(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電材料のウエハに断面部と平面部を有する圧電振動子の外形を形成する工程と、
前記圧電振動子の表面に電極用の金属膜を成膜する工程と、
前記金属膜の表面にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を、前記断面部を露光するための第１のマスクで露光する行程と、
前記レジスト膜を、前記平面部を露光するための第２のマスクで露光する行程と、
を有する圧電振動子の製造方法。
【請求項２】
前記第１のマスクが前記圧電振動子の厚み方向の垂直部を露光するマスクである請求項１記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項３】
前記第２のマスクが前記圧電振動子の上面または下面を露光し、電極パターンを形成するマスクである請求項１記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項４】
前記第１のマスクは、前記断面部の斜面のレジスト膜を露光する斜面露光用マスクである請求項１に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項５】
前記第１のマスクが、前記断面部の上面または側面を露光するマスクであり、
前記第２のマスクが、電極パターンを有し、前記断面部の上面または側面と、前記平面部の上面を露光するマスクである請求項１に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項６】
前記圧電振動子の外形は腕部を有する音叉型であり、前記断面部は前記腕部の基部である請求項５に記載の圧電振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動子の電極パターン加工及び圧電振動子製造方法に関し、とくに電極パターンの露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通信機器、コンピュータ、時計等の様々な電子機器において、水晶振動子が電子部品として使用されている。その水晶振動子の圧電材料として、水晶ウェハを使用する傾向があり、量産性を高めるためフォトリソグラフィー技術で成形している。
【０００３】
図１は、従来の水晶デバイスの製造方法の一例を示すフローチャートであり、水晶ウェハ表面加工工程（ステップ1〜6）、振動子形成工程（ステップ7〜11）、電極形成工程（ステップ12〜16）とに大きく分けることができる。
まず、ステップ１において、人工水晶の原石から水晶ブロックが所定の大きさに切断され、ステップ２において、切断された水晶ブロックがスライスされて、水晶ウェハが切れ出される。その後ステップ３において、水晶ウェハの表面がラッピング（研磨）され、これにより切り出された水晶ウェハが所定の厚さに加工される。そしてステップ４のポリッシング工程により水晶ウェハ表面が鏡面加工される。その後ステップ５のウェハ洗浄（純水洗浄）され、ステップ６で水晶表面層をエッチングする。
【０００４】
次に、電極の形成について説明する。まず、ステップ７において、Ｃｒ-Ａｕなどをスパッタ成膜機で外形成形膜を成膜する。ステップ８において、外形成形膜の上にレジストが塗布される。その後、ステップ８で塗布されたレジスト膜の上に水晶デバイスの外形形状に象られたマスクで露光し、現像される。
ステップ９で形成された水晶振動子外形形状パターンに基づいて外形形状膜に対しステップ１０のエッチング工程でエッチングされ、水晶振動子の外形が形成される。その後ステップ１１でレジスト膜と外形成形膜が剥離される。
【０００５】
次に電極の成形について説明する。ステップ１２において、水晶振動子の外形が成形された水晶ウェハ表面に電極膜が形成される。その後ステップ１３において、電極膜の上にレジストが塗布され、ステップ１４において、所定の電極パターンに象られたマスクで、露光された後、現像が行われ所定のレジストパターンが形成される。そして、ステップ１５において、形成されたレジストパターンに基づいてエッチングが行われ、電極及び、配線が形成され、ステップ１６において、レジスト膜が剥離される。上記のステップ１からステップ１６の工程を通り水晶ウェハに中に、所定の電極及び、配線パターンが形成された複数の水晶振動子片が完成する。
【０００６】
ここで、電極パターンの形成工程について図２により詳細に説明する。ステップ１７でレジストを塗布し、ステップ１８でプリベーキングした後、ステップ１９で露光し、ステップ２０で現像し、ステップ２１でポストベーキングをし、ステップ２２で電極膜のエッチングをし、ステップ２３でレジストを剥離し、ステップ２４で電極パターンが仕上がることとなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ステップ１９の露光工程において、電極形成膜が形成された水晶ウェハにレジスト塗布した後、電極パターンを露光する際、水晶振動子の形状がエッチングにより抜かれた水晶ウェハには、図４に示すように、電極に平面部３５と断面部３４があり、この部分を、図１０に示すようなマウントパット部５０と主面電極６０と側面電極７０のパターンが形成されたパターンマスクで、一度に電極パターンを成形する方法で、露光、現像し、電極成形膜を抜くと、図５の平面部３５の電極パターンと断面部３６との間に、適正露光量に差が生じてしまう。
【０００８】
この適正露光量の差が生じた中、平面の微細電極パターンが鮮明になる様、露光・現像・電極膜エッチングをしようとすると、断面部３６が露光量不足になり、図２のステップ２２の電極膜エッチング工程で無くならなければいけない断面部の電極成形膜が残ってしまい、断面部でショートを引き起こす原因になる。
【０００９】
また、断面部ショートを防止する為に、断面部にあわせた露光量で露光・現像・メタルエッチングすると、図５の平面部の微細な電極パターンは適正露光量を超えてしまい、微細電極パターンが断線してしまう可能性がある。図６の断面部３９の近辺拡大図に、切れ易い微細電極パターン３８を示す。
【００１０】
また、通信機器は毎年、小型化が急ピッチで進みそれに使用される水晶振動子も小型化が要求され、小型水晶振動子の電極パターン及び配線もさらに微細化してきている。その為、従来の電極パターン成形方法では前述した問題がある為、水晶振動子の小型化に対応しきれない。
【００１１】
そこで、本発明は上記課題を解決し、断面部のショートや電極パターンの断線を防止して、高精度な電極パターンの形成を行うことのできる電極パターン露光方法および水晶振動子製造方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明では圧電材料のウェハに圧電振動子の外形形成し、前記圧電振動子の表面に電極用の金属膜を成膜し、前記金属膜の表面にレジスト膜を形成し、前記レジスト膜を形状の異なる複数の電極パターン形成用のマスクで露光し圧電振動子を製造する。ここで、前記複数のマスクの一種を前記圧電振動子の厚み方向の垂直部を露光する第１のマスクとすると良い。さらに、前記複数のマスクの一種を前記圧電振動子の上面または下面を露光する第２のマスクとすると良い。
【００１３】
本発明では、水晶振動子外形形状にエッチングされ、表面に電極用金属膜を成膜した水晶ウェハに塗布されたレジスト膜を異なる二種類の電極パターン成形用マスクでそれぞれ露光し水晶振動子を製造する。
ここで前記露光マスクは、平面のレジスト膜に露光する電極パターン成形用マスクと、斜面のレジスト膜を露光する斜面露光用マスクで露光すると良い。前記露光は、同じレジスト膜に連続して二種類の電極パターンマスクで露光すると良い。
【００１４】
本発明では、音叉型圧電振動子の股部に形成された断面部を露光した後、前記音叉型圧電振動子の平面部にマウントパット部と主面電極と側面電極を形成する露光を行い音叉型圧電振動子を製造する。
また、本発明では圧電振動体のウエハ上に外形形状を形成した圧電振動子の表面に電極膜を形成し、前記電極膜の表面にレジストを塗布し、前記圧電振動子の股部に形成された断面部を前記ウエハの厚み方向から露光し、前記圧電振動子の表面にマウントパット部と主面電極と側面電極を形成する露光を行った後、前記レジストを現像し、前記電極膜をエッチングし、前記レジストを剥離し圧電振動子を製造する。
【００１５】
この他に、本願発明では圧電振動体のウエハ上に外形形状を形成した圧電振動子の表面に電極膜を形成し、前記電極膜の表面にレジストを塗布し、前記圧電振動子の股部に形成された断面部を前記断面部に対応する開口部を有する第１のマスクにより前記ウエハの厚み方向から第１の露光をし、前記圧電振動子の表面に前記第１のマスクの前記開口部より幅の広い開口部を有する第２マスクにより、マウントパット部と主面電極と側面電極を形成する第２の露光を行った後、前記レジストを現像し、前記電極膜をエッチングし、前記レジストを剥離し圧電振動子を製造する。
【００１６】
上記の方法により、高精度な電極パターンの成形が可能となり、小型かつ、高性能な圧電振動子や水晶振動子の製造が可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図1は水晶振動子製造の一連を示すフローチャートである。
本発明の電極パターン成形は、図１のステップ１１からステップ１６で行われ。さらに詳細な電極パターン成形工程フローチャートを図3で説明する。
【００１８】
電極膜を形成した振動子の表面にステップ２５でレジストを塗布し、ステップ２６でプリベーキングを行った後、ステップ２７で断面部の露光を行う。次にステップ２８で平面部の露光を行い、ステップ２９で現像を行った後、ステップ３０でポストベーキングし、ステップ３１で電極膜のエッチングを行った後、ステップ３２でレジスト剥離し、電極パターンを仕上げる、ステップ３３。
【００１９】
図７は、断面部用の露光用マスクで、振動子の全面に渡りマスクパターンが形成されているが、音叉型水晶振動子の音叉の腕の基部となる、いわゆる股部の近傍のみ長方形で、一辺が音叉の腕の幅方向に配置された開口部１００を有する。開口部１００は、最終的に電極パターンを仕上げた時の電極パターン幅より、小さい。ここで開口部１００の幅は、仕上げ時の電極の間隔の８０％以上１００％未満が好ましい。
【００２０】
図８は、平面部の露光用マスクで、マウントパット部５０と主面電極６０と側面電極７０に対応するパターンを持ち、断面部の周囲に対応する略長方形の開口部１１０を有する。ここで開口部１１０の幅は、仕上げ時の電極パターン間隔と同一である。すなわち図７の開口部１００の幅より広い。また、開口部１１０の音叉の腕の先端側には、断面部の曲線に倣う半円形の曲線部がある。
【００２１】
このように、レジストが溜る断面部に予め露光し、次に平面部を露光することにより、断面部の露光量を多くして断面部のショートを防止することができる。
【００２２】
従来工程（図２従来電極成形工程フローチャート）では露光作業が一回であるのに対し、本実施例の方法（図３電極成形工程フローチャート）は露光が二回である。従来の方法と比べると露光作業が一回多い分作業時間が長くなるが、図２の電極パターン成形工程をすべて二回繰り返す訳ではないので、差ほど変わらない作業時間で大きな効果を得られる。
【００２３】
さらに、主面電極と側面電極の間の幅は、狭い方が電界強度が高くなり、断面部の露光量と独立に平面部の露光量を調整することにより微細な間隔を形成することができ、結果として振動特性の優れた振動子を得ることができる。また、主面電極と側面電極の間隔を一定にすることにより電極間で形成される容量が一定になり、振動子の緩急特性が改善される。
【００２４】
他の実施例として、圧電振動片の基部に一体に形成され、圧電振動片の外周を同一平面上に囲む枠体からなる圧電振動子において、振動片の基部の外側の２ヶ所と振動片の中央部に形成される微小な半円部の垂直面に対して、垂直面の露光と平面の露光を別々に行い、電極パターンを形成した。枠体を含む圧電振動子の製造においては、断面部の個数が一枚の圧電材料ウエハあたり数千個となり、断面部と平面部を別々に露光し、微細な平面部の電極パターン形成と断面部のショートの防止は振動子の特性向上と歩留まり向上に効果がある。
【００２５】
他の実施例として、両端支持型の圧電振動片の垂直面と平面の露光を別々に行い、微細な電極パターン形成ができた。両端支持型の圧電振動子では、１個の振動子あたり１０箇所以上の断面部があり断面部のショートを防止することは、歩留まり向上に重要である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、電極成形工程において断面部専用マスクと平面部電極パターンマスクで二回露光する事により、高精度で鮮明な微細電極パターンを成形する事ができる。それに伴い、水晶振動子製造において断面部のショートを防止することによる歩留り向上と品質向上及び、主面電極と側面電極間の微細パターン形成による緩急特性の改善や振動子の小型化など性能向上に効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】水晶振動子の製造工程を示すフローチャートである。
【図２】従来の電極パターン成形工程を示すフローチャートである。
【図３】本発明による電極パターン成形工程の実施例を示すフローチャートである。
【図４】水晶振動子の断面部を示す斜視図である。
【図５】電極パターンを示す平面図である。
【図６】断面部付近の平面拡大図である。
【図７】断面部の露光用マスクを示す平面図である。
【図８】電極パターンの露光用マスクを示す平面図である。
【図９】電極パターンを示す平面図である。
【図１０】従来の電極パターンマスクを示す平面図である。
【符号の説明】
３４  断面部
３５  平面部
３７  平面部
３６  断面部
３８  微細電極パターン
３９  断面部
５０  マウントパット部
６０  主面電極
７０  側面電極
１００  開口部
１１０  開口部
【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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