(57)【要約】【課題】  振動子の製造方法において、外形形成用に使用したフォトレジスト層を剥離せず、溝部の形成に再度用いると、耐蝕膜である金属膜のエッチング液によってフォトレジスト層の表面に表面変質層が出来るため、上手く溝部が形成できなかった。【解決手段】  水晶エッチングに対する耐蝕膜である金属膜としてＣｒ膜を下地層とし、Ａｕ膜を表面層として用い、フォトレジスト層に外形のパターニングを行った後、Ａｕ膜のエッチングを行い、次に溝部のパターニングを行った後にＣｒ膜のエッチングを行うようにした。フォトレジスト層はＡｕ膜のエッチング液では表面変質層が出来ないので、このようにすると、表面変質層が無い状態で溝部のパターニングが出来るため、精度の良い溝部の形成ができるようになった。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料からなる基板の表面に、下地層と表面層からなる金属膜を形成する工程と、
前記金属膜の前記表面層上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成する工程と、
前記フォトレジスト層を振動子の外形形状にパターニングして不要なフォトレジスト層を除去する工程と、
前記フォトレジスト層を除去した部分に露出した前記表面層をエッチングにより除去して前記下地層を露出させる工程と、
前記表面層上に残存する前記フォトレジスト層を剥離することなく、該フォトレジスト層をパターニングして不要なフォトレジスト層を除去することにより、凹部に対応する前記表面層を露出させる工程と、
前工程までに露出している前記下地層をエッチングにより除去して前記基板の表面を露出する工程と、
露出した前記基板部分をエッチングにより除去して前記振動子の外形を形成する工程と、前記凹部に対応する前記表面層および前記下地層をエッチングにより除去して前記基板の表面を露出する工程と、
前記凹部に対応して露出した前記基板の表面をエッチングして凹部形成する工程と、
残存する前記表面層および前記下地層の金属膜を除去する工程と、
を有することを特徴とする振動子の製造方法。
【請求項２】
前記振動子が水晶からなることを特徴とする請求項１に記載の振動子の製造方法。
【請求項３】
前記下地層の金属膜としてＣｒを、前記表面層の金属膜としてＡｕを用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動子の製造方法。
【請求項４】
前記表面層の金属膜をエッチングするためのエッチング液としてヨウ素とヨウ化カリウムを含有する溶液を用いることを特徴とする請求項３に記載の振動子の製造方法。
【請求項５】
前記振動子が振動脚部に凹部を有する音叉型振動子であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の振動子の製造方法。
【請求項６】
前記振動子が前記凹部を振動体として用いる逆メサ型振動子であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は例えば水晶等の振動片よりなる振動子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器のタイムスタンダード等として使用される振動子に対しては、これが使用される電子機器の小型化に伴い、振動子のサイズが小型で、しかもＣＩ値の小なるものが要求されるようになってきている。この要求に対応する振動子として、例えば音叉型の水晶振動子の場合は、従来、図７（ａ）、（ｂ）に示すように構成されたものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ここで、図７（ａ）は音叉型水晶振動子の上面図であって、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ―Ａ断面図である。音叉型水晶振動子は２本の脚１３を有し、それぞれの脚１３の表裏面には長溝よりなる溝部９が形成されている。そして図７（ｂ）に示すように、音叉の脚１３の断面形状は略Ｈ型となっており、この溝内壁面に一方の駆動電極が形成されている。ここで、このような断面が略Ｈ型の音叉型水晶振動子は、振動子の大きさを従来より小型化しても、電気機械変換係数を高くすることができるため、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス又は等価直列抵抗）を低く抑えることができるという特性を有する。
【０００４】
このような、略Ｈ型の音叉型水晶振動子の製造は以下の様な工程によって行われる（例えば、特許文献１）。図８〜図１０は振動脚部の断面が略Ｈ型を成している音叉型水晶振動子の従来の製造方法を示す図である。まず、図８（ａ）に示すように水晶基板１を板状に加工する。次に水晶基板１の表裏両面にスパッタリングによってＣｒ膜３、Ａｕ膜５の金属膜を形成する（図８（ｂ））。このように形成した金属膜の上にフォトレジスト層７を形成する（図８（ｃ））。次に音叉型水晶振動子の外形をフォトマスクを用いて露光、現像し、音叉型水晶振動子の外形の内側にフォトレジスト層７が残るようにパターニングし、不要な部分となる外側の金属膜を露出させる（図８（ｄ））。この図８（ｄ）は音叉型水晶振動子の脚１３に相当する部分の断面図である。次に露出させた金属膜をＡｕ膜５、Ｃｒ膜３の順番にエッチングにより除去する（図９（ｅ））。次に残存するフォトレジスト層７を全て剥離した（図９（ｆ））後、水晶基板１の全面にフォトレジストを再度塗布し、新しいフォトレジスト層７を形成する（図９（ｇ））。次に新しいフォトレジスト層７に対して音叉型水晶振動子の外形および振動脚の溝部の形状をフォトマスクを用いて露光、現像して、音叉型振動子の外形の外側の不要な基板表面および、溝部の金属膜を露出させる（図９（ｈ））。次に、水晶エッチング用のエッチング液で露出した水晶基板１をエッチングする。エッチングの結果、まずは音叉型水晶振動子の外形形状が形成される（図１０（ｉ））。続いて、残存しているフォトレジスト層７をマスクとして金属膜のエッチングを行い、溝部に露出している金属膜をＡｕ膜５、Ｃｒ膜３の順番に除去する（図１０（ｊ））。次に水晶エッチング用のエッチング液によって、溝部に対応して露出した水晶基板１を所定の深さエッチングを行い、溝部９を形成する（図１０（ｋ））。最後に残存するフォトレジスト層７および金属膜を除去して略Ｈ型の音叉型水晶振動子の形状が完成する（図１０（ｌ））。この後、電極が形成され略Ｈ型の音叉型水晶振動子が完成する。
【０００５】
しかし上記したような製造方法は、フォトレジスト層の成膜、剥離を２度行う必要があり、断面に溝の無い通常の音叉型振動子に比して工程が複雑になり作業効率が悪いという問題があった。また、新しいフォトレジスト膜７は、最初に形成した外形用のフォトマスクとは異なる溝部形成用のフォトマスクを用いて再度外形形状も露光するので、最初に形成した金属膜と新しいフォトレジスト膜との間でアライメントのずれが生じるという問題
があった。このため、これを改良する技術が従来から提案されている（例えば、特許文献２）。特許文献２では逆メサ型ＡＴカット水晶振動片を実施形態としているが、ここではそれを音叉型水晶振動子に適用した場合の製造方法を説明する。
【０００６】
図１１〜図１３は他の従来技術である音叉型水晶振動子の製造方法を示す図である。図１１において、まず、水晶基板１を用意する（図１１（ａ））。次に水晶基板１の表裏両面にＣｒ膜３、Ａｕ膜５からなる金属膜を蒸着またはスパッタリングで形成する（図１１（ｂ））。次に金属膜の表面にフォトレジストを塗布し、フォトレジスト層７を形成する（図１１（ｃ））。次に、音叉型水晶振動子の外形をフォトマスクを用いて露光、現像し、音叉型水晶振動子の外形の内側にフォトレジスト層７が残るようにパターニングし、外側の金属膜を露出させる（図１１（ｄ））。次に、露出させた金属膜をＡｕ膜５、Ｃｒ膜３の順番でエッチングにより除去する（図１２（ｅ））。続いて、残存するフォトレジスト層７に対して、溝部の形状をフォトマスクを用いて再度露光、現像し、溝部の金属膜を露出させる（図１２（ｆ））。次に、水晶エッチング用のエッチング液で露出した水晶基板１をエッチングする。エッチングの結果、音叉型水晶振動子の外形形状が形成される（図１２（ｇ））。続いて、残存しているフォトレジスト層７をマスクとして金属膜のエッチングを行い、溝部に露出している金属膜をＡｕ膜５、Ｃｒ膜３の順番で除去する（図１２（ｈ））。次に水晶エッチング用のエッチング液によって、溝部に対応して露出した水晶基板１を所定の深さエッチングを行い、溝部９を形成する（図１３（ｉ））。残存するフォトレジスト層７および金属膜を除去して略Ｈ型の音叉型水晶振動子の形状が完成する（図１３（ｊ））。この後、電極が形成され略Ｈ型の音叉型水晶振動子が完成する。
【０００７】
上記の製造方法では、金属膜のエッチング液にフォトレジスト層が晒されると、フォトレジスト層の表面が変質し露光感度が低下し、通常の露光、現像では溶解しない表面変質層が生じる。このため、溝部の露光に際しては、露光時間を長くしたり、溝部の露光の前に、現像液等のアルカリ液で表面変質層を除去したり、また、溝部の露光の前、あるいは露光の後の現像の前に酸素プラズマを用いて表面変質層をドライエッチングして除去することが、特許文献２には提案されている。
【特許文献１】特開２００２−７６８０６号公報（７頁〜９頁、図９〜図16）
【特許文献２】特許３５４３７７２号明細書（６頁〜１１頁、図１〜図１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のような他の従来技術の製造方法では以下のような問題があった。フォトレジスト層が金属膜を除去するためのエッチング液で変質するので、フォトレジストに対して何らかの処理を施す必要があった。その一つとしてフォトレジスト層の表面変質層の露光感度低下を補うため、露光時間を長くすることを試みても、通常の１０倍の露光時間にしても、表面変質層の現像を行うことはできないという問題があった。また、長時間の露光を行うと、変質していない部分のフォトレジストに対しては露光時間が長すぎるため、パターンの寸法精度が悪化してしまうという問題があった。
【０００９】
また、露光前に現像液等のアルカリ液でフォトレジスト層の表面変質層を除去することを試みても、表面変質層はアルカリ液に対する溶解性がほとんど失われており、表面変質層を完全には除去することが困難であるという問題があった。
【００１０】
また、酸素プラズマを用いて表面変質層をドライエッチングで除去する方法では、工程が複雑となるだけでなく、酸素プラズマから発生される紫外線によってフォトレジスト層が露光されてしまい、溝部のパターン精度が悪くなるという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は上記従来の振動子の製造方法における問題点を改善することを課題と
するものである。そして本発明の目的は、これらの課題を解決することにより、簡便な方法により溝部を形成することができ、しかも精度の良い溝部を形成することができる振動子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために本発明による振動子の製造方法は、圧電材料からなる基板の表面に、下地層と表面層からなる金属膜を形成する工程と、
前記金属膜の前記表面層上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成する工程と、
前記フォトレジスト層を振動子の外形形状にパターニングして不要なフォトレジスト層を除去する工程と、
前記フォトレジスト層を除去した部分に露出した前記表面層をエッチングにより除去して前記下地層を露出させる工程と、
前記表面層上に残存する前記フォトレジスト層を剥離することなく、該フォトレジスト層をパターニングして不要なフォトレジスト層を除去することにより、凹部に対応する前記表面層を露出させる工程と、
前工程までに露出している前記下地層をエッチングにより除去して前記基板の表面を露出する工程と、
露出した前記基板部分をエッチングにより除去して前記振動子の外形を形成する工程と、前記凹部に対応する前記表面層および前記下地層をエッチングにより除去して前記基板の表面を露出する工程と、
前記凹部に対応して露出した前記基板の表面をエッチングして凹部形成する工程と、
残存する前記表面層および前記下地層の金属膜を除去する工程と、
を有することを特徴とする。
【００１３】
上記の課題を解決するために本発明による振動子の製造方法は、前記振動子が水晶からなることを特徴とする。
【００１４】
上記の課題を解決するために本発明による振動子の製造方法は、前記下地層の金属膜としてＣｒを、前記表面層の金属膜としてＡｕを用いることを特徴とする。
【００１５】
上記の課題を解決するために本発明による振動子の製造方法は、前記表面層の金属膜をエッチングするためのエッチング液としてヨウ素とヨウ化カリウムを含有する溶液を用いることを特徴とする。
【００１６】
上記の課題を解決するために本発明による振動子の製造方法は、前記振動子が振動脚部に凹部を有する音叉型振動子であることを特徴とする。
【００１７】
上記の課題を解決するために本発明による振動子の製造方法は、前記振動子が前記凹部を振動体として用いる逆メサ型振動子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、フォトレジスト層の最初のパターニングによって露出する金属膜を完全に除去するのではなく、表面層の金属膜だけを除去して下地層の金属膜を残し、この状態でフォトレジスト膜を再度パターニングするので、残存するフォトレジスト膜を変質させないで再度のパターニング（露光、現像処理）を行なうことができる。また、フォトレジストの表面変質層を除去する新たな工程を付加する必要がなく、また露光時間を長くするなどの処置も必要ないので、簡便な工程により溝等の凹部を有する振動子を得ることができるという効果がある。
【００１９】
さらに本発明によれば、フォトレジストの表面変質層を除去する必要がないので、表面変質層の除去により生じる工程の複雑化や溝等の凹部のパターン精度の悪化がなく、パターン精度の良い振動子を得ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。
【００２１】
図１〜図３は、本発明の振動子の製造工程を示す図である。まず、図１（ａ）に示すように水晶基板１を板状に加工する。次に、水晶基板１の表裏両面に蒸着またはスパッタリングによって下地層の金属膜としてＣｒ膜３を５００Å程度成膜し、続いてその上に表面層の金属膜としてＡｕ膜５を１０００Å程度積層し成膜する（図１（ｂ））。Ｃｒ膜３はＡｕ膜５と水晶基板１との密着性を向上させる中間層として作用する。またＡｕ膜５は後ほど水晶をエッチングする際に用いるフッ酸とフッ化アンモニウム溶液の混合液に対する耐蝕膜として作用する。次にＡｕ膜５の表面にフォトレジストを塗布し、かつ乾燥させてフォトレジスト層７を形成する（図１（ｃ））。フォトレジストとしては例えばポジ型フォトレジストである東京応化製のＯＦＰＲ（登録商標）を用いる。次に音叉型水晶振動子の外形を形成するためのフォトマスクを用いて露光、現像し、音叉型水晶振動子の外形の内側にだけフォトレジスト層７が残るようにし、外側のＡｕ膜５を露出させる（図１（ｄ））。次に露出されたＡｕ膜５をエッチングし除去する（図２（ｅ））。Ａｕ膜５のエッチングにはヨウ素をヨウ化カリウム溶液に溶かしたエッチング液を用いる。そしてＡｕ膜５を除去した部分にはＣｒ膜３が露出するが、このままの状態にしておく。続いて、フォトレジスト層７を剥離することなく、残存しているフォトレジスト層７に対して、溝部の露光を行い、現像し、溝部に対応する部分のフォトレジスト層７を除去する（図２（ｆ））。  この時、フォトレジスト７が除去された溝部に対応する面はＡｕ膜５が露出した状態となる。次に、露出しているＣｒ膜３をエッチングして除去する（図２（ｇ））。Ｃｒ膜３のエッチングには例えば硝酸セリウムアンモニウムを含有したエッチング液を用いる。
【００２２】
この様に、本発明ではＡｕ膜５のエッチングを行った後に、溝部の露光、現像を行い、その後でＣｒ膜３のエッチングを行う。これは次のような理由による。これまで述べた様に、従来、フォトレジスト層７は耐蝕膜としての金属膜のエッチング液に晒されることにより感光性が著しく劣化し、露光、現像が困難な表面変質層を生じる。しかし詳細な実験の結果、Ａｕ膜５のエッチング液として、ヨウ素をヨウ化カリウム溶液中に溶かしたエッチング液を用いると、このエッチング液に対してフォトレジスト層７は表面変質層を生じることがないことがわかった。一方、Ｃｒ膜３のエッチング液である、硝酸セリウムアンモニウムを含有したエッチング液にフォトレジスト膜７が晒されると、表面変質層を生じることがわかった。従って、本発明のようにＡｕ膜５のエッチングを行った後に、Ｃｒ膜３のエッチングをせずに、溝部の露光、現像を先に行えば、フォトレジスト膜７に表面変質層が存在しない状態で溝部の露光、現像が行えるので、何の特別な処理を施すことなくフォトレジスト膜７に溝部の露光、現像を行うことが出来るからである。
【００２３】
次に水晶用のエッチング液である、フッ酸とフッ化アンモニウムの混合液を用いて、露出した水晶基板１のエッチングを行い、音叉型水晶振動子の外形を形成する（図２（ｈ））。続いて、溝部に露出しているＡｕ膜５、Ｃｒ膜３を順番にエッチングによって除去する（図３（ｉ））。次に、残存するフォトレジスト層７を剥離する（図３（ｊ））。その後、水晶用のエッチング液である、フッ酸とフッ化アンモニウムの混合液を用いて、溝部に対応して露出した水晶基板１のエッチングを行い、上下両面に所定深さの溝部（凹部）を加工する（図３（ｋ））。最後にＡｕ膜５、Ｃｒ膜３を除去し断面が略Ｈ型の音叉型水晶振動子の外形を得る（図３（ｌ））。ここでは、フォトレジスト層７を剥離してから、溝部のエッチングを行う例を示したが、溝部の加工後にフォトレジスト層７を除去しても
良い。但し、溝部のエッチングの際にフォトレジスト層が剥離し、溝部のエッチング加工に影響を及ぼすおそれがあるので、溝部のエッチングを行う前にフォトレジスト層７を除去することが望ましい。
【００２４】
このようにして、図４に示すような略Ｈ型の音叉型水晶振動子の外形形状が出来上がることになる。略H型の音叉型水晶振動子は、基部１１と、基部１１から延びる２本の脚１３から構成され、脚１３の表裏面には溝部９が設けられている。
【００２５】
次に、図５に示す電極１５の形成の工程について図６を用いて説明する。図５は音叉型水晶振動子の平面図であり、電極１５は脚１３の溝部９、側面、基部１１にそれぞれ設けられている。図６に示すように、まず、略Ｈ型の音叉型水晶振動子の全面に金属膜１７をスパッタリング等で形成する（図６（ａ））。金属膜１７としては例えば下地層をＣｒ膜、表面層をＡｕ膜とした積層膜を用いる。次に金属膜１７の表面にフォトレジスト層１９を形成する（図６（ｂ））。この際、音叉型水晶振動子の表面、裏面、側面と立体的にフォトレジストを塗布する必要があるため、スプレーコート装置を用いたスプレー塗布法や、金属膜を電極として電着フォトレジストを塗布する電着塗布法などを用いる。次に電極のパターンを露光、現像し、図５の電極１５を形成しない部分に相当する部分のフォトレジスト層１９を除去する（図６（ｃ））。次に表面に露出した部分の金属膜１７をエッチングにより除去し（図６（ｄ））、フォトレジスト層１９を剥離すれば（図６（ｅ））、図５に示すような電極１５が形成される。
【００２６】
以上に記した本発明を実施するための最良の形態には、振動脚の断面が略Ｈ型の音叉型水晶振動子の例を示したが、これに限らず、本発明を枠付のＡＴ板水晶振動子に用いることができる。その場合、振動体となる部分は、枠で囲まれてこの枠の部分より薄く構成された凹部形状となる。この凹部形状を上記実施形態の溝部に置き換えて製造すれば、いわゆるＡＴ板水晶の逆メサ型振動子に適用できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の製造方法による振動子の製造工程を（ａ）〜（ｄ）図として工程順に示す説明図である。
【図２】図１の工程に連続する製造工程を（ｅ）〜（ｈ）図として工程順に示す説明図である。
【図３】図２の工程に連続する製造工程を（ｉ）〜（ｌ）図として工程順に示す説明図である。
【図４】本発明による製造方法によって製造された略Ｈ型の音叉型水晶振動子の外形を示す図である。
【図５】本発明による製造方法によって製造された略Ｈ型の音叉型水晶振動子を示す図である。
【図６】本発明による製造方法による電極の形成工程を示す説明図である。
【図７】略Ｈ型の音叉型水晶振動子の外形と脚断面を示す図である。
【図８】第一の従来の製造方法による製造工程を（ａ）〜（ｄ）図として工程順に示す説明図である。
【図９】図８の工程に連続する製造工程を（ｅ）〜（ｈ）図として工程順に示す説明図である。
【図１０】図９の工程に連続する製造工程を（ｉ）〜（ｌ）図として工程順に示す説明図である。
【図１１】第二の従来の製造方法による製造工程を（ａ）〜（ｄ）図として工程順に示す説明図である。
【図１２】図１１の工程に連続する製造工程を（ｅ）〜（ｈ）図として工程順に示す説明図である。
【図１３】図１２の工程に連続する製造工程を（ｉ）〜（ｊ）図として工程順に示す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  水晶基板
３  Ｃｒ膜
５  Ａｕ膜
７、１９  フォトレジスト層
９  溝部
１１  基部
１３  脚
１５  電極
１７  金属膜
【図１】
2006086925.tif 000003
【図２】
2006086925.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2006086925.tif 000013
【図１２】
2006086925.tif 000014
【図１３】
2006086925.tif 000015