JP4552598B2 - 被膜形成装置及び球状弾性表面波素子の製造方法 - Google Patents
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Description
球状弾性表面波素子とは図11に示すように、球形の表面を持った水晶の単結晶からなる基材を用意し、そこに例えばすだれ状電極などを用いることで、ある方向に弾性表面波を励起するとき、球表面の幾何学的特徴により球表面にビーム状に励起された弾性波のエネルギーが球表面を円環状に伝搬し、回折の影響を受けにくくなることを利用して球表面に弾性表面波を多重に周回させる素子である。
弾性表面波が球状の表面を周回する際の円環状の経路の幅(ビーム幅)をある範囲に制御することができ、球表面の直径とその弾性表面波の波長が所定の関係にある時には全く変らないように設計することも可能である。
弾性表面波をその伝搬路に周回させる場合に、その表面に膜構造を持たせる場合、一般に周回路に亘って略均一の厚さに形成することが望まれる。
周回経路全周に亘って均一に膜を形成する方法として、球状基材を回転させながら、例えば、インクジェットのノズルで膜材料を滴下しながら、球状基材表面に被膜を形成することが行われているが、時間が掛かることが問題である。
また、C領域はレジストが重力や表面張力で溜まることから非常に厚く形成されて、後でこれを取り除くプロセスが必要になる。
回転中心はこの例の場合1箇所しかなく、1回のスピンコートで1個の球状基材しか被膜形成できないことになり、量産性に問題がある。
その場合は図13に示すように球状基材の略半円以上に亘って正確に電極取り出しパターンを形成する必要があるが、この際に球状基材の半円以上の領域に均一なレジスト膜を形成することは、上記同様にスピンコーターでは困難であることは明かである。
また、請求項4においては、前記被膜が、弾性表面波が周回する伝搬経路上に形成される感応膜であることを特徴とする請求項2記載の球状弾性表面波素子の製造方法としたものである。
球状弾性表面波素子とした際に最大外周線を含む円環領域に弾性表面波を励起/検出する電気音響変換手段が形成される球形基材を、前記球状基材の最大外周線の中心軸が回転支持体の回転軸に垂直に交差する配置に固定する
ことを特徴とする請求項2乃至5のいずれかに記載の球状弾性表面波素子の製造方法としたものである。
また、回転手段の遠心力を利用しているため、球状基材を多数個搭載でき、量産性に富んだ球状基材への被膜形成装置を提供できる。
また、本発明の球状基材への被膜形成装置及び球状基材への被膜形成方法を用いて、球状弾性表面波素子表面に感応膜を形成することにより、弾性表面波の伝搬状態を変化させることができる球状弾性表面波素子を容易に得ることができる。
図1は、請求項1に係る球状基材への被膜形成装置の一実施例を示す模式構成図である。
本発明の球状基材への被膜形成装置は、回転支持体31を回転する回転手段30と、球状基材10を回転支持体31の回転軸から離間した箇所に固定して搭載する手段とを有している。
本発明において、球状基材とは、少なくともその一部に球形表面を有した基材であればよく、例えば球形の一部が欠けていたり平面を有していても良いものとする。
回転支持体31の回転軸から離間した箇所に設置された基材支持台41に球状基材10を固定して、被膜の形成材料である薬液を球状基材10に滴下し、回転支持体31を回転手段にて回転させることにより、遠心塗布(球状基材の薬液に遠心力を働かせることにより流動させて膜形成を行うこと)により球状基材10表面に被膜を形成することができる。
図2は、球状基材10の伝搬路領域(円環領域)に形成される被膜の配置について示したもので、球状弾性表面波素子の伝搬路領域と交わる最大外周線の法線方向にある回転軸中心について球状基材を回転させることによって、球状弾性表面波素子の伝搬路領域に渡って等しく領域を横切る表面に遠心力を作用させて、伝搬路領域に亘って均一な厚さの被膜膜を形成することを可能にしたものである。遠心力が伝搬路領域においては最も薬液を流動させる力を生じさせることができるために、伝搬路領域では非常に薄く、均一な膜を形成できる。
本発明において弾性表面波とは、材料表面に沿って弾性エネルギーを集中させて伝搬する弾性波を総称しており、漏洩弾性表面波、擬似弾性表面波、SH波、ラブ波、回廊波等も含み、それらを用いた素子も弾性表面波素子、また球状弾性表面波素子と表現している。
この配置の場合、被膜が形成される伝搬路領域は、図1の球状基材10のZ軸を地軸とする赤道近傍である。
ここでは、球状基材10を回転支持体31に2個配置した事例を示しているが、回転支持体31の同心円位置に多数の球状基材10を配置して一括して成膜を行うことができる。
基材支持台41への球状基材10の固定は真空吸着もしくは、取り外し可能な接着剤等が利用できる。
薬液は図3(a)に示すように薬液供給ノズル51から滴下すると、重力にしたがって下方に厚くなるが、高速で回転するにしたがって、図3(b)に示すように薬液61は遠心力が働く方向に力を受けて薄く延ばされる。重力は遠心力に比較して小さく、伝搬路領域に均一な膜が形成される。
これを防ぐ方法として、図4(a)に示すように、先ず、水平位置で薬液供給ノズル51から薬液を滴下し、次に、図4(b)に示すように、球状基材10を中心にして回転させるか、あるいは図4(c)に示すように、水平面内に振動させることによって、薬液を広げ、図4(d)に示すように、球状基材10の表面上に薬液溜まり62を形成した後遠心塗布を行うことにより、薬液の節約が可能となる。
この方法は、使用薬液量を最小限に設定でき、且つ、均一に薬液溜まりを形成できることから、その後の遠心塗布工程での薬液流動プロセスが安定し、結果としてより均一な被膜をすることができる。球状基材10の表面に均一な被膜64が形成された状態を図6に示す。
そこで、図7に示すように、基材支持台41と球状基材10が固定された領域に貫通孔44を形成し、遠心塗布で押し出された薬液を貫通孔44を介して補助容器等に取り込むことにより、基材支持台41と球状基材10が固定された領域に薬液溜まりを無くすことができる。
この被膜形成装置は、回転板32の中央回転軸を回転中心として、上下の回転板32取り付けられた振り子型支持材42に多数の球状基材10を固定して、球状基材10に薬液を滴下して、回転板32を回転することにより、遠心塗布にて、一度に多くの球状基材10の表面に被膜を形成することができるようにしたものである。
この装置では、例えば、中央回転軸位置から外側の振り子型支持材42に薬液をシャワー、あるいは薬液滴下ノズルを用いて噴霧、あるいは滴下すれば、球状基材10への薬液の滴下と遠心塗布を非常に効率良く行うことが出来る。
この被膜形成装置は、回転アーム33に連結された振り子型支持材43上に固定された球状基材10を回転アーム33にて振り子状に回転することにより、遠心塗布にて球状基材10表面に均一な被膜64を形成しようとするものである。この例では、回転アーム33及び振り子型支持材43をもって回転支持体を成している。
図9(b)〜(d)に、薬液を滴下して被膜が形成されるまでの被膜形成状態を示す。
まず、図9(b)に示すような静止状態で、振り子型支持材43上に固定された球状基材10に薬液供給ノズル51より薬液を滴下し、球状基材10の上部に薬液溜まり62を形成する。
次に、図9(c)に示すような低速回転状態で、球状基材10の上部に薬液溜まり62が伸ばされた状態の薬液溜まり62aを形成する。
さらに、図9(c)に示すような高速回転状態で、遠心塗布を行うことにより、球状基材10の表面に均一な被膜64を形成する。
この装置を使った被膜形成の利点は、静止状態で薬液を球状基材10の上面に滴下するだけで、球状基材10の円環領域全周に亘って均一な被膜を形成できることである。
ここで、球状基材10を非圧電性基材で製造する場合と圧電性基材を用いて製造する場合とがあるが、ここでは圧電性基材を用いた球状弾性表面波素子の製造方法について説明する。
まず、球状基材10として、水晶などの圧電結晶基材を準備する。
この構成で弾性表面波素子を作成する場合は、結晶軸によって規定された弾性表面波を励起して周回させることが出きる特定の伝搬路が存在するために、弾性表面波素子作成上の結晶軸にしたがって製造する必要がある。
次に、本発明の被膜形成装置及び被膜形成方法を用いて、導電膜が形成された球状基材10の表面にフォトレジストを形成する。
球状弾性表面波に用いられる電気音響変換手段は最も適しているものはすだれ状電極(あるいは櫛型電極)であって、通常圧電性基材に接して形成され、電極に電圧が印可されることで圧電膜あるいは圧電性の球状基材の表面に電界を及ぼして弾性波を発生することが出来る。
30……回転手段
31……回転支持体
32……回転板
33……回転アーム
41……基材支持台
42、43……振り子型支持材
44……支持材
51……薬液供給用ノズル
61……薬液
62、63……薬液溜まり
64……被膜
Claims (6)
- 基材として球状基材を備える球状弾性表面波素子の球状基材上に被膜を形成する被膜形成装置であって、
被塗布物である球状基材を回転支持体の回転軸から離間した箇所に固定して搭載する手段と、
被膜の材料となる薬液を前記球状基材に滴下する手段と、
回転支持体を回転させる回転手段とを
具備してなることを特徴とする被膜形成装置。 - 基材として球状基材を備える球状弾性表面波素子の製造方法であって、
被塗布物である球状基材を回転支持体の回転軸から離間した箇所に固定して搭載する工程と、
被膜の材料となる薬液を球状基材に滴下する工程と、
回転支持体を回転させ、遠心力によって薬液を球状基材表面に沿って流動し、球状基材表面に被膜を形成する工程と
を具備することを特徴とする球状弾性表面波素子の製造方法。 - 前記薬液が微細パターン形成に用いる感光性レジスト材料であることを特徴とする請求項2記載の球状弾性表面波素子の製造方法。
- 前記被膜が、弾性表面波が周回する伝搬経路上に形成される感応膜であることを特徴とする請求項2記載の球状弾性表面波素子の製造方法。
- 前記薬液を球状基材に滴下する工程は、前記球状基材の最大外周線の中心軸を中心に前記球状基材を回転させながら行うことを特徴とする請求項2乃至4のいずれかに記載の球状弾性表面波素子の製造方法。
- 前記被塗布物である球状基材を回転支持体の回転軸から離間した箇所に固定して搭載する工程が、
球状弾性表面波素子とした際に最大外周線を含む円環領域に弾性表面波を励起/検出する電気音響変換手段が形成される球形基材を、前記球状基材の最大外周線の中心軸が回転支持体の回転軸に垂直に交差する配置に固定する
ことを特徴とする請求項2乃至5のいずれかに記載の球状弾性表面波素子の製造方法。
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