JP2007135129A

JP2007135129A - Manufacturing method of piezoelectric vibrating piece and piezoelectric vibrating piece manufactured by method

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Publication number: JP2007135129A
Application number: JP2005328451A
Authority: JP
Inventors: Sachi Ishii; 佐知石井
Original assignee: Miyazaki Epson Corp
Current assignee: Miyazaki Epson Corp
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2007-05-31

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a break of a piezoelectric wafer by plasma etching. <P>SOLUTION: A manufacturing method of a piezoelectric vibrating piece with an etching process in which plasma etching is performed to crystal wafer through a metal mask with a predetermined pattern formed on a surface of the crystal (piezoelectric) wafer, has, before the etching process, a process of forming a metal film 30 with penetration grooves 28 which are narrower than grooves formed in a piezoelectric vibrating piece forming area 18 and by which a micro loading effect can be obtained in a wafer peripheral portion 20 outside of the piezoelectric vibrating piece forming area of a crystal wafer 10. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電振動片の製造方法に係り、特にプラズマを用いて圧電体ウエハをいわゆる深堀エッチングするのに好適な圧電振動片の製造方法およびその製造方法により製造した圧電振動片に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece, and more particularly to a method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece suitable for so-called deep etching of a piezoelectric wafer using plasma and a piezoelectric vibrating piece manufactured by the manufacturing method.

携帯電話機などの通信機器をはじめとする電子機器は、高性能化、小型化が著しい。これに伴って、これらの電子機器に搭載される水晶発振器などの圧電デバイスの高性能化、小型化が強く要求されている。そして、近年は、高精度な加工が可能であるところから、プラズマを用いたドライエッチングにより圧電振動片を形成する技術が開発されている。 Electronic devices such as mobile phones and other communication devices are significantly improved in performance and size. Along with this, there is a strong demand for higher performance and smaller size of piezoelectric devices such as crystal oscillators mounted on these electronic devices. In recent years, a technique for forming a piezoelectric vibrating piece by dry etching using plasma has been developed because high-precision processing is possible.

例えば、水晶ウエハをドライエッチングして圧電振動片を形成する場合、水晶ウエハの表面に所定のパターンを有する厚い金属膜（例えば、ニッケル（Ｎｉ）膜）のマスクを形成し、この金属マスクを介して水晶ウエハの全面にプラズマを照射し、水晶ウエハをエッチングする。ところが、ニッケルからなる金属マスクを形成するときに、水晶ウエハの周縁部にニッケルの膜が形成される。そして、水晶とニッケルとでは、熱膨張係数が異なるため、ニッケル膜が形成された水晶ウエハにプラズマを照射すると、両者の熱膨張係数の差に基づく応力が水晶ウエハに作用する。このため、水晶ウエハをプラズマエッチングして圧電振動片の外形形状を形成するなどのいわゆる深堀をすると、ニッケルと水晶との熱膨張係数に基づく応力が水晶ウエハに作用し、水晶ウエハが割れてしまうことがある。このため、水晶ウエハに割れを生ずることなくドライエッチングにより水晶ウエハを深堀できる技術の開発が望まれている。 For example, when forming a piezoelectric vibrating piece by dry etching a quartz wafer, a mask of a thick metal film (for example, nickel (Ni) film) having a predetermined pattern is formed on the surface of the quartz wafer, Then, the entire surface of the quartz wafer is irradiated with plasma to etch the quartz wafer. However, when a metal mask made of nickel is formed, a nickel film is formed on the periphery of the crystal wafer. Since quartz and nickel have different thermal expansion coefficients, when a quartz wafer on which a nickel film is formed is irradiated with plasma, stress based on the difference between the two thermal expansion coefficients acts on the quartz wafer. For this reason, when so-called deep drilling is performed, such as plasma etching of the quartz wafer to form the outer shape of the piezoelectric vibrating piece, stress based on the thermal expansion coefficient between nickel and quartz acts on the quartz wafer and the quartz wafer is cracked. Sometimes. Therefore, it is desired to develop a technique capable of deepening a quartz wafer by dry etching without causing a crack in the quartz wafer.

ところで、特許文献１には、プリント配線基板の捨てる部分に配線パターンと同じ配線パターンの一部を形成し、プリント配線基板に回路素子を接合するときの熱により、プリント配線基板が反ったり捩れたりするのを防止する技術が開示してある。
特開２００１−３２６４２９号公報 By the way, in Patent Document 1, a part of the same wiring pattern as the wiring pattern is formed in the discarded portion of the printed wiring board, and the printed wiring board is warped or twisted due to heat when the circuit element is joined to the printed wiring board. Techniques for preventing this are disclosed.
JP 2001-326429 A

圧電デバイスを構成する圧電振動片は、電子機器の小型化に伴って小型、薄型化されている。そして、近年は、厚みが１００μｍ以下の水晶ウエハから圧電振動片を製造することも行なわれている。このため、圧電振動片の製造に特許文献１に記載された技術を転用し、水晶ウエハの周縁部の捨てる部分に配線パターンの一部と同じダミーパターンを形成した場合、水晶ウエハをエッチングしたときにウエハの強度が弱くなる。すなわち、水晶ウエハをエッチングして圧電振動片用のブランクを形成すると、ダミーパターンを設けていない部分がエッチングされて抜けてしまい、後の工程などでウエハの位置決めのためにウエハを厚み方向に押さえつけたときに、ウエハが割れてしまう。また、水晶ウエハの外周部に配線パターンの一部と同じダミーパターンを形成したとしても、Ｘ方向とＹ方向との２方向から作用する応力を緩和できるとは限らない。
本発明は、プラズマエッチングすることによる圧電体ウエハの割れを防止することを目的としている。 A piezoelectric vibrating piece constituting a piezoelectric device has been reduced in size and thickness as electronic devices have been reduced in size. In recent years, a piezoelectric vibrating piece is also manufactured from a quartz wafer having a thickness of 100 μm or less. For this reason, when the technique described in Patent Document 1 is diverted to the manufacture of the piezoelectric vibrating piece and the dummy pattern that is the same as part of the wiring pattern is formed on the discarded portion of the peripheral edge of the crystal wafer, the crystal wafer is etched. In addition, the strength of the wafer is weakened. In other words, when a blank for a piezoelectric vibrating piece is formed by etching a quartz wafer, a portion where no dummy pattern is provided is etched away, and the wafer is pressed in the thickness direction for positioning the wafer in later processes. The wafer will break. Further, even if the same dummy pattern as a part of the wiring pattern is formed on the outer peripheral portion of the quartz wafer, the stress acting from the two directions of the X direction and the Y direction cannot always be relieved.
An object of the present invention is to prevent cracking of a piezoelectric wafer caused by plasma etching.

上記目的を達成するために、本発明に係る圧電振動片の製造方法は、圧電体ウエハの表面に形成した所定のパターンを有する金属マスクを介して前記圧電体ウエハをプラズマエッチングするエッチング工程を備えた圧電振動片の製造方法において、前記エッチング工程の前に、前記圧電体ウエハの圧電振動片形成領域外側のウエハ周縁部に、前記圧電体振動片形成領域に形成する溝より幅の狭い、マイクロローディング効果が得られる複数の貫通溝を有する金属膜を形成する工程を有することを特徴としている。 In order to achieve the above object, a method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to the present invention includes an etching step of plasma etching the piezoelectric wafer through a metal mask having a predetermined pattern formed on the surface of the piezoelectric wafer. In the method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece, before the etching step, a microscopic portion having a width narrower than a groove formed in the piezoelectric vibrating piece forming region on a wafer peripheral portion outside the piezoelectric vibrating piece forming region of the piezoelectric wafer. It is characterized by including a step of forming a metal film having a plurality of through grooves that can obtain a loading effect.

このようになっている本発明は、圧電体ウエハの圧電振動片を形成しないウエハ周縁部に形成される金属膜に、幅の狭い貫通溝を設けることにより、金属膜の各部分におけるプラズマエッチングの際の熱変形量を小さくすることができる。このため、圧電体ウエハと金属膜との熱膨張係数が異なっていても、圧電体ウエハに作用する応力を大きく低減することができ、圧電体ウエハの割れを防止することができる。しかも、金属膜に形成する貫通溝は、幅が圧電体ウエハの圧電振動片形成領域に形成する溝の幅より狭く、マイクロローディング効果が得られるようにしてあるため、圧電体ウエハのエッチングされる量が小さく、大幅な強度低下を防ぐことができる。すなわち、圧電振動片形成領域に形成する溝が圧電体ウエハを貫通する溝であっても、圧電体ウエハの金属膜の貫通溝と対応した部分は貫通した溝とならない。したがって、圧電体ウエハの大幅な強度の低下を防ぐことができ、後の工程で圧電体ウエハを押さえつけても割れることがない。発明者の研究によると、水晶ウエハの圧電振動片形成領域に幅が２５μｍ、深さが５０μｍの溝をプラズマエッチングで形成した場合、金属膜に形成する貫通溝の幅が５μ程度以下であればマイクロローディング効果により、水晶ウエハの金属膜の貫通溝に対応した部分は、深さが１０μｍ程度の溝にしかならない。 According to the present invention as described above, plasma etching is performed in each part of the metal film by providing a narrow through groove in the metal film formed on the peripheral edge of the wafer that does not form the piezoelectric vibrating piece of the piezoelectric wafer. The amount of thermal deformation at the time can be reduced. For this reason, even if the thermal expansion coefficients of the piezoelectric wafer and the metal film are different, the stress acting on the piezoelectric wafer can be greatly reduced, and cracking of the piezoelectric wafer can be prevented. In addition, since the through groove formed in the metal film is narrower than the width of the groove formed in the piezoelectric vibrating piece forming region of the piezoelectric wafer and the microloading effect is obtained, the piezoelectric wafer is etched. The amount is small, and a significant reduction in strength can be prevented. That is, even if the groove formed in the piezoelectric vibrating piece forming region is a groove penetrating the piezoelectric wafer, a portion corresponding to the through groove of the metal film of the piezoelectric wafer is not a through groove. Therefore, a significant decrease in strength of the piezoelectric wafer can be prevented, and even if the piezoelectric wafer is pressed in a later process, it does not break. According to the inventor's research, when a groove having a width of 25 μm and a depth of 50 μm is formed by plasma etching in the piezoelectric vibrating piece forming region of the crystal wafer, the width of the through groove formed in the metal film is about 5 μm or less. Due to the microloading effect, the portion of the quartz wafer corresponding to the through groove of the metal film is only a groove having a depth of about 10 μm.

金属膜の貫通溝は、金属マスクを形成する工程において形成することができる。金属マスクの形成工程において、貫通溝を形成すると、余分な工程を設ける必要がなく、工程を簡素にできる。また、複数の貫通溝は、圧電振動片形成領域に形成する圧電振動片の辺に対して略４５°傾斜させることが望ましい。これにより、圧電体ウエハのＸ方向とＹ方向とに作用する応力を緩和することができる。 The through groove of the metal film can be formed in the process of forming the metal mask. If a through groove is formed in the metal mask forming process, it is not necessary to provide an extra process, and the process can be simplified. Further, it is desirable that the plurality of through grooves be inclined by approximately 45 ° with respect to the sides of the piezoelectric vibrating piece formed in the piezoelectric vibrating piece forming region. Thereby, the stress which acts on the X direction and the Y direction of the piezoelectric wafer can be relaxed.

さらに、貫通溝は、端が前記圧電体ウエハの縁より内側となるように形成する。圧電体ウエハは、プラズマエッチングされると、金属膜に形成した貫通溝に対応した部分に浅い溝が形成される。このため、金属膜に設けた貫通溝が圧電体ウエハの縁まで達していると、圧電体ウエハの縁に浅い切欠きが形成され、割れの原因となりやすい。金属の貫通溝が圧電振動片の形成領域に達している場合も、その部分の圧電体ウエハは、貫通した溝を形成されることが多いため、上記と同様の理由により望ましくない。また、複数の貫通溝は、相互に交差させないで形成するとよい。金属膜に形成した貫通溝が交差している場合、プラズマエッチングされた圧電体ウエハのその部分に対応した部分の強度が弱くなるおそれがある。 Further, the through groove is formed so that the end is inside the edge of the piezoelectric wafer. When the piezoelectric wafer is subjected to plasma etching, shallow grooves are formed in portions corresponding to the through grooves formed in the metal film. For this reason, if the through groove provided in the metal film reaches the edge of the piezoelectric wafer, a shallow notch is formed at the edge of the piezoelectric wafer, which is likely to cause cracks. Even when the metal through groove reaches the formation region of the piezoelectric vibrating piece, the piezoelectric wafer in that portion is often not formed for the same reason as described above because the through groove is often formed. The plurality of through grooves may be formed without intersecting each other. When the through grooves formed in the metal film intersect, the strength of the portion corresponding to that portion of the plasma-etched piezoelectric wafer may be weakened.

本発明に係る圧電振動片は、上記したいずれかの圧電振動片の製造方法により形成したことを特徴としている。これにより、圧電振動片をプラズマエッチングにより形成するときに、圧電体ウエハに割れを生ずることがなく、高精度な圧電振動片のコストを低減することができる。 The piezoelectric vibrating piece according to the present invention is formed by any one of the above-described piezoelectric vibrating piece manufacturing methods. Thereby, when the piezoelectric vibrating piece is formed by plasma etching, the piezoelectric wafer is not cracked, and the cost of the highly accurate piezoelectric vibrating piece can be reduced.

本発明に係る圧電振動片の製造方法およびその製造方法により製造した圧電振動片の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態においては、圧電体ウエハが水晶ウエハであって、圧電振動片（振動片用ブランク）を形成する場合について説明する。 A preferred embodiment of a method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to the present invention and a piezoelectric vibrating piece manufactured by the method will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the embodiment described below, a case where the piezoelectric wafer is a quartz wafer and a piezoelectric vibrating piece (vibrating piece blank) is formed will be described.

図１および図２は、本発明の実施の形態に係る圧電振動片の製造方法の要部を説明する工程図である。まず、水晶の結晶ブロックから切り出した水晶ウエハを研磨、洗浄したのち、図１（１）に示したように、水晶ウエハ１０の上下の両面にニッケル（Ｎｉ）をめっきし、ニッケル層１２（１２ａ、１２ｂ）を形成する。さらに、ニッケル層１２の上に金（Ａｕ）をスパッタリングし、金の薄膜からなる金層１４（１４ａ、１４ｂ）を形成する。なお、ニッケル層１２は、水晶ウエハ１０との密着性が悪く、フォトレジストとの密着性のよい金層１４を形成するためのもので、真空蒸着やスパッタリングなど、他の方法によって形成してもよい。また、金層１４もめっきや蒸着など、他の方法によって形成してもよい。 1 and 2 are process diagrams for explaining a main part of a method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to an embodiment of the present invention. First, after polishing and cleaning the quartz wafer cut out from the quartz crystal block, as shown in FIG. 1A, nickel (Ni) is plated on the upper and lower surfaces of the quartz wafer 10, and the nickel layer 12 (12a , 12b). Further, gold (Au) is sputtered on the nickel layer 12 to form gold layers 14 (14a, 14b) made of a gold thin film. The nickel layer 12 is for forming the gold layer 14 having poor adhesion to the quartz wafer 10 and good adhesion to the photoresist, and may be formed by other methods such as vacuum deposition or sputtering. Good. The gold layer 14 may also be formed by other methods such as plating or vapor deposition.

その後、上下の金層１４の表面にフォトレジストを塗布する。そして、同図（２）に示したように、乾燥、固化したフォトレジストを露光、現像して所定の形状にパターニングし、金層１４の一部を露出させたレジストマスク１６（１６ａ、１６ｂ）を形成する。このレジストマスク１６は、水晶ウエハ１０の中央部の圧電振動片形成領域１８においては、水晶ウエハ１０をプラズマエッチングする部分にレジスト２２ａが残るようにパターニングする。すなわち、水晶ウエハ１０のプラズマエッチングしない部分の金層１４を露出させる。なお、この実施形態においては、圧電振動片（振動片用ブランク）の外形を形成する場合を例にしており、圧電振動片形成領域１８上下のレジスト２２ａは対応した位置に残される。 Thereafter, a photoresist is applied to the surfaces of the upper and lower gold layers 14. Then, as shown in FIG. 2 (2), the dried and solidified photoresist is exposed and developed to be patterned into a predetermined shape, and a resist mask 16 (16a, 16b) in which a part of the gold layer 14 is exposed. Form. The resist mask 16 is patterned so that the resist 22 a remains in the portion where the crystal wafer 10 is plasma-etched in the piezoelectric vibrating piece forming region 18 at the center of the crystal wafer 10. That is, the gold layer 14 of the quartz wafer 10 where the plasma etching is not performed is exposed. In this embodiment, the outer shape of the piezoelectric vibrating piece (vibrating piece blank) is formed as an example, and the resists 22a above and below the piezoelectric vibrating piece forming region 18 are left at the corresponding positions.

また、圧電振動片形成領域１８の外側のウエハ周縁部２０においては、後述する金属膜の貫通溝を形成する部分にレジスト２２ｂが残るようにパターニングする。なお、水晶ウエハ１０のウエハ周縁部２０に設けたレジスト２２ｂの幅ｄは、圧電振動片形成領域１８に形成する溝の幅より狭くしてある。すなわち、レジスト２２ｂの幅ｄは、レジスト２２ａの幅より狭く、実施形態の場合、マイクロローディング効果が得られるように２μｍ以下にしてある。 Further, in the wafer peripheral portion 20 outside the piezoelectric vibrating piece forming region 18, patterning is performed so that the resist 22 b remains in a portion where a through groove of a metal film described later is formed. The width d of the resist 22b provided on the wafer peripheral portion 20 of the quartz wafer 10 is narrower than the width of the groove formed in the piezoelectric vibrating piece forming region 18. That is, the width d of the resist 22b is narrower than the width of the resist 22a, and in the case of the embodiment, it is set to 2 μm or less so as to obtain a microloading effect.

次に、図１（３）に示したように、レジストマスク１６を介して露出している金層１４をエッチングして除去し、ニッケル層１２の一部を露出させる。その後、図１（４）に示したように、露出させたニッケル層１２の上にニッケルを厚膜めっきしてニッケル厚膜２４（２４ａ、２４ｂ）を形成する。 Next, as shown in FIG. 1C, the gold layer 14 exposed through the resist mask 16 is removed by etching, and a part of the nickel layer 12 is exposed. Thereafter, as shown in FIG. 1 (4), a thick nickel film 24 (24a, 24b) is formed by thickly plating nickel on the exposed nickel layer 12.

次に、図２（１）に示したように、水晶ウエハ１０の両面のレジストマスク１６を剥離除去し、レジストマスク１６に覆われていた金層１４を露出させる。さらに、露出させた金層１４をエッチングして除去し、ニッケル層１２のニッケル厚膜２４に覆われていない部分を露出させる。その後、所定のエッチングガスのプラズマを水晶ウエハ１０の全面に照射し、図２（２）に示したように、露出させたニッケル層１２をエッチングして除去し、水晶ウエハ１０の一部を露出させる。このとき、ニッケル厚膜２４も表層部がエッチングされる。なお、ニッケル層１２の除去は、ウエットエッチングで行なってもよい。 Next, as shown in FIG. 2A, the resist mask 16 on both surfaces of the quartz wafer 10 is peeled and removed to expose the gold layer 14 covered with the resist mask 16. Further, the exposed gold layer 14 is removed by etching, and the portion of the nickel layer 12 that is not covered with the nickel thick film 24 is exposed. Thereafter, the entire surface of the quartz wafer 10 is irradiated with a plasma of a predetermined etching gas, and the exposed nickel layer 12 is removed by etching as shown in FIG. Let At this time, the surface layer of the nickel thick film 24 is also etched. The nickel layer 12 may be removed by wet etching.

これにより、水晶ウエハ１０の圧電振動片形成領域１８の表面にニッケル層１２、ニッケル厚膜２４からなる所定パターンの金属マスク２６（２６ａ、２６ｂ）が形成される。また、圧電振動片形成領域１８の外側のウエハ周縁部２０には、貫通溝２８を有するニッケル層１２、ニッケル厚膜２４からなる金属膜３０が形成される。図３は、貫通溝２８を備えた金属膜３０を有する水晶ウエハ１０の一部を模式的に示した平面図である。 As a result, a predetermined pattern of the metal mask 26 (26 a, 26 b) composed of the nickel layer 12 and the nickel thick film 24 is formed on the surface of the piezoelectric vibrating piece forming region 18 of the crystal wafer 10. Further, a metal film 30 including a nickel layer 12 having a through groove 28 and a nickel thick film 24 is formed on the wafer peripheral portion 20 outside the piezoelectric vibrating piece forming region 18. FIG. 3 is a plan view schematically showing a part of the crystal wafer 10 having the metal film 30 provided with the through grooves 28.

水晶ウエハ１０は、実施形態の場合、矩形または正方形に形成してある。水晶ウエハ１０の圧電振動片形成領域１８には、例えば音叉型の圧電振動片（振動片用ブランク）３２の外形を形成するための金属マスク２６（図３には図示せず）が設けてある。そして、圧電振動片形成領域１８の外側のウエハ周縁部２０には、ニッケル層１２、ニッケル厚膜２４からなる金属膜３０が設けてある。金属膜３０には、金属膜３０を貫通した貫通溝２８が複数形成してある。貫通溝２８は、実施形態の場合、形成する圧電振動片３２の辺に対して、すなわち水晶ウエハ１０の辺に対して４５°傾斜させて形成してある。また、各貫通溝２８は、端が水晶ウエハ１０の縁３４（３４ａ、３４ｂ）および圧電振動片形成領域１８の外縁３６のいずれにも達しないように形成してある。さらに、各貫通溝２８は、相互に交差しないように形成してある。なお、図２においては、水晶ウエハ１０の上側と下側との金属膜３０に形成した貫通溝２８が、対応位置に形成してあるように記載してあるが、上下の貫通溝２８の形成位置は、対応していてもよいが、対応させないほうが望ましい。 In the case of the embodiment, the quartz wafer 10 is formed in a rectangular shape or a square shape. In the piezoelectric vibrating piece forming region 18 of the quartz wafer 10, for example, a metal mask 26 (not shown in FIG. 3) for forming the outer shape of a tuning fork type piezoelectric vibrating piece (vibrating piece blank) 32 is provided. . A metal film 30 including the nickel layer 12 and the nickel thick film 24 is provided on the wafer peripheral edge 20 outside the piezoelectric vibrating piece forming region 18. A plurality of through grooves 28 penetrating the metal film 30 are formed in the metal film 30. In the embodiment, the through groove 28 is formed so as to be inclined by 45 ° with respect to the side of the piezoelectric vibrating piece 32 to be formed, that is, with respect to the side of the crystal wafer 10. Further, each through groove 28 is formed so that the end does not reach either the edge 34 (34 a, 34 b) of the crystal wafer 10 or the outer edge 36 of the piezoelectric vibrating piece forming region 18. Further, the through grooves 28 are formed so as not to cross each other. In FIG. 2, the through grooves 28 formed in the upper and lower metal films 30 of the quartz wafer 10 are described as being formed at corresponding positions. However, the upper and lower through grooves 28 are formed. The positions may correspond, but it is desirable not to correspond.

図２（２）のように水晶ウエハ１０の表面に金属マスク２６を形成したならば、圧電振動片形成領域１８に圧電振動片３２の外形を形成するため、いずれか一方の金属マスク２６（例えば、金属マスク２６ａ）を用いて、水晶ウエハ１０を途中までプラズマエッチングして深溝３８を形成する（図２（３）参照）。深溝３８の深さｈは、水晶ウエハ１０の厚みの約半分、すなわちウエハの厚みが１００μｍである場合、約５０μｍである。また、水晶ウエハ１０は、プラズマエッチングされると、貫通溝２８に対応した浅い溝４０がウエハ周縁部２０に形成される。 If the metal mask 26 is formed on the surface of the crystal wafer 10 as shown in FIG. 2B, in order to form the outer shape of the piezoelectric vibrating piece 32 in the piezoelectric vibrating piece forming region 18, either one of the metal masks 26 (for example, Then, using the metal mask 26a), the quartz wafer 10 is plasma etched halfway to form the deep groove 38 (see FIG. 2 (3)). The depth h of the deep groove 38 is about half of the thickness of the quartz wafer 10, that is, about 50 μm when the thickness of the wafer is 100 μm. Further, when the crystal wafer 10 is subjected to plasma etching, a shallow groove 40 corresponding to the through groove 28 is formed in the wafer peripheral portion 20.

水晶ウエハ１０に、このようなエッチング量の大きい、いわゆる深堀をプラズマエッチングにより形成したとしても、実施形態においては、水晶ウエハ１０のウエハ周縁部２０に形成された金属膜３０に複数の貫通溝２８を形成しているため、割れを生ずることがない。すなわち、金属膜３０に複数の貫通溝２８を設けたことにより、金属膜３０の各部分における熱変形量が小さくなる。このため、水晶ウエハ１０と金属膜３０との熱膨張係数の相違に基づく水晶ウエハ１０に作用する応力が小さくなり、水晶ウエハ１０の割れを防止することができる。しかも、貫通溝２８は、圧電振動片３２の辺に対して４５°傾斜して形成してあるため、図３の横方向（Ｘ方向）と縦方向（Ｙ方向）とに作用する応力を確実に緩和することができる。また、貫通溝２８は、端が水晶ウエハ１０の縁３４および圧電振動片形成領域１８の外縁３６まで延在していないため、水晶ウエハ１０に浅い溝４０が形成されても、水晶ウエハ１０の割れのきっかけとなるのを防止することができる。さらに、貫通溝２８は、相互に交差しないように形成して、水晶ウエハ１０の強度がなるべく小さくならないようにする。 Even if such a so-called deep trench having a large etching amount is formed in the crystal wafer 10 by plasma etching, in the embodiment, a plurality of through grooves 28 are formed in the metal film 30 formed on the wafer peripheral portion 20 of the crystal wafer 10. Therefore, cracks do not occur. That is, by providing the plurality of through grooves 28 in the metal film 30, the amount of thermal deformation in each part of the metal film 30 is reduced. For this reason, the stress which acts on the quartz wafer 10 based on the difference in the thermal expansion coefficient of the quartz wafer 10 and the metal film 30 becomes small, and the crack of the quartz wafer 10 can be prevented. Moreover, since the through groove 28 is inclined by 45 ° with respect to the side of the piezoelectric vibrating piece 32, the stress acting in the horizontal direction (X direction) and the vertical direction (Y direction) in FIG. Can be relaxed. Further, since the end of the through groove 28 does not extend to the edge 34 of the crystal wafer 10 and the outer edge 36 of the piezoelectric vibrating piece forming region 18, even if the shallow groove 40 is formed in the crystal wafer 10, It is possible to prevent a crack from being triggered. Furthermore, the through grooves 28 are formed so as not to cross each other so that the strength of the quartz wafer 10 is not reduced as much as possible.

水晶ウエハ１０の片側面に所定深さｈの深溝３８を形成したならば、他側面の金属マスク３０ｂを用いて水晶ウエハ１０の他側の面をプラズマエッチングする。この水晶ウエハ１０の他側面からのエッチングは、図２（４）に示したように、圧電振動片形成領域１８に貫通した外形溝４２が形成されるまで行なう。このエッチングの場合においても、水晶ウエハ１０の他側面のウエハ周縁部２０には、貫通溝２８に対応した浅い溝４４が形成される。したがって、水晶ウエハ１０の両側の面に設けた金属膜３０の貫通溝２８は、対応した位置でないところに設けるほうが水晶ウエハ１０の強度の低下を小さくすることができる。なお、発明者の実験によると、金属膜３０に形成した貫通溝２８の幅を２μｍ以下にすると、大きなマイクロローディング効果が得られることが確認された。すなわち、水晶ウエハ１０に幅が２５μｍ、深さ５０μｍの溝を形成した場合、金属膜３０の貫通溝２８の幅を５μｍ以下にすると、水晶ウエハ１０には深さ１０μｍ程度の浅い溝しか形成されなかった。 When the deep groove 38 having a predetermined depth h is formed on one side surface of the crystal wafer 10, the other side surface of the crystal wafer 10 is plasma etched using the metal mask 30b on the other side surface. Etching from the other side surface of the quartz wafer 10 is performed until the outer shape groove 42 penetrating the piezoelectric vibrating piece forming region 18 is formed as shown in FIG. Even in this etching, a shallow groove 44 corresponding to the through groove 28 is formed in the wafer peripheral portion 20 on the other side surface of the crystal wafer 10. Therefore, it is possible to reduce the decrease in the strength of the crystal wafer 10 if the through grooves 28 of the metal film 30 provided on both sides of the crystal wafer 10 are not provided at corresponding positions. According to the experiment by the inventors, it was confirmed that a large microloading effect can be obtained when the width of the through groove 28 formed in the metal film 30 is 2 μm or less. That is, when a groove having a width of 25 μm and a depth of 50 μm is formed on the quartz wafer 10, if the width of the through groove 28 of the metal film 30 is 5 μm or less, only a shallow groove having a depth of about 10 μm is formed on the quartz wafer 10. There wasn't.

上記のように水晶ウエハ１０の圧電振動片形成領域１８に圧電振動片３２の外形形状を形成したならば、図２（５）に示したように、ニッケル層１２とニッケル厚膜２４とからなる金属マスク２６と金属膜３０とを剥離、除去する。その後、圧電振動片（振動片用ブランク）３２の外形形状を形成した水晶ウエハ１０を次工程に送り、通常の工程を経て圧電振動片用ブランクに電極を形成して圧電振動片３２にし、各圧電振動片３２を水晶ウエハ１０から分離する。 If the outer shape of the piezoelectric vibrating piece 32 is formed in the piezoelectric vibrating piece forming region 18 of the crystal wafer 10 as described above, it is composed of the nickel layer 12 and the nickel thick film 24 as shown in FIG. The metal mask 26 and the metal film 30 are peeled off and removed. Thereafter, the crystal wafer 10 on which the outer shape of the piezoelectric vibrating piece (vibrating piece blank) 32 is formed is sent to the next process, and an electrode is formed on the piezoelectric vibrating piece blank through a normal process to form the piezoelectric vibrating piece 32. The piezoelectric vibrating piece 32 is separated from the quartz wafer 10.

上記実施形態は、本発明の一態様であって、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、前記実施形態においては、圧電体ウエハが水晶ウエハ１０である場合について説明したが、圧電体ウエハは、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムなど他の圧電体ウエハにも適用することができる。また、前記実施形態においては、圧電振動片が音叉型である場合について説明したが、圧電振動片はＡＴなど他の振動片であってもよい。そして、前記実施形態において、いわゆる深堀が圧電振動片３２の外形形状を形成するための貫通した溝を形成する場合について説明したが、メサを形成するなど、圧電体ウエハを３０μｍ以上プラズマエッチングする深堀に対して有効である。また、金属膜３０に設けた貫通溝２８は、金属膜３０を形成したのち、金属膜３０を構成しているニッケル厚膜２４とニッケル層１２とをエッチングして形成してもよい。さらに、金属膜３０に形成する貫通溝は、相互に独立して形成した図３の横方向の溝と縦方向の溝とを混在させてもよい。 The said embodiment is 1 aspect of this invention, Comprising: This invention is not limited to this. For example, in the above-described embodiment, the case where the piezoelectric wafer is the quartz wafer 10 has been described. However, the piezoelectric wafer can be applied to other piezoelectric wafers such as lithium tantalate and lithium niobate. In the above embodiment, the case where the piezoelectric vibrating piece is a tuning fork type has been described. However, the piezoelectric vibrating piece may be another vibrating piece such as an AT. In the embodiment, the case where the so-called deep trench forms a through groove for forming the outer shape of the piezoelectric vibrating piece 32 has been described. However, the deep trench for plasma etching the piezoelectric wafer by 30 μm or more, such as forming a mesa. It is effective against. The through groove 28 provided in the metal film 30 may be formed by etching the nickel thick film 24 and the nickel layer 12 constituting the metal film 30 after the metal film 30 is formed. Further, the through grooves formed in the metal film 30 may be a mixture of the lateral grooves and the vertical grooves of FIG. 3 formed independently of each other.

実施の形態に係る圧電振動片の製造方法を説明する要部工程図である。It is principal part process drawing explaining the manufacturing method of the piezoelectric vibrating piece which concerns on embodiment. 実施の形態に係る圧電振動片の製造方法の図１に続く要部工程図である。FIG. 2 is a process diagram of main parts subsequent to FIG. 実施形態の金属膜に貫通溝を設けた水晶ウエハの一部平面図である。It is a partial top view of the crystal wafer which provided the penetration groove | channel in the metal film of embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１０………圧電体ウエハ（水晶ウエハ）、１２ａ、１２ｂ………ニッケル層、１８………圧電振動片形成領域、２０………ウエハ周縁部、２４ａ、２４ｂ………ニッケル厚膜、２６ａ、２６ｂ………金属マスク、２８………貫通溝、３０………金属膜、３２………圧電振動片、４０、４４………浅い溝、４２………外形溝。 10 ......... Piezoelectric wafer (quartz wafer), 12a, 12b ......... Nickel layer, 18 ......... Piezoelectric vibrating piece forming region, 20 ......... Wafer peripheral edge, 24a, 24b ......... Nickel thick film, 26a 26b ......... Metal mask, 28 ......... Through groove, 30 ......... Metal film, 32 ......... Piezoelectric vibrating piece, 40, 44 ...... Shallow groove, 42 ......... External groove.

Claims

圧電体ウエハの表面に形成した所定のパターンを有する金属マスクを介して前記圧電体ウエハをプラズマエッチングするエッチング工程を備えた圧電振動片の製造方法において、
前記エッチング工程の前に、前記圧電体ウエハの圧電振動片形成領域外側のウエハ周縁部に、前記圧電体振動片形成領域に形成する溝より幅の狭い、マイクロローディング効果が得られる複数の貫通溝を有する金属膜を形成する工程を有することを特徴とする圧電振動片の製造方法。 In the method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece, comprising an etching step of plasma etching the piezoelectric wafer through a metal mask having a predetermined pattern formed on the surface of the piezoelectric wafer.
Before the etching step, a plurality of through-grooves having a microloading effect that is narrower than the groove formed in the piezoelectric vibrating piece forming region on the outer periphery of the piezoelectric vibrating piece forming region of the piezoelectric wafer. A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece, comprising: forming a metal film having:

請求項１に記載の圧電振動片の製造方法において、
前記金属膜の前記貫通溝は、前記金属マスクを形成する工程において形成することを特徴とする圧電振動片の製造方法。 In the manufacturing method of the piezoelectric vibrating piece according to claim 1,
The method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece, wherein the through groove of the metal film is formed in a step of forming the metal mask.

請求項１または２に記載の圧電振動片の製造方法において、
前記複数の貫通溝は、前記圧電振動片形成領域に形成する圧電振動片の辺に対して略４５°傾斜していることを特徴とする圧電振動片の製造方法。 In the manufacturing method of the piezoelectric vibrating piece according to claim 1 or 2,
The method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece, wherein the plurality of through grooves are inclined by approximately 45 ° with respect to a side of the piezoelectric vibrating piece formed in the piezoelectric vibrating piece forming region.

請求項１ないし３のいずれかに記載の圧電振動片の製造方法において、
前記貫通溝は、端が前記圧電体ウエハの縁より内側にあることを特徴とする圧電振動片の製造方法。 In the manufacturing method of the piezoelectric vibrating piece according to any one of claims 1 to 3,
The method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece, wherein the through-groove has an end inside the edge of the piezoelectric wafer.

請求項１ないし４のいずれかに記載の圧電振動片の製造方法において、
前記複数の貫通溝は、相互に交差させないで形成することを特徴とする圧電振動片の製造方法。 In the manufacturing method of the piezoelectric vibrating piece according to any one of claims 1 to 4,
The method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece, wherein the plurality of through grooves are formed without crossing each other.

請求項１ないし５のいずれかに記載の圧電振動片の製造方法により形成したことを特徴とする圧電振動片。
A piezoelectric vibrating piece formed by the method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to claim 1.