JP2011217041A - 音叉型水晶片の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基部と基部から延設する振動腕部とからなる構造で振動腕部が長さ方向に溝部を有する音叉型水晶振動素子の製造方法であって、水晶ウェハに耐食膜を成膜する耐食膜成膜工程と、感光性レジストを形成し音叉形状に感光性レジストを残しつつ溝部となる部分の感光性レジストを除去し露出する耐食膜を除去するパターニング工程と、水晶ウェハの露出する水晶部分を除去するウェットエッチング工程とを含み、パターニング工程で、溝部となる部分内の感光性レジストが溝部となる部分の長さ方向の縁部分から直交する方向へ溝部となる部分内に突起させた状態で除去され、ウェットエッチング工程で、溝部となる部分に残された感光性レジストにより、水晶片の除去が徐々になされて溝部の断面形状を略V字形状に形成することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
以下、圧電材料に水晶を用いた圧電振動素子について説明する。
図8に示すように、圧電振動素子の一つである音叉型屈曲水晶振動素子400は、水晶振動片410と、その水晶振動片410の表面に設けられた励振用電極と接続用電極と周波数調整用金属膜と導配線パターンとにより概略構成される。
また、基部411は、平面視略四角形の平板となっている。振動腕部412は、第一の振動腕部412a及び第二の振動腕部412bとから成る。第一の振動腕部412a及び第二の振動腕部412bは、基部411の一辺から同一方向に延設されており、第一の振動腕部412a及び第二の振動腕部412bの長さ方向にはそれぞれ溝部GLが設けられている。溝部GLは、第一の振動腕部412a及び第二の振動腕部412bの両主面に、基部411との境界部分から振動腕部412の先端に向って、振動腕部412の長さ方向と平行に所定の長さで2本設けられている。このような水晶振動片410は、基部411と振動腕部412とが一体となって音叉形状を成しており、フォトリソグラフィ技術と化学エッチング技術、成膜技術により製造される。
また、基部411及び振動腕部412には、所定の電極間を電気的に接続させるための導配線パターン424が設けられている。
例えば、水晶ウェハ(図示せず)の表裏に例えば、Cr、Cr+Auなどの耐食膜(図示せず)をスパッタリングにて成膜する。
次に裏面に露出した耐食膜をエッチングし水晶表面を得る。次に全面に電極膜を蒸着技術により形成する。
次に表裏に形成した感光性レジストとその上に形成された電極膜を剥離する。これは感光性レジストを溶解する液に浸すことで容易に除去できる。しかし、その下部に有する耐食膜は残る。次に前記の残りである耐食膜をエッチングする。
このようにして、水晶振動片410に電極が形成される(特許文献1参照)。
例えば、振動腕部に設けられる溝部は、長さ方向の縁部分から厚み方向に深さを有しており、4種類の勾配を有する斜面により略U字型となっている。
なお、溝部の断面形状を略V字に設けた音叉型屈曲水晶振動素子が提案されている(例えば、特許文献4参照)。このような音叉型屈曲水晶振動素子を外形の形成とは別に溝部の形成を行っている。
また、断面形状が略U字型となる溝部を有する音叉型屈曲水晶振動素子400は、溝部内に設けられる励振用電極と振動腕部の側面に設けられる励振電極とに交番電圧を印加すると、溝部をなす異なる勾配の斜面により振動腕部に発生する電界が不均一となって振動バランスが崩れ、CI(クリスタル・インピーダンス)値が大きくなることがある。
このように、従来の音叉型屈曲水晶振動素子400は、溝部の断面形状が前記中心線に対して非対称となる形状となる場合、落下衝撃を受けたときに周波数が変動し、音叉型屈曲水晶振動素子が持つ周波数温度特性を悪化させる場合がある。
これにより、溝部を形成する斜面の数が減少し、対称性が改善された断面形状に溝部を形成することができる。
また、溝部の形状は、溝部の+X軸方向が深く、−X軸方向が浅く形成されるため、溝の深く形成される+X軸側の縁部分から前記溝部となる部分内に突起を備えることで、対称性が改善された断面形状に溝部を形成することができる。
図1に示すように、音叉型水晶片110は、音叉形状となっており、基部111と基部111から延設する2本一対の振動腕部112とにより概略構成される。
振動腕部112は、第一の振動腕部112a及び第二の振動腕部112bとから成る。
第一の振動腕部112a及び第二の振動腕部112bは、基部111の一辺から同一方向に延設されており、第一の振動腕部112a及び第二の振動腕部112bの長さ方向にはそれぞれ溝部GLが設けられている。
このような音叉型水晶片110は、基部111と振動腕部112とが一体となって音叉形状を成しており、フォトリソグラフィ技術と化学エッチング技術、成膜技術により製造される。
次に本発明の実施形態に係る音叉型水晶片の製造方法について説明する。
本発明の実施形態に係る音叉型水晶片の製造方法は、耐食膜成膜工程、感光性レジスト形成工程、露光現像工程、パターニング工程、感光性レジスト除去工程、ウェットエッチング工程、を含んで構成されている。
耐食膜成膜工程は、図2(a)及び(b)に示すように、水晶ウェハ10の表裏に耐食膜20を成膜する工程である。
例えば、水晶ウェハ10の表裏に例えば、Cr、Cr+Auなどの耐食膜20を例えばスパッタリングにて成膜する。
なお、図2(b)の斜線部分は、水晶ウェハ10に耐食膜20が設けられた状態を示す。
感光性レジスト形成工程は、図3(a)に示すように、耐食膜20上に感光性レジスト30を形成する工程である。
感光性レジスト30は、例えばポジ型が用いられ、耐食膜20が設けられた水晶ウェハ10の両主面に形成される。
露光現像工程は、図3(b)に示すように、感光性レジスト30が乾燥した後に音叉形状で感光性レジストを残しつつ溝部GL(図1(a)参照)となる部分Pの感光性レジストが除去されるように露光、現像、乾燥をする工程である。この露光現像工程では、溝部GLとなる部分P内の感光性レジスト30が、溝部GLとなる部分Pの長さ方向の縁部分から直交する方向へ溝部GLとなる部分P内に突起させた部分を残した状態で除去することとなる。
パターニング工程は、図5(a)に示すように、溝部GLとなる部分Pに残る耐食膜20と音叉形状以外の耐食膜20とを除去する工程である。
このパターニング工程で、溝部GLとなる部分P内の耐食膜20が、溝部GLとなる部分Pの長さ方向の縁部分Fから直交する方向に溝部GLとなる部分P内に突起させた部分を残した状態で除去される。
感光性レジスト除去工程は、図5(b)に示すように、感光性レジスト30(図5(a)参照)を除去する工程である。
この感光性レジスト除去工程より、耐食膜20を露出させた状態とする。
ウェットエッチング工程は、水晶ウェハ10の露出する水晶部分をウェットエッチングする工程である。
ウェットエッチング工程で、外形形状が音叉型に形成されるとともに、突起して残された耐食膜を含めた形状で前記溝部となる部分Pの露出する水晶が除去され溝部GLが形成される。
断面は、図1(b)に示すように、振動腕部112の長さ方向の2つの側面の間で切断した状態とする。この切断状態における振動腕部112の切断形状において、1条の溝部GLは、2つの斜面により形成されており、一方の斜面が他方の斜面より勾配が緩やかに形成されている。したがって、溝部GLの断面形状が簡素化された略V字型に形成されることで、前記中心線CL(図3(b)参照)に対して対称性が改善された断面形状(図7参照)となり、振動バランスを向上させることができる。
これにより、溝部GLを形成する斜面の数が減少し、対称性が改善された断面形状に溝部GLを形成することができる。
例えば、感光性レジスト除去工程をせずに感光性レジストを残したままウェットエッチング工程を行っても良い。このように構成しても本発明の実施形態と同様の効果を奏する。
また、本発明の実施形態に係る音叉型水晶片の製造方法により製造された音叉型水晶片に励振電極を設けることで、音叉型屈曲水晶振動素子を構成しても良い。
20 耐食膜
30 感光性レジスト
31 突起
110 音叉型水晶片
111 基部
112 振動腕部
112a 第一の振動腕部
112b 第二の振動腕部
GL 溝部
Claims (2)
- 基部とこの基部から延設する振動腕部とからなる構造であり、前記振動腕部が長さ方向に溝部を有する音叉型水晶片の製造方法であって、
水晶ウェハの表裏に耐食膜を成膜する耐食膜成膜工程と、
前記耐食膜上に感光性レジストを形成する感光性レジスト形成工程と、
前記感光性レジストが乾燥した後に音叉形状で前記感光性レジストを残しつつ溝部となる部分の前記感光性レジストが除去されるように露光、現像、乾燥をする露光現像工程と、
前記溝部となる部分に残る耐食膜と音叉形状以外の耐食膜とを除去するパターニング工程と、
前記感光性レジストを除去する感光性レジスト除去工程と、
前記水晶ウェハの露出する水晶部分をウェットエッチングするウェットエッチング工程と、
を含み、
露光現像工程で、前記溝部となる部分内の感光性レジストが、前記溝部となる部分の長さ方向の一方の縁部分から直交する方向へ前記溝部となる部分内に突起させた部分を残した状態で除去され、
前記パターニング工程で、前記溝部となる部分内の前記耐食膜が、前記溝部となる部分の長さ方向の縁部分から直交する方向へ前記溝部となる部分内に突起させた部分を残した状態で除去され、
前記ウェットエッチング工程で、突起して残された耐食膜を含めた形状で前記溝部となる部分の露出する水晶が除去されて形成されることを特徴とする音叉型水晶片の製造方法。 - 音叉型水晶片の前記振動腕部の延設される方向をY´軸方向、前記Y´軸と直交し前記振動腕部の並ぶ方向をX軸方向とし、かつ、水晶の結晶軸であるY軸に対して直角となる一方の方向を+X軸、他方の方向を−X軸としたとき、
前記溝部となる部分に残された前記耐食膜が、前記溝部となる部分の長さ方向の+X軸側を向く縁部分から前記溝部となる部分内にX軸方向と平行に突起させて残されていることを特徴とする請求項1に記載の音叉型水晶片の製造方法。
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