JP2016174328A

JP2016174328A - ウェーハの製造方法及びウェーハ

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Publication number: JP2016174328A
Application number: JP2015054404A
Authority: JP
Inventors: 雄介山本; Yusuke Yamamoto
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2015-03-18
Filing date: 2015-03-18
Publication date: 2016-09-29

Abstract

【課題】ウェーハから振動素子を個片化可能なウェーハの製造方法及びウェーハを提供する。
【解決手段】本発明のウェーハの製造方法は、ウェーハとしての水晶基板１０をエッチングして、薄肉部に対応する領域である第１領域２０を形成すると共に、振動素子１２の外形に対応する領域を薄肉部の深さ分だけ同時にハーフエッチングする第１エッチング工程と、ハーフエッチングされた外形に対応する領域をエッチングして個片の振動素子１２の外形を形成する第２エッチング工程と、を含む。
【選択図】図７

Description

本発明は、ウェーハの製造方法及びウェーハに関する。

主振動である厚み滑り振動を励振するＡＴカット水晶振動子は、小型化、高周波数化に適し、且つ周波数温度特性が優れた三次曲線を呈するので、発振器、電子機器などの多方面で使用されている。特に、近年では伝送通信機器やＯＡ機器の処理速度の高速化、あるいは通信データや処理量の大容量化が進むのに伴い、それに用いられる基準周波数信号源としてのＡＴカット水晶振動子に対し高周波化の要求が強まっている。そのため、厚み滑り振動で励振する振動部分の厚みを薄くすることにより、高周波化を図っている。

特許文献１には、薄肉の矩形状の振動部と、振動部の３辺に連接して設けられた厚肉部と、を有する逆メサ構造で高周波化を図っている水晶振動素子を、ウェットエッチング工法により、逆メサ部を形成した後に、素子外形を加工して個片化して製造する圧電基板の製造方法が開示されている。特許文献２には、薄肉の矩形状の振動部と、振動部の２辺に連接して設けられた厚肉部と、を有する逆メサ構造の圧電振動素子及びその製造方法が開示されている。特許文献３には、薄肉の矩形状の振動部と、振動部の２辺に連接して設けられた厚肉部とを有し、更に、厚肉部の一部を斜めにカットした逆メサ構造の振動素子及びその製造方法が開示されている。

特開２００６−２０３７００号公報特開２０１３−０４２４４０号公報特開２０１４−１３８４１３号公報

しかしながら、特許文献１〜３に記載の水晶振動素子の製造方法では、ウェーハ上に並んでいる複数の水晶振動素子の隣り合う２つの水晶振動素子の間隔によっては、２つの水晶振動素子の間に水晶のエッチング異方性に起因したｒ面等の結晶面による残渣が生じ、個片化できないという課題があった。

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、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係るウェーハの製造方法は、薄肉部と、前記薄肉部の外縁の一部を除いて前記外縁に一体化され、前記薄肉部よりも厚さが厚い厚肉部と、を含む複数の振動素子が、フレームに連結されているウェーハの製造方法であって、ウェーハをエッチングして、前記薄肉部に対応する領域を形成すると共に、前記振動素子の外形に対応する領域を前記薄肉部の深さ分だけ同時にハーフエッチングする第１エッチング工程と、前記ハーフエッチングされた外形に対応する領域をエッチングして個片の前記振動素子の外形を形成する第２エッチング工程と、を含むことを特徴とする。

本適用例によれば、振動素子の外形を形成する第２エッチング工程の前に、第１エッチング工程において、薄肉部を形成するエッチングと共に、個片化するための厚肉部の一部を同時にハーフエッチングするため、第２エッチング工程でエッチングする時間が多くなり、ウェーハ材料のエッチング異方性に起因した結晶面によるエッチング残渣の発生を低減し、振動素子を個片化することができる。

［適用例２］本適用例に係るウェーハの製造方法は、厚み滑り振動で振動する振動領域を含む第１領域と、前記第１領域の外縁に一体化され、前記第１領域よりも厚さが厚い第２領域と、を含み、前記第１領域の前記外縁は、前記厚み滑り振動の振動方向と直交する一方の第１外縁及び他方の第１外縁と、前記振動方向に沿った一方の第２外縁及び他方の第２外縁と、を含み、前記一方の第１外縁は、前記他方の第１外縁と前記振動方向に離間し、前記一方の第２外縁は、前記他方の第２外縁と前記振動方向に直交する方向に離間し、前記第２領域は、前記一方の第１外縁に連接している第１厚肉部と、前記一方の第２外縁に連接している第２厚肉部と、前記第１厚肉部及び前記第２厚肉部に連接している第３厚肉部とを含む振動素子が、前記振動方向に直交する方向に沿って複数並んでおり、第１の振動素子の前記第２厚肉部の前記一方の第２外縁側とは反対側の前記一方の第２外縁側と並行する外縁及び第３厚肉部が、隣に並んでいる第２の振動素子の前記第１領域の前記他方の第２外縁及び第１厚肉部と、長さＷの間隔で離間しているウェーハの製造方法であって、ウェーハを準備する準備工程と、前記ウェーハの表面に保護膜を塗布する保護膜塗布工程と、前記振動方向に直交する方向に沿った長さがＷ、前記振動方向に沿った長さが前記振動素子の前記振動方向に沿った長さ以上である第１の開口と、前記第１領域に対応する第２の開口と、を含む開口部が、前記振動方向に直交する方向に沿って複数並んでいるマスクを用いて前記保護膜を露光する露光工程と、を含み、前記ウェーハの厚さをｔとしたとき、０．０２９＜（Ｗ／ｔ²）＜０．０３３の関係を満たすことを特徴とする。

本適用例によれば、隣り合う振動素子の対向する外縁の間隔の長さＷをウェーハの厚さｔに対して、０．０２９＜（Ｗ／ｔ²）＜０．０３３の関係を満たす長さとする開口部を有するマスクを用いて露光し、エッチングパターンを形成した後に、第１エッチング工程で、隣り合う振動素子の間をエッチングする。こうすることにより、第２エッチング工程において、隣り合う振動素子の間をエッチングする時間を多くすることができ、隣り合う振動素子の間に生じるウェーハ材料のエッチング異方性に起因した結晶面（ｒ面）による残渣を低減し、振動素子を個片化することができる。なお、（Ｗ／ｔ²）が０．０２９より小さい場合には、間隔が狭くなるので、一方の外縁から発生した結晶面（ｒ面）が他方の外縁と繋がり、エッチング速度が著しく遅くなり、第２エッチング工程においても貫通することができず、振動素子を個片化することができない。また、（Ｗ／ｔ²）が０．０３３より大きい場合には、間隔が広くなるので、一方の外縁から発生した結晶面（ｒ面）が他方の外縁と繋がる前に、第２エッチング工程において貫通することができ、振動素子を容易に個片化することができるが、振動素子の取り数が減るため、低コスト化が図れない。

［適用例３］上記適用例に記載のウェーハの製造方法において、前記ウェーハは、水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を回転軸として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ＋Ｚ側が回転するように傾けた軸をＺ’軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ＋Ｙ側が回転するように傾けた軸をＹ’軸とし、前記Ｘ軸及び前記Ｚ’軸を含む面を主面とし、前記Ｙ’軸に沿った方向を厚さとする水晶基板であることが好ましい。

本適用例によれば、小型化、高周波数化に適し、且つ周波数温度特性に優れた振動素子を製造することができる。

［適用例４］本適用例に係るウェーハは、厚み滑り振動で振動する振動領域を含む第１領域と、前記第１領域の外縁に一体化され、前記第１領域よりも厚さが厚い第２領域と、を含み、前記第１領域の前記外縁は、前記厚み滑り振動の振動方向と直交する一方の第１外縁及び他方の第１外縁と、前記振動方向に沿った一方の第２外縁及び他方の第２外縁と、を含み、前記一方の第１外縁は、前記他方の第１外縁と前記振動方向に離間し、前記一方の第２外縁は前記他方の第２外縁と前記振動方向に直交する方向に離間し、前記第２領域は、前記一方の第１外縁に連接している第１厚肉部と、前記一方の第２外縁に連接している第２厚肉部と、前記第１厚肉部及び前記第２厚肉部に連接している第３厚肉部とを含む振動素子が、前記振動方向に直交する方向に沿って複数並んでいるウェーハであって、第１の振動素子の前記第２厚肉部の前記一方の第２外縁側とは反対側の前記一方の第２外縁側と並行する外縁及び第３厚肉部と、隣に並んでいる第２の振動素子の前記第１領域の前記他方の第２外縁及び第１厚肉部と、の間隔の長さをＷ、前記ウェーハの厚さをｔ、としたとき、０．０２９＜（Ｗ／ｔ²）＜０．０３３の関係を満たすことを特徴とする。

本適用例によれば、（Ｗ／ｔ²）が０．０２９＜（Ｗ／ｔ²）＜０．０３３の関係を満たしているので、隣り合う振動素子において、一方の外縁から発生した結晶面が他方の外縁と繋がることによる個片化不良を低減し且つウェーハからの取り数を増やし低コストの振動素子を得ることができる。

［適用例５］上記適用例に記載のウェーハにおいて、前記ウェーハは、水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を回転軸として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ＋Ｚ側が回転するように傾けた軸をＺ’軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ＋Ｙ側が回転するように傾けた軸をＹ’軸とし、前記Ｘ軸及び前記Ｚ’軸を含む面を主面とし、前記Ｙ’軸に沿った方向を厚さとする水晶基板であることが好ましい。

本適用例によれば、小型化、高周波数化に適し、且つ周波数温度特性に優れた振動素子を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る振動素子が形成されたウェーハの概略平面図。水晶基板と水晶の結晶軸との関係を説明する図。図１中のＡ部を拡大したウェーハの概略平面図。図３中のＢ−Ｂ線の概略断面図。図３中のＣ−Ｃ線の概略断面図。間隔の長さＷと振動素子分割の良否との関係を示す図。本発明の一実施形態に係るウェーハの製造方法を示す工程図。（ａ）〜（ｆ）図７に示す主要な工程毎の図３におけるＤ−Ｄ線での概略断面図。（ｇ）〜（ｌ）図７に示す主要な工程毎の図３におけるＤ−Ｄ線での概略断面図。本発明の一実施形態に係るマスクの概略平面図。振動素子の外形を形成するマスクの概略平面図。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載する場合がある。

＜ウェーハ＞
本発明の一実施形態に係るウェーハの一例として、逆メサ構造の振動素子１２を形成した水晶基板を挙げ、その概略構成について、図１〜図５を参照して説明する。なお、以降の水晶基板１０や振動素子１２の概略構成を説明する図では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ’軸及びＺ’軸を図示しており、その図示した矢印の先端側を「＋側」、基端側を「−側」としている。また、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」と言い、Ｙ’軸に平行な方向を「Ｙ’軸方向」と言い、Ｚ’軸に平行な方向を「Ｚ’軸方向」と言う。
図１は、本発明の一実施形態に係る振動素子が形成されたウェーハの概略平面図である。図２は、ＡＴカット水晶基板と水晶の結晶軸との関係を説明する図である。図３は、図１中のＡ部を拡大したウェーハの概略平面図である。図４は、図３中のＢ−Ｂ線の概略断面図である。図５は、図３中のＣ−Ｃ線の概略断面図である。

ウェーハとしての水晶基板１０は、板状であり、図１に示すように、複数の振動素子１２が連結部１４を介してフレームとしての枠部１６及び外周枠部１８に連結して形成されている。水晶基板１０に形成されている振動素子１２は、第１領域２０と、第１領域２０より厚さが厚い第２領域２２と、を有しており、第２領域２２と連結部１４とが連結している。また、複数の振動素子１２は、連結部１４が連結されている方向（Ｘ軸方向）と交差する方向（Ｚ’軸方向）に並び、長さＷの間隔で配置されている。なお、並んで配置されている両端側の振動素子１２は外周枠部１８と長さＷの間隔で配置されている。また、振動素子１２を個片化するときは、連結部１４で折り取ることで個片化する。

水晶基板１０は、図２に示すように、水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系のＸ軸を回転軸として、Ｚ軸をＹ軸の−Ｙ方向へ＋Ｚ側が所定の角度θ回転するように傾けた軸をＺ’軸とする。また、Ｙ軸をＺ軸の＋Ｚ方向へ＋Ｙ側が所定の角度θ回転するように傾けた軸をＹ’軸とする。Ｘ軸及びＺ’軸を含む面を主面とし、Ｙ’軸に沿った方向を厚さとする。本実施形態の水晶基板１０は、ＸＺ’面をＸ軸の回りに所定の角度θ回転させた平面に沿って切り出された「回転Ｙカット水晶基板」であり、たとえばθ＝３５°１５’だけ回転させた平面に沿って切り出された場合の基板は「ＡＴカット水晶基板」という。このような水晶基板１０を用いることにより優れた温度特性を有する振動素子１２を得ることができる。なお、水晶基板１０の主振動は厚み滑り振動であり、Ｘ軸方向に振動する。

次に、図３〜図５を参照し、水晶基板１０に設けられている振動素子１２を説明する。
振動素子１２は、厚み滑り振動で振動する振動領域を含む第１領域２０と、第１領域２０の外縁に一体化され、第１領域２０よりも厚さが厚い第２領域２２と、を含んでいる。矩形状の第１領域２０の外縁は、振動方向（Ｘ軸方向）と直交し、振動方向に離間して配置される一方の第１外縁２４ａ及び他方の第１外縁２４ｂと、振動方向に沿って、振動方向と直交する方向（Ｚ’軸方向）に離間して配置される一方の第２外縁２６ａ及び他方の第２外縁２６ｂと、を含んでいる。第２領域２２は、一方の第１外縁２４ａに連接している第１厚肉部２８と、一方の第２外縁２６ａに連接している第２厚肉部３０と、第１厚肉部２８及び第２厚肉部３０に連接している第３厚肉部３２と、を含んでいる。

振動方向に直交する方向（Ｚ’軸方向）に沿って複数並んでいる振動素子１２は、第１の振動素子１２ａの第２厚肉部３０の一方の第２外縁２６ａ側とは反対側の一方の第２外縁２６ａ側と並行する外縁と第３厚肉部３２とによる外縁４０と、隣に並んでいる第２の振動素子１２ｂの第１領域２０の他方の第２外縁２６ｂと第１厚肉部２８とによる外縁４２と、を長さＷの間隔で配置されている。

次に、振動方向に直交する方向（Ｚ’軸方向）に沿って並んでいる振動素子１２間の間隔の長さＷと水晶基板１０の厚さｔとの関係について、図６を参照し説明する。
図６は、間隔の長さＷと振動素子分割の良否との関係を示す図である。
振動素子１２間の間隔の長さＷと水晶基板１０の厚さｔとの最適値を見出すために、以下の実験を行った。振動素子１２間の間隔の長さＷを１８０μｍ〜２１０μｍの範囲で設計した第１エッチング工程用のマスクを用い、後述するウェーハの製造方法により、厚さ８０μｍの水晶基板１０をエッチング加工して振動素子１２を水晶基板１０に形成した。その後、水晶基板１０の枠部１６（外周枠部１８）から振動素子１２が折り取れるか又は水晶のエッチング異方性に起因した結晶面（ｒ面）が生じることによって発生するエッチング残渣Ｅ１（図８（ｅ）参照）が残っていないかを評価した。図６中の良否とは、エッチング残渣Ｅ１が残り振動素子１２が折り取れない場合を「×」とし、エッチング残渣が無く振動素子１２が折り取れた場合を「○」として示している。

図６より、振動素子１２間の間隔の長さＷが１８５μｍ以下では、エッチング残渣Ｅ１が残り振動素子１２が折り取れず、間隔の長さＷが１９０μｍ以上では、エッチング残渣が無く振動素子１２が折り取れることが判明した。つまり、（Ｗ／ｔ²）を０．０２９より大きくするとエッチング残渣Ｅ１が残らず、振動素子１２を容易に個片化することができる。なお、（Ｗ／ｔ²）を０．０３３より大きくすると、間隔が広くなり振動素子１２の取り数が減るため、低コスト化が図れないという問題を生じる。
従って、（Ｗ／ｔ²）が０．０２９＜（Ｗ／ｔ²）＜０．０３３の関係を満たしていると、隣り合う振動素子１２において、水晶のエッチング異方性に起因した結晶面（ｒ面）が生じることによって発生するエッチング残渣Ｅ１による個片化不良を低減し且つウェーハからの取り数を増やし低コストの振動素子１２を得ることができる。

＜ウェーハの製造方法＞
次に、本発明の一実施形態に係るウェーハの製造方法の一例として、逆メサ構造の振動素子１２を形成した水晶基板の製造方法を挙げ、図７〜図１１を参照して説明する。
図７は、本発明の一実施形態に係るウェーハの製造方法を示す工程図である。図８（ａ）〜図８（ｆ）は、図７に示す主要な工程毎の図３におけるＤ−Ｄ線での概略断面図である。図９（ｇ）〜図９（ｌ）は、図７に示す主要な工程毎の図３におけるＤ−Ｄ線での概略断面図である。図１０は、本発明の一実施形態に係るマスクの概略平面図である。図１１は、振動素子の外形を形成するマスクの概略平面図である。

逆メサ構造の振動素子１２を形成した水晶基板１０の製造方法は、図７に示すように、ウェーハを準備する準備工程と、振動領域となる薄肉状の第１領域２０と隣り合う振動素子１２の間の領域とをハーフエッチングして形成する金属層形成工程（Ｓｔｅｐ１）〜第１エッチング工程（Ｓｔｅｐ５）と、金属層剥離工程（Ｓｔｅｐ６）と、振動素子１２の外形（第１領域２０及び第２領域２２）をエッチングして形成する金属層形成工程（Ｓｔｅｐ７）〜第２エッチング工程（Ｓｔｅｐ１１）と、金属層剥離工程（Ｓｔｅｐ１２）と、を含んでいる。

先ず、振動領域となる薄肉部に対応する第１領域２０をエッチングにより形成すると共に、隣り合う振動素子１２の外形に対応する領域を薄肉部の深さ分だけ同時にハーフエッチングする第１エッチング工程までを行う。

＜準備工程（Ｓｔｅｐ１）＞
準備工程（Ｓｔｅｐ１）では、ウェーハとしての水晶基板１０を準備する。

＜金属層形成工程（Ｓｔｅｐ２）＞
次に、金属層形成工程（Ｓｔｅｐ２）では、水晶基板１０の表裏の両主面に、第１エッチング工程（Ｓｔｅｐ６）において保護マスクとなる金属層５０を形成する。図８（ａ）は、水晶基板１０に金属層５０を形成した後の概略断面図である。金属層５０は、真空蒸着法やスパッタリング法などで成膜できる。金属層５０の材料としては、例えば、フッ酸系のエッチング溶液に耐性の強い金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）などを使用することができる。なお、水晶基板１０と金属層５０との密着性を高めるための密着層（図示せず）が設けられていてもよい。密着層としては、クロム（Ｃｒ）、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）合金、ニッケル（Ｎｉ）などを使用することができる。

＜保護膜塗布工程（Ｓｔｅｐ３）＞
保護膜塗布工程（Ｓｔｅｐ３）では、保護膜としてのレジスト５２を例えばコーター装置などを使用して金属層５０が形成された水晶基板１０の表裏の両主面に均一に塗布する。図８（ｂ）は、水晶基板１０の金属層５０上にレジスト５２を塗布した後の概略断面図である。なお、本実施形態では、ポジ型のレジスト５２を一例として挙げ説明する。

＜露光工程（Ｓｔｅｐ４）＞
次に、露光工程（Ｓｔｅｐ４）では、振動素子１２の第１領域２０を形成するための露光を行う。図８（ｃ）は、マスク６０を介してレジスト５２を露光している概略断面図である。水晶基板１０に塗布されたレジスト５２に、例えば、コンタクトアライナー、プロキシミティアライナーなどの露光装置を用いマスク６０を介して、水晶基板１０の一方の主面側から露光する。

ここで、本発明の一実施形態に係るフォトマスクであるマスク６０について、図１０を参照して説明する。
図１０は、マスク６０に設けられた開口部６２パターンと共に、後述する第２エッチング工程（Ｓｔｅｐ１２）において、形成される振動素子１２の外形を破線で示している。マスク６０は、振動方向に直交する方向（Ｚ’軸方向）に沿った長さがＷ、振動方向（Ｘ軸方向）に沿った長さが振動素子１２の振動方向に沿った長さ以上である第１の開口６４と、振動素子１２の第１領域２０に対応する第２の開口６６と、を含む開口部６２のパターンが振動方向に直交する方向に沿って複数並んでいる。なお、本実施形態では、ポジ型のレジスト５２を用いているため、レジスト５２を残す領域は、光が透過しないように、光を遮断するパターンが設けられている。

＜金属層エッチング工程（Ｓｔｅｐ５）＞
次に、金属層エッチング工程（Ｓｔｅｐ５）では、光が照射された領域のレジスト５２を現像した後に、金属層５０をエッチングし、マスク６０に示す開口部６２パターン（図１０参照）を水晶基板１０の一方の主面に形成する。図８（ｄ）は、レジスト５２及び金属層５０を形成した後の概略断面図である。レジスト５２及び金属層５０によって、エッチングを施さない領域を保護することができる。

＜第１エッチング工程（Ｓｔｅｐ６）＞
第１エッチング工程（Ｓｔｅｐ６）では、パターニングされたレジスト５２と金属層５０を保護用マスクとして、レジスト５２と金属層５０から露出した水晶基板１０をフッ酸系のエッチング溶液を用いてウェットエッチングする。図８（ｅ）は、エッチング後の概略断面図である。振動素子１２の主振動である厚み滑り振動は、周波数が振動領域の板厚に対して反比例し、板厚が薄くなればなるほど、周波数が高くなる。例えば、図２で示す角度θが３５°１５’であるＡｔカット水晶基板の場合には、板厚が１０μｍの場合に、周波数が１６７ＭＨｚとなり、板厚が５μｍの場合に、周波数が３３４ＭＨｚとなる。そのため、所望の周波数を得るためには、振動領域となる部分を所望の板厚になるまでエッチングし薄くする。なお、事前にエッチング速度を測定しておき、算出した所定の時間エッチングすることにより、所望の周波数を有する振動素子１２を得ることができる。

なお、エッチング中には、図８（ｅ）に示すように、水晶のエッチング異方性に起因した結晶面（ｒ面）によるエッチング残渣Ｅ１が発生する。エッチング残渣Ｅ１は隣り合う振動素子１２の間に生じ、隣り合う振動素子１２の間隔が狭いと一方振動素子１２の外縁から発生した結晶面（ｒ面）が他方の振動素子１２の外縁と繋がり、エッチング速度が著しく遅くなる。そのため、後述する第２エッチング工程（Ｓｔｅｐ１２）において、エッチング残渣Ｅ１により隣り合う振動素子１２の間を外形形状に貫通することができなくなり、振動素子１２を水晶基板１０の枠部１６及び外周枠部１８から個片化することができない。また、例えエッチング残渣Ｅ１を破損し個片化したとしても、第２領域２２の外縁にエッチング残渣Ｅ１の一部が繋がっているため、その後パッケージに実装する際に、エッチング残渣Ｅ１がパッケージの側壁に接触してしまい上手く実装することができない。よって、水晶基板１０の厚さをｔとしたとき、マスク６０における間隔の長さＷとの関係を０．０２９＜（Ｗ／ｔ²）＜０．０３３とする必要がある。

＜金属層剥離工程（Ｓｔｅｐ７）＞
金属層剥離工程（Ｓｔｅｐ７）では、所望の周波数となる板厚までエッチングした後に、レジスト５２と金属層５０とを剥離する。図８（ｆ）は、レジスト５２及び金属層５０を剥離した後の概略断面図である。なお、レジスト５２の剥離方法としては、レジスト剥離剤を用いたウェットエッチング法や、オゾンやプラズマを用いたドライエッチング法などを用いることができる。また、金属層５０の剥離方法としては、金属層５０に用いた材料に反応する反応性ガスなどを用いたドライエッチング法や、金属層５０に用いた材料を腐食溶解する液体に浸漬させるウェットエッチング法などを用いる。

次に、ハーフエッチングされた振動素子１２の外形に対応する領域をエッチングして振動素子１２を個片の外形とする第２エッチング工程を行い、水晶基板１０に振動素子１２を形成する。

＜金属層形成工程（Ｓｔｅｐ８）＞
金属層形成工程（Ｓｔｅｐ８）では、マスク６０に設けられた開口部６２パターンをエッチングした水晶基板１０の表裏の両主面に、第２エッチング工程（Ｓｔｅｐ１２）において保護マスクとなる金属層５０を形成する。図９（ｇ）は、水晶基板１０に金属層５０を形成した後の概略断面図である。金属層５０は、真空蒸着法やスパッタリング法などで成膜できる。金属層形成工程（Ｓｔｅｐ１）と同様に、金属層５０の材料としては、例えば、フッ酸系のエッチング溶液に耐性の強い金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）などを使用することができる。なお、水晶基板１０と金属層５０との密着性を高めるための密着層（図示せず）が設けられていてもよい。密着層としては、クロム（Ｃｒ）、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）合金、ニッケル（Ｎｉ）などを使用することができる。

＜保護膜塗布工程（Ｓｔｅｐ９）＞
保護膜塗布工程（Ｓｔｅｐ９）では、保護膜としてのレジスト５２を例えばコーター装置などを使用して金属層５０が形成された水晶基板１０の表裏の両主面に均一に塗布する。図９（ｈ）は、水晶基板１０の金属層５０上にレジスト５２を塗布した後の概略断面図である。なお、本実施形態では、レジスト塗布工程（Ｓｔｅｐ３）と同様に、ポジ型のレジスト５２を一例として挙げ説明する。

＜露光工程（Ｓｔｅｐ１０）＞
次に、露光工程（Ｓｔｅｐ１０）では、振動素子１２の外形形状を形成するための露光を行う。図９（ｉ）は、マスク７０を介してレジスト５２を露光している概略断面図である。水晶基板１０に塗布されたレジスト５２に、例えば、コンタクトアライナー、プロキシミティアライナーなどの両面露光装置を用いマスク７０を介して、水晶基板１０の表裏の両主面側から同時に露光する。
ここで、振動素子１２の外形形状を形成するためのフォトマスクであるマスク７０について、図１１を参照して説明する。
図１１は、振動素子１２の外形形状を形成するための外形パターンが振動方向に直交する方向（Ｚ’軸方向）に沿って複数並んでいる。なお、本実施形態では、レジスト塗布工程（Ｓｔｅｐ８）で用いたポジ型のレジスト５２と同様に、ポジ型のレジスト５２を用いているため、レジスト５２を残す領域は、光が透過しないように、光を遮断するパターンが設けられている。

＜金属層エッチング工程（Ｓｔｅｐ１１）＞
次に、金属層エッチング工程（Ｓｔｅｐ１１）では、光が照射された領域のレジスト５２を現像した後に、金属層５０をエッチングし、マスク７０に示す外形パターンを水晶基板１０の両主面に形成する。図９（ｊ）は、レジスト５２及び金属層５０による外形パターンを形成した後の概略断面図である。レジスト５２及び金属層５０によって、エッチングを施さない領域を保護することができる。

＜第２エッチング工程（Ｓｔｅｐ１２）＞
第２エッチング工程（Ｓｔｅｐ１２）では、外形をパターニングされたレジスト５２と金属層５０を保護用マスクとして、レジスト５２と金属層５０から露出した水晶基板１０をフッ酸系のエッチング溶液を用いてウェットエッチングする。図９（ｋ）は、エッチング後の概略断面図である。エッチングは振動素子１２の外形が貫通するまで行う。また、エッチング残渣Ｅ１が生じていた領域も水晶基板１０の両主面側からエッチングすることにより貫通し、振動素子１２の個片化を容易に行うことができる。また、水晶基板１０の厚さをｔとし、隣り合う振動素子１２間の間隔の長さをＷとしたとき、０．０２９＜（Ｗ／ｔ²）＜０．０３３を満足する関係としてあるため、水晶のエッチング異方性に起因した結晶面（ｒ面）によるエッチング残渣Ｅ１の発生を低減し、振動素子１２を容易に個片化することができる。

＜金属層剥離工程（Ｓｔｅｐ１３）＞
金属層剥離工程（Ｓｔｅｐ１３）では、レジスト５２を剥離した後に、金属層５０を剥離する。図９（ｌ）は、レジスト５２及び金属層５０を剥離した後の概略断面図である。なお、レジスト５２の剥離方法としては、レジスト剥離剤を用いたウェットエッチング法や、オゾンやプラズマを用いたドライエッチング法などを用いることができる。また、金属層５０の剥離方法としては、金属層５０に用いた材料に反応する反応性ガスなどを用いたドライエッチング法や、金属層５０に用いた材料を腐食溶解する液体に浸漬させるウェットエッチング法などを用いる。

以上の工程を経て、複数の振動素子１２が形成された水晶基板１０が得られる。その後、フォトリソグラフィー技術などにより電極を形成後、水晶基板１０の枠部１６及び外周枠部１８から個片化することで、振動素子１２が完成する。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法、及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１０…ウェーハとしての水晶基板、１２…振動素子、１４…連結部、１６…フレームとしての枠部、１８…フレームとしての外周枠部、２０…第１領域、２２…第２領域、２４ａ…一方の第１外縁、２４ｂ…他方の第１外縁、２６ａ…一方の第２外縁、２６ｂ…他方の第２外縁、２８…第１厚肉部、３０…第２厚肉部、３２…第３厚肉部、４０…外縁、４２…外縁、５０…金属層、５２…保護膜としてのレジスト、６０…マスク、６２…開口部、６４…第１の開口、６６…第２の開口、７０…マスク、Ｅ１…エッチング残渣、Ｗ…間隔の長さ。

Claims

薄肉部と、前記薄肉部の外縁の一部を除いて前記外縁に一体化され、前記薄肉部よりも厚さが厚い厚肉部と、を含む複数の振動素子が、フレームに連結されているウェーハの製造方法であって、
ウェーハをエッチングして、前記薄肉部に対応する領域を形成すると共に、前記振動素子の外形に対応する領域を前記薄肉部の深さ分だけ同時にハーフエッチングする第１エッチング工程と、
前記ハーフエッチングされた外形に対応する領域をエッチングして個片の前記振動素子の外形を形成する第２エッチング工程と、
を含むことを特徴とするウェーハの製造方法。
厚み滑り振動で振動する振動領域を含む第１領域と、
前記第１領域の外縁に一体化され、前記第１領域よりも厚さが厚い第２領域と、
を含み、
前記第１領域の前記外縁は、
前記厚み滑り振動の振動方向と直交する一方の第１外縁及び他方の第１外縁と、
前記振動方向に沿った一方の第２外縁及び他方の第２外縁と、
を含み、
前記一方の第１外縁は、前記他方の第１外縁と前記振動方向に離間し、
前記一方の第２外縁は、前記他方の第２外縁と前記振動方向に直交する方向に離間し、
前記第２領域は、
前記一方の第１外縁に連接している第１厚肉部と、
前記一方の第２外縁に連接している第２厚肉部と、
前記第１厚肉部及び前記第２厚肉部に連接している第３厚肉部と
を含む振動素子が、
前記振動方向に直交する方向に沿って複数並んでおり、
第１の振動素子の前記第２厚肉部の前記一方の第２外縁側とは反対側の前記一方の第２外縁側と並行する外縁及び第３厚肉部が、隣に並んでいる第２の振動素子の前記第１領域の前記他方の第２外縁及び第１厚肉部と、長さＷの間隔で離間しているウェーハの製造方法であって、
ウェーハを準備する準備工程と、
前記ウェーハの表面に保護膜を塗布する保護膜塗布工程と、
前記振動方向に直交する方向に沿った長さがＷ、前記振動方向に沿った長さが前記振動素子の前記振動方向に沿った長さ以上である第１の開口と、前記第１領域に対応する第２の開口と、を含む開口部が、前記振動方向に直交する方向に沿って複数並んでいるマスクを用いて前記保護膜を露光する露光工程と、を含み、
前記ウェーハの厚さをｔとしたとき、
０．０２９＜（Ｗ／ｔ²）＜０．０３３
の関係を満たすことを特徴とするウェーハの製造方法。
請求項２に記載のウェーハの製造方法において、
前記ウェーハは、
水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を回転軸として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ＋Ｚ側が回転するように傾けた軸をＺ’軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ＋Ｙ側が回転するように傾けた軸をＹ’軸とし、前記Ｘ軸及び前記Ｚ’軸を含む面を主面とし、前記Ｙ’軸に沿った方向を厚さとする水晶基板であることを特徴とするウェーハの製造方法。
厚み滑り振動で振動する振動領域を含む第１領域と、
前記第１領域の外縁に一体化され、前記第１領域よりも厚さが厚い第２領域と、
を含み、
前記第１領域の前記外縁は、
前記厚み滑り振動の振動方向と直交する一方の第１外縁及び他方の第１外縁と、
前記振動方向に沿った一方の第２外縁及び他方の第２外縁と、
を含み、
前記一方の第１外縁は、前記他方の第１外縁と前記振動方向に離間し、
前記一方の第２外縁は、前記他方の第２外縁と前記振動方向に直交する方向に離間し、
前記第２領域は、
前記一方の第１外縁に連接している第１厚肉部と、
前記一方の第２外縁に連接している第２厚肉部と、
前記第１厚肉部及び前記第２厚肉部に連接している第３厚肉部と
を含む振動素子が、
前記振動方向に直交する方向に沿って複数並んでいるウェーハであって、
第１の振動素子の前記第２厚肉部の前記一方の第２外縁側とは反対側の前記一方の第２外縁側と並行する外縁及び第３厚肉部と、隣に並んでいる第２の振動素子の前記第１領域の前記他方の第２外縁及び第１厚肉部と、の間隔の長さをＷ、
前記ウェーハの厚さをｔ、
としたとき、
０．０２９＜（Ｗ／ｔ²）＜０．０３３
の関係を満たすことを特徴とするウェーハ。
請求項４に記載のウェーハにおいて、
前記ウェーハは、
水晶の結晶軸である、電気軸としてのＸ軸と、機械軸としてのＹ軸と、光学軸としてのＺ軸と、からなる直交座標系の前記Ｘ軸を回転軸として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ＋Ｚ側が回転するように傾けた軸をＺ’軸とし、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ＋Ｙ側が回転するように傾けた軸をＹ’軸とし、前記Ｘ軸及び前記Ｚ’軸を含む面を主面とし、前記Ｙ’軸に沿った方向を厚さとする水晶基板であることを特徴とするウェーハ。