を示す図。
【図３】圧電振動子の外観を示す図
【図４】圧電振動子の製造方法を説明するための図
【符号の説明】
【００２４】
１０ 水晶基板
１１ 金属マスク
１１ａ 上マスク
１１ｂ 下マスク
１１ｃ 開口
１１ｄ 桟部
３０ 圧電振動子
３１ 基部
３２ 脚部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に薄膜を形成する基板の成膜方法であって、
基板の被成膜領域を所定範囲で分割した開口を有するマスクに基板を保持し、蒸着法またはスパッタリング法により前記開口を通して前記基板表面に薄膜を形成することを特徴とする基板の成膜方法。
【請求項２】
前記マスクの開口にかけ渡された桟部により前記被成膜領域を分割することを特徴とする請求項１に記載の基板の成膜方法。
【請求項３】
前記基板の両面同時に薄膜を形成することを特徴とする請求項１、または２に記載の基板の成膜方法。
【請求項４】
圧電振動子の製造方法であって、
少なくとも、
圧電基板の被成膜領域を所定範囲で分割した開口を有するマスクに圧電基板を保持する工程と、
蒸着法またはスパッタリング法により前記開口を通して前記圧電基板表面に薄膜を形成する工程と、
前記薄膜上にレジスト膜を形成し、該レジスト膜を圧電振動子の形状にパターニングする工程と、
圧電振動子の形状にパターニングされた前記レジスト膜をマスクとして露出した薄膜を除去する工程と、
前記薄膜をマスクとして前記圧電基板をエッチングする工程と、
を有することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項５】
前記開口は前記開口にかけ渡された桟部により分割することを特徴とする請求項４に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項６】
前記圧電基板の両面同時に薄膜を形成することを特徴とする請求項４、または５に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項７】
前記薄膜は、下地層としてのＣｒ膜と表面層としてのＡｕ膜の２層からなることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項１】
基板の表面に薄膜を形成する基板の成膜方法であって、
基板の被成膜領域を所定範囲で分割した開口を有するマスクに基板を保持し、蒸着法またはスパッタリング法により前記開口を通して前記基板表面に薄膜を形成することを特徴とする基板の成膜方法。
【請求項２】
前記マスクの開口にかけ渡された桟部により前記被成膜領域を分割することを特徴とする請求項１に記載の基板の成膜方法。
【請求項３】
前記基板の両面同時に薄膜を形成することを特徴とする請求項１、または２に記載の基板の成膜方法。
【請求項４】
圧電振動子の製造方法であって、
少なくとも、
圧電基板の被成膜領域を所定範囲で分割した開口を有するマスクに圧電基板を保持する工程と、
蒸着法またはスパッタリング法により前記開口を通して前記圧電基板表面に薄膜を形成する工程と、
前記薄膜上にレジスト膜を形成し、該レジスト膜を圧電振動子の形状にパターニングする工程と、
圧電振動子の形状にパターニングされた前記レジスト膜をマスクとして露出した薄膜を除去する工程と、
前記薄膜をマスクとして前記圧電基板をエッチングする工程と、
を有することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項５】
前記開口は前記開口にかけ渡された桟部により分割することを特徴とする請求項４に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項６】
前記圧電基板の両面同時に薄膜を形成することを特徴とする請求項４、または５に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項７】
前記薄膜は、下地層としてのＣｒ膜と表面層としてのＡｕ膜の２層からなることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載の圧電振動子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−８４２０８（Ｐ２０１０−８４２０８Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５５７８４（Ｐ２００８−２５５７８４）
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（０００１６６９４８）シチズンファインテックミヨタ株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（０００１６６９４８）シチズンファインテックミヨタ株式会社 (438)
【Ｆターム（参考）】
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