JP6410117B2 - 水晶振動片の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の水晶振動片の製造方法の一つの態様は、ATカットにより形成される水晶振動片の製造方法であって、ATカットされたウエハを準備する工程と、前記ウエハの表面をドライエッチング加工するドライエッチング工程と、前記ドライエッチング工程の後に、前記ウエハの表面にエッチング保護膜とフォトレジスト膜とを成膜する成膜工程と、前記フォトレジスト膜をパターニングするパターニング工程と、パターニングされた前記フォトレジスト膜を用いて前記エッチング保護膜をエッチングするエッチング工程と、エッチングされた前記エッチング保護膜をマスクとしてウェットエッチングによって前記ウエハをエッチングし、前記ウエハに対して斜面を形成する斜面エッチング工程と、前記ウエハを個片化して水晶振動片を形成する個片化工程と、を有する。
前記ウエハの主面に対する前記斜面の傾斜角度は、自然結晶面と前記主面とが成す角度よりも小さい製造方法としてもよい。
前記斜面エッチング工程では、前記ウエハにおいて前記マスクから露出している領域と、前記マスクの下側の領域の一部がエッチングされることで、前記マスクの下側を含む領域に前記斜面が形成される製造方法としてもよい。
前記水晶振動片は平面視が矩形状に形成されており、水晶結晶の結晶軸におけるZ’軸方向が長辺方向となるように形成されている製造方法としてもよい。
本発明の水晶振動片は、ATカットにより形成される水晶振動片において、中央に励振電極が形成されている主面と、前記主面に接続され、前記主面における所定方向の中心に対して対称に設けられた、少なくとも一組の斜面と、を備え、前記一組の斜面は、前記主面に対する傾斜角度が略等しいことを特徴とする。
この構成によれば、主面と斜面との境界部において振動が発振することを抑制でき、かつ端部に伝わる振動を減衰できる。したがって、振動エネルギーの閉じ込め精度に優れた水晶振動片が得られる。
この構成によれば、メサ型または逆メサ型の振動特性に優れた水晶振動片が得られる。
この構成によれば、振動エネルギーの閉じ込め精度に優れた水晶振動片が得られる。
この構成によれば、前述した水晶振動片を備えるため、同様に振動特性の優れた水晶振動子が得られる。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
図1は、本実施形態の水晶振動子を示す、分解斜視図である。
本実施形態の水晶振動子1は、図1に示すように、ベース基板2とリッド基板3とで2層に積層された箱状に形成されており、内部のキャビティC内に水晶振動片4がマウントされている。
水晶振動片4は、水晶振動板10と、水晶振動板10上にそれぞれ形成された一対の電極膜20と、を備えている。
なお、図2は、水晶板7の切断角度及び水晶結晶の座標軸を説明するためのランバード原石6の斜視図である。また、本実施形態においてZ’軸とは、図1に示すように、水晶振動板10の表裏主面上においてX軸と直交する方向の結晶軸であり、Y’軸とはX軸およびZ’軸に対して直交する結晶軸をいう。
水晶振動板10は、図3に示すように、中央部30と、周辺部31と、を備えている。
周辺部31は、直方体であり、中央部30の長辺方向(X軸方向)両端に設けられている。
基部30aは、直方体である。
凸部30bは、側面視台形の四角柱形状である。凸部30bは、台形の短辺側が上側(+Y’方向側)となるようにして、基部30a上に設けられている。凸部30bは、表主面10aと、表主面10aにおける水晶振動板10の長辺方向(X軸方向)の両端に、水晶振動板10の短辺方向(Z’軸方向)に沿って、斜面11a,11bが形成されている。斜面11aは、表主面10aの+X方向側の短辺の全長に亘って、表主面10aに対して角度θ1で傾斜している。斜面11bは、表主面10aの−X方向側の短辺の全長に亘って、表主面10aに対して角度θ2で傾斜している。
励振電極21は、水晶振動板10の表裏主面10a,10bの略中央部分にそれぞれ形成され、水晶振動板10を挟んで向かい合うように形成されている。一方側(−X方向側)の周辺部31における、水晶振動板10の短辺方向(Z’軸方向)の両端部には、マウント電極23がそれぞれ設けられている。マウント電極23は、周辺部31における表主面10a側の表面12aから、側面を介して、裏主面10b側の表面に亘って形成されている。
なお、上述した励振電極21、引出電極22およびマウント電極23からなる電極膜20は、金等の単層膜や、クロム等の金属を下地層とした上に金等の金属層を積層した積層膜で形成されている。
これにより、水晶振動片4は、ベース基板2の上面2aに機械的に保持されると共に、インナー電極300とマウント電極23とがそれぞれ導通された状態となっている。
図4は、水晶振動片4の製造工程における、斜面11a,11bの形成工程を示したフローチャートである。
図5は、水晶振動片4の製造工程における、斜面11a,11bの形成手順について示した断面図および平面図である。
まず、図4に示すように、水晶のランバート原石をATカットして一定の厚みとしたウエハをラッピングして粗加工した後、加工変質層をエッチングで取り除き、この後、ポリッシュなどの鏡面研磨加工を行なって所定の厚みのウエハS(図5(a)参照)を準備する(S1)。
ドライエッチングとしては、ウエハSの表面を、後述するウエハSを斜面エッチング加工する工程S2fにおいて、斜面11aが形成できる範囲内において、特に限定されない。たとえば、リアクティブイオンエッチング(RIE)や、逆スパッタ等を選択できる。
この工程により、ウエハSの表面が平坦化される。
エッチング保護膜40は、たとえば、クロム(Cr)を数10nm成膜したエッチング保護膜と、金(Au)を数10nm成膜したエッチング保護膜とが、順次積層された積層膜である。
次いで、エッチング保護膜40上に、スピンコート法などによりレジスト材料を塗布して、フォトレジスト膜41を形成する。
なお、本実施形態で用いるレジスト材料としては、環化ゴム(たとえば、環化イソプレン)を主体にしたゴム系ネガレジストが好適に用いられている。ゴム系ネガレジストは、環化ゴムを有機溶剤に溶解し、さらにビスアジド感光剤を加えて、ろ過し、不純物を除去することで精製されたものである。
これにより、図5(c)に示すように、フォトレジスト膜41の一方側に外形パターン41aを形成する(S2c)。
外形パターン41aは、水晶振動板10の外形に沿った形状である。
次に、エッチング加工後にフォトレジスト膜41を剥離する(S2e)。
これらにより、図5(d)に示すように、エッチング保護膜40の一方側に外形パターン40aを形成する。
具体的には、たとえば、エッチング保護膜40が、金(Au)からなる場合には、薬液としてヨウ素を用いてエッチングすることができる。
なお、このパターニングは、複数の水晶振動板10の数だけ、一括して行なう。
これにより、図5(e)に示すように、マスクされていないウエハSの露出面から、マスクの下側の部分もエッチングされ、ウエハSの主面に対して緩やかな角度で交差する斜面11a,11bを側面として有する凹部42が形成される。
これに対して、本実施形態では、斜面エッチングを行う前に、ウエハSの表面をドライエッチング加工(S1)しているため、エッチングがマスクの下側にまで進行し、自然結晶面の角度に依存しない緩やかな角度を有する斜面を形成できる。
以上の工程により、凹部形成工程S2が終了し、凹部42が形成されたウエハSが得られる。
次に、基部30aの厚さ方向(Y軸方向)両側に凸部30bが設けられた水晶振動片である、第2実施形態について説明する。
図6は、本実施形態の水晶振動片5を示す図であって、図6(a)は正面図、図6(b)は平面図、図6(c)は側面図である。
水晶振動片5は、図6に示すように、水晶振動板10Aと、水晶振動板10A上に形成された一対の電極膜20と、を備えている。
中央部30Aは、基部30aと、2つの凸部30bと、を備える。+Y方向側に設けられた凸部30bの面は表主面10aであり、−Y軸方向側に設けられた凸部30bの面は裏主面10bである。表裏主面10a,10bの水晶振動板10Aの+X方向側には、それぞれ表裏主面10a,10bに対して角度θ1で傾斜する斜面11aが設けられており、−X方向側には、それぞれ表裏主面10a,10bに対して角度θ2で傾斜する斜面11bが設けられている。角度θ1と角度θ2とは、略等しく、自然結晶面と表裏主面10a,10bとの成す角度よりも緩やかな角度である。
次に、凸部が両面側に設けられ、凸部の周囲4辺に斜面が設けられている、第3実施形態について説明する。
図7は、第3実施形態の水晶振動片120を示した図であって、図7(a)は正面図、図7(b)は平面図、図7(c)は側面図である。
水晶振動片120は、図7に示すように、水晶振動板121と、水晶振動板121の表裏主面上にそれぞれ形成された一対の電極膜20と、を備えている。
直方体200aの側面122b,123bは、基面124a,124bに対して略垂直に設けられている。
凸部200bは、面積の大きい側の面が、直方体200aの基面124a,124bとそれぞれ当接するようにして設けられており、反対側の面は、それぞれ水晶振動片120の表裏主面121a,121bとなっている。表裏主面121a,121b上には励振電極21が設けられており、表裏主面121a,121bは、直方体200aの基面124a,124bと平行である。
次に、逆メサ型の水晶振動片である、第4実施形態について説明する。
図8は、第4実施形態の水晶振動片130を示した図であって、図8(a)は正面図、図8(b)は平面図、図8(c)は側面図である。
水晶振動片130は、図8に示すように、水晶振動板131と、水晶振動板131の表裏主面上にそれぞれ形成された一対の電極膜20と、を備えている。
凹部210は、側面が斜面となるように形成されている。凹部210の底面は、励振電極21が形成された表裏主面131a,131bであり、水晶振動板131の基面134a,134bと平行に形成されている。凹部210の長辺方向(X軸方向)に沿った側面である斜面133aおよび短辺方向(Z’軸方向)に沿った側面である斜面132aは、それぞれ表裏主面131a,131bに対する角度が、自然結晶面よりも緩やかで、かつ略等しい角度で形成されている。
Claims (4)
- ATカットにより形成される水晶振動板を備える水晶振動片の製造方法であって、
ATカットされたウエハを準備する工程と、
前記ウエハの表面をドライエッチング加工するドライエッチング工程と、
前記ドライエッチング工程の後に、前記ウエハの表面にエッチング保護膜とフォトレジスト膜とを成膜する成膜工程と、
前記フォトレジスト膜をパターニングするパターニング工程と、
パターニングされた前記フォトレジスト膜を用いて前記エッチング保護膜をエッチングするエッチング工程と、
エッチングされた前記エッチング保護膜をマスクとしてウェットエッチングによって前記ウエハをエッチングし、前記ウエハに対して斜面を形成する斜面エッチング工程と、
前記ウエハを個片化して前記水晶振動板を形成する個片化工程と、
を有し、
前記水晶振動板は、基面と、前記基面に設けられた凸部および凹部のうち一方と、を有し、
前記斜面は、前記凸部および前記凹部のうち一方の側面であり、
前記凸部および前記凹部のうち一方は、前記斜面を介して前記基面と接続される主面を有する水晶振動片の製造方法。 - 前記水晶振動板上に電極膜を形成する工程をさらに有し、
前記電極膜は、前記主面に形成された励振電極と、前記基面に形成されたマウント電極と、前記励振電極と前記マウント電極とを繋ぐ引出電極と、を有し、
前記電極膜を形成する工程では、前記斜面上に前記引出電極が形成される請求項1に記載の水晶振動片の製造方法。 - 前記斜面エッチング工程では、前記ウエハにおいて前記マスクから露出している領域と、前記マスクの下側の領域の一部がエッチングされることで、前記マスクの下側を含む領域に前記斜面が形成される請求項1又は2に記載の水晶振動片の製造方法。
- 前記水晶振動片は平面視が矩形状に形成されており、水晶結晶の結晶軸におけるZ’軸方向が長辺方向となるように形成されている請求項1乃至3のいずれか1項に記載の水晶振動片の製造方法。
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