CN1906847A - 振子的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及由晶体等振动片构成的振子的制造方法。作为对于晶体蚀刻为耐蚀膜的金属膜，Cr膜作为底层、Au膜作为表面层使用，在光刻胶层形成外形的图形后，进行Au膜的蚀刻，接着在进行槽部的图形形成后进行Cr膜的蚀刻。由于光刻胶层用Au膜的蚀刻液不会产生表面变质层，因此这样做，可以在没有表面变质层的状态下进行槽部的图形形成，因而可形成精度高的槽部。
Description
技术领域
本发明涉及由晶体等振动片构成的振子的制造方法。
背景技术
近几年，对于作为电子设备的时间标准而使用的振子，随着使用此振子的电子设备的小型化，逐渐要求振子的尺寸小、且CI值(晶体阻抗或等效串联电阻)小的振子。作为对应此要求的振子，例如音叉型的晶体振子，以前所知道的有如图7A及7B所示构成的振子(例如参照特开2002-76806号公报)。
上述专利文献所记载的音叉型晶体振子具有构成音叉的2条振动腿13，每个腿13的表面和背面形成有由长槽构成的槽部9。此腿13的剖面形状如图7B所示大致成H型。在此槽部9的内壁面形成有驱动电极。这样的剖面大致成H型的音叉型晶体振子，即使把振子的尺寸比以前小型化，也可以提高机电变换系数，因而具有可以压低CI值的特性。
这样的剖面大致成H型的音叉型晶体振子的制造的各工序参照图8A～10D进行说明(参照上述特开2002-76806号公报)。
首先，如图8A所示将晶体基板1加工成板状。接着在晶体基板1的表面和背面两面通过溅射形成金属膜Cr膜3、Au膜5(图8B)。在这样形成的金属膜的上面形成光刻胶层7(图8C)。然后利用光掩膜对音叉型晶体振子的外形进行曝光、显影，为了在音叉型晶体振子的外形的内侧留下光刻胶层7而形成图形，使成为不需要部分的外侧的金属膜露出(图8D)。该图8D是与音叉型晶体振子的腿13相当的部分的剖面图。
然后将被露出的金属膜按Au膜5、Cr膜3的顺序通过蚀刻除去(图9A)。接着把残留的光刻胶层7全部剥离(图9B)后，在晶体基板1的全面再次涂上光刻胶，形成新的光刻胶层7(图9C)。然后对于新的光刻胶层7，利用光掩膜对音叉型晶体振子的外形及腿13的槽部9的形状进行曝光、显影，使音叉型振子的外形外侧的不要的晶体基板1的表面及槽部9的金属膜露出(图9D)。
然后，利用晶体蚀刻用的蚀刻液蚀刻露出的晶体基板1。蚀刻的结果，形成音叉型晶体振子的外形形状(图10A)。接着，把残留的光刻胶层7作为掩膜进行金属膜(Au膜5及Cr膜3)的蚀刻，将露在槽部的金属膜按Au膜5、Cr膜3的顺序除去(图10B)。然后利用晶体蚀刻用的蚀刻液，将对应槽部9露出的晶体基板1进行预定深度的蚀刻，形成槽部9(图10C)。然后，最后除去残留的光刻胶层7及金属膜，完成剖面大致成H型的音叉型晶体振子的形状(图10D)。之后，在图10D所示的振子上形成电极(未图示)，完成剖面大致成H型的音叉型晶体振子。
然而如上述的制造方法，需要进行2次光刻胶层7的成膜、剥离，与剖面上没有槽的一般的音叉型振子相比，存在工序变得复杂作业效率低的问题。而且，第二次成膜的光刻胶层7(图9C)，利用与最初形成的外形用的光掩膜不同的槽部形成用的光掩膜，再次曝光外形形状，因而存在最初形成的金属膜(Au膜5及Cr膜3)和新的光刻胶膜之间产生对准偏移的问题。因此，在特开2002-261557号公报中提出了改良这个问题的技术方案。
此特开2002-261557号公报公开了反台面型AT剪切晶体振动片的制造方法，在此，将那个技术与本发明对比后，参照图11A～13B说明应用于音叉型晶体振子的情况。
首先，准备晶体基板1(图11A)，在那晶体基板1的表面和背面两面通过蒸镀或溅射分别形成Cr膜3及Au膜5(图11B)。接着在这些金属膜(Cr膜3及Au膜5)的表面涂上光刻胶，形成光刻胶层7(图11C)，然后，利用光掩膜对音叉型晶体振子的外形进行曝光、显影，为了在音叉型晶体振子的外形的内侧留下光刻胶层7而形成图形，使外侧的金属膜露出(图11D)。
然后，将被露出的金属膜按Au膜5、Cr膜3的顺序通过蚀刻除去(图12A)。接着，对残留的光刻胶层7，利用光掩膜再次使槽部9的形状进行曝光、显影，露出槽部的金属膜(图12B)。然后，利用晶体蚀刻用的蚀刻液蚀刻露出的晶体基板1。蚀刻的结果，形成音叉型晶体振子的外形形状(图12C)。接着，把残留的光刻胶层7作为掩膜进行金属膜的蚀刻，将露在槽部的金属膜按Au膜5、Cr膜3的顺序除去(图12D)。
然后，利用晶体蚀刻用的蚀刻液，将对应槽部露出的晶体基板1进行预定深度的蚀刻，形成槽部9(图13A)。然后，除去残留的光刻胶层7及金属膜，完成剖面大致成H型的音叉型晶体振子的形状(图13B)。之后，在晶体振子上形成电极(未图示)，完成剖面大致成H型的音叉型晶体振子。
在上述制造方法中，光刻胶层被蚀刻金属膜的溶液浸泡，光刻胶层的表面就变质曝光灵敏度降低，生成在一般的曝光、显影下不溶解的表面变质层。为此，在所述特开2002-261557号公报上提出了以下方案，即，在槽部曝光时，延长曝光时间，或者在槽部曝光之前用显影液等碱性溶液除去表面变质层，还有在槽部曝光之前或者曝光之后显影之前用氧等离子体把表面变质层干蚀刻而除去。
然而，如上述其它以往技术的制造方法存在如下问题。光刻胶层因用于除去金属膜的蚀刻液而变质，所以需要对光刻胶层施加一些处理。作为其中一种为了弥补光刻胶层的表面变质层的曝光灵敏度降低，尝试延长曝光时间，但即使是一般的10倍的曝光时间，仍然存在表面变质层不能进行显影的问题。而且，长时间进行曝光的话，对于没变质的部分的光刻胶曝光时间过长，图形的尺寸精度变恶化。
而且，即使尝试在曝光之前用显影液等碱性溶液除去光刻胶层的表面变质层，表面变质层大部分失去对碱性溶液的溶解性，也很难完全除去表面变质层。
还有，用氧等离子体把表面变质层通过干蚀刻除去的方法，不只使工序变得复杂，由于从氧等离子体发出的紫外线使光刻胶层曝光，槽部9的图形精度变恶化。
发明内容
因此，本发明为了解决改善上述以往的振子的制造方法中的问题点，提供可以通过简单的方法形成槽部，且可以形成精度高的槽部的振子的制造方法。
为了解决上述问题点，根据本发明，至少一面上有槽部的振子的制造方法具有以下工序，包括：在由压电材料构成的基板的表面上形成由底层和表面层构成的金属膜的工序；在所述金属膜的所述表面层上涂光刻胶形成光刻胶层的工序；将所述光刻胶层形成振子的外形形状的图形并除去不需要的光刻胶层的工序；在除去所述光刻胶层的部分露出的所述表面层通过蚀刻除去露出所述底层的工序；不用剥离所述表面层上残留的所述光刻胶层，而是把该光刻胶层形成图形并除去不需要的光刻胶层，露出对应槽部的所述表面层的工序；将到前工序为止露出的所述底层通过蚀刻除去并露出所述基板的表面的工序；将露出的所述基板的部分通过蚀刻除去，形成所述振子的外形的工序；对应所述槽部的所述表面层及所述底层通过蚀刻除去露出所述基板的表面的工序；对应所述槽部蚀刻露出的所述基板的表面来形成槽部的工序；以及除去残留的所述表面层及所述底层的金属膜的工序。
上述振子的制造方法可以取以下状态。
所述振子由晶体构成。
作为所述底层的金属膜使用Cr，作为所述表面层的金属膜使用Au。
蚀刻所述表面层的金属膜的蚀刻液使用含有碘和碘化钾的溶液。
所述振子是振动腿部具有槽部的音叉型振子。
所述振子是以所述槽部作为振动体使用的反台面型振子。
根据本发明，不完全除去光刻胶层的由最初的图形形成露出的金属膜，只除去表面层的金属膜而留下底层的金属膜，在此状态下对光刻胶膜再次进行图形形成，因而残留的光刻胶膜不被变质可再次进行图形形成(曝光、显影处理)。而且，没有必要追加除去光刻胶的表面变质层的新工序，也没有必要延长曝光时间等的处理，因而具有通过简单的工序可以得到具有槽等凹部的振子的效果。
并且根据本发明，没有必要除去光刻胶的表面变质层，因而没有由于表面变质层的除去产生的工序的复杂化和槽等凹部的图形精度的恶化，可以得到图形精度高的振子。
附图说明
图1A是根据本发明的制造方法的振子的制造工序的一部分按工序顺序表示的说明图。
图1B是根据本发明的制造方法的振子的制造工序的一部分按工序顺序表示的说明图。
图1C是根据本发明的制造方法的振子的制造工序的一部分按工序顺序表示的说明图。
图1D是根据本发明的制造方法的振子的制造工序的一部分按工序顺序表示的说明图。
图2A是图1A～1D的工序的继续部分。
图2B是图1A～1D的工序的继续部分。
图2C是图1A～1D的工序的继续部分。
图2D是图1A～1D的工序的继续部分。
图3A是图2A～2D的工序的继续部分。
图3B是图2A～2D的工序的继续部分。
图3C是图2A～2D的工序的继续部分。
图3D是图2A～2D的工序的继续部分。
图4是表示根据本发明的制造方法制造的剖面大致成H型的音叉型晶体振子的外形的图。
图5是表示根据本发明的制造方法制造的剖面大致成H型的音叉型晶体振子的图。
图6A是表示根据本发明制造方法的电极的形成工序的说明图。
图6B是表示根据本发明制造方法的电极的形成工序的说明图。
图6C是表示根据本发明制造方法的电极的形成工序的说明图。
图6D是表示根据本发明制造方法的电极的形成工序的说明图。
图6E是表示根据本发明制造方法的电极的形成工序的说明图。
图7A是表示剖面大致成H型的音叉型晶体振子的外形的俯视图。
图7B是表示图7A的晶体振子的腿的剖面(A-A剖面)的图。
图8A是根据以往的一种制造方法的制造工序的一部分按工序顺序表示的说明图。
图8B是根据以往的一种制造方法的制造工序的一部分按工序顺序表示的说明图。
图8C是根据以往的一种制造方法的制造工序的一部分按工序顺序表示的说明图。
图8D是根据以往的一种制造方法的制造工序的一部分按工序顺序表示的说明图。
图9A是图8A-8D的工序的继续部分。
图9B是图8A-8D的工序的继续部分。
图9C是图8A-8D的工序的继续部分。
图9D是图8A-8D的工序的继续部分。
图10A是图9A-9D的工序的继续部分。
图10B是图9A-9D的工序的继续部分。
图10C是图9A-9D的工序的继续部分。
图10D是图9A-9D的工序的继续部分。
图11A是根据以往另外的制造方法的制造工序的一部分按工序顺序表示的说明图。
图11B是根据以往另外的制造方法的制造工序的一部分按工序顺序表示的说明图。
图11C是根据以往另外的制造方法的制造工序的一部分按工序顺序表示的说明图。
图11D是根据以往另外的制造方法的制造工序的一部分按工序顺序表示的说明图。
图12A是图11A-11D的工序的继续部分。
图12B是图11A-11D的工序的继续部分。
图12C是图11A-11D的工序的继续部分。
图12D是图11A-11D的工序的继续部分。
图13A是图12A-12D的工序的继续部分。
图13B是图12A-12D的工序的继续部分。
具体实施方式
图1A～3D是表示本发明的振子的制造工序的图。
首先，将晶体基板1加工成板状(图1A)。接着，在晶体基板1的表面和背面两面通过蒸镀或溅射，形成500左右的Cr膜3作为底层的金属膜，接着在其上面层积1000左右Au膜5作为表面层的金属膜(图1B)。Cr膜3作为提高Au膜5和晶体基板1之间的粘结性的中间层起作用。还有Au膜5作为对随后蚀刻晶体时使用的氢氟酸和氟化铵溶液的混合液的耐蚀膜起作用。
接着在Au膜5的表面涂上光刻胶，并使其干燥形成光刻胶层7(图1C)。作为光刻胶使用例如为阳性光刻胶的东京应化制OFPR(注册商标)。然后使用用于形成音叉型晶体振子的外形的光掩膜进行曝光、显影，只在音叉型晶体振子的外形的内侧留下光刻胶层7，使外侧的Au膜5露出(图1D)。
然后把被露出的Au膜5蚀刻除去(图2A)。Au膜5的蚀刻使用把碘溶解在碘化钾溶液中的蚀刻液。而且在除去Au膜5的部分露出Cr膜3，这样的状态先放着。接着不用剥离光刻胶层7，对于残留的光刻胶层7，进行槽部的曝光、显影，除去对应槽部部分的光刻胶层7(图2B)。这时，对应被除去光刻胶层7的槽部的面变成露出Au膜5的状态，接着把露出的Cr膜3蚀刻除去(图2C)。Cr膜3的蚀刻使用例如含有硝酸铈铵的蚀刻液。
照这样，在本发明进行Au膜5的蚀刻后(图2A)，进行槽部的曝光、显影，之后进行Cr膜3的蚀刻。这根据如下理由。如到现在为止讲述的，以往，光刻胶层7因浸泡在作为耐蚀膜的金属膜的蚀刻液中，使得感光性明显恶化，产生曝光、显影困难的表面变质层。但是经过详细实验的结果知道，作为Au膜5的蚀刻液，如果使用把碘溶解在碘化钾溶液中的蚀刻液，则对该蚀刻液光刻胶层7不会产生表面变质层。另一方面还知道，如果光刻胶膜7被Cr膜3的含有硝酸铈铵的蚀刻液浸泡，就会产生表面变质层。因此，如本发明在进行Au膜5的蚀刻后，不做Cr膜3的蚀刻，先进行槽部的曝光、显影(图2B)，则可以在光刻胶膜7不存在表面变质层的状态下进行槽部的曝光、显影，因而不用施加任何特别的处理就可以在光刻胶膜7上进行槽部的曝光、显影。
然后使用为晶体用的蚀刻液的氢氟酸和氟化铵的混合液，进行露出的晶体基板1的蚀刻，形成音叉型晶体振子的外形(图2D)。接着，把露在槽部的Au膜5、Cr膜3按顺序通过蚀刻除去(图3A)。然后，剥离残留的光刻胶层7(图3B)。之后，使用为晶体用的蚀刻液的氢氟酸和氟化铵的混合液，进行对应槽部露出的晶体基板1的蚀刻，在上下两面加工预定深度的槽部9(凹部)(图3C)。最后除去Au膜5、Cr膜3得到剖面大致成H型的音叉型晶体振子的外形(图3D)。
在此，举了剥离光刻胶层7后进行槽部的蚀刻的例子，但也可以在加工槽部后除去光刻胶层7。但是，槽部蚀刻时光刻胶层剥离，有可能对槽部的蚀刻加工带来影响，所以希望在进行槽部的蚀刻之前除去光刻胶层7。
这样，如图4所示的剖面大致成H型的音叉型晶体振子的外形形状就做成。剖面大致成H型的音叉型晶体振子由基部11和从基部11延伸的2条振动腿13构成，其腿13的表面和背面设有槽部9。
接着，用图6说明图5所示的电极15的形成工序。图5是音叉型晶体振子的俯视图，电极15分别设置在腿13的槽部9、侧面、基部11。
如图6所示，首先，在大致成H型的音叉型晶体振子的全面通过溅射等形成金属膜17(图6A)。作为金属膜17使用例如底层用Cr膜、表面层用Au膜的层压膜。接着在金属膜17的表面形成光刻胶层19(图6B)。这时，需要在音叉型晶体振子的表面、背面、侧面整体地涂上光刻胶，因而使用用喷涂装置的喷涂法，或把金属膜作为电极涂敷电沉积光刻胶的电沉积涂敷法等。接着对电极的图形进行曝光、显影，除去与不形成图5的电极15的部分相当的部分的光刻胶层19(图6C)。然后通过蚀刻除去表面露出部分的金属膜17(图6D)，剥离光刻胶层19(图6E)，就形成如图5所示的电极15。
在以上所述的用于实施本发明的优选方式中，举了振动腿的剖面大致成H型的音叉型晶体振子的例子，但并不局限于此，本发明可用于带框架的AT板晶体振子。该情况下，作为振动体的部分，被框架包围并成为具有比该框架部分薄的结构的凹部形状。如果用该凹部形状替换上述实施方式的槽部制造，则显然可以适用于所谓的AT板晶体的反台面型振子。
Claims (7)
1.一种至少在一面上具有槽部的振子的制造方法，其特征在于，包括以下工序：
在由压电材料构成的基板的表面上形成由底层和表面层构成的金属膜的工序；
在所述金属膜的所述表面层上涂光刻胶形成光刻胶层的工序；
将所述光刻胶层形成振子的外形形状的图形并除去不需要的光刻胶层的工序；
将在除去了所述光刻胶层的部分露出的所述表面层通过蚀刻除去，露出所述底层的工序；
不用剥离所述表面层上残留的所述光刻胶层，而是通过将该光刻胶层形成图形并除去不需要的光刻胶层，露出对应槽部的所述表面层的工序；
将到前工序为止露出的所述底层通过蚀刻除去，露出所述基板的表面的工序；
将露出的所述基板的部分通过蚀刻除去，形成所述振子的外形的工序；
将对应所述槽部的所述表面层及所述底层通过蚀刻除去，露出所述基板的表面的工序；
对应所述槽部蚀刻露出的所述基板的表面并形成槽部的工序；以及，
除去残留的所述表面层及所述底层的金属膜的工序。
2.根据权利要求1所述的振子的制造方法，其特征在于：所述振子由晶体构成。
3.根据权利要求1或2所述的振子的制造方法，其特征在于：作为所述底层的金属膜使用Cr，作为所述表面层的金属膜使用Au。
4.根据权利要求3所述的振子的制造方法，其特征在于：作为用于蚀刻所述表面层的金属膜的蚀刻液，使用含有碘和碘化钾的溶液。
5.根据权利要求1所述的振子的制造方法，其特征在于：所述振子是在振动腿部具有槽部的音叉型振子。
6.根据权利要求1所述的振子的制造方法，其特征在于：所述振子是把所述槽部作为振动体使用的反台面型振子。
7.一种振子的制造方法，其特征在于，包括以下工序：
在晶体基板的表面上形成Cr膜，在该Cr膜的表面上形成Au膜的工序；
在所述Au膜上涂光刻胶形成光刻胶层的工序；
将所述光刻胶层形成音叉型振子的外形形状的图形并除去不需要的光刻胶层的工序；
将在除去了所述光刻胶层的部分露出的所述Au膜通过蚀刻除去，露出Cr膜的工序；
不用剥离所述Au膜上残留的所述光刻胶层，而是将所述光刻胶层形成音叉型振子的振动腿部的槽部外形形状的图形并除去不需要的所述光刻胶层，露出对应所述槽部的所述Au膜的工序；
将到前工序为止露出的所述Cr膜通过蚀刻除去，露出所述基板的表面的工序；
将露出的所述基板的部分通过蚀刻除去，形成所述振子的外形的工序；
对应所述槽部蚀刻露出的所述基板的表面来形成槽部的工序；以及，
除去残留的所述Au膜及所述Cr膜的工序。
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