(57)【要約】【課題】フォトリソグラフィ技術およびウエットエッチング技術により製造され、多数の水晶振動子が連結部により連結されていて、連結部近傍に幅が狭く水晶のＺ′軸に沿っている切り欠き部が形成されている水晶ウエハ１１から、切り欠き部を起点として各水晶振動子を折り取ることを容易にする。【解決手段】  ウエットエッチング時のエッチングマスク１９として、切り欠き部用パタン１９ａの一部に切り欠き部の幅を広げる拡幅部用パタン１９ｂを有したエッチングマスクを用いる。このマスクを形成した水晶ウエハをウエットエッチング液に浸漬して切り欠き部を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の水晶振動子と、これら振動子をウエハに連結する連結部と、各連結部近傍及び又は連結部自体に設けられ幅が狭く水晶のＺ′軸に沿っている切り欠き部とが、フォトリソ技術及びウエットエッチング技術により一体形成されている水晶ウエハから、前記切り欠き部を起点として各水晶振動子を折り取る工程を含む、水晶振動子の製造方法において、
ウエットエッチング時のエッチングマスクとして、切り欠き部用パタンの一部に該切り欠き部の幅を広げる拡幅部用パタンを有したエッチングマスクを用い、
該マスクを形成した水晶ウエハをウエットエッチング液に浸漬して前記切り欠き部を形成することを特徴とする水晶振動子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の水晶振動子の製造方法において、
前記拡幅部は、水晶のＸ軸のプラス方向およびマイナス方向の一方又は双方に沿って設けてある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に記載の水晶振動子の製造方法において、
前記拡幅部は、水晶のＸ軸に沿う方向であって、水晶振動子側とは反対の方向に向かって設けてあることを特徴とする水晶振動子の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の水晶振動子の製造方法において、
前記切り欠き部は、前記連結部の近傍に設けられかつ水晶振動子の厚み方向において少なくとも一部が貫通しているスリット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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトリソグラフィ技術およびウエットエッチング技術を用いて水晶振動子を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＴカット水晶振動子は、圧電振動子の代表的なものとして知られている。ＡＴカット水晶振動子の小型化が進むに従い、機械式加工による製造方法では、水晶振動子の製造が困難になっている。そのため、フォトリソグラフィ技術およびウエットエッチング技術により水晶ウエハに多数の水晶振動子を形成し、その後、各水晶振動子を水晶ウエハから折り取って個片化することが行われている。
【０００３】
例えば特許文献１では、多数のＡＴカット水晶振動子と、これら振動子をウエハに連結する連結部と、各連結部に設けられ幅が狭く水晶のＺ′軸に沿っている切り欠き部とが、フォトリソ技術及びウエットエッチング技術により、水晶ウエハに一体形成されている。そして、各水晶振動子は、切り欠き部を起点にして折り取られる。なお、切り欠き部を水晶のＺ′軸に沿って設ける主な理由は、以下のことである。ＡＴカット水晶振動子の場合、水晶のＸ軸に沿う寸法が長い方が特性は良い。このようにＸ軸方向の寸法を長くした場合、水晶振動子のＸ軸方向の端に連結部を設けＸ軸に直交する方向に外力をかけた方が、モーメントの関係から水晶振動子を折り取り易い。そのため、幅が狭くＺ′軸に沿っている切り欠き部を連結部及び又はその近傍に設け、Ｘ軸に垂直な外力を水晶片に加え、上記切り欠き部を起点にして折り取ることが行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−４５５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、水晶をウエットエッチングする際のエッチング速度は、水晶の結晶軸Ｘ，Ｙ，Ｚが持つエッチング液に対する異方性から、Ｚ方向＞＞Ｘ方向＞Ｙ方向の順で早い。従って、水晶のＺ′方向（水晶振動子の幅方向）に沿って幅が狭い切り欠き部を形成する場合、エッチングが優位に進む水晶のＺ面の露出が少ないこと、および、水晶の厚み方向（水晶のＹ軸方向）のエッチング速度がそもそも遅いことから、エッチング後の切り欠き部の幅や深さは、所望通りになりにくい。すなわち、切り欠き部に所望の開口部を形成しにくい。
【０００６】
切り欠き部の幅や深さを所望通りにする一つの方法として、切り欠き部自体の幅（水晶のＸ軸方向の寸法）を広げて、エッチング液が切欠き部形成予定領域に入り易くする方法がある。しかし、そうした場合、切り欠き部の幅を広げた分、水晶ウエハ上の水晶振動子形成面積が狭くなるため、１ウエハ当たりの水晶振動子の取れ数が減ってしまうので、水晶振動子の原価が悪化する。１ウエハ当たりの水晶振動子の取れ数を維持するために１個の水晶振動子の寸法（Ｘ軸方向の寸法）を小さくすることも考えられるが、そうすると水晶振動子の特性が悪化する。
【０００７】
この出願の目的は、上述した問題点を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的の達成を図るため、この発明の圧電振動子の製造方法によれば、多数の水晶振動子と、これら振動子をウエハに連結する連結部と、各連結部近傍及び又は連結部自体に設けられ幅が狭く水晶のＺ′軸に沿っている切り欠き部とが、フォトリソ技術及びウエットエッチング技術により一体形成されている水晶ウエハから、前記切り欠き部を起点として各水晶振動子を折り取る工程を含む、水晶振動子の製造方法において、
ウエットエッチング時のエッチングマスクとして、切り欠き部用パタンの一部に該切り欠き部の幅を広げる拡幅部用パタンを有したマスクを用い、このマスクを形成した水晶ウエハをウエットエッチング液に浸漬して前記切り欠き部を形成する。
【０００９】
なお、この発明でいうエッチングマスクとは、切り欠き部形成用の専用のエッチングマスク、および、切り欠き部形成用のパタンと他の部分を形成するパタン（例えば水晶振動子の外形形成用パタン等）とを一体に有したエッチングマスクのいずれでも良い。また、水晶振動子とは、フォトリソグラフィ技術で水晶振動子を製造する際にＺ′軸方向に沿って折り取り用の切り欠き部が設けられる振動子であり、典型的には、例えばＡＴカット水晶振動子、ＳＣカット水晶振動子である。
【００１０】
また、この発明でいう切り欠き部とは、（１）水晶振動子の厚み方向に貫通しておらず溝状態のもの、（２）一部において水晶振動子の厚み方向に貫通しているもの、（３）連結部には設けず連結部の近傍に設けた切り欠き部であって少なくとも一部において水晶振動子の厚み方向に貫通しているもの、（４）上記（１）〜（３）の２以上を組み合わせたものである。上記の（３）の形態の場合、連結部自体に切欠き部が無くその両側に設ける切り欠き部を起点にして水晶振動子の折り取りを行う必要があるので、折り取りを良好に行うためには切り欠き部の完成度が重要になる。したがって、上記（３）の形態に本発明を適用した場合、切り欠き部形成用エッチングマスクの拡幅部の効果により、切り欠き部の貫通性を高めることができるので、特に好ましい。
【００１１】
また、この発明でいう幅が狭い切り欠き部における幅とは、水晶ウエハ１枚当たりの水晶振動子の取れ数をなるべく多くでき、水晶振動子のＸ軸方向の寸法をなるべく長くでき、切り欠き部の開口を所望の通りにできる点を考慮した、なるべく狭い値であり、５０μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下である。
【００１２】
また、この発明の実施に当たり、前述の拡幅部を水晶のＸ軸に沿う方向であって、水晶振動子側とは反対の方向に向かって設けるのが良い。こうすると、水晶振動子自体には拡幅部に起因する異形部が生じない。水晶振動子に拡幅部に起因する異形部が生じた場合、場合によっては、水晶振動子の特性を悪化させるおそれがあるが、この好適例によればそれを回避できる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、折り取り用の切り欠き部をウエットエッチングにより形成する際に、そのエッチングマスクとして、切り欠き部の一部が拡幅部されているマスクを用いる。そのため、拡幅部では切り欠き部の他の部分に比べエッチング液が入り易くなると共に、拡幅部を設けた分、ウエットエッチングに有利な水晶のＺ面の面積も増える。そのため、拡幅部が無い場合には所望の開口が得られないような幅が狭い切り欠き部であっても、拡幅部を起点とした所望のエッチングが起こるので、所望の開口の切り欠き部が得られる。また、この拡幅部は切欠き部の一部のみに設けるので、拡幅部の設置面積は水晶ウエハのフレーム部分や水晶振動子の一部分に吸収させることができ、水晶ウエハ全体の設計に影響することはない。これらのことから、切り欠き部の幅を狭くすることによる利点、すなわち、１ウエハ当たりの水晶振動子の取れ数を増やすこと、水晶振動子のＸ軸方向の寸法を長くすること等の利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ），（Ｂ）は実施例を説明するための工程図であり、（Ａ）は製造途中の製品の平面図、（Ｂ）は図（Ａ）中のＰ部分の拡大図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は実施例を説明するための図１に続く工程図であり、（Ａ）は製造途中のウエハの一部の平面図、（Ｂ）は（Ａ）中のＩ−Ｉ線に沿ってウエハを切った断面図、（Ｃ）は（Ａ）中のＩＩ−ＩＩ線に沿ってウエハを切った断面図である。
【図３】（Ａ、）（Ｂ）は、ウエットエッチング後の切り欠き部の様子を模式的に示した断面図であり、（Ａ）は実施例のもの、（Ｂ）は比較例のものである。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明に係る拡幅部の他の例を説明する図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、水晶振動子を個片化する工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照してこの発明の水晶振動子の製造方法の実施例について説明する。なお、説明に用いる各図はこの発明を理解できる程度に概略的に示してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において、同様な構成成分については同一の番号を付して示し、その説明を省略する場合もある。また、以下の実施例中で述べる形状、寸法、材質等はこの発明の範囲内の好適例に過ぎない。従って、本発明が以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００１６】
初めに、この発明の理解を深めるために、本発明の製造方法で製造される製品の中間体について説明する。図１（Ａ）は、この発明の製造方法を適用して製造した製品の中間体１０の概略的な平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＰ部分の拡大図である。
【００１７】
この中間体１０は、多数の水晶振動子１３と、これら水晶振動子１３をウエハに連結する連結部１５と、連結部１５の近傍に設けられ幅が狭く水晶のＺ′軸に沿っている切り欠き部１７とが、フォトリソ技術及びウエットエッチング技術により一体形成されたものである。そして、切り欠き部１７の一部に切り欠き部１７の幅を広げた拡幅部１７ａを具えている。この場合の切り欠き部１７は、平面視した際に水晶のＺ′方向に長尺な長方形状を有し、水晶ウエハ１１のフレーム部分１１ａに平行に設けたものである。また、拡幅部１７ａは、連結部１５の両側に１個ずつ設けてあり、各々の拡幅部１７ａは、水晶のＸ軸のプラス側、マイナス側の双方に向かって設けてある。なお、図１では製品の中間体１０を示しているので、水晶振動子１３は励振電極や引出電極との電極が形成される前の状態のものである。
【００１８】
次に、上記の製品の中間体１０を製造する例により、本発明の実施例を説明する。図２（Ａ）は、実施例で用いるエッチングマスク１９を主に説明する平面図であって、図１（Ａ）のＰ部分に対応する図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）中のＩ−Ｉ線に沿って水晶ウエハ１１を切った断面図であり、切り欠き部の拡幅部以外の部分での断面図である。図２（Ｃ）は、図２（Ａ）中のＩＩ−ＩＩ線に沿って水晶ウエハ１１を切った断面図であり、切り欠き部の拡幅部での断面図である。
【００１９】
図２（Ａ）に示したように、この実施例で用いるエッチングマスク１９は、水晶振動子の外形を形成するためのパタンと切り欠き部用パタン１９ａとが一体化されたエッチングマスクである。また、拡幅部用パタン１９ｂは、水晶のＸ軸のプラス側、マイナス側双方に向かった、かつ、四角形状のパタンとしてある。すなわち図２（Ａ）中にｗ２およびｈで規定される四角形状のパタンとしてある(詳細は後述)。
【００２０】
このエッチングマスク１９は、例えば、以下のように形成できる。水晶ウエハ１１上に、例えばクロム膜と金膜を形成し、次に、この金膜上にフォトレジスを塗布し、次にこのフォトレジストを上記の所定のパタンを持ったフォトマスクを介して露光する。露光の済んだフォトレジストを現像してレジストパタンを得、次に、金膜とクロム膜のレジストパタンから露出した部分を公知のエッチャントで除去することで、エッチングマスク１９を形成できる。このエッチングマスク１９は水晶ウエハ１１の表裏両面に形成する。
【００２１】
ここで、この切り欠き部用パタン１９ａの拡幅部以外の部分の幅をｗ１、拡幅部用パタン１９ｂの幅をｗ２で表す(図２（Ａ），（Ｂ）参照)。切り欠き部用パタン１９ａの拡幅部以外の部分の幅ｗ１は、狭い方が１ウエハ当たりの水晶振動子の取れ数や水晶振動子のＸ寸法を長くできるので、拡幅部の効果を考慮しなるべく狭くする。これに限られないが、幅ｗ１を例えば２０μｍとする。
【００２２】
また、拡幅部用パタン１９ｂの幅ｗ２が小さすぎると切り欠き部のエッチングを所望の通りに行えず、大きすぎると水晶振動子側に大きな異形部を生じさせ、また、水晶ウエハのフレーム部分の強度を低下させる。これらを考慮すると、拡幅部用パタン１９ｂの幅ｗ２は、切り欠き部用パタンの幅ｗ１に対し１．５倍〜５倍、好ましくは１．５倍〜４倍とするのが良い。また、拡幅部用パタン１９ｂの水晶のＺ′軸方向に沿う幅ｈ（以下、Ｚ幅ｈという）は、小さすぎると拡幅部のエッチングを所望の通りに行えず、大きすぎると水晶振動子側に大きな異形部を生じさせ、また、水晶ウエハのフレーム部分の強度を低下させる。これらを考慮すると、Ｚ幅ｈは、切り欠き部用パタン１９ａの幅ｗ１に対し１倍〜３倍、好ましくは１倍〜２倍とするのが良い。なお水晶ウエハ１１の厚みの大小によっても切り欠き部のエッチングの出来映えは変わるので、幅ｗ１、幅ｗ２およびＺ幅ｈは、水晶ウエハの厚み（従って水晶振動子の周波数）も考慮して決めるのが良い。
【００２３】
エッチングマスク１９の形成が済んだ水晶ウエハ１１を、フッ酸系のエッチング液に浸漬して(図示せず)、水晶ウエハのエッチングマスク１９で覆われていない部分を除去する。切り欠き部用のパタンに拡幅部を設けたので、このエッチングの際は、エッチング液は水晶ウエハ１１の拡幅部形成予定部分に効果的に及ぶ。また、エッチング時に現れる水晶のＺ面の面積は、拡幅部を設けた分、広くなる。これらのため、切り欠き部のエッチングは、拡幅部を起点にして行われるので、拡幅部がない場合は所望のエッチンができないような幅が狭い切り欠き部であっても、所望のエッチングが行え、切り欠き部の開口具合は拡幅部が無い場合に比べて大きくなる。図３（Ａ），（Ｂ）は、拡幅部を設けた場合と、設けない場合(比較例)との、エッチング後の切り欠き部の断面図を比較した模式図である。図３（Ａ）は拡幅部を設けた場合の図、図３（Ｂ）は拡幅部を設けない場合の図である。拡幅部を設けたエッチングマスクを用いることにより、切り欠き部のエッチング後の開口具合が良好になることが分かる。
【００２４】
上記の実施例では、切り欠き部の拡幅部用パタンを、水晶のＸ軸のプラス側、マイナス側双方に向かった、かつ、四角形状のパタンとしたが、拡幅部のパタンはこれに限られない。以下、図４（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、拡幅部のパタンの他の例を説明する。
【００２５】
図４（Ａ）に示した例では、拡幅部用パタン１９ｃを水晶ウエハのフレーム部分１１ａ側の方向のみに設けてある。この例の場合、水晶振動子１３側には拡幅部の影響が及ばないという利点が得られる。ただし、水晶ウエハのフレーム部分１１ａ側の強度等への影響を考量する場合が生じる。
【００２６】
図４（Ｂ）に示した例では、拡幅部用パタン１９ｄを水晶のＸ軸のプラス側方向およびマイナス側方向の双方に用いているが、両者の大きさを違えている。特に、水晶振動子１３側の拡幅部用パタンの大きさを、水晶ウエハのフレーム部分１１ａ側のものより小さくしている。こうすると、水晶振動子１３側への影響とフレーム部分１１ａ側への影響とをそれぞれ軽減することができる。
【００２７】
図４（Ｃ）に示した例では、拡幅部用パタン１９ｅを、曲面を持った形状のパタンにしている。具体的には、半円形状のパタンにしている。曲率をもっているので、たとえば強度的に有利とか、境界条件の急激な変化を軽減できる等の効果が期待できる。このように、拡幅部用パタンは、設計に応じて自由に選択できる。
【００２８】
次に、この発明の理解を深めるために、ウエットエッチングが済んだ後から水晶振動子の折り取りを終えるまでの工程の概略を説明する。図５（Ａ）〜（Ｃ）はそのための概略的な工程図である。
【００２９】
水晶振動子の外形形状および切り欠き部の形成が済んだウエハ上に、公知の成膜法およびフォトリソグラフィ法により、励振用の電極および引出電極を含む電極２１を形成する（図５（Ａ））。次に、水晶振動子１３に対し水晶のＸ軸に垂直な方向、例えばＺ′方向またはＹ′方向に外力Ｑ(図５（Ｂ）)を加える。これにより切り欠き部１７を起点にして、水晶振動子１３を折り取ることができ、水晶振動子１３を個片化できる(図５（Ｃ）)。
個片化した水晶振動子１３は、図示しない、容器に実装して、周波数調整、さらに、封止して、最終製品の水晶振動子が完成する。
【００３０】
上述においては、この発明の水晶振動子の製造方法の実施例を説明したが、この発明は上述の例に限られない。例えば、上述の例では、切り欠き部は連結部自体には設けずに連結部の近傍に設けたが、連結部自体に設ける場合、又は、連結部近傍および連結部自体に設ける場合も、本発明の拡幅部は有用である。また、拡幅部の数は実施例の数に限られない。
【符号の説明】
【００３１】
１０:製品の中間体
１１：水晶ウエハ
１１ａ：水晶ウエハのフレーム部分
１３：水晶振動子
１５：連結部
１７：Ｚ′軸に沿っている幅が狭い切り欠き部（スリット）
１７ａ〜１７ｄ：切り欠き部の拡幅部
１９：エッチングマスク
１９ａ：切り欠き部用パタン
１９ｂ：拡幅部用パタン
２１：電極
【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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