(57)【要約】【課題】現像およびエッチング時に水晶ウエハ表面に溶解物質の濃度差が生じ、現像状態、エッチング状態が水晶ウエハ内で均一にならない。【解決手段】水晶ウエハから水晶振動子を形成する製造方法であって、該水晶ウエハの上に形成したフォトレジスト膜を露光後現像する工程は、現像液をオーバフロー槽またはダウンフロー槽に入れ、その中にウエハ保持治具に保持した該水晶ウエハを浸漬し、該ウエハ保持治具に振動発生源を接続して振動を印加しながら現像を行うことを特徴とする。【選択図】      図１
2004254173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶ウエハから水晶振動子を形成する製造方法であって、該水晶ウエハの上に形成したフォトレジスト膜を露光後現像する工程は、現像液をオーバフロー槽またはダウンフロー槽に入れ、その中にウエハ保持治具に保持した該水晶ウエハを浸漬し、該ウエハ保持治具に振動発生源を接続して振動を印加しながら現像を行うことを特徴とする水晶振動子の製造方法。
【請求項２】
水晶ウエハから水晶振動子を形成する製造方法であって、該水晶ウエハをエッチングにて所定の形状に加工する工程は、エッチング液をオーバーフロー槽またはダウンフロー槽に入れ、その中にウエハ保持治具に保持した該水晶ウエハを浸漬し、該ウエハ保持治具に振動発生源を接続して振動を印加しながらエッチングを行うことを特徴とする水晶振動子の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２の水晶振動子の製造方法において、前記ウエハ保持治具に印加する振動の周波数が１０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚであることを特徴とする水晶振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、時計や移動体通信機の基準信号源として用いられる水晶振動子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
時計や移動体通信機の基準信号源として２本の振動する脚を持った、いわゆる音叉型の水晶振動子が広く用いられている。このような水晶振動子は脚幅および長さによってその共振周波数が決まるため、均一な脚幅と脚長さを得るためにフォトリソグラフィの技術によって製造されている（例えば、特許文献１参照。）。図６は水晶振動子の製造工程の概要を示した流れ図である。水晶振動子は水晶原石より切り出され、研磨加工が施され所定の厚みに調整された矩形の水晶ウエハを出発点として順次フォトリソグラフィの技術を用いて形成される。（ａ）水晶ウエハにはまず、表裏の両面にＣｒを下地としてＡｕ膜がスパッタリングによって形成される。（ｂ）Ａｕ膜の上にはフォトレジストが両面に塗布される。塗布には例えばスピンコートが用いられる。（ｃ）所定の温度で乾燥させる工程（プリベーク）の後、（ｄ）水晶振動子の完成体パターンが露光される。（ｅ）フォトレジストに露光されたパターンは現像液中で現像される。現像方法については後ほど詳しく述べることにする。（ｆ）現像されたフォトレジストのパターンをマスクとしてＡｕ、Ｃｒのエッチングが施される。この時残ったＡｕ、Ｃｒのパターンが水晶振動子の外形となる。（ｇ）その後、フォトレジストは剥離される。（ｈ）新たなフォトレジストが両面に塗布され、（ｉ）プリベークされた後、（ｊ）周波数調整に使われる金メッキ膜のパターンが露光、現像された後、（ｋ）金メッキが施される。（ｌ）金メッキ膜を形成したフォトレジストは剥離され、（ｍ）新たにフォトレジストが両面に塗布される。（ｎ）プリベークの後、（ｏ）このフォトレジスト膜には電極となるパターンが露光される。（ｐ）現像後、（ｑ）先に（ｆ）で形成されたＣｒを下地とするＡｕ膜のパターンをマスクとして水晶がフッ酸とフッ化アンモニウム溶液の混合液によってエッチングされ、水晶振動子の外形が形成される。エッチングの詳細な方法については後述する。（ｒ）先に（ｏ）、（ｐ）で形成した電極パタ−ン用のフォトレジスト膜に覆われた部分を残しＡｕ，Ｃｒ膜がエッチングによって除去される。（ｓ）ウエハを回転しながらＴｉを下地としてＰｄが蒸着される。これによって表裏面、および側面の電極膜が形成される。（ｔ）電極用のフォトレジスト膜が剥離され、いわゆるリフトオフによって電極となる部分のみにＴｉ、Ｐｄ膜が残る。（ｕ）不要なＡｕ、Ｃｒ膜がエッチングによって除去される。この際、Ｐｄ膜を残すために、エッチング液にはＡｕは溶解するが、Ｐｄは溶解しない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。以上で電極が形成されかつ音叉型の外形を持った水晶振動子が完成する。
【０００３】
現像方法、エッチング方法は使用する液体は異なるが、使う道具立て、装置は同様なものを用いることができるので、合わせて説明を行う、文中の液は現像液あるいはエッチング液を示す。
【０００４】
現像方法およびエッチング方法は次のような方法が用いられている。図７はオーバーフロー法を示す。オーバフロー法は液中に水晶ウエハ１を収めたウエハ保持治具３を浸漬した状態で、下面より液をポンプ５で供給し内槽７の上部からオーバーフローさせる方法である。内槽７の内側には下部から上部に向う流れが生じる。オーバーフローした液は外槽９の下部から回収され、ポンプ５に接続され内槽７の下部へ循環供給される。
【０００５】
図８はダウンフロー法を示す。ダウンフロー法は液中に水晶ウエハ１を収めたウエハ保持治具３を浸漬した状態で、内槽７の下部から液をポンプ５で吸込み、外槽９の下部へと液を循環供給する方法である。液は外槽９の上部から内槽７の上部へ流れ、内槽７の内部では上部から下部へ向う流れが生じる。
【０００６】
これら、オーバーフロー法およびダウンフロー法は内槽７の内側に均一な流れを作ることができるため現像状態、エッチング状態が水晶ウエハ１内の各点で差が生じ難いという利点があり良く用いられる方法である。
【０００７】
図９はこれら従来の方法による水晶ウエハ表面近傍の流速分布を現した図である。矢印の長さは流速の大きさを矢印の向きは流速の方向を示している。また横軸は水晶ウエハ表面からの距離を示す。図９に示すように水晶ウエハ表面の流速は小さいので溶解した物質は表面から容易には離れず、表面付近は溶解した物質の濃度にバラツキが生じ、よって得られる現像状態、エッチング状態は均一にならなかった。
【０００８】
図１０は従来の方法によって現像されたフォトレジスト１３の境界線１５を示した例であり、境界線１５が乱れているのがわかる。
【０００９】
また、従来の方法による洗浄工程の例として、ダウンフロー槽に５００ｋＨｚ〜３ＭＨｚのメガソニックを印加すると洗浄効率が上がることが行われている（例えば、特許文献２参照。）が、実験によればダウンフロー槽自体にメガソニックすなわち超音波振動を加えると液体内部に泡が発生し、この泡が水晶ウエハ表面に付着したり、あるいは水晶ウエハの表面に直接泡が発生したりしてしまい、この泡の発生した個所は液体と隔離されるため、現像やエッチングがその部分だけ不均一になる場合があり好ましくないことがわかった。これは、槽全体に超音波振動を印加して水晶ウエハ上にその影響を及ぼすには大きなエネルギーが必要であり、振動のエネルギーが集中した部分に泡が発生するからである。
【００１０】
【特許文献１】
特開平５−３１５８８１号公報（第３−４頁、第１−２図）
【特許文献２】
特開平９−６４１４６号公報（第４−７頁、第３図、第５図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、上述した従来の技術では、均一な流れ故に水晶ウエハ表面での流速が小さく、溶解した物質が水晶ウエハの表面から速やかに離れないために表面付近の溶解物質の濃度にバラツキが生じるので、現像状態、エッチング状態が水晶ウエハ内で均一にならないという課題があった。また、ダウンフロー槽自体にメガソニックすなわち超音波振動を加えると液体内部に泡が発生しこの泡が水晶ウエハ表面に付着したり、あるいは水晶ウエハの表面に直接泡が発生したりしてしまい、この泡の発生した個所は液体と隔離されるため、現像やエッチングがその部分だけ不均一になる場合があるという課題があった。
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の目的は、オーバーフロー法およびダウンフロー法による、現像およびエッチングに際し、水晶ウエハの表面が均一な現像状態およびエッチング状態が得られる製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の水晶振動子の製造方法は、水晶ウエハから水晶振動子を形成する製造方法であって、該水晶ウエハの上に形成したフォトレジスト膜を露光後現像する工程は、現像液をオーバフロー槽またはダウンフロー槽に入れ、その中にウエハ保持治具に保持した該水晶ウエハを浸漬し、該ウエハ保持治具に振動発生源を接続して振動を印加しながら現像を行うことを特徴とする。
【００１４】
本発明の水晶振動子の製造方法は、水晶ウエハから水晶振動子を形成する製造方法であって、該水晶ウエハをエッチングにて所定の形状に加工する工程は、エッチング液をオーバーフロー槽またはダウンフロー槽に入れ、その中にウエハ保持治具に保持した該水晶ウエハを浸漬し、該ウエハ保持治具に振動発生源を接続して振動を印加しながらエッチングを行うことを特徴とする。
【００１５】
本発明の水晶振動子の製造方法は、前記ウエハ保持治具に印加する振動の周波数が１０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚであることを特徴とする。
【００１６】
本発明の水晶振動子の製造方法を用いれば、ウエハ保持治具に印加した振動が水晶ウエハに伝わり、水晶ウエハが振動することによって水晶ウエハ表面に滞留する溶解物質が水晶ウエハの表面から拡散することが促されるので、水晶ウエハ表面の溶解物質の濃度は高くならず、よって均一な現像およびエッチングを行うことが出来る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は本発明による水晶振動子の製造方法の実施の形態を示す図であり、オーバーフロー法に適用したもので、オーバーフロー槽に浸漬したウエハ保持治具３に振動発生源１１を接続した例である。オーバフロー法は液中に水晶ウエハ１を収めたウエハ保持治具３を浸漬した状態で、下面より液をポンプ５で供給し内槽７の上部からオーバーフローさせる方法である。内槽７の内側には下部から上部に向う流れが生じる。オーバーフローした液は外槽９の下部から回収され、ポンプ５に接続され内槽７の下部へ循環供給される。
【００１９】
図２は本発明による水晶振動子の製造方法の実施の形態を示す図であり、ダウンフロー法に適用したもので、ダウンフロー槽に浸漬した水晶ウエハ１を収めたウエハ保持治具３に振動発生源１１を接続した例である。ダウンフロー法は内槽７の下部から液をポンプ５で吸込み、外槽９の下部へと液を循環供給する方法である。液は外槽９の上部から内槽７の上部へ流れ、内槽７の内部では上部から下部へ向う流れが生じる。
【００２０】
オーバフロー法、ダウンフロー法ともに振動発生源１１から発生した振動はウエハ保持治具３を通じて水晶ウエハ１に伝わり、これによって溶解物質が水晶ウエハ１から離れる方向へ拡散して行くことが促進される。
【００２１】
図３は本発明を用いた際の水晶ウエハ表面近傍の流速分布を現した図である。振動発生源１１からウエハ保持治具３を通じて水晶ウエハ１に伝わった振動は水晶ウエハ表面に垂直な方向へ流速の成分を与えるので、溶解した物質は速やかに表面から離れる。
【００２２】
図４は本発明の製造方法によって現像されたフォトレジスト１３の境界線１５を示した例であり境界線１５が直線状になっていることがわかる。このように本発明を用いると均一な現像を行うことができる。図には示さないが、この事情はエッチングにおいても同様であり、本発明を用いると均一なエッチングを行うことができる。
【００２３】
また、本発明の様にウエハ保持治具に振動を印加すると液体内部に泡が発生したり、水晶ウエハ表面に泡が発生したりすることは見られない。本発明の場合、ウエハ保持治具がわずかに振動すれば充分であり小さなエネルギーを与えるだけで良いので泡の発生には至らないのである。また、本発明の場合、振動の周波数は１０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ程度で充分である。
【００２４】
図５は本発明によって製造した水晶振動子の周波数分布と、従来の方法によって製造した水晶振動子の周波数分布を比較した図である。本発明によれば水晶振動子の外形を所定の寸法に均一に形成できるので、周波数分布の広がりが小さくなっているのがわかる。
【００２５】
【発明の効果】
以上に記したように、本発明の水晶振動子の製造方法によれば、均一な現像およびエッチングができるという効果がある。また、小さなエネルギーで効果が得られるので消費電力を低減できるという効果がある。さらに、周波数分布の小さい均一な水晶振動子を得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施の形態を示す図であり、本発明をオーバーフロー法に適用した例を示す図である。
【図２】本発明による実施の形態を示す図であり、本発明をダウンフロー法に適用した例を示す図である。
【図３】本発明による水晶ウエハ表面近傍の流速を示す図である。
【図４】本発明によりフォトレジストを現像した際の境界線の状態を示す図である。
【図５】本発明により製造した水晶振動子の周波数分布と従来の方法により製造した水晶振動子の周波数分布とを比較した図である。
【図６】水晶振動子の製造工程の概略を示す流れ図である。
【図７】従来の方法による水晶振動子の製造方法を示す図であり、オバーフロー法を示す図である。
【図８】従来の方法による水晶振動子の製造方法を示す図であり、ダウンフロー法を示す図である。
【図９】従来の方法における水晶ウエハ表面近傍の流速を示す図である。
【図１０】従来の方法によりフォトレジストを現像した際の境界線の状態を示す図である。
【符号の説明】
１  水晶ウエハ
３  ウエハ保持治具
５  ポンプ
７  内槽
９  外槽
１１  振動発生源
１３  フォトレジスト
１５  境界線
【図１】
2004254173.tif 000003
【図２】
2004254173.tif 000004
【図３】
2004254173.tif 000005
【図４】
2004254173.tif 000006
【図５】
2004254173.tif 000007
【図６】
2004254173.tif 000008
【図７】
2004254173.tif 000009
【図８】
2004254173.tif 000010
【図９】
2004254173.tif 000011
【図１０】
2004254173.tif 000012