(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電ウェハの裏表の主面に、前記圧電ウェハ側からＣｒ膜、Ａｕ膜の順に重ねてなるウェットエッチング用プロテクト膜を形成するウェットエッチング用プロテクト膜形成工程と、
前記ウェットエッチング用プロテクト膜の上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、
この裏表の前記レジスト膜を所定の外形パターンで露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された又は露光されなかった裏表の前記レジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、
前記レジスト膜が除去された箇所の前記ウェットエッチング用プロテクト膜を除去するウェットエッチング用プロテクト膜除去工程と、
前記ウェットエッチング用プロテクト膜が除去されて露出した部分の前記圧電ウェハをウェットエッチングして表面から裏面まで貫通させつつサイドエッチを行うウェットエッチング工程と、
前記サイドエッチにより露出するウェットエッチング用プロテクト膜を除去した後に、圧電ウェハ上の全レジスト膜を除去して、前記ウェットエッチング用プロテクト膜の上にＮｉからなるドライエッチング用プロテクト膜を形成するドライエッチング用プロテクト膜形成工程と、
貫通した前記圧電ウェハの露出面に対してドライエッチングを行うドライエッチング工程と、
前記圧電ウェハに形成した前記ドライエッチング用プロテクト膜と前記ウェットエッチング用プロテクト膜とを除去する金属膜除去工程とを備えて構成されることを特徴とする圧電素子形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチングによる圧電素子形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、慣性センサ素子などの小さい電子部品を形成する場合、ウェットエッチングやドライエッチングを用いて化学的な手法が用いられている。
例えば、水晶からなる慣性センサ素子の外形を形成する場合、板状の水晶ウェハにウェットエッチング用プロテクト膜、レジスト膜を形成しておき、レジスト膜を所定の外形パターンで露光させた後に現像し、露光した部分を除去（ポジ型）又は露光しなかった部分を除去（ネガ型）し、酸性フッ化アンモニウム、フッ化水素酸等でできたエッチャントを７０度〜９０度の温度になるように熱し、このエッチャントに当該水晶ウェハを漬け込むことでエッチング（ウェットエッチング）を行っている。これにより、水晶ウェハは表面側から裏面側まで貫通し、慣性センサ素子の外形を形成することができる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−３８７１７号公報（段落００４３〜００９２、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、例えば水晶ウェハの場合、水晶は、３２点群の結晶であり、各結晶面によってエッチングレートが異なるためにエッチングで貫通させた水晶ウェハの断面の形状は方向によって異なる。このような素子外形の形成方法では、貫通した水晶ウェハの露出面が結晶の異方性で水晶ウェハの表面と直行する方向に伸びるまっすぐな面とはならず、略くの字形状に突起した状態（以下、「エッチング残渣」という。）に形成されることとなる。このエッチング残渣は、例えば慣性センサ素子の場合、励振する腕部分の形状が対称的な形状とならないために、安定した励振振動を得られず、温度特性、振動漏れ、Ｑ値の悪化の原因となる。
【０００４】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、形成されるエッチング残渣を減らす圧電素子形成方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、圧電素子形成方法であって、圧電ウェハの裏表の主面に、圧電ウェハ側からＣｒ膜、Ａｕ膜の順に重ねてなるウェットエッチング用プロテクト膜を形成するウェットエッチング用プロテクト膜形成工程と、前記ウェットエッチング用プロテクト膜の上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成工程と、この裏表の前記レジスト膜を所定の外形パターンで露光する露光工程と、前記露光工程により露光された又は露光されなかった裏表の前記レジスト膜を除去するレジスト膜除去工程と、前記レジスト膜が除去された箇所の前記ウェットエッチング用プロテクト膜を除去するウェットエッチング用プロテクト膜除去工程と、前記ウェットエッチング用プロテクト膜が除去されて露出した部分の圧電ウェハをウェットエッチングして表面から裏面まで貫通させつつサイドエッチを行うウェットエッチング工程と、前記サイドエッチにより露出するウェットエッチング用プロテクト膜を除去した後に圧電ウェハ上の全レジスト膜を除去してウェットエッチング用プロテクト膜の上に、Ｎｉからなるドライエッチング用プロテクト膜を形成するドライエッチング用プロテクト膜形成工程と、貫通する前記圧電ウェハの露出面に対してドライエッチングを行うドライエッチング工程と、前記圧電ウェハに形成した前記ドライエッチング用プロテクト膜と前記ウェットエッチング用プロテクト膜とを除去する金属膜除去工程とを備えて構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
このような圧電素子形成方法によれば、形成されるエッチング残渣を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、レジスト膜の除去は、ポジ型について説明する。また、各実施形態の説明において、同一要素には同一符号を記載し、重複した説明を省略するものとする。また、ドライエッチング用プロテクト膜をＮｉ膜として説明する。
【００１１】
（第一の実施形態）
図１は、本発明の第一の実施形態に係る圧電素子形成方法の工程を示す図であり、（ａ）は水晶ウェハを示す図であり、（ｂ）はウェットエッチング用プロテクト膜を形成した状態を示す図であり、（ｃ）はレジスト膜を形成した状態を示す図であり、（ｄ）は露光の状態を示す図であり、（ｅ）は露光したレジスト膜を除去した状態を示す図であり、（ｆ）は露出したウェットエッチング用プロテクト膜を除去した状態を示す図であり、（ｇ）はウェットエッチングを行った状態を示す図であり、（ｈ）はレジスト膜を除去した状態を示す図であり、（ｉ）はドライエッチング用プロテクト膜を形成した状態を示す図であり、（ｊ）はドライエッチングを行った状態を示す図であり、（ｋ）は金属膜を除去した状態を示す図である。
【００１２】
図１（ａ）〜（ｋ）に示すように、本発明の第一の実施形態に係る圧電素子形成方法は、圧電ウェハである水晶ウェハＷの裏表の主面にウェットエッチング用プロテクト膜２を形成するウェットエッチング用プロテクト膜形成工程と、ウェットエッチング用プロテクト膜２の上にレジスト膜３を形成する工程と、この裏表のレジスト膜３を所定の外形パターンで露光する露光工程と、露光工程により露光された又は露光されなかった裏表のレジスト膜３´を除去するレジスト膜除去工程と、レジスト膜３が除去された箇所のウェットエッチング用プロテクト膜２´を除去するウェットエッチング用プロテクト膜除去工程と、ウェットエッチング用プロテクト膜２´が除去されて露出する部分をウェットエッチングして表面から裏面まで貫通させるウェットエッチング工程と、水晶ウェハＷ上の全レジスト膜３を除去してウェットエッチング用プロテクト膜２の上にドライエッチング用プロテクト膜としてＮｉ膜４を形成するドライエッチング用プロテクト膜形成工程と、貫通する水晶ウェハＷの露出面Ｋに対してドライエッチングを行うドライエッチング工程と、水晶ウェハＷに形成したＮｉ膜４とウェットエッチング用プロテクト膜２とを除去する金属膜除去工程とを備えて構成される。
【００１３】
水晶ウェハＷは、平板に形成されており、予め、ポリッシュ加工後の加工層（ポリッシュ加工によって結晶構造が荒らされた層）を取り除くためにライトエッチングを行っておく（例えば、図１（ａ）参照）。
【００１４】
［ウェットエッチング用プロテクト膜形成工程］
図１（ｂ）に示すように、ウェットエッチング用プロテクト膜２は、Ｃｒ（クロム）膜２ＡとＡｕ（金）膜２Ｂとが積層してなり、Ｃｒ膜２Ａが水晶ウェハＷ上に形成される。Ｃｒ膜２Ａ及びＡｕ膜２Ｂは、例えば、ＥＢ蒸着機による蒸着又はスパッタによって形成される。
【００１５】
［レジスト膜形成工程］
図１（ｃ）に示すように、ウェットエッチング用プロテクト膜形成工程で形成されたウェットエッチング用プロテクト膜２の上にレジスト膜３を形成する。
このレジスト膜３は、スピンコート、電着レジスト、スプレーコート等によりウェットエッチング用プロテクト膜２（Ａｕ膜２Ｂ）の上に形成される。
【００１６】
［露光工程］
図１（ｄ）に示すように、このようにしてウェットエッチング用プロテクト膜２及びレジスト膜３が形成された水晶ウェハＷに所定の外形パターンが形成されたマスクＭで挟んでレジスト膜３を露光させる。これにより、レジスト膜３の裏表の面が所定の外形パターンで露光される。
【００１７】
［レジスト膜除去工程］
図１（ｅ）に示すように、露光工程により露光された又は露光されなかった裏表のレジスト膜３´を除去する。このレジスト膜３は現像を行うことによって除去され、ポジ型の場合は露光したレジスト膜３´が現像により除去され、ネガ型の場合は露光しなかったレジスト膜が現像により除去される。
【００１８】
［ウェットエッチング用プロテクト膜除去工程］
図１（ｆ）に示すように、レジスト膜３´が除去されて露出したウェットエッチング用プロテクト膜２´（Ｃｒ膜２Ａ、Ａｕ膜２Ｂ）をエッチングにより除去し、水晶ウェハＷの表面を部分的に露出させる。
【００１９】
［ウェットエッチング工程］
図１（ｇ）に示すように、ウェットエッチング用プロテクト膜２´が除去されて露出する部分をウェットエッチングして表面から裏面まで貫通させる。このとき、水晶ウェハＷの貫通した面、つまり露出面Ｋは、水晶のエッチングの異方性により端面視で略くの字型に突起した形状となるエッチング残渣が形成される。
【００２０】
［ドライエッチング用プロテクト膜形成工程］
図１（ｈ）に示すように、水晶ウェハＷ上の全レジスト膜３を除去して、図１（ｉ）に示すように、ウェットエッチング用プロテクト膜２の上にドライエッチング用プロテクト膜としてＮｉ（ニッケル）膜４を形成する。Ｎｉ膜４は、従来周知の電界メッキ法によりウェットエッチング用プロテクト膜２（Ａｕ膜２Ｂ）上に形成する。
【００２１】
［ドライエッチング工程］
図１（ｊ）に示すように、ドライエッチング用プロテクト膜形成工程によって、露出面Ｋが露出した状態でウェットエッチング用プロテクト膜２の上にＮｉ膜４が形成されている水晶ウェハＷにおいて、当該露出面Ｋに対してドライエッチングを行う。これにより、端面視で略くの字型に突起したエッチング残渣の形状は、ドライエッチングにより小さくなる。
【００２２】
例えば、ドライエッチングとしてＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ：反応性イオンエッチング）を用いた場合、イオンを水晶ウェハＷにぶつけて、レジストに覆われていない部分（略くの字型に突起したエッチング残渣）を削り取ることができる。
具体的に説明すると、水晶ウェハＷを負の電位にしつつフレオン（ＣＦ４）を含む所定の雰囲気内でプラズマを生じさせ、このフレオンからフッ素ラジカル（Ｆ（活性種））やイオン（ＣＦ２＋）などを生成させる。すると、正イオンが負の電位にある水晶ウェハＷに向けて加速され、高速で露出する水晶ウェハＷに衝突する。これにより、フッ素ラジカルと水晶ウェハＷとで反応し、ケイ化フッ素（ＳｉＦ４）となりすぐに蒸発する。これを繰り返すことで略くの字型に突起したエッチング残渣を削って小さくすることができる。
【００２３】
［金属膜除去工程］
図１（ｋ）に示すように、水晶ウェハＷに形成したＮｉ膜（ドライエッチング用プロテクト膜）４とウェットエッチング用プロテクト膜２とを除去する。
例えば、Ｎｉ膜４は、硝酸とリン酸又は塩化第二鉄とからなるエッチング液によって除去される。Ａｕ膜２Ｂは、ヨウ素とヨウ化カリと水とからなるエッチング液よって除去される。Ｃｒ膜２Ａは、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸とからなるエッチング液よって除去される。
【００２４】
このように本発明の実施形態に係る圧電素子形成方法を構成したことにより、形成されるエッチング残渣を従来よりも小さくすることができる。したがって、形成されるエッチング残渣を小さくすることができることにより、正規の振動状態を崩す振動漏れを抑制することができる。例えば、ジャイロセンサ素子の形成に本発明の第一の実施形態に係る圧電素子形成方法を用いると、スプリアスモードとの結合を回避し、温度特性、Ｑ値を良好にすることができる。
【００２５】
（第二の実施形態）
図２は、本発明の第二の実施形態に係る圧電素子形成方法の工程を示す図であり、（ａ）は水晶ウェハを示す図であり、（ｂ）はウェットエッチング用プロテクト膜を形成した状態を示す図であり、（ｃ）はレジスト膜を形成した状態を示す図であり、（ｄ）は露光の状態を示す図であり、（ｅ）は露光したレジスト膜を除去した状態を示す図であり、（ｆ）は露出したウェットエッチング用プロテクト膜を除去した状態を示す図であり、（ｇ）はウェットエッチングを行った状態を示す図であり、（ｈ）はＣｒ膜を除去した状態を示す図であり、（ｉ）はＡｕ膜を除去した状態を示す図であり、（ｊ）はレジスト膜を除去した状態を示す図であり、（ｋ）はドライエッチング用プロテクト膜を形成した状態を示す図であり、（ｌ）はドライエッチングを行った状態を示す図であり、（ｍ）は金属膜を除去した状態を示す図である。
【００２６】
本発明の第二の実施形態に係る圧電素子形成方法は、ウェットエッチングにおいてサイドエッチも行い、露出するウェットエッチング用プロテクト膜２を除去した後にレジスト膜３を除去して、露出するウェットエッチング用プロテクト膜２の上にＮｉ膜（ドライエッチング用プロテクト膜）４を形成した点で第一の実施形態と異なる。
したがって、第一の実施形態におけるウェットエッチング用プロテクト膜形成工程（図２（ｂ））、レジスト膜形成工程（図２（ｃ））、露光工程（図２（ｄ））、レジスト膜除去工程（図２（ｅ））、ウェットエッチング用プロテクト膜除去工程（図２（ｆ））までが第一の実施形態（図１（ａ）〜（ｆ））と同一であり、ウェットエッチング用プロテクト膜除去工程から金属膜除去工程までの間のウェットエッチング工程とドライエッチング用プロテクト膜形成工程が異なる。
【００２７】
［ウェットエッチング工程］
図２（ｇ）に示すように、ウェットエッチング用プロテクト膜２´が除去されて露出する部分をウェットエッチングして表面から裏面まで貫通させつつサイドエッチを行う。このとき、水晶ウェハＷの露出面Ｋは、水晶のエッチングの異方性により端面視で略くの字型に突起した形状となるエッチング残渣が形成される。また、サイドエッチはウェットエッチング用プロテクト膜２が露出するまで行われる。
【００２８】
［ドライエッチング用プロテクト膜形成工程］
サイドエッチにより露出するウェットエッチング用プロテクト膜２のＣｒ膜２Ａを先にエッチングにより除去（図２（ｈ）参照）し、次にＡｕ膜２Ｂをエッチングにより除去（図２（ｉ）参照）する。その後に水晶ウェハＷ上の全レジスト膜３を除去（図２（ｊ）参照）してウェットエッチング用プロテクト膜２（Ａｕ膜２Ｂ）の上にＮｉ膜（ドライエッチング用プロテクト膜）４を形成する（図２（ｋ）参照）。
【００２９】
［ドライエッチング工程］
図２（ｌ）に示すように、ドライエッチング用プロテクト膜形成工程によって、露出面Ｋが露出した状態でウェットエッチング用プロテクト膜２の上にＮｉ膜４が形成されている水晶ウェハＷにおいて、当該露出面Ｋに対してドライエッチングを行う。このとき、端面視で略くの字型に突起したエッチング残渣の形状は、ドライエッチングにより小さくなる。
【００３０】
［金属膜除去工程］
図２（ｍ）に示すように、水晶ウェハＷに形成したＮｉ膜４とウェットエッチング用プロテクト膜２とを除去する。
【００３１】
これにより、サイドエッチが必要な圧電素子の形成においても本発明の第二の実施形態に係る圧電素子形成方法によれば、形成されるエッチング残渣を小さくすることができる。したがって、形成されるエッチング残渣を小さくすることができることにより、正規の振動状態を崩す振動漏れを抑制することができる。例えば、ジャイロセンサ素子の形成に本発明の第二の実施形態に係る圧電素子形成方法を用いると、スプリアスモードとの結合を回避し、温度特性、Ｑ値を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る圧電素子形成方法の工程を示す図であり、（ａ）は水晶ウェハを示す図であり、（ｂ）はウェットエッチング用プロテクト膜を形成した状態を示す図であり、（ｃ）はレジスト膜を形成した状態を示す図であり、（ｄ）は露光の状態を示す図であり、（ｅ）は露光したレジスト膜を除去した状態を示す図であり、（ｆ）は露出したウェットエッチング用プロテクト膜を除去した状態を示す図であり、（ｇ）はウェットエッチングを行った状態を示す図であり、（ｈ）はレジスト膜を除去した状態を示す図であり、（ｉ）はドライエッチング用プロテクト膜を形成した状態を示す図であり、（ｊ）はドライエッチングを行った状態を示す図であり、（ｋ）は金属膜を除去した状態を示す図である。
【図２】本発明の第二の実施形態に係る圧電素子形成方法の工程を示す図であり、（ａ）は水晶ウェハを示す図であり、（ｂ）はウェットエッチング用プロテクト膜を形成した状態を示す図であり、（ｃ）はレジスト膜を形成した状態を示す図であり、（ｄ）は露光の状態を示す図であり、（ｅ）は露光したレジスト膜を除去した状態を示す図であり、（ｆ）は露出したウェットエッチング用プロテクト膜を除去した状態を示す図であり、（ｇ）はウェットエッチングを行った状態を示す図であり、（ｈ）はＣｒ膜を除去した状態を示す図であり、（ｉ）はＡｕ膜を除去した状態を示す図であり、（ｊ）はレジスト膜を除去した状態を示す図であり、（ｋ）はドライエッチング用プロテクト膜を形成した状態を示す図であり、（ｌ）はドライエッチングを行った状態を示す図であり、（ｍ）は金属膜を除去した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
２      ウェットエッチング用プロテクト膜
２Ａ    Ｃｒ膜
２Ｂ    Ａｕ膜
３      レジスト膜
４      Ｎｉ膜（ドライエッチング用プロテクト膜）
Ｋ      露出面
Ｗ      水晶ウェハ（圧電ウェハ）
【図１】
0005165855.tif 000002
【図２】
0005165855.tif 000003