(57)【要約】【課題】製造工程の簡略化を図る。【解決手段】  複数の素子領域１１１を有する基板１１０を準備する工程と、フォトリソグラフィによって複数の素子領域１１１と重なる部分に所定のパターンＰＴ１が転写され且つ所定のパターンＰＴ１から離れる部分に基準パターンが転写されたフォトレジスト層１３１Ａ，１３１Ｂを設ける工程と、フォトレジスト層１３１Ａ，１３１Ｂの所定のパターンＰＴ１に基づいて基板１１０の一部を除去加工して互いに連結した複数の基板片の外形を形成するとともに、基準パターンに基づいて基板１１０の一部を除去加工してガイド部を形成する工程と、複数の素子領域１１１を加工する工程とを含み、複数の素子領域１１１を加工する工程は、基板１１０をステージ１５２の載置面１５２Ａに載置し、載置面１５２Ａから突出したストッパにガイド部を接触させることによって、基板１１０をステージ１５２に対して位置決めする工程を含む。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素子領域を有する基板を準備する工程と、
フォトリソグラフィによって前記複数の素子領域と重なる部分に所定のパターンが転写され且つ前記所定のパターンから離れる部分に基準パターンが転写されたフォトレジスト層を設ける工程と、
前記フォトレジスト層の前記所定のパターンに基づいて前記基板の一部を除去加工して互いに連結した複数の基板片の外形を形成するとともに、前記基準パターンに基づいて前記基板の一部を除去加工してガイド部を形成する工程と、
前記複数の素子領域を加工する工程と
を含み、
前記複数の素子領域を加工する工程は、前記基板をステージの載置面に載置し、前記載置面から突出したストッパに前記ガイド部を接触させることによって、前記基板を前記ステージに対して位置決めする工程を含む、集合素子の製造方法。
【請求項２】
前記ガイド部は、前記基板の主面の法線方向から平面視したときに、前記基板の外縁を規定するとともに互いに交差する方向に延在する、第１基準面及び第２基準面を有する、
請求項１に記載の集合素子の製造方法。
【請求項３】
前記第１基準面及び前記第２基準面は、前記基板の主面の法線方向から平面視したときに、互いに直交する方向に延在する、
請求項２に記載の集合素子の製造方法。
【請求項４】
前記位置決め工程は、前記基板を前記載置面に載置した後、前記基板を前記載置面と平行な方向にスライドさせ、前記第１基準面及び前記第２基準面をそれぞれ前記ストッパに当接させることを含む、
請求項２又は３に記載の集合素子の製造方法。
【請求項５】
前記ガイド部は、前記基板の主面の法線方向から平面視したときに、前記基板の内側に位置する第１基準孔を有する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の集合素子の製造方法。
【請求項６】
前記位置決め工程は、前記第１基準孔に前記ストッパを挿入することを含む、
請求項５に記載の集合素子の製造方法。
【請求項７】
前記ガイド部は、前記基板の主面の法線方向から平面視したときに、前記基板の内側に位置するとともに前記第１基準孔とは異なる形状又は大きさからなる第２基準孔をさらに有する、
請求項５又は６に記載の集合素子の製造方法。
【請求項８】
前記複数の素子領域を加工する工程は、除去加工によって前記複数の基板片の厚さ方向における形状を付与することを含む、
請求項１から７のいずれか１項に記載の集合素子の製造方法。
【請求項９】
前記複数の素子領域を加工する工程は、電極を設けることを含む、
請求項１から８のいずれか１項に記載の集合素子の製造方法。
【請求項１０】
前記複数の素子領域を加工する工程は、互いに連結した複数の素子を連結部から切り離して個片化することを含む、
請求項１から９のいずれか１項に記載の集合素子の製造方法。
【請求項１１】
複数の素子領域を有する基板を加工して互いに連結した複数の素子を形成する集合素子の製造装置であって、
前記基板を載置する載置面を有するステージと、
前記ステージの載置面から突出したストッパと
を備え、
前記基板は、前記基板の一部を除去加工して形成されたガイド部を有し、
前記基板が前記ステージの載置面に載置されたとき、前記ストッパに前記基板の前記ガイド部が接触することによって、前記基板が前記ステージに対して位置決めされる、集合素子の製造装置。
【請求項１２】
前記ストッパは、前記載置面の法線方向から平面視したとき、互いに交差する方向に延在する、第１接触面及び第２接触面を有する、
請求項１１に記載の集合素子の製造装置。
【請求項１３】
前記第１接触面及び第２接触面は、前記載置面の法線方向から平面視したとき、互いに直交する方向に延在する、
請求項１２に記載の集合素子の製造装置。
【請求項１４】
前記ストッパは、第１突出部を有する、
請求項１１から１３のいずれか１項に記載の集合素子の製造装置。
【請求項１５】
前記ストッパは、前記載置面の法線方向から平面視したとき、前記第１突出部とは異なる形状又は大きさからなる第２突出部をさらに有する、
請求項１４に記載の集合素子の製造装置。
【請求項１６】
前記基板を露光する露光装置をさらに備え、
前記露光装置が、前記基板と対向するフォトレジスト層において、前記複数の素子領域と重なる部分に互いに連結した複数の基板片の外形を形成するための所定のパターンを転写するとともに、少なくとも２つのガイド部を形成するための基準パターンを前記所定のパターンから離れる部分に転写する、
請求項１１から１５のいずれか１項に記載の集合素子の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集合素子の製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発振装置や帯域フィルタなどに用いられる基準信号の信号源に、例えば人工水晶からなる圧電振動素子が広く用いられている。圧電振動素子は、例えば、人工水晶からなる水晶基板にフォトリソグラフィによって複数の水晶片を彫刻し、当該複数の水晶片をフォトリソグラフィによってメサ型等の形状に加工し、当該複数の水晶片のそれぞれにフォトリソグラフィによって励振電極を設ける。このように、フォトリソグラフィ工程のような高精度の加工工程を複数実施する場合、加工装置に対する水晶基板の位置決めを高い精度で行う必要がある。
【０００３】
例えば、特許文献１では、水晶ウエハにフォトマスクのパターンを転写する際に、後の電極パターニング工程において水晶ウエハとフォトマスクを位置決めするための菱形形状のアライメントマークを同時に形成し、露光機に内蔵された画像処理装置において水晶ウエハ上に形成された位置決め用のアライメントマークを認識し、認識したアライメントマークの重心位置あるいは基準点を算出し、更に重ね合わせるフォトマスク内に設けられたアライメントマークについても同様に重心位置あるいは基準点を算出し、水晶ウエハとフォトマスク上のアライメントマーク座標を精度よく整合させ、露光を行う、音叉型水晶振動子の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−９２４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、画像処理装置を用いて位置決めを行う場合、露光装置は、画像を取り込む高画質の撮像装置や画像データを処理する情報処理装置等を備えなければならず、工程数の多い複雑な製造工程となってしまう。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、製造工程の簡略化を図ることが可能な集合素子の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る集合素子の製造方法は、複数の素子領域を有する基板を準備する工程と、フォトリソグラフィによって複数の素子領域と重なる部分に所定のパターンが転写され且つ所定のパターンから離れる部分に基準パターンが転写されたフォトレジスト層を設ける工程と、フォトレジスト層の所定のパターンに基づいて基板の一部を除去加工して互いに連結した複数の基板片の外形を形成するとともに、フォトレジスト層の基準パターンに基づいて基板の一部を除去加工してガイド部を形成する工程と、複数の素子領域を加工する工程とを含み、複数の素子領域を加工する工程は、基板をステージの載置面に載置し、載置面から突出したストッパにガイド部を接触させることによって、基板をステージに対して位置決めする工程を含む。
【０００８】
本発明の他の一態様に係る集合素子の製造装置は、複数の素子領域を有する基板を加工して互いに連結した複数の素子を形成する集合素子の製造装置であって、基板を載置する載置面を有するステージと、ステージの載置面から突出したストッパとを備え、基板は、基板の一部を除去加工して形成されたガイド部を有し、基板がステージの載置面に載置されたとき、ストッパに基板のガイド部が接触することによって、基板がステージに対して位置決めされる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、製造工程の簡略化を図ることが可能な集合素子の製造方法及び製造装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、水晶振動子の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した水晶振動子のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。
【図３】図３は、第１実施形態に係る水晶振動素子の集合素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、第１実施形態に係る水晶振動素子の集合素子の製造装置の構成を概略的に示す図である。
【図５】図５は、水晶基板に、複数の水晶片の面方向における形状を付与し、同時に基準面を設ける工程を示すフローチャートである。
【図６】図６は、第１マスクを通して第１フォトレジストを露光する工程を概略的に示す図である。
【図７】図７は、第１フォトレジスト層を現像する工程を概略的に示す図である。
【図８】図８は、第１パターニング工程が終了した段階における基板を概略的に示す図である。
【図９】図９は、水晶片の厚さ方向における形状をパターン成形する工程を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、第２ステージに対する水晶基板の位置決めを概略的に示す図である。
【図１１】図１１は、水晶片に電極をパターン形成する工程を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の第２実施形態に係る水晶振動素子の集合素子の製造工程における、第２ステージに対する水晶基板の位置決めを概略的に示す図である。
【図１３】図１３は、水晶振動素子の変形例の構成を概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。但し、第２実施形態以降において、第１実施形態と同一又は類似の構成要素は、第１実施形態と同一又は類似の符号で表し、詳細な説明を適宜省略する。また、第２実施形態以降の実施形態において得られる効果について、第１実施形態と同様のものについては説明を適宜省略する。各実施形態の図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。
【００１２】
＜第１実施形態＞
まず、図１及び図２を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る集合素子の製造方法を用いて製造される水晶振動子１について説明する。図１は、水晶振動子の構成を概略的に示す分解斜視図である。図２は、図１に示した水晶振動子のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面の構成を概略的に示す断面図である。なお、図中に示した第１方向Ｄ１、第２方向Ｄ２、及び第３方向Ｄ３は、それぞれ互いに直交する方向である。但し、それぞれ互いに交差する方向であればこれに限定されるものではなく、互いに９０°以外の角度で交差する方向であってもよい。
【００１３】
本発明の第１実施形態は、圧電振動子に備えられる圧電振動素子の製造に適用可能である。つまり、第１実施形態において基板が有する素子領域とは、圧電振動素子を形成することが可能な領域に相当し、集合素子は、圧電振動素子の集合体に相当する。以下の説明において、圧電振動子の一例として、水晶振動素子（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）を備えた水晶振動子（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ  Ｕｎｉｔ）を例に挙げて説明する。水晶振動素子は、印加電圧に応じて振動する基板片として水晶片（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｂｌａｎｋ）を利用するものである。圧電振動子は水晶振動子に限定されるものではなく、セラミック等の他の圧電体を利用するものであってもよい。但し、本発明の第１実施形態は、基板の高精度の位置決めが必要な複数の加工工程を経て１つの基板の中に互いに連結した複数の素子を形成する集合素子の製造方法ではあれば、水晶振動素子等の圧電振動素子への適用に限定されるものではない。
【００１４】
図１に示すように、水晶振動子１は、水晶振動素子１０と、蓋部材２０と、ベース部材３０と、接合部材４０と、を備える。ベース部材３０及び蓋部材２０は、水晶振動素子１０を収容するための保持器である。ここで図示した例では、蓋部材２０は凹状、具体的には開口部を有する箱状、をなしており、ベース部材３０は平板状をなしている。蓋部材２０及びベース部材３０の形状は、上記に限定されるものではなく、例えばベース部材が凹状をなしていてもよく、蓋部材及びベース部材の両方が互いに対向する側に開口部を有する凹状であってもよい。
【００１５】
水晶振動素子１０は、薄片状の水晶片１１を有する。水晶片１１は、互いに対向する第１主面１２ａ及び第２主面１２ｂを有する。水晶片１１は、例えば、ＡＴカット型の水晶片（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｂｌａｎｋ）である。ＡＴカット型の水晶片は、人工水晶をＸ軸及びＺ´軸によって特定される面と平行な面（以下、「ＸＺ´面」と呼ぶ。他の軸又は他の方向によって特定される面についても同様である。）を主面として切り出されたものである。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、人工水晶の結晶軸であり、Ｙ´軸及びＺ´軸は、それぞれ、Ｙ軸及びＺ軸をＸ軸の周りにＹ軸からＺ軸の方向に３５度１５分±１分３０秒回転させた軸である。つまり、ＡＴカット型の水晶片１１において、第１主面１２ａ及び第２主面１２ｂは、それぞれＸＺ´面に相当する。なお、水晶片のカット角度は、ＡＴカット以外の異なるカット（例えばＢＴカットなど）を適用してもよい。
【００１６】
ＡＴカット型の水晶片１１は、Ｘ軸方向に平行な長辺が延在する長辺方向と、Ｚ´軸方向に平行な短辺が延在する短辺方向と、Ｙ´軸方向に平行な厚さが延在する厚さ方向を有する。水晶片１１は、第１主面１２ａの法線方向から平面視したときの外形が矩形状をなしており、中央に位置し励振に寄与する励振部１７と、Ｘ軸の負方向側で励振部１７と隣り合う周縁部１８と、Ｘ軸の正方向側で励振部１７と隣り合う周縁部１９と、を有している。励振部１７と周縁部１９との間には段差１３が設けられている。水晶片１１は、励振部１７が周縁部１８，１９よりも厚いメサ型構造である。但し、水晶片１１の外形は矩形状に限定されるものではなく、例えば、第１主面１２ａの法線方向から平面視したときに、一対の平行な両腕部と、両腕部を連結する連結部と、を有する音叉型であってもよい。また、水晶片１１の厚さ方向における形状はメサ型構造に限定されるものではなく、Ｘ軸方向及びＺ´軸方向の厚みが略均一な平板構造であってもよく、励振部１７が周縁部１８，１９よりも薄い逆メサ型構造であってもよい。また、励振部１７と周縁部１８，１９との厚みの変化が連続的に変化するコンベックス形状又はベヘル形状であってもよい。
【００１７】
図１及び図２に示した例では、水晶振動素子１０は、Ｘ軸が第１方向Ｄ１と平行であり、Ｚ´軸が第２方向Ｄ２と平行であり、Ｙ´軸が第３方向Ｄ３と平行となるように配置されている。
【００１８】
水晶振動素子１０は、一対の電極を構成する第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂを有する。第１励振電極１４ａは、励振部１７の第１主面１２ａに設けられている。また、第２励振電極１４ｂは、励振部１７の第２主面１２ｂに設けられている。第１主面１２ａは、ベース部材３０と対向する側とは反対側に位置し、第２主面１２ｂは、ベース部材３０と対向する側に位置している。第１励振電極１４ａと第２励振電極１４ｂは、水晶片１１を挟んで互いに対向して設けられている。第１励振電極１４ａと第２励振電極１４ｂとは、ＸＺ´面において略全体が重なり合うように配置されている。第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂは、それぞれ、Ｘ軸方向に平行な長辺と、Ｚ´軸方向に平行な短辺と、Ｙ´軸方向に平行な厚さ方向の辺とを有している。
【００１９】
水晶振動素子１０は、一対の引出電極１５ａ及び１５ｂと、一対の接続電極１６ａ及び１６ｂと、を有する。接続電極１６ａは、引出電極１５ａを介して第１励振電極１４ａと電気的に接続されている。また、接続電極１６ｂは、引出電極１５ｂを介して第２励振電極１４ｂと電気的に接続されている。接続電極１６ａ及び１６ｂは、それぞれ、第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂをベース部材３０に電気的に接続するための端子である。
【００２０】
引出電極１５ａは第１主面１２ａに設けられ、引出電極１５ｂは第２主面１２ｂに設けられている。接続電極１６ａは、周縁部１８の第１主面１２ａから第２主面１２ｂに亘って設けられ、接続電極１６ｂは、周縁部１８の第２主面１２ｂから第１主面１２ａに亘って設けられている。第１励振電極１４ａ、引出電極１５ａ、及び接続電極１６ａは連続しており、例えば同じ製造工程によって同時に形成される。第２励振電極１４ｂ、引出電極１５ｂ、及び接続電極１６ｂも同様である。
【００２１】
第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂの材料は、特に限定されるものではないが、例えば、下地層として水晶片１１に接する側にクロム（Ｃｒ）層を有し、表層として下地層よりも水晶片１１から遠い側に金（Ａｕ）層を有している。下地層に酸素との反応性が高い金属層を設けることで水晶片と励振電極との密着力が向上し、表層に酸素との反応性が低い金属層を設けることで励振電極の劣化が抑制され電気的信頼性が向上する。
【００２２】
蓋部材２０は、凹状をなしており、ベース部材３０の第１主面３２ａに向かって開口した箱状である。蓋部材２０は、ベース部材３０に接合されて蓋部材２０及びベース部材３０に囲まれた内部空間２６を設け、この内部空間２６に水晶振動素子１０を収容する。蓋部材２０は、水晶振動素子１０を収容することができればその形状は特に限定されるものではなく、一例では、天面部２１の主面の法線方向から平面視したときに矩形状をなしている。
【００２３】
図２に示すように、蓋部材２０は、内面２４及び外面２５を有している。内面２４は、内部空間２６側の面であり、外面２５は、内面２４とは反対側の面である。蓋部材２０は、ベース部材３０の第１主面３２ａに対向する天面部２１と、天面部２１の外縁に接続されており且つ天面部２１の主面に対して交差する方向に延在する側壁部２２と、を有する。また、蓋部材２０は、凹状の開口端部（側壁部２２のベース部材３０に近い側の端部）においてベース部材３０の第１主面３２ａに対向する対向面２３を有する。この対向面２３は、水晶振動素子１０の周囲を囲むように枠状に延在している。
【００２４】
ベース部材３０は、水晶振動素子１０を励振可能に保持するものである。ベース部材３０は平板状をなしている。ベース部材３０は、第１方向Ｄ１方向に平行な長辺と、第２方向Ｄ２に平行な短辺と、第３方向Ｄ３に平行な厚さ方向の辺とを有する。
【００２５】
ベース部材３０は基体３１を有する。基体３１は、互いに対向する第１主面３２ａ（表面）及び第２主面３２ｂ（裏面）を有する。基体３１は、例えば絶縁性セラミック（アルミナ）などの焼結材である。
【００２６】
ベース部材３０は、第１主面３２ａに設けられた電極パッド３３ａ，３３ｂと、第２主面３２ｂに設けられた外部電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄと、を有する。電極パッド３３ａ，３３ｂは、ベース部材３０と水晶振動素子１０とを電気的に接続するための端子である。また、外部電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄは、図示しない回路基板と水晶振動子１とを電気的に接続するための端子である。電極パッド３３ａは、第３方向Ｄ３に延在するビア電極３４ａを介して外部電極３５ａに電気的に接続され、電極パッド３３ｂは、第３方向Ｄ３に延在するビア電極３４ｂを介して外部電極３５ｂに電気的に接続されている。ビア電極３４ａ，３４ｂは基体３１を第３方向Ｄ３に貫通するビアホール内に形成される。
【００２７】
導電性保持部材３６ａ，３６ｂは、ベース部材３０の一対の電極パッド３３ａ，３３ｂに、水晶振動素子１０の一対の接続電極１６ａ及び１６ｂをそれぞれ電気的に接続している。また、導電性保持部材３６ａ，３６ｂは、ベース部材３０の第１主面３２ａに水晶振動素子１０を励振可能に保持している。導電性保持部材３６ａ，３６ｂは、例えば、熱硬化樹脂や紫外線硬化樹脂等を含む導電性接着剤によって形成されており、ベース部材と水晶振動素子との間隔を保つためのフィラー、導電性保持部材に導電性を与えるための導電性粒子、等の添加剤を含んでいる。
【００２８】
ベース部材３０の第１主面３２ａには、封止部材３７が設けられている。図１に示す例では、封止部材３７は、第１主面３２ａの法線方向から平面視したときに矩形の枠状をなしている。第１主面３２ａの法線方向から平面視したときに、電極パッド３３ａ，３３ｂは、封止部材３７の内側に配置されており、封止部材３７は水晶振動素子１０を囲むように設けられている。封止部材３７は、導電材料により構成されている。例えば、封止部材３７を電極パッド３３ａ，３３ｂと同じ材料で構成することで、電極パッド３３ａ，３３ｂを設ける工程で同時に封止部材３７を設けることができる。
【００２９】
蓋部材２０及びベース部材３０の両者が封止部材３７及び接合部材４０を挟んで接合されることによって、水晶振動素子１０が、蓋部材２０とベース部材３０とによって囲まれた内部空間（キャビティ）２６に封止される。この場合、内部空間２６は、気圧が大気圧力よりも低圧な真空状態であることが好ましく、これによれば、第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂの酸化による水晶振動子１の周波数特性の経時的な変動などが低減できる。
【００３０】
接合部材４０は、例えば、蓋部材２０及びベース部材３０の各全周に亘って設けられている。具体的には、接合部材４０は封止部材３７上に設けられ、矩形の枠状に形成されている。封止部材３７及び接合部材４０は、蓋部材２０の側壁部２２の対向面２３と、ベース部材３０の第１主面３２ａとの間に挟まれる。つまり、蓋部材２０及びベース部材３０は、封止部材３７及び接合部材４０を挟んで接合される。
【００３１】
水晶振動子１は、ベース部材３０の外部電極３５ａ，３５ｂを介して、水晶振動素子１０を構成する第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂの間に交番電界が印加される。これにより、厚みすべり振動モードなどの所定の振動モードによって水晶片１１が振動し、該振動に伴う共振特性が得られる。
【００３２】
次に、図３及び図４を参照しつつ、第１実施形態に係る集合素子の製造方法について説明する。図３は、第１実施形態に係る水晶振動素子の集合素子の製造方法を示すフローチャートである。図４は、第１実施形態に係る水晶振動素子の集合素子の製造装置の構成を概略的に示す図である。
【００３３】
なお、水晶片は基板片に相当し、水晶振動素子は素子に相当し、集合素子は水晶振動素子が連結部を介して互いに連結した集合体に相当する。つまり、第１実施形態に係る集合素子とは、図１及び図２に図示した水晶振動素子１０の製造過程における個片化前の集合体に相当し、集合素子から切り離して個片化した水晶振動素子１０をベース部材３０に実装し蓋部材２０で封止することによって水晶振動子１が製造される。以下の説明では、上記と共通の事柄についての記述を省略する。特に、同様の構成による同様の作用効果については特に言及しない。
【００３４】
まず、水晶基板を準備する（Ｓ１１）。水晶基板は、人工水晶の単結晶からＸＺ´面が主面となるように切り出された板状の部材であり、いわゆる水晶ウエハである。なお、水晶基板は、水晶片を設けることが可能な素子領域を複数有し、水晶振動素子の集合素子を形成することができれば、水晶ウエハに限定されるものではない。例えば、水晶基板は、水晶ウエハから切り分けられた板状の部材であってもよい。水晶基板は、例えば化学機械研磨等の研磨処理によって、水晶基板の表面を平坦化してもよい。厚みすべり振動モードの水晶振動素子は、水晶片の厚みの大きさが圧電振動素子としての周波数特性に大きな影響を与えるため、狙いの周波数特性を実現できるように、本工程の研磨処理によって水晶基板の厚みを調整してもよい。
【００３５】
次に、第１コート工程を実施する（Ｓ１２）。以下の説明において、第１コート工程を「第１コート工程Ｓ１２」と呼ぶ（他の工程についても同様とする）。第１コート工程Ｓ１２では、水晶基板の主面上に金属層及びフォトレジスト層を設ける。次に、第１パターニング工程を実施する（Ｓ１３）。第１パターニング工程Ｓ１３では、フォトリソグラフィによって第１パターン及び基準面パターンが転写されたフォトレジスト層をエッチングレジストとし、水晶基板の一部をエッチング加工によって除去する。これにより、複数の第１パターンを水晶基板に付与するとともに、少なくとも２つの交差する方向に延在する基準面を水晶基板に設ける。第１パターンは、互いに連結する複数の水晶片の外形を形成するための外形パターン、すなわち所定のパターンに相当する。外形パターンは、水晶基板の主面の法線方向から平面視したときの連結する水晶片の形状を描画したものである。当該基準面は、水晶基板の主面の法線方向から平面視したときに主面を囲む外周面の一部となる。
【００３６】
次に、第２コート工程を実施する（Ｓ１４）。第２コート工程Ｓ１４においても、水晶基板の主面上に金属層及びフォトレジスト層を設ける。次に、第１アライメント工程を実施する（Ｓ１５）。なお、アライメント工程とは、水晶基板のステージに対する位置決め工程に相当する。第１アライメント工程Ｓ１５では、水晶基板の基準面をステージの載置面から突出した受け部に接触させることで、水晶基板の位置決めを実施する。次に、第２パターニング工程を実施する（Ｓ１６）。第２パターニング工程Ｓ１６では、フォトリソグラフィによって第２パターンが転写されたフォトレジスト層をエッチングレジストとし、水晶基板の一部をエッチング加工によって除去する。これにより、複数の第２パターンを水晶基板に付与する。第２パターンは、複数の素子領域の厚さを部分的に変化させてメサ形状に加工するための厚み形状パターンに相当する。なお、第１パターニング工程Ｓ１３及び第２パターニング工程Ｓ１６は、それぞれ、水晶基板の一部を除去する除去加工に相当する。除去加工は、水晶基板の任意の部分を除去できる加工方法であればエッチング加工に限定されるものではなく、例えばレーザ加工等であってもよい。
【００３７】
ハーフトーンエッチング等の手法を利用することによって、連結する水晶片の外形を形成すると同時に、素子領域の厚さを部分的に変化させて連結する水晶片をメサ形状等に加工してもよい。このような場合、所定のパターンは、連結する水晶片の外形を形成するための外形パターンと、連結する水晶片の厚さを部分的に変化させるための厚み形状パターンとの組合せに相当する。
【００３８】
次に、第３コート工程を実施する（Ｓ１７）。第３コート工程Ｓ１７においても、水晶基板の主面上に金属層及びフォトレジスト層を設ける。次に、第２アライメント工程を実施する（Ｓ１８）。第２アライメント工程Ｓ１８においても、第１アライメント工程Ｓ１５を同様に水晶基板の位置決めを実施する。次に、第３パターニング工程を実施する（Ｓ１９）。第３パターニング工程Ｓ１９では、フォトリソグラフィによって第３パターンが転写されたフォトレジスト層をエッチングレジストとし、金属層をエッチング加工する。これにより、水晶基板に第３パターンの金属層を設ける。この水晶基板上に設けた金属層は、水晶振動素子の励振電極、接続電極、等に相当し、第３パターンは、電極パターンに相当する。つまり、第３パターニング工程Ｓ１９は、電極を設ける工程に相当する。但し、第３パターニング工程Ｓ１９は、エッチング工程によるパターン成形に限定されるものではない。例えば、第３パターンが転写されたフォトレジスト層及び水晶片の上に金属層を設け、フォトレジスト層を除去する際にフォトレジスト層上の金属層も同時に除去し水晶片上に直接設けられた金属層だけを残す、いわゆるリフトオフによるパターン成形であってもよい。
【００３９】
上記の第２コート工程Ｓ１４から第２パターニング工程Ｓ１６は水晶基板の複数の素子領域を加工する工程の一例に相当し、上記の第３コート工程Ｓ１７から第３パターニング工程Ｓ１９は複数の素子領域を加工する工程の他の一例に相当する。第１コート工程Ｓ１２及び第１パターニング工程Ｓ１３についての詳細な説明は、図５〜図８を参照して後述する。第２コート工程Ｓ１４から第２パターニング工程Ｓ１６による加工工程についての詳細な説明は、図９及び図１０を参照して後述する。第３コート工程Ｓ１７から第３パターニング工程Ｓ１９による加工工程についての詳細な説明は、図１１を参照して後述する。
【００４０】
各工程の詳細な説明の前に、図４を参照しつつ、第１実施形態に係る集合素子の製造方法において用いられる製造装置１００について説明する。図４は、第１実施形態に係る水晶振動素子の集合素子の製造装置の構成を概略的に示す図である。
【００４１】
製造装置１００は、第１システム１０１、第２システム１０２、及び第３システム１０３を備えている。第１システム１０１は、水晶基板をエッチング加工して、互いに連結した複数の水晶片の外形を形成する装置である。第２システム１０２は、水晶基板をエッチング加工して、複数の素子領域の厚さを部分的に変化させる装置である。第３システム１０３は、エッチング加工によって複数の素子領域に電極を設ける装置である。第１システム１０１、第２システム１０２、及び第３システム１０３は、それぞれフォトリソグラフィ装置を備えている。なお、第２システム１０２及び第３システム１０３は、第１システム１０１による水晶基板の加工跡に対して精度よく加工位置を合わせる必要がある加工装置であれば、フォトリソグラフィ装置に限定されない。
【００４２】
第１システム１０１は、第１ステージ１５１及び第１光源１７１を備え、第１マスク１６１を交換可能に備えている。第１ステージ１５１、第１光源１７１、及び第１マスク１６１は、第１パターニング工程Ｓ１３において用いられる露光装置の一部である。なお図示を省略しているが、第１システム１０１は、金属層を真空蒸着やスパッタリングによって成膜する成膜装置、第１フォトレジスト層をスピンコート法やスプレーコート法によって塗工する塗工装置、第１フォトレジスト層を固化させる乾燥炉、露光された第１フォトレジスト層を現像するための現像装置、水晶基板をエッチング加工するエッチング装置、等を備えている。これらの図示しない装置については、一般的な装置を利用可能であり、詳細な説明は省略する。
【００４３】
第１ステージ１５１は、平坦な載置面１５１Ａを有している。載置面１５１Ａには、第１システム１０１が露光する水晶基板が載置される。第１マスク１６１は、載置面１５１Ａ上に載置された水晶基板と対向するように配置される。第１マスク１６１は、複数の第１パターンＰＴ１、及び少なくとも２つの基準面パターンＡＰ１１及び基準面パターンＡＰ１２が描画されている。基準面パターンＡＰ１１及び基準面パターンＡＰ１２を総称して基準面パターンＡＰ１と呼称する。第１マスク１６１は、第１マスク１６１の第１パターンＰＴ１が水晶基板の複数の素子領域に対向し、基準面パターンＡＰ１が水晶基板の外縁を横断するように配置される。第１パターンＰＴ１は、互いに連結した複数の水晶片の外形を、エッチング加工によって水晶基板に付与するためのパターンである。水晶片の外形とは、水晶基板の主面の法線方向から平面視したときの水晶片の形状に相当する。また、基準面パターンＡＰ１は、エッチング加工によって水晶基板にガイド部を形成するための基準パターンに相当する。基準面パターンＡＰ１１の長手方向及び基準面パターンＡＰ１２の長手方向は、互いに直交している。但し、基準面パターンＡＰ１１及び基準面パターンＡＰ１２の延在方向はこれに限定されるものではなく、互いに９０°以外の方向で交差してもよい。第１光源１７１は、第１マスク１６１を通して載置面１５１Ａ上の水晶基板に光を照射し、第１フォトレジスト層に第１マスク１６１の第１パターンＰＴ１及び基準面パターンＡＰ１を転写可能であれば、その構成については特に限定されない。
【００４４】
第２システム１０２は、第２ステージ１５２及び第２光源１７２を備え、第２マスク１６２を交換可能に備えている。第２ステージ１５２、第２光源１７２、及び第２マスク１６２は、第１アライメント工程Ｓ１５及び第２パターニング工程Ｓ１６において用いられる露光装置の一部である。なお、第１システム１０１と同様、第２システム１０２も、図示及び説明を省略する成膜装置、塗工装置、乾燥炉、現像装置、エッチング装置、等を備えている。
【００４５】
第２ステージ１５２は、平坦な載置面１５２Ａと、載置面１５２Ａから突出した第１受け部ＳＴ１１及び第２受け部ＳＴ１２とを有している。第１受け部ＳＴ１１及び第２受け部ＳＴ１２を総称して受け部ＳＴ１と呼称する。受け部ＳＴ１は、第２ステージ１５２のストッパに相当する。載置面１５２Ａには、第２システム１０２が露光する水晶基板が載置される。受け部ＳＴ１は、水晶基板の外縁を規定する側面（外周面）の一部である基準面に接触することで、水晶基板に転写された第１パターンと、第２マスク１６２が有する第２パターンとの位置関係を決める。つまり、受け部ＳＴ１は、水晶基板と接触する接触面を有している。第１受け部ＳＴ１１及び第２受け部ＳＴ１２は、互いに異なる方向が長手となっており、それぞれの接触面は、それぞれの長手方向に延在している。例えば、第１受け部ＳＴ１１及び第２受け部ＳＴ１２のそれぞれの接触面は、直交する方向に延在している。なお、第１受け部ＳＴ１１及び第２受け部ＳＴ１２のそれぞれの接触面は、互いに９０°以外の角度で交差する方向に延在してもよい。
【００４６】
第２マスク１６２は、載置面１５２Ａ上に載置される水晶基板に対向するように配置される。第２マスク１６２は、第２パターンＰＴ２が描画されている。第２マスク１６２の第２パターンＰＴ２は、複数の素子領域、すなわち複数の水晶片の外形に対向するように設けられている。第２パターンＰＴ２は、エッチングによって水晶基板の厚みを部分的に変化させ、素子領域に水晶片の厚さ方向の形状を付与するためのパターンである。第２光源１７２は、第１光源１７１と同様に、第２フォトレジスト層に第２パターンＰＴ２を転写可能であれば、その構成については特に限定されない。
【００４７】
第３システム１０３は、第３ステージ１５３及び第３光源１７３を備え、第３マスク１６３を交換可能に備えている。第３ステージ１５３、第３光源１７３、及び第３マスク１６３は、第２アライメント工程Ｓ１８及び第３パターニング工程Ｓ１９において用いられる露光装置の一部である。なお、第１システム１０１と同様、第３システム１０３も、図示及び説明を省略する成膜装置、塗工装置、乾燥炉、現像装置、エッチング装置、等を備えている。
【００４８】
第３ステージ１５３は、平坦な載置面１５３Ａと、載置面１５３Ａから突出した複数の第３受け部ＳＴ２１及び第４受け部ＳＴ２２とを有している。第３受け部ＳＴ２１及び第４受け部ＳＴ２２を総称して受け部ＳＴ２と呼称する。受け部ＳＴ２は、第３ステージ１５３のストッパに相当する。載置面１５３Ａには、第３システム１０３が露光する水晶基板が載置される。受け部ＳＴ２は、受け部ＳＴ１と同様の構成であり、例えば、第３受け部ＳＴ２１及び第４受け部ＳＴ２２のそれぞれの接触面は直交する方向に延在しているが、９０°以外の角度で交差する方向に延在してもよい。
【００４９】
第３マスク１６３は、載置面１５３Ａ上に載置される水晶基板に対向するように配置される。第３マスク１６３は、第３パターンＰＴ３が描画されている。第３マスク１６３の第３パターンＰＴ３は、複数の素子領域、すなわち複数の水晶片の外形に対向するように設けられている。第３パターンＰＴ３は、励振電極等の電極パターンをパターン成形するためのパターンである。なお、電極パターンのパターン成形は、エッチング又はリフトオフのいずれの方法であってもよい。第３光源１７３は、第１光源１７１と同様に、第３フォトレジスト層に第３パターンＰＴ３を転写可能であれば、その構成については特に限定されない。
【００５０】
製造装置１００は、複数の光源（第１光源１７１、第２光源１７２、及び第３光源１７３）を有しているが、第１システム１０１、第２システム１０２、及び第３システム１０３において同じ光源を共有してもよい。また、第１ステージ１５１、第２ステージ１５２、及び第３ステージ１５３も、共有のステージを用いてもよい。製造装置１００が第１システム１０１、第２システム１０２及び第３システム１０３で共有ステージを用いる場合、例えば、受け部ＳＴ１及び受け部ＳＴ２を着脱可能に設けてもよい。つまり、共有ステージは、第１ステージ１５１として用いる場合に受け部を取り外し、第２ステージ１５２として用いる場合に受け部ＳＴ１を取り付けられてもよい。他の構成例としては、受け部ＳＴ１及び受け部ＳＴ２は、共有ステージの載置面からの高さが制御可能であってもよい。つまり、共有ステージは、第１ステージ１５１として用いられる場合に受け部を引込め、第２ステージ１５２として用いられる場合に受け部ＳＴ１を突出させてもよい。共有ステージを備えるような構成によれば、製造装置１００を小型化することができる。反対に製造装置１００が複数の光源（第１光源１７１、第２光源１７２、及び第３光源１７３）及び複数のステージ（第１ステージ１５１、第２ステージ１５２、及び第３ステージ１５３）を有する場合には、第１システム１０１、及び第２システム１０２、及び第３システム１０３における製造工程を並列処理することが可能となり、製造能力を向上させることができる。
【００５１】
次に、図５〜図８を参照しつつ、第１コート工程Ｓ１２及び第１パターニング工程Ｓ１３の詳細について説明する。図５は、水晶基板に、複数の水晶片の面方向における形状を付与し、同時に基準面を設ける工程を示すフローチャートである。図６は、第１マスクを通して第１フォトレジストを露光する工程を概略的に示す図である。図７は、第１フォトレジスト層を現像する工程を概略的に示す図である。図８は、第１パターニング工程が終了した段階における基板を概略的に示す図である。
【００５２】
まず、水晶基板１１０上に第１金属層１２１Ａ及び第１金属層１２１Ｂを設ける（Ｓ１２１）。図６に示すように、第１金属層１２１Ａ及び第１金属層１２１Ｂが水晶基板１１０を挟むように、第１金属層１２１Ａが水晶基板１１０の一方の主面上に設けられ、第１金属層１２１Ｂが他方の主面上に設けられる。第１金属層１２１Ａ及び第１金属層１２１Ｂの成膜方法は特に限定されず、例えば蒸着法やスパッタ法等の乾式めっき（ドライプロセス）によって設けられてもよく、電解めっき等の湿式めっき（ウェットプロセス）によって設けられてもよい。第１金属層１２１Ａ及び第１金属層１２１Ｂは、水晶基板をエッチングする際に用いられるエッチング液（例えば、フッ化アンモニウムあるいは緩衝フッ酸）に対する耐蝕膜として機能し、エッチングの加工精度を向上させる。このような耐蝕膜としては、例えば、クロム（Ｃｒ）層と金（Ａｕ）層とを有する多層膜が用いられる。Ｃｒ層は、第１金属層１２１Ａ及び第１金属層１２１Ｂの水晶基板に対する密着力を確保する下地層として機能する。また、Ａｕ層は、第１金属層１２１Ａ及び第１金属層１２１Ｂの耐蝕性を確保する最表層として機能する。
【００５３】
次に、第１金属層１２１Ａ及び第１金属層１２１Ｂ上に第１フォトレジスト層１３１Ａ及び第１フォトレジスト層１３１Ｂを設ける（Ｓ１２２）。図６に示すように、第１フォトレジスト層１３１Ａ及び第１フォトレジスト層１３１Ｂが水晶基板１１０を挟むように、一方の第１フォトレジスト層１３１Ａが一方の第１金属層１２１Ａの上に設けられ、他方の第１フォトレジスト層１３１Ｂが他方の第１金属層１２１Ｂの上に設けられる。第１フォトレジスト層１３１Ａ及び第１フォトレジスト層１３１Ｂは、それぞれ、フォトレジスト材料を含むフォトレジスト溶液を第１金属層１２１Ａ及び１２１Ｂの上に塗工し、加熱により溶媒を揮発させることで成膜される。フォトレジスト溶液の塗工方法は特に限定されず、例えばスピンコート法やスプレーコート法によって塗工される。第１フォトレジスト層１３１Ａ及び第１フォトレジスト層１３１Ｂは、感光性樹脂であれば特に限定されるものではないが、現像して得られるパターンの加工精度の観点から、露光された部分の溶解性が高くなるポジ型の感光性樹脂によって設けられることが望ましい。
【００５４】
次に、第１ステージ１５１に水晶基板１１０を載置する（Ｓ１３１）。図６に示すように、一方の第１フォトレジスト層１３１Ａを露光する際には、第１ステージ１５１の載置面１５１Ａと他方の第１フォトレジスト層１３１Ｂとが対向するように、水晶基板１１０を載置面１５１Ａ上に載置する。逆に他方の第１フォトレジスト層１３１Ｂを露光する際には、第１ステージ１５１の載置面１５１Ａと一方の第１フォトレジスト層１３１Ａとが対向するように、水晶基板１１０を載置面１５１Ａ上に載置する。
【００５５】
次に、第１マスク１６１Ａを通して第１フォトレジスト層１３１Ａを露光する（Ｓ１３２）。第１マスク１６１Ａは遮光性を有し、一方の第１フォトレジスト層１３１Ａに転写する第１パターンＰＴ１及び基準面パターンＡＰ１が開口部として描画されている。光源１７１からの出射光は、第１マスク１６１Ａの第１パターンＰＴ１及び基準面パターンＡＰ１に基づいた開口部を透過し、開口部以外の領域で遮光される。なお、図示を省略しているが、他方の第１フォトレジスト層１３１Ｂには、水晶基板１１０を対称面として一方の第１フォトレジスト層１３１Ａに転写されたのと対称な第１パターンＰＴ１及び基準面パターンＡＰ１が転写される。他方の第１フォトレジスト層１３１Ｂを露光する際には、他方の第１マスク１６１Ｂが用いられる。他方の第１マスク１６１Ｂに描画されたパターンは、一方の第１マスク１６１Ａに描画されたパターンの鏡面構造である。
【００５６】
次に、第１フォトレジスト層１３１Ａ及び第１フォトレジスト層１３１Ｂを現像する（Ｓ１３３）。第１フォトレジスト層１３１Ａ及び第１フォトレジスト層１３１Ｂがポジ型の感光性樹脂の場合、第１フォトレジスト層１３１Ａ及び第１フォトレジスト層１３１Ｂを現像液に浸し、露光された部分を除去する。これにより、図７に示すように、一方の第１金属層１２１Ａは、露光工程Ｓ１３２において一方の第１マスク１６１Ａの開口部に対向していた部分が露出する。また、他方の第１金属層１２１Ｂは、露光工程Ｓ１３２において他方の第１マスク１６１Ｂの開口部に対向していた部分が露出する。つまり、第１フォトレジスト層１３１Ａ及び第１フォトレジスト層１３１Ｂの素子領域１１１と重なる部分に第１パターンＰＴ１が転写され、第１パターンＰＴ１から離れる部分に基準面パターンＡＰ１が転写される。
【００５７】
次に、水晶基板１１０に水晶片の面方向の形状パターン及び基準面ＡＳ１をエッチングする（Ｓ１３４）。面方向の形状パターンとは、水晶基板１１０の主面の法線方向から平面視したときの、水晶片の外形のパターンである。本工程Ｓ１３４では、まず、第１パターンＰＴ１及び基準面パターンＡＰ１に基づいて露出した第１金属層１２１Ａ及び１２１Ｂをエッチング加工する。これにより、水晶基板１１０の一部が露出する。次に、水晶基板１１０の露出した部分を貫通するようにエッチング加工する。水晶基板１１０は、両主面側から同時にエッチング加工されることで、一方の主面側からエッチング加工する場合と比べて加工速度及び加工精度を向上させることができる。これによって、図８に示すように、水晶基板１１０において、複数の素子領域１１１に水晶片の外形パターンが付与されると同時に、交差する方向に延在する第１基準面ＡＳ１１及び第２基準面ＡＳ１２が素子領域１１１から離れる部分に設けられる。第１基準面ＡＳ１１及び第２基準面ＡＳ１２を総称して基準面ＡＳ１と呼称する。基準面ＡＳ１は、水晶基板１１０のガイド部に相当する。基準面ＡＳ１は、水晶基板１１０の主面の法線方向から平面視したとき、水晶基板１１０の外縁の一部を規定している。また、第１基準面ＡＳ１１及び第２基準面ＡＳ１２は、角度θ１で交差する方向に延在している。角度θ１は、９０°である。但し、角度θ１はこれに限定されるものではなく、９０°以外の角度であってもよい。
【００５８】
第１金属層１２１Ａ及び第１金属層１２１Ｂは、例えば、セリウム系のエッチング溶液を用いたＣｒ層のウェットエッチング、及びヨウ素系のエッチング溶液を用いたＡｕ層のウェットエッチングによって加工される。水晶基板１１０は、例えば、フッ酸系のエッチング溶液を用いたウェットエッチングによって加工される。
【００５９】
次に、第１フォトレジスト層１３１Ａ及び第１フォトレジスト層１３１Ｂを除去する（Ｓ１３５）。水晶基板１１０のエッチングが終了した段階では、水晶基板１１０の両主面に第１フォトレジスト層１３１Ａ及び第１フォトレジスト層１３１Ｂが残っている。この第１フォトレジスト層１３１Ａ及び第１フォトレジスト層１３１Ｂの残渣を溶剤等によって除去し、水晶基板１１０の両主面を露出させる。
【００６０】
次に、図９及び図１０を参照しつつ、加工工程の一例として素子領域１１１を平板状からメサ型構造へ加工する工程について説明する。図９は、水晶片の厚さ方向における形状をパターン成形する工程を示すフローチャートである。図１０は、第２ステージに対する水晶基板の位置決めを概略的に示す図である。なお、本工程は、素子領域１１１の厚さ方向の形状を変化させるものであれば特に限定されるものではなく、逆メサ型、コンベックス型、ベヘル型、等への加工であってもよい。
【００６１】
図９に示すように、まずは水晶基板１１０上に第２金属層を設ける（Ｓ１４１）。次に、第２金属層上に第２フォトレジスト層を設ける（Ｓ１４２）。これらの工程Ｓ１４１及び工程Ｓ１４２は、それぞれ、上記の工程Ｓ１２１及び工程Ｓ１２２と同様である。
【００６２】
次に、第２ステージ１５２に水晶基板１１０を載置する（Ｓ１５１）。このとき、図１０に示すように、水晶基板１１０は、第２ステージ１５２の載置面１５２Ａ上において載置面１５２Ａと平行な方向にスライドできるように載置される。また、水晶基板１１０は、第１基準面ＡＳ１１が第２ステージ１５２の一方の第１受け部ＳＴ１１と対向し、且つ第２基準面ＡＳ１２が第２ステージ１５２の他方の第２受け部ＳＴ１２と対向するように載置される。
【００６３】
次に、水晶基板１１０の基準面ＡＳ１を第２ステージ１５２の受け部ＳＴ１に接触させる（Ｓ１５２）。図１０に示すように、第１受け部ＳＴ１１及び第２受け部ＳＴ１２の水晶基板１１０に接触する接触面は、載置面１５２Ａの法線方向から平面視したとき、角度θ２で交差する方向に延在している。受け部ＳＴ１の接触面の角度θ２は、水晶基板１１０の基準面ＡＳ１の角度θ１と略等しい。水晶基板１１０の第１基準面ＡＳ１１を第２ステージ１５２の一方の第１受け部ＳＴ１１に接触させ、且つ水晶基板１１０の第２基準面ＡＳ１２を第２ステージ１５２の他方の第２受け部ＳＴ１２に接触させる。これにより、第２ステージ１５２に対する水晶基板１１０の位置が定まる。
【００６４】
次に、第２マスク１６２を通して第２フォトレジスト層を露光する（Ｓ１６１）。次に、第２フォトレジスト層を現像する（Ｓ１６２）。第２フォトレジスト層は、複数の素子領域１１１と重なる部分に、第１パターンとは異なる第２パターンが転写される。このとき、第２フォトレジスト層には、新たな基準面パターンが転写されてもよい。次に、水晶基板１１０に水晶片の厚さ方向の形状パターンをエッチングする（Ｓ１６３）。第２フォトレジスト層の第２パターンに基づき、水晶基板１１０がその両主面から貫通しないようにエッチング加工され、素子領域１１１の厚さが部分的に変化する。次に、第２フォトレジスト層を除去する（Ｓ１６４）。これらの工程Ｓ１６１、工程Ｓ１６２、工程Ｓ１６３、及び工程Ｓ１６４は、それぞれ、上記の工程Ｓ１３２、工程Ｓ１３３、工程Ｓ１３４、及び工程Ｓ１３５と同様である。
【００６５】
次に、図１１を参照しつつ、加工工程の一例として素子領域１１１への電極の形成について説明する。図１１は、水晶片に電極をパターン形成する工程を示すフローチャートである。なお、ここでは電極の形成方法としてフォトリソグラフィによるエッチングレジストを用いてエッチングするパターン成形を例に挙げて説明する。電極の形成方法はこれに限定されるものではなく、リフトオフ工法を用いたパターン成形であってもよい。
【００６６】
まず、水晶基板１１０上に第３金属層を設ける（Ｓ１７１）。次に第３金属層上に第３フォトレジスト層を設ける（Ｓ１７２）。これらの工程Ｓ１７１及びＳ１７２は、それぞれ、上記の工程Ｓ１２１及び工程Ｓ１２２と同様である。
【００６７】
次に、第３ステージ１５３に水晶基板１１０を載置する（Ｓ１８１）。次に水晶基板１１０の基準面ＡＳ１を第３ステージ１５３の受け部ＳＴ２に接触させる（Ｓ１８２）。これらの工程Ｓ１８１及びＳ１８２は、上記の工程Ｓ１５１及び工程Ｓ１５２と同様である。
【００６８】
次に、第３マスク１６３を通して第３フォトレジスト層を露光する（Ｓ１９１）。次に、第３フォトレジスト層を現像する（Ｓ１９２）。第３フォトレジスト層は、複数の素子領域１１１と重なる部分に、第１パターン及び第２パターンとは異なる第３パターンが転写される。次に、第３金属層に電極パターンをエッチングする（Ｓ１９３）。第３フォトレジスト層の第３パターンに基づき、第３金属層の一部をエッチング加工し、励振電極等をパターン成形する。次に、第３フォトレジスト層を除去する（Ｓ１９４）。これらの工程Ｓ１９１、工程Ｓ１９２、工程Ｓ１９３、及び工程Ｓ１９４は、それぞれ、上記の工程Ｓ１３２、工程Ｓ１３３、工程Ｓ１３４、及び工程Ｓ１３５と同様である。
【００６９】
上記の工程を経ることで、水晶基板１１０は互いに連結した複数の水晶振動素子を有する集合素子へと加工される。この後、水晶振動素子を集合素子の連結部から切り離して個片化する（以下、個片化工程と呼ぶ。）。そして、個片化した水晶振動素子をベース部材にマウントし、蓋部によって封止することで水晶振動子へと加工する。なお、個片化工程は、複数の素子領域１１１を加工する工程に相当し、第２パターニング工程Ｓ１６及び第３パターニング工程Ｓ１９と同様に、基準面を受け部に接触させることで水晶基板（集合素子）の位置決めを行ってもよい。
【００７０】
＜第２実施形態＞
次に、図１２を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係る集合素子の製造方法について説明する。図１２は、本発明の第２実施形態に係る水晶振動素子の集合素子の製造工程における、第２ステージに対する水晶基板の位置決めを概略的に示す図である。図１２に示した工程は、図１０に示した第１実施形態の工程Ｓ１５２に相当する。なお、水晶基板２１０の位置決め工程以外の工程は、第１実施形態で説明した工程と同様である。
【００７１】
第２実施形態に係る集合素子の製造方法は、水晶基板２１０に基準面ではなく第１基準孔ＡＨ１１及び第２基準孔ＡＨ１２を設け、第１基準孔ＡＨ１１及び第２基準孔ＡＨ１２のそれぞれに第１突出部ＰＪ１１及び第２突出部ＰＪ１２を挿入する点で、第１実施形態に係る集合素子の製造方法と相違している。第１基準孔ＡＨ１１及び第２基準孔ＡＨ１２を総称して基準孔ＡＨ１と呼称する。第１突出部ＰＪ１１及び第２突出部ＰＪ１２を総称して突出部ＰＪ１と呼称する。基準孔ＡＨ１は水晶基板２１０のガイド部に相当し、突出部ＰＪ１は第２ステージ２５２のストッパに相当する。
【００７２】
具体的には、第２ステージ２５２は、第２ステージ２５２の載置面２５２Ａから突出する第１突出部ＰＪ１１及び第２突出部ＰＪ１２を備えている。載置面２５２Ａの法線方向から平面視したとき、第１突出部ＰＪ１１は水晶基板２１０と接触する第１接触面に囲まれ、第２突出部ＰＪ１２は水晶基板２１０と接触する第２接触面に囲まれている。図１２に示した例では、載置面２５２Ａの法線方向から平面視したとき、第１突出部ＰＪ１１及び第２突出部ＰＪ１２は互いに異なる大きさであり、第１突出部ＰＪ１１は、第２突出部ＰＪ１２よりも大きい。また、第１突出部ＰＪ１１及び第２突出部ＰＪ１２は類似の形状であり、それぞれ円形状である。なお、第１突出部ＰＪ１１及び第２突出部ＰＪ１２は、互いに形状が異なっていてもよく、互いに大きさが略等しくてもよい。
【００７３】
水晶基板２１０は、素子領域２１１に水晶片の外形がエッチングによって付与されると同時に、第１基準孔ＡＨ１１及び第２基準孔ＡＨ１２が設けられる。水晶基板２１０の主面の法線方向から平面視したとき、第１基準孔ＡＨ１１及び第２基準孔ＡＨ１２は、水晶基板２１０の主面に囲まれるように設けられた貫通孔であり、互いに異なる形状である。また、第１基準孔ＡＨ１１は、第２基準孔ＡＨ１２よりも小さい。第１基準孔ＡＨ１１は円形状であり、第２基準孔ＡＨ１２は長円形状である。なお、第１基準孔ＡＨ１１及び第２基準孔ＡＨ１２は、互いに形状が略同じでもよく、互いに大きさが略等しくてもよい
【００７４】
なお、第２基準孔ＡＨ１２の長円形状の伸びる方向が、第１基準孔ＡＨ１１と第２基準孔ＡＨ１２とを結ぶ方向に平行である。第１基準孔ＡＨ１１は、第１突出部ＰＪ１１に対するクリアランスが等方的となるように設けられている。第２基準孔ＡＨ１２は、第２突出部ＰＪ１２に対するクリアランスが第２基準孔ＡＨ１２の伸び方向で大きく、伸び方向と直交する方向で小さくなるように設けられている。これによって、第１突出部ＰＪ１１と第２突起部Ｐ１２のピッチ変動が、第２基準孔ＡＨ１２の長円の伸び方向のクリアランスによって吸収できる。また、第１突出部ＰＪ１１を中心とした水晶基板２１０の回転変位は、小さく設定された第２基準孔ＡＨ１２のクリアランス寸法内で拘束される。つまり、まず第１基準孔ＡＨ１１に第１突出部ＰＪ１１を挿入することで水晶基板２１０の並進変位を拘束し、次に第２基準孔ＡＨ１２に第２突出部ＰＪ１２を挿入することで水晶基板２１０の回転変位を拘束する。これにより、水晶基板２１０の第２ステージ２５２に対する位置決めを実施することができる。
【００７５】
基準孔ＡＨ１は、水晶基板２１０を貫通している構成を示した。しかし、これに限定されるものではなく、基準孔ＡＨ１に代えて、水晶基板２１０の一方の主面から、水晶基板２１０の厚さよりも浅い深さの凹部を有する基準溝であってもよい。また、図１２に示した水晶基板２１０は、中央部の複数の素子領域２１１に水晶片の外形パターンが付与され、複数の素子領域２１１よりも外側に基準孔ＡＨ１が設けられている。しかし、素子領域２１１と基準孔ＡＨ１の位置はこれに限定されるものではなく、基準孔ＡＨ１の一部が、複数の素子領域２１１に囲まれるように設けられる構成を用いることができる。
【００７６】
突出部ＰＪ１の数は、平面視して円形形状が２つ設けられている構成が望ましい。しかし、突出部ＰＪ１の数は、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。また、突出部ＰＪ１の形状も、ステージ２５２の載置面２５２Ａの法線方向から平面視したときに円形状に限定されるものではなく、楕円形状、多角形状およびそれらを組み合わせた形状、もしくは、十字状やＬ字状によって構成できる。
【００７７】
ストッパは、第１実施形態で示した受け部と、第２実施形態で示した突出部との組合せであってもよい。そして、ガイド部は、第１実施形態に示した基準面と、第２実施形態に示した基準孔との組み合わせであってもよい。その場合、ステージは、少なくとも１つの受け部と、少なくとも１つの突出部とを有し、水晶基板は、少なくとも１つの基準面と、少なくとも１つの基準孔とを有する。そして、アライメント工程では、例えば、基準面を受け部に当接させた状態で水晶基板を載置面と平行な方向にスライドさせ、基準孔に突出部が挿入可能な位置を探し、基準孔に突出部を挿入することで、水晶基板のステージに対する位置を決めることができる。
【００７８】
＜変形例＞
次に、図１３を参照しつつ、本発明の一態様を利用して形成される水晶振動素子の変形例について説明する。図１３は、水晶振動素子の変形例の構成を概略的に示す斜視図である。本変形例に係る水晶振動素子９１０は、音叉型水晶振動素子である点で、図１に示した第１実施形態に係る水晶振動子１における水晶振動素子１０と相違している。
【００７９】
具体的には、水晶片９１１が互いに平行に配置された２つの音叉腕部９１９ａ，９１９ｂを有する。音叉腕部９１９ａ，９１９ｂは、Ｙ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に並び、端面９１２ｃ側の連結部９１９ｃで互いに連結されている。音叉腕部９１９ａでは、ＸＹ面に平行であり互いに対向する一対の主面にそれぞれ励振電極９１４ｂが設けられ、当該一対の主面と交差し互いに対向する一対の側端面にそれぞれ励振電極９１４ａが設けられている。音叉腕部９１９ｂでは、一対の主面にそれぞれ励振電極９１４ａが設けられ、一対の側端面にそれぞれ励振電極９１４ｂが設けられている。なお、圧電振動素子９１０の構成は特に限定されるものではなく、音叉腕部の形状や励振電極の配置などが異なっていてもよい。
【００８０】
以上のように、本発明の一態様によれば、複数の素子領域１１１を有する基板１１０を準備する工程と、フォトリソグラフィによって複数の素子領域１１１と重なる部分に所定のパターンＰＴ１が転写され且つ所定のパターンＰＴ１から離れる部分に基準パターンが転写されたフォトレジスト層１３１Ａ，１３１Ｂを設ける工程と、フォトレジスト層１３１Ａ，１３１Ｂの所定のパターンＰＴ１に基づいて基板１１０の一部を除去加工して互いに連結した複数の基板片の外形を形成するとともに、基準パターンに基づいて基板１１０の一部を除去加工してガイド部を形成する工程と、複数の素子領域１１１を加工する工程とを含み、複数の素子領域１１１を加工する工程は、基板１１０をステージ１５２の載置面１５２Ａに載置し、載置面１５２Ａから突出したストッパにガイド部を接触させることによって、基板１１０をステージ１５２に対して位置決めする工程を含む集合素子の製造方法が提供される。
【００８１】
上記態様によれば、位置決め工程において、撮像装置を用いたアライメントマークの撮影及び画像処理を行う必要がなく、基板のガイド部をステージのストッパに接触させるだけでよいため、集合素子の製造工程を簡略化することができる。また、アライメントマークを撮影するための撮像装置や、画像処理のための計算機等が不要であるため、集合素子の製造装置を小型化することができる。また、集合素子の製造工程に要する時間を短縮することができ、集合素子の製造装置を低廉化することができるため、集合素子の製造コストを抑制することができる。
【００８２】
ガイド部は、基板１１０の主面の法線方向から平面視したときに、基板１１０の外縁を規定するとともに互いに交差する方向に延在する、第１基準面ＡＳ１１及び第２基準面ＡＳ１２を有してもよい。これによれば、基板のステージに対する位置を容易に決めることができる。
【００８３】
第１基準面ＡＳ１１及び第２基準面ＡＳ１２は、基板１１０の主面の法線方向から平面視したときに、互いに直交する方向に延在してもよい。
【００８４】
位置決め工程は、基板１１０を載置面１５２Ａに載置した後、基板１１０を載置面１５２Ａと平行な方向にスライドさせ、第１基準面ＡＳ１１及び第２基準面ＡＳ１２をそれぞれストッパＳＴ１に当接させることによって実施されてもよい。これによれば、基板のステージに対する位置を容易に決めることができる。
【００８５】
ガイド部は、基板２１０の主面の法線方向から平面視したときに、基板２１０の内側に位置する第１基準孔ＡＨ１１を有してもよい。これによれば、基板のステージに対する位置を容易に決めることができる。
【００８６】
位置決め工程は、第１基準孔ＡＨ１１にストッパを挿入することを含んでもよい。これによれば、基板を載せたステージを動かした際に基板の位置がずれることを抑制することができる。
【００８７】
ガイド部は、基板２１０の主面の法線方向から平面視したときに、基板２１０の内側に位置するとともに第１基準孔ＡＨ１１とは異なる形状又は大きさからなる第２基準孔ＡＨ１２をさらに有してもよい。これによれば、ストッパである突出部を本来挿入するべき基準孔とは別の基準孔に挿入し、基板がステージに対して誤った方向で位置決めされる事態を防ぐことができる。
【００８８】
複数の素子領域１１１を加工する工程は、除去加工によって複数の基板片の厚さ方向における形状を付与することを含んでもよい。これによれば、素子領域の厚さを部分的に変化させてメサ型形状等に加工する工程を、容易かつ精度よく実施することができる。
【００８９】
複数の素子領域１１１を形成する工程は、電極を設けることを含んでもよい。これによれば、例えば、水晶基板に形成された複数の水晶片に対して、励振電極等の電極パターンを設ける工程を、容易かつ精度よく実施することができる。
【００９０】
複数の素子領域１１１を加工する工程は、互いに連結した複数の素子を連結部から切り離して個片化することを含んでもよい。これによれば、素子の個片化工程を、容易かつ精度よく実施することができる。
【００９１】
本発明の別の一態様によれば、複数の素子領域を有する基板１１０を加工して互いに連結した複数の素子を形成する集合素子の製造装置１００であって、基板１１０を載置する載置面１５２Ａを有するステージ１５２と、ステージ１５２の載置面１５２Ａから突出したストッパとを備え、基板１１０は、基板１１０の一部を除去加工して形成されたガイド部を有し、基板１１０がステージ１５２の載置面１５２Ａに載置されたとき、ストッパに基板１１０のガイド部が接触することによって、基板１１０がステージ１５２に対して位置決めされる集合素子の製造装置が提供される。
【００９２】
上記態様によれば、位置決め工程において、例えば、撮像装置を用いたアライメントマークの撮影及び画像処理を行う必要がなく、基板のガイド部をステージのストッパに接触させることによって位置決めを行うことができるため、集合素子の製造工程を簡略化することができる。また、アライメントマークを撮影するための撮像装置や、画像処理のための計算機等が不要であるため、集合素子の製造装置を小型化することができる。また、集合素子の製造工程に要する時間を短縮することができる。さらに、集合素子の製造装置を低廉化することができるため、集合素子の製造コストを抑制することができる。
【００９３】
ストッパは、載置面１５２Ａの法線方向から平面視したとき、互いに交差する方向に延在する第１接触面及び第２接触面を有してもよい。これによれば、基板のステージに対する位置を容易に決めることができる。
【００９４】
第１接触面及び第２接触面は、載置面１５２Ａの法線方向から平面視したとき、互いに直交する方向に延在してもよい。
【００９５】
ストッパは、第１突出部ＰＪ１１を有してもよい。これによれば、基板のステージに対する位置を容易に決めることができる。
【００９６】
ストッパは、載置面２５２Ａの法線方向から平面視したとき、第１突出部ＰＪ１１とは異なる形状又は大きさからなる第２突出部ＰＪ１２をさらに有してもよい。これによれば、ストッパである突出部を本来挿入するべき基準孔とは別の基準孔に挿入し、基板がステージに対して誤った方向で位置決めされる事態を防ぐことができる。
【００９７】
基板１１０を露光する露光装置をさらに備え、露光装置が、基板１１０と対向するフォトレジスト層１３１Ａ，１３１Ｂにおいて、複数の素子領域１１１と重なる部分に互いに連結した複数の基板片の外形を形成するための所定のパターンＰＴ１を転写するとともに、少なくとも２つのガイド部を形成するための基準パターンを所定のパターンＰＴ１から離れる部分に転写してもよい。これによれば、基板片の外形の付与と同時にガイド部を形成することができる。
【００９８】
以上説明したように、本発明の一態様によれば、製造工程の簡略化を図ることが可能な集合素子の製造方法及び製造装置を提供することが可能となる。
【００９９】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１００】
１００…製造装置
１０１…第１システム
１０２…第２システム
１０３…第３システム
１５１，１５２，１５３…ステージ
１５１Ａ，１５２Ａ，１５３Ａ…載置面
ＳＴ１，ＳＴ２…受け部（ストッパ）
１６１，１６２，１６３…マスク
ＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３…パターン
ＡＰ１，ＡＰ１１，ＡＰ１２…基準面パターン
１１０，２１０…水晶基板
１１１，２１１…素子領域
ＡＳ１…基準面（ガイド部）
ＡＳ１１…第１基準面
ＡＳ１２…第２基準面
ＳＴ１、ＳＴ２…受け部（ストッパ）
ＳＴ１１…第１受け部
ＳＴ１２…第２受け部
ＳＴ２１…第３受け部
ＳＴ２２…第４受け部
ＡＨ１…基準孔（ガイド部）
ＡＨ１１…第１基準孔
ＡＨ１２…第２基準孔
ＰＪ１…突出部（ストッパ）
ＰＪ１１…第１突出部
ＰＪ１２…第２突出部
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図１２】
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【図１３】
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