(57)【要約】【課題】一対の挟持具で挟持しやすくすることができる単結晶基板及び単結晶基板の加工方法を提供する。【解決手段】単結晶基板１の一方の面１１及び他方の面１２とは交差して、一方の面１１から他方の面１２に向かって延びる少なくとも二つの側面１ｃ、１ｄを有し、一対の挟持具４０によって、この一対の挟持具４０が二つの側面１ｃ、１ｄを挟む方向に、挟持される被挟持部７が形成されており、二つの側面１ｃ、１ｄが一対の挟持具４０によって挟まれる方向に被挟持部７を切断したときの断面において、被挟持部７は、各一対の挟持具４０が接する頂部７ａを有しているとともに、頂部７ａが一方の面１１側又は他方の面１２側に片寄った位置に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単結晶基板の一方の面及び他方の面とは交差して、前記一方の面から前記他方の面に向かって延びる少なくとも二つの側面を有し、一対の挟持具によって、該一対の挟持具が前記二つの側面を挟む方向に、挟持される被挟持部が形成されており、
前記二つの側面が前記一対の挟持具によって挟まれる方向に前記被挟持部を切断したときの断面において、前記被挟持部は、各前記一対の挟持具が接する頂部を有しているとともに、当該頂部が前記一方の面側又は前記他方の面側に片寄った位置に形成されていることを特徴とする単結晶基板。
【請求項２】
前記被挟持部は、平面視で、前記一対の挟持具によって挟まれる輪郭が、前記被挟持部内に向かって凹及び前記被挟持部から外に向かって凸の何れか一方の形状を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の単結晶基板。
【請求項３】
前記被挟持部は、前記単結晶基板に穿孔された二つの貫通孔同士間に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の単結晶基板。
【請求項４】
単結晶基板の一方の面及び他方の面を、異方性エッチングに対して耐食性を有するレジスト膜で覆う工程と、
前記一方の面及び前記他方の面の何れか一方における前記レジスト膜に、前記単結晶基板が露出する二つの開口部を、当該二つの開口部同士間に間隔を置いて形成する工程と、
前記レジスト膜に前記二つの開口部が形成された前記単結晶基板に、前記異方性エッチングを施す工程と、を有することを特徴とする単結晶基板の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶基板及び単結晶基板の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水晶やシリコンなどの単結晶体から形成されたウエハに、二つの貫通孔を、それぞれピンセットの各先端部を挿入可能な大きさで、且つこれら貫通孔同士間に間隔を置いて形成し、貫通孔同士間をピンセットで挟み持つことでウエハを容易にハンドリングできるようにした構成が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】発明協会公開技報公枝番号２００４−５０８１７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記非特許文献１に記載された従来例では、貫通孔をエッチング加工するようになっているため、結晶面の方向によってエッチング速度が異なる単結晶基板の場合、挟持される部位（以下、被挟持部という）は、貫通孔部の断面図である図１２に示すように、単結晶基板１０１の厚みの中心部が貫通孔１０８ａ、１０８ｂの内側につき出た形状となることがある。
【０００５】
このような単結晶基板１０１が作業台３０などに載置されている場合、この被挟持部１０７のつき出た部分１０７ａ（以下、頂部という）をピンセットなどの一対の挟持具４０で挟持すると、各挟持具４０の先端４０ａから頂部１０７ａまでの距離Ｌは、単結晶基板１０１の厚みｔよりも小さくなる。そして、この距離Ｌは、単結晶基板１０１の厚みｔが薄くなるほど短くなっていく。従って、上記従来例では、単結晶基板１０１の厚みｔが薄くなるほど、挟持具４０で挟持しにくくなってしまうことがあるという未解決の課題がある。
【０００６】
本発明は、この未解決の課題に着目してなされたものであり、一対の挟持具で挟持しやすくすることができる単結晶基板及び単結晶基板の加工方法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】
上記課題を解決するために、本発明に係る第１の発明は、単結晶基板の一方の面及び他方の面とは交差して、前記一方の面から前記他方の面に向かって延びる少なくとも二つの側面を有し、一対の挟持具によって、該一対の挟持具が前記二つの側面を挟む方向に、挟持される被挟持部が形成されており、前記二つの側面が前記一対の挟持具によって挟まれる方向に前記被挟持部を切断したときの断面において、前記被挟持部は、各前記一対の挟持具が接する頂部を有しているとともに、当該頂部が前記一方の面側又は前記他方の面側に片寄った位置に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
第１の発明によれば、被挟持部の頂部の位置が、一方の面側または他方の面側に片寄って形成されていることにより、一対の挟持具で被挟持部を挟持する際に、一対の挟持具の先端から被挟持部の頂部までの距離が、被挟持部の頂部が単結晶基板の厚みの中心にある場合に比較して、長くなるため挟持しやすい。
【０００９】
本発明に係る第２の発明は、第１の発明において、前記被挟持部は、平面視で、前記一対の挟持具によって挟まれる輪郭が、前記被挟持部内に向かって凹及び前記被挟持部から外に向かって凸の何れか一方の形状を含んでいることを特徴とする。
第２の発明によれば、被挟持部が凹又は凸形状を含んだ形状であることにより、一対の挟持具で単結晶基板の被挟持部を挟持する際に、一対の挟持具に引っ掛かりやすくなることで、単結晶基板がさらに狭持しやすくなる。
【００１０】
本発明に係る第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記被挟持部は、前記単結晶基板に穿孔された二つの貫通孔同士間に設けられていることを特徴とする。
第３の発明によれば、二つの貫通孔同士間に設けられる被挟持部を、単結晶基板の中央近傍に配設することにより、被挟持部を一対の挟持具で挟持する際に、重量バランスが取りやすい単結晶基板を提供することができる。
【００１１】
本発明に係る第４の発明は、単結晶基板の一方の面及び他方の面を、異方性エッチングに対して耐食性を有するレジスト膜で覆う工程と、前記一方の面及び前記他方の面の何れか一方における前記レジスト膜に、前記単結晶基板が露出する二つの開口部を、当該二つの開口部同士間に間隔を置いて形成する工程と、前記レジスト膜に前記二つの開口部が形成された前記単結晶基板に、前記異方性エッチングを施す工程と、を有することを特徴とする。
ここで、異方性エッチングとは、被エッチング材の結晶面の方向によってエッチング速度が異なるエッチングのことをいい、被エッチング部分には、結晶面に沿った角度を持った平滑面が現れる。
【００１２】
第４の発明によれば、何れか一方の面のレジスト膜に二つの開口部を形成した単結晶基板に、異方性エッチングを施すことにより、二つの開口部同士間に、頂部が単結晶基板の何れか一方の面側に片寄った被挟持部を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に基づいて説明する。
ここでは、ＡＴカット水晶振動片を有する水晶ウエハを例にとり説明する。図１（ａ）は、本実施形態における水晶ウエハ１の概略平面図である。また、同図（ｂ）は、同図（ａ）中のＡ−Ａ線での断面図であり、同図（ｃ）は、同図（ａ）中のＢ−Ｂ線での断面図である。
【００１４】
図１に示すように、水晶ウエハ１は、枠部２、水晶振動片３、励振電極４ａ、励振電極４ｂ、引き出し電極５ａ、引き出し電極５ｂ、支持部６、被挟持部７より構成されている。
【００１５】
枠部２は、外側が水晶ウエハ１の外郭部として形成され、内側には内周辺２ａから延設された支持部６と一体となった水晶振動片３が複数形成されている。
励振電極４ａ、４ｂは、水晶振動片３を挟んで対向するように、この水晶振動片３の表面３ａ側に励振電極４ａが形成され、裏面３ｂ側に励振電極４ｂが形成されている。
【００１６】
引き出し電極５ａ、５ｂは、引き出し電極５ａが励振電極４ａから支持部６側へ延設され、同様に引き出し電極５ｂが励振電極４ｂから支持部６側へ延設されている。そして、支持部６側の端部近傍で、引き出し電極５ａは延設方向とは交差する方向で裏面３ｂに回り込み、引き出し電極５ｂも同様の方向で表面３ａに回り込んで、引き出し電極５ａと引き出し電極５ｂとが、表面３ａ及び裏面３ｂで隣り合うように形成されている。
【００１７】
水晶振動片３は、引き出し電極５ａ、５ｂを介して、励振電極４ａ、４ｂに外部から駆動電圧が印加されると、厚みすべり振動を発振する。
支持部６は、枠部２の内周辺２ａから各水晶振動片３に対して２本ずつ延設され、水晶振動片３を枠部２に支持する。
【００１８】
被挟持部７は、貫通孔８ａ、８ｂ間に形成されており、被挟持部７を形成する側壁１ｃ、１ｄの表面１１側の端部が頂部７ａとなる。なお、貫通孔８ａ、８ｂは、枠部２の中央近傍に、枠部２の内周辺２ａと交差する方向に並んで形成されている。すなわち、被挟持部７は、内周辺２ａが延びる方向に沿って延びるように形成されている。そして、貫通孔８ａ、８ｂの断面形状は、図１（ｃ）に示すように、水晶ウエハ１の表面１１側が狭く裏面１２側が広い形状をしている。
なお、水晶振動片３は、周波数調整の後水晶ウエハ１から個片に分割され、パッケージ（図示せず）に実装されることにより圧電デバイスとしての完成状態となる。
【００１９】
ここで、水晶ウエハ１の製造工程を説明する。
まず、Ｘ軸を電気軸、Ｙ軸を機械軸、Ｚ軸を光軸とする水晶の原石を、Ｚ軸に対して所定の角度を有する方向で切断して、図２（ａ）に示すブランクウエハ１ａを形成する。このブランクウエハ１ａは、水晶振動片３の振動周波数に応じた所定の厚みに研磨されたものが用いられる。なお、ＡＴカット水晶振動片を例とする本実施形態では、水晶の原石をＺ軸に対して約３５度の方向で切断する。
【００２０】
次いで、図２（ｂ）に示すように、ブランクウエハ１ａに蒸着やスパッタリング等の方法により、例えば、クロムで構成される下地層に、エッチング液に対して耐食性のある金などの金属を積層して金属膜１０を形成する。なお、この図２（ｂ）において、構成を分かりやすく示すため、金属膜１０にハッチングを施して図示した。
このとき、図２（ｂ）中のＣ−Ｃ線での断面図である図３（ａ）に示すように、ブランクウエハ１ａの表面１１及び裏面１２に金属膜１０を形成する。
【００２１】
次いで、図２（ｃ）に示すように、金属膜１０にレジスト２０をスピンコート法等の方法により塗布する。なお、この図２（ｃ）において、構成を分かりやすく示すため、レジスト２０に金属膜１０とは異なる方向のハッチングを施して図示した。
このとき、図２（ｃ）中のＤ−Ｄ線での断面図である図３（ｂ）に示すように、ブランクウエハ１ａの表面１１及び裏面１２に形成されている各金属膜１０をレジスト２０で覆う。
【００２２】
次いで、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術により、必要な部分を残してレジスト２０を除去し、このレジスト２０に、図２（ｄ）に示す開口部２０ａを形成する。
このとき、図２（ｄ）中のＥ−Ｅ線での断面図である図３（ｃ）に示すように、開口部２０ａから金属膜１０が露出するようにレジスト２０を除去する。
この際、貫通孔８ａ、８ｂを形成する部位である図２（ｄ）中のＦ−Ｆ線での断面図である図３（ｄ）に示す貫通孔形成部２０ｂでは、表面１１側のレジスト２０は残し、裏面１２側のレジスト２０のみを除去する。
【００２３】
次いで、図４（ａ）に示すように、金属膜１０をエッチングし、開口部２０ａ内の金属膜１０を除去する。
このとき、図４（ａ）中のＧ−Ｇ線での断面図である図４（ｂ）に示すように、開口部２０ａからブランクウエハ１ａが露出するように金属膜１０を除去する。
この際、図４（ａ）中のＨ−Ｈ線での断面図である図４（ｃ）に示すように、貫通孔形成部２０ｂでは、裏面１２側の金属膜１０のみを除去する。
【００２４】
次いで、図５（ａ）に示すように、ブランクウエハ１ａに異方性エッチングを施すと、開口部２０ａに沿って水晶振動片３及び支持部６の輪郭が形成されるとともに、貫通孔８ａ、８ｂが形成される。
このとき、水晶振動片３及び支持部６は、図５（ａ）中のＩ−Ｉ線での断面図である図５（ｂ）に示すように、側壁１ｂの厚みの中心部が開口側につき出た断面形状となる。
【００２５】
この際、図５（ａ）中のＪ−Ｊ線での断面図である図５（ｃ）に示すように、貫通孔８ａ、８ｂは、裏面１２側のみからの異方性エッチングにより、裏面１２側の開口幅Ｗ１、Ｗ２が、表面１１側の開口幅Ｗ３、Ｗ４より広い斜面で形成される。
なお、貫通孔８ａ、８ｂの側壁１ｃ、１ｄに挟まれた部分が被挟持部７となり、側壁１ｃ、１ｄの表面１１側の端部が頂部７ａとなる。
【００２６】
次いで、図６に示すように、レジスト２０及び金属膜１０をそれぞれ剥離した後、ブランクウエハ１ａを純水にて洗浄し、遠心力による脱水機能を備えたスピンドライヤによって純水を振り切り、表面を乾燥させる。
次いで、上記と同様のプロセスにより、金属薄膜よりなる励振電極４ａ、４ｂ及び引き出し電極５ａ、５ｂを水晶振動片３に形成し、図１に示す水晶ウエハ１が完成する。
【００２７】
なお、本実施形態において、水晶ウエハ１が単結晶基板に対応し、被挟持部７を形成する側壁１ｃ、１ｄが側面に対応する。
上記のような形状の被挟持部７を形成することにより、次に述べる作用・効果がある。
図７に示すように、作業台３０上に載置された水晶ウエハ１を持ち上げる場合、貫通孔８ａ、８ｂにピンセット４０等の一対の挟持具を差し込み、貫通孔８ａ、８ｂ間の被挟持部７の頂部７ａを挟んで持ち上げる。
【００２８】
この際、ピンセット４０の先端４０ａから、水晶ウエハ１の被挟持部７の頂部７ａまでの距離Ｌは、水晶ウエハ１の厚みｔとほぼ同じであり、従来の水晶ウエハ１０１（図１２参照）の場合と比較して、ほぼ倍の長さである。従って、従来の水晶ウエハ１０１の場合と比較して、ピンセット４０の浮き４０ｂや、ピンセット４０の先端部の変形４０ｃをより多く許容できるので、ピンセット４０で水晶ウエハ１をより容易に挟んで持ち上げることができる。
【００２９】
また、被挟持部７における角度θが従来の水晶ウエハ１０１の場合と比較して、小さいため（図７及び図１２参照）頂部７ａがピンセット４０に引っ掛かりやすくなっており、従来の水晶ウエハ１０１の場合と比較して、水晶ウエハ１をより容易に挟んで持ち上げることができる。
【００３０】
なお、本実施形態では、被挟持部７の頂部７ａを水晶ウエハ１の表面１１側に形成したが、これに限定するものではなく、裏面１２側に形成してもよい。これにより、水晶ウエハ１の表面１１側が載置面になった場合には、裏面１２側からピンセット４０を差し込むことで上記と同様に水晶ウエハ１をより容易に挟んで持ち上げることができる。
【００３１】
また、本実施形態では、被挟持部７の頂部７ａを水晶ウエハ１の表面１１とほぼ同じ高さに形成したが（図１（ｃ）参照）、これに限定するものではなく、被挟持部７の頂部７ａを、図８に示すように、水晶ウエハ１の表面１１から厚み方向で内側に形成するようにしてもよい。
この場合、例えば、貫通孔８ａ、８ｂを形成するための開口部２０ａの中心位置２０ｃ、２０ｄを、それぞれブランクウエハ１ａの表面１１側と裏面１２側とで被挟持部７を挟む方向にずらした状態で、異方性エッチングを施せばよい。
【００３２】
これによれば、被挟持部７の表面１１側の斜面１ｅ、１ｆにより、被挟持部７の角度θを、図７に示す角度θよりも大きくすることができる。これにより、ピンセット４０で挟持したときの被挟持部７の頂部７ａの欠け等を低減することができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、被挟持部７の頂部７ａの平面視での輪郭を、直線で形成したが、これに限定するものではなく、図９（ａ）及び同図（ｂ）に示すように、頂部７ａを被挟持部７内に向かって凹及び被挟持部７から外に向かって凸の何れか一方の形状を含んだ形状にしてもよい。これによれば、頂部７ａがピンセット４０に、より一層引っ掛かりやすくなり、水晶ウエハ１をより一層容易に挟んで持ち上げることができる。
【００３４】
また、図１０（ａ）及び同図（ａ）中のＫ−Ｋ線での断面図である同図（ｂ）に示すように、貫通孔８ａ、８ｂの並ぶ方向を、本実施形態の方向と交差する方向にして、被挟持部７を形成してもよい。
これによれば、被挟持部７を形成する貫通孔８ａ、８ｂ間の側壁１ｃと側壁１ｄとで、異方性エッチングにより傾斜度が異なる場合があるが、頂部７ａは側壁１ｃ、１ｄの表面１１側の端部であり、本実施形態と同様に、水晶ウエハ１をより容易に挟んで持ち上げることができる。
【００３５】
なお、本実施形態では、被挟持部７を貫通孔８ａ、８ｂ間に形成したが、これに限定するものではなく、図１１（ａ）に示すように、枠部２の縁部に切り欠き９ａ、９ｂを間隔を置いて形成し、切り欠き９ａ、９ｂ間に被挟持部７を形成してもよい。
【００３６】
これによれば、被挟持部７をピンセット４０で挟持する際、ピンセット４０を切り欠き９ａ、９ｂの上方から挿入するだけではなく、切り欠き９ａ、９ｂの側方から切り欠きに沿って移動させて挿入することもできるので、ピンセット４０で被挟持部７をより挟持しやすくなる。また、被挟持部７を枠部２の縁部に形成するため、被挟持部７を形成するのに必要なスペースが、被挟持部７を貫通孔８ａ、８ｂ間に形成する場合と比較して、少なくて済む。
【００３７】
さらに、図１１（ｂ）に示すように、一つの貫通孔８と枠部２の縁部との間に被挟持部７を形成してもよい。
これによれば、被挟持部７を形成するスペースが、被挟持部７を二つの貫通孔８ａ、８ｂ間に形成する場合と比較して、少なくて済む。また、ピンセット４０を挿入する際、被挟持部７の片側は枠部２の縁部であるため、ピンセット４０が挿入しやすく被挟持部７をより挟持しやすい。
【００３８】
また、図１１（ａ）に示すように、被挟持部７は複数箇所に設けてもよい。これによれば、作業姿勢等によって最も挟持しやすい箇所の被挟持部７を選択することができるので、被挟持部７をより狭持しやすくなる。
【００３９】
また、本実施形態では、ＡＴカット水晶振動片が形成された水晶ウエハを例に説明したが、これに限定されず、音叉型振動片や、弾性表面波素子などが形成された水晶ウエハでもよく、さらに、同じ単結晶基板であるシリコンウエハでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態における水晶ウエハの概略図。
【図２】本発明の実施形態における水晶ウエハの製造工程を説明する平面図。
【図３】本発明の実施形態における水晶ウエハの製造工程を説明する断面図。
【図４】本発明の実施形態における水晶ウエハの製造工程での金属膜のエッチングを説明する図。
【図５】本発明の実施形態における水晶ウエハの製造工程でのブランクウエハのエッチングを説明する図。
【図６】本発明の実施形態における水晶ウエハの製造工程でのレジスト及び金属膜の剥離を説明する図。
【図７】本発明の実施形態における効果を説明する図。
【図８】本発明の実施形態の別の例を説明する図。
【図９】本発明の実施形態のさらに別の例を説明する図。
【図１０】本発明の実施形態の他の例を説明する図。
【図１１】本発明の実施形態のさらに他の例を説明する図。
【図１２】従来技術の課題を説明する図。
【符号の説明】
【００４１】
１…水晶ウエハ、１１…表面、１２…裏面、１ｃ，１ｄ…側壁、７…被挟持部、７ａ…頂部、８ａ，８ｂ…貫通孔、４０…挟持具。
【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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