JP6169399B2 - 耐食膜形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェットエッチング用のマスクとなる耐食膜を水晶ウェハに形成する際に、その水晶ウェハを保持するウェハ保持冶具、及び、そのウェハ保持冶具を用いた耐食膜形成方法に関する。

音叉型屈曲振動子や厚みすべり振動子などの圧電素子は、例えば、水晶ウェハ洗浄→耐食膜形成→素子外形パターン形成→電極パターン形成→水晶ウェットエッチング→電極膜形成→リフトオフ→調整膜形成→周波数調整、などの工程を経て製造される（例えば特許文献１参照）。ここで、耐食膜形成工程では、水晶ウェットエッチング工程においてマスクとなる耐食膜を、水晶ウェハに形成する。このとき、水晶ウェハの両面に同時に耐食膜を形成するために、水晶ウェハの両面を露出させた状態で水晶ウェハを保持する、ウェハ保持冶具が使用される。

図５は、従来の耐食膜形成工程を示す平面図であり、図５［１］〜図５［３］の順に工程が進行する。以下、この図面に基づき説明する。

まず、図５［１］に示すように、水晶ウェハ７０とウェハ保持冶具８０とを用意する。水晶ウェハ７０は四角形状の平板である。ウェハ保持冶具８０は、二個で一組になっており、水晶ウェハ７０の外周よりも大きい内周を有する外枠部８１と、外枠部８１から内側に突き出た爪部８２〜８５と、からなる。なお、ウェハ保持冶具８０については、一枚分の水晶ウェハ７０を保持する部分のみを図示する。

続いて、図５［２］に示すように、水晶ウェハ７０の両面をそれぞれウェハ保持冶具８０で挟むことにより、水晶ウェハ７０をウェハ保持冶具８０で保持する。このとき、水晶ウェハ７０がウェハ保持冶具８０から脱落しないように、水晶ウェハ７０とウェハ保持冶具８０とを磁石などを用いて密接させる。つまり、水晶ウェハ７０の四辺の各中央が被挟持部７２〜７５（図５［３］）となり、これらの被挟持部７２〜７５がウェハ保持冶具８０の爪部８２〜８５によって両面から挟持される。この状態で、水晶ウェハ７０の両面に耐食膜７１を、スパッタリングなどにより形成する。

最後に、図５［３］に示すように、耐食膜７１が形成された水晶ウェハ７０を、ウェハ保持冶具８０から取り外す。ただし、水晶ウェハ７０の周縁の被挟持部７２〜７５は、爪部８２〜８５が面接触していたため、耐食膜７１が形成されていない。

図６は、従来の水晶ウェットエッチング工程を示す平面図であり、図６［１］〜図６［３］の順に工程が進行する。以下、この図面に基づき説明する。

まず、図６［１］に示すように、耐食膜７１が形成された水晶ウェハ７０を用意する。水晶ウェハ７０の周縁の被挟持部７２〜７５には、耐食膜７１が形成されていない。また、図示しないが、水晶ウェハ７０には、素子外形パターンなどの耐食膜７１の無い部分が描かれている。

続いて、図６［２］に示すように、耐食膜７１が形成された水晶ウェハ７０に対して、フッ酸などを用いてウェットエッチングを施す。このとき、耐食膜７１で覆われていない部分の水晶が、エッチング液によって表裏から浸食され遂には貫通する。したがって、水晶ウェハ７０の周縁の被挟持部７２〜７５は、耐食膜７１が形成されていないので、切り欠き７２ａ〜７５ａとなる。

特許第４０６０６９９号公報

ウェットエッチング中又はウェットエッチング後の水晶ウェハ７０には、製造工程中のエッチング液や洗浄液の圧力、搬送中の衝撃などにより、様々な応力が生ずる。一方、水晶ウェハ７０の切り欠き７２ａ〜７５ａの相互間は、くびれた形状になることから、そこに応力が集中しやすい。そのため、図６［３］に示すように、例えば切り欠き７４ａと切り欠き７５ａとの間のくびれた部分に、ひび割れ７６が発生することがあった。

そこで、本発明の目的は、耐食膜形成工程に起因する水晶ウェハのひび割れを抑えることにより歩留まりを向上し得る、ウェハ保持冶具及びこれを用いた耐食膜形成方法を提供することにある。

本発明に係るウェハ保持冶具は、
ウェットエッチング用のマスクとなる耐食膜を水晶ウェハに形成する際に、前記水晶ウェハを保持するウェハ保持冶具において、
断面が凹状の第一溝を有する第一保持片と、前記第一溝に対向するとともに断面が凹状の第二溝を有する第二保持片とを備え、
前記第一溝と前記第二溝との間に前記水晶ウェハが保持される、
ことを特徴とする。

本発明に係る耐食膜形成方法は、
本発明に係るウェハ保持冶具を用いた耐食膜形成方法であって、
前記第一溝と前記第二溝との間に前記水晶ウェハを挿入することにより、前記第一溝と前記第二溝との間に前記水晶ウェハを保持し、
この状態で、スパッタリング又は蒸着により前記水晶ウェハの両面に前記耐食膜を形成する、
ことを特徴とする。

本発明によれば、断面が凹状の第一溝と断面が凹状の第二溝との間に水晶ウェハを保持することにより、第一溝及び第二溝が水晶ウェハの稜線に接触した状態で耐食膜を形成できるので、ウェハ保持冶具が耐食膜形成時に水晶ウェハの面を覆ってしまうことがない。したがって、耐食膜形成時に耐食膜が形成されない部分を低減できることにより、耐食膜形成工程に起因する水晶ウェハのひび割れを抑えることができるので、歩留まりを向上できる。

実施形態１のウェハ保持冶具を示す斜視図であり、図１［１］は水晶ウェハを保持する前であり、図１［２］は水晶ウェハを保持した後である。 図２［１］は図１［２］におけるII-II線断面図であり、図２［２］は図２［１］の一部を拡大して示す断面図である。 図３［１］は実施形態１の耐食膜形成方法の一部を示す概略図であり、図３［２］は実施形態１の耐食膜形成方法で得られた水晶ウェハを示す斜視図である。 実施形態２のウェハ保持冶具を示す斜視図である。 従来の耐食膜形成工程を示す平面図であり、図５［１］〜図５［３］の順に工程が進行する。 従来の水晶ウェットエッチング工程を示す平面図であり、図６［１］〜図６［３］の順に工程が進行する。

以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について説明する。なお、図面に描かれた形状は、当業者が理解しやすいように描かれているため、実際の寸法及び比率とは必ずしも一致していない。

図１は実施形態１のウェハ保持冶具を示す斜視図であり、図１［１］は水晶ウェハを保持する前であり、図１［２］は水晶ウェハを保持した後である。図２［１］は図１［２］におけるII-II線断面図であり、図２［２］は図２［１］の一部を拡大して示す断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。なお、平面２１１，２１２，２２１，２２２、隙間２３１〜２３４、及び、稜線３１〜３４については、図２［２］にのみ示す。

実施形態１のウェハ保持冶具１０は、ウェットエッチング用のマスクとなる耐食膜を水晶ウェハ３０に形成する際に、水晶ウェハ３０を保持するものである。そして、ウェハ保持冶具１０は、断面が凹状（本実施形態１ではＶ字状）の第一溝２１を有する第一保持片１１と、第一溝２１に対向するとともに断面が凹状（本実施形態１ではＶ字状）の第二溝２２を有する第二保持片１２とを備え、第一溝２１と第二溝２２との間に水晶ウェハ３０が保持される。なお、ウェハ保持冶具１０については、一枚分の水晶ウェハ３０を保持する部分のみを図示する。

水晶ウェハ３０は、例えば、主面が四角形状のＺ板であり、一辺が５０ｍｍ〜７５ｍｍ、厚みが０．１ｍｍ程度である。水晶ウェハ３０の厚み方向の断面も四角形状であり、その断面の四角形は四本の稜線３１〜３４（図２［２］）を含む。「稜線（edge）」とは、立体における面と面との境界線をいう。よって、立体における各面は複数の稜線で囲まれた領域である。稜線の両端点は頂点になり、稜線は直線に限らず曲線でもよい。水晶ウェハ３０は、扁平な直方体であるため、１２本の稜線を持つ。

ウェハ保持冶具１０は、例えばステンレスなどからなり、第一保持片１１及び第二保持片１２の他にも、第一保持片１１及び第二保持片１２を互いに平行に立った状態で固設する底板１３を備えている。底板１３と水晶ウェハ３０と間には、適度な隙間を付与するためのスペーサを挿入してもよい。第一保持片１１及び第二保持片１２の底板１３側の反対側は、開口されているので、そこから水晶ウェハ３０が出し入れされる。

第一保持片１１及び第二保持片１２は、例えば細長い直方体状であり、互いに対向する面にそれぞれ第一溝２１及び第二溝２２が設けられている。第一溝２１は、例えば長さ方向が直線状であり、Ｖ字状を構成する二つの平面２１１，２１２（図２［２］）を有する。同様に、第二溝２２は、例えば長さ方向が直線状であり、Ｖ字状を構成する二つの平面２２１，２２２（図２［２］）を有する。本実施形態１では、平面２１１と平面２１２とのなす角は９０度であり、同様に、平面２２１と平面２２２とのなす角は９０度である。よって、第一溝２１及び第二溝２２の各面と、これらに接する水晶ウェハ３０の各面とのなす角は、４５度になる。なお、第一溝２１は、第一保持片１１の一端から他端まで設ける必要はなく、第一保持片１１の一部にのみ設けてもよい。第二溝２２も同様である。

水晶ウェハ３０は、第一溝２１と第二溝２２との間に隙間２３１〜２３４（図２［２］）をもって保持される。つまり、平面２１１と稜線３１との間に隙間２３１、平面２１２と稜線３２との間に隙間２３２、平面２２１と稜線３３との間に隙間２３３、平面２２２と稜線３４との間に隙間２３４がそれぞれ生じている。隙間２３１〜２３４は「遊び」とも呼ばれる。

次に、本実施形態１のウェハ保持冶具１０の作用及び効果について説明する。

（１）本実施形態１によれば、断面が凹状の第一溝２１と断面が凹状の第二溝２２との間に水晶ウェハ３０を保持することにより、第一溝２１及び第二溝２２が水晶ウェハ３０の稜線３１〜３４に接触した状態で耐食膜を形成できるので、ウェハ保持冶具１０が耐食膜形成時に水晶ウェハ３０の面を覆ってしまうことがない。したがって、耐食膜形成時に耐食膜が形成されない部分を低減できることにより、耐食膜形成工程に起因する水晶ウェハ３０のひび割れを抑えることができるので、歩留まりを向上できる。

（２）第一溝２１及び第二溝２２の断面の凹状は、Ｖ字状に限らず、例えばＵ字状や半円状や四角状としてもよい。ただし、その凹状をＶ字状とした場合は、第一溝２１及び第二溝２２の各面と水晶ウェハ３０の各面とが他の形状に比べて接近し過ぎることがないので、ウェハ保持冶具１０が耐食膜形成時に水晶ウェハ３０の面を覆ってしまうことを確実に防止できる。

（３）第一溝２１と第二溝２２との間に隙間２３１〜２３４をもって水晶ウェハ３０を保持する場合は、次の効果を奏する。第一に、隙間２３１〜２３４があることにより、第一溝２１と第二溝２２との間に水晶ウェハ３０を挿入することが容易となるので、作業性を向上できる。第二に、耐食膜形成時に耐食膜の材料が隙間２３１〜２３４を通って水晶ウェハ３０の周端面まで回り込みやすくなるので、ウェハ保持冶具１０が耐食膜形成時に水晶ウェハ３０の面を覆ってしまうことをより確実に防止できる。

図３［１］は実施形態１の耐食膜形成方法の一部を示す概略図であり、図３［２］は実施形態１の耐食膜形成方法で得られた水晶ウェハを示す斜視図である。以下、図１乃至図３に基づき、本実施形態１の耐食膜形成方法について説明する。

本実施形態１の耐食膜形成方法は、ウェハ保持冶具１０を用いた耐食膜形成方法であって、次の工程を含む。第一溝２１と第二溝２２との間に水晶ウェハ３０を挿入することにより（図１［１］）、第一溝２１と第二溝２２との間に水晶ウェハ３０を保持する（図１［２］）工程。図１［２］に示す状態で、スパッタリング又は蒸着（本実施形態１ではスパッタリング）により水晶ウェハ３０の両面に耐食膜３６を形成する工程（図３［１］［２］）。耐食膜３６は、例えばクロムと金との二層からなる。

図３［１］に示すように、耐食膜形成には例えばマグネトロンスパッタ装置５０を用いる。マグネトロンスパッタ装置５０は、水晶ウェハ３０及びウェハ保持冶具１０を収容する真空チャンバ５１、真空チャンバ５１内に不活性ガスを導入するバルブ５２、真空チャンバ５１内でプラズマを発生させる電源５３、真空チャンバ５１内を排気する真空ポンプ５４などを備えている。また、真空チャンバ５１内には、水晶ウェハ３０及びウェハ保持冶具１０を固定する固定台５５、耐食膜３６の材料からなるターゲット５６，５７、ターゲット５６，５７に取り付けられた磁石５８，５８などが収容されている。

ターゲット５６，５７は、水晶ウェハ３０の両面に対向する位置に一個ずつ置かれる。スパッタリングを用いた場合は、ステップカバレージが良好であるので、耐食膜形成時に耐食膜３６となる材料が微細な隙間（隙間２３１〜２３４（図２［２］）に限らない。）を通って水晶ウェハ３０の周端面３７３〜３７６（図３［２］）まで回り込みやすい。

図３［２］に示すように、本実施形態１の耐食膜形成方法で得られた水晶ウェハ３０は、両面すなわち二つの主面３７１，３７２、及び、四つの周端面３７３〜３７６の全ての面において、均質な耐食膜３６が形成される。本実施形態１の耐食膜形成方法のその他の構成、作用及び効果は、前述した本実施形態１のウェハ保持冶具１０のそれらと同様である。

図４は、実施形態２のウェハ保持冶具を示す斜視図である以下、この図面に基づき説明する。

本実施形態２のウェハ保持冶具４０は、ウェットエッチング用のマスクとなる耐食膜を水晶ウェハ３０，３５に形成する際に、水晶ウェハ３０，３５を保持するものである。そして、ウェハ保持冶具４０は、断面が凹状（本実施形態２ではＶ字状）の第一溝５１を有する第一保持片４１と、第一溝５１に対向するとともに断面が凹状（本実施形態２ではＶ字状）の第二溝５２を有する第二保持片４２とを備え、第一溝５１と第二溝５２との間に水晶ウェハ３０，３５が保持される。ウェハ保持冶具４０は、第一保持片４１及び第二保持片４２の他にも、第一保持片４１及び第二保持片４２を互いに平行に立った状態で固設する底板４３を備えている。なお、ウェハ保持冶具４０については、二枚分の水晶ウェハ３０，３５を保持する部分のみを図示する。

本実施形態２では、第一溝５１と第二溝５２との間に、複数（本実施形態２では二枚）の水晶ウェハ３０，３５が各両面を露出させた状態で保持される。つまり、本実施形態２における第一保持片４１及び第一溝５１並びに第二保持片４２及び第二溝５２の長さは、実施形態１における第一保持片１１及び第一溝２１並びに第二保持片１２及び第二溝２２（図１）の長さの約二倍となっている。水晶ウェハ３０と水晶ウェハ３５との間には、適度な隙間を付与するためのスペーサを挿入してもよい。

本実施形態２によれば、第一溝５１と第二溝５２との間に複数の水晶ウェハ３０，３５を保持できるので、一度に多くの水晶ウェハ３０，３５に耐食膜を形成できる。本実施形態２のその他の構成、作用及び効果は、実施形態１のそれらと同様である。

以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。

１０ ウェハ保持冶具
１１ 第一保持片
１２ 第二保持片
１３ 底板
２１ 第一溝
２１１，２１２ 平面
２２ 第二溝
２２１，２２２ 平面
２３１〜２３４ 隙間
３０，３５ 水晶ウェハ
３１〜３４ 稜線
３６ 耐食膜
３７１，３７２ 主面
３７３〜３７６ 周端面
４０ ウェハ保持冶具
４１ 第一保持片
４２ 第二保持片
４３ 底板
５１ 第一溝
５２ 第二溝
５０ マグネトロンスパッタ装置
５１ 真空チャンバ
５２ バルブ
５３ 電源
５４ 真空ポンプ
５５ 固定台
５６，５７ ターゲット
５８，５８ 磁石

７０ 水晶ウェハ
７１ 耐食膜
７２〜７５ 被挟持部
７２ａ〜７５ａ 切り欠き
７６ ひび割れ
８０ ウェハ保持冶具
８１ 外枠部
８２〜８５ 爪部

Claims (4)

1. 断面が凹状の第一溝を有する第一保持片と、前記第一溝に対向するとともに断面が凹状の第二溝を有する第二保持片とを備え、前記第一溝と前記第二溝との間に水晶ウェハが保持されるウェハ保持冶具を用いた耐食膜形成方法であって、
   前記第一溝と前記第二溝との間に前記水晶ウェハを挿入することにより、前記第一溝と前記第二溝との間に前記水晶ウェハを保持し、
   この状態で、スパッタリング又は蒸着により前記水晶ウェハの両面に前記耐食膜を形成する、
   ことを特徴とする耐食膜形成方法。
2. 前記凹状はＶ字状である、
   請求項１記載の耐食膜形成方法。
3. 前記第一溝と前記第二溝との間に、前記水晶ウェハが隙間をもって保持される、
   請求項１又は２記載の耐食膜形成方法。
4. 前記第一溝と前記第二溝との間に、複数の前記水晶ウェハが各両面を露出させた状態で保持される、
   請求項１乃至３のいずれか一つに記載の耐食膜形成方法。

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