JP2002033639A - 水晶ウエハー及び水晶振動子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エッチング工程の工程管理の容易な水晶振動
子を製造するためのウエハーの提供。 【解決手段】 水晶ウエハー１０に接続部３０を解して
接続された水晶振動子の長軸と平行に、水晶振動子より
幅の狭いダミーパターンを配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】この発明は携帯電話などの発振回
路に用いられる水晶振動子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】エッチング法による水晶振動子の製造方
法において、希望の周波数に合う水晶振動子の外形寸法
を得るためのエッチングする量を決定するために、各ロ
ットで専用ウエハーを作成し、第１回のエッチング後の
水晶振動子の振動周波数を測定し、第２回のエッチング
時間を算出していた。

【０００３】

【発明が解決とする課題】しかし、従来のエッチング時
間の算出方法では、振動周波数測定用の専用ウエハーを
使用するため、製品として使用できない部材が発生する
問題があった。そして、専用の電極マスクが必要であ
り、追加のエッチング量を決定するまでの間、製品製造
の間の待ち時間が発生し、製造時間が長くなる要因とな
っていた。

【０００４】

【課題解決の手段】そこで、この発明においては、寸法
測定のためのダミーパターンをウエハー内に配置する。
さらに、ダミーパターンを光学的な測定手段の最大倍率
で同一視野内に入る大きさとしたので、不要な待ち時間
がなく短時間で最大の測定精度が得られる。その結果、
エッチング時間の管理精度が向上し、最終製品の周波数
のばらつきが小さくなる。

【０００５】

【発明の実施の形態】この発明では、水晶ウエハーに支
持部を介して接続された水晶振動子と、水晶振動子の長
軸と平行に、水晶振動子より幅の狭いダミーパターンを
水晶ウエハー内に配置した。このように、水晶振動子の
発信周波数に関する主要因となるエッチング面と、同一
の面指数を持つエッチング面を持つダミーパターンのパ
ターン幅から、精度良く水晶振動子の幅を推定すること
ができ、エッチング時間の管理を正確に行うことができ
る。

【０００６】さらに、ダミーパターンの、水晶振動子の
長軸と平行な軸が、短軸となるようにした。その結果、
ダミーパターンと水晶振動子の形状と配列を類似させる
ことにより、水晶振動子のエッチング量をより正確に推
定することができる。

【０００７】ここで、ダミーウエハーの幅は１０ミクロ
ンから１００ミクロンが好ましい。ダミーウエハーの幅
をこの値とすると、光学的測定装置の同一視野内に入れ
ることができるので、測定器のステージの移動による寸
法測定の誤差がなくなるので、より正確な寸法測定と制
御が可能となる。

【０００８】また、製造方法として、水晶振動子と同じ
水晶ウエハー内に、水晶振動子より幅が狭く、かつ水晶
振動子の長軸と平行に配置されたダミーパターンをエッ
チングし、ダミーパターンの幅を測定し、ダミーパター
ン幅と、目的とする水晶振動子の幅に対応するダミーパ
ターン幅との差から、残りのエッチング時間を算出し、
再度エッチングを行うこととした。

【０００９】この方法により、専用ウエハーを使用する
必要がなく、周波数チェックのために発振を行う必要が
なくなるため、電極パターンなしの状態で中間工程の管
理が可能となる。さらに、製造工程の時間短縮と、エッ
チング工程の管理の精度も向上する。

【００１０】さらに、ダミーパターンの幅の測定時にダ
ミーパターンの厚みの測定を行い、水晶振動子表面に形
成する重りの量を算出し、所定の重りの量を前記水晶振
動子の表面に形成するようにした。この工程により、水
晶振動子の周波数調整の時間短縮が可能となる。

【００１１】

【実施例】（実施例１）図１は、この発明を音叉型水晶
振動子に適応した例を示す図である。水晶ウエハー１０
の枠部２０に接続部３０を介して音叉型水晶振動子４０
を配置する。そして、音叉型水晶振動子４０の腕の長さ
方向Ａと平行に長軸Ｂを有するダミーパターン５０を枠
部２０の一部に配置する。ここで、水晶振動子の周波数
を決める主要因となる軸となる、腕の長さ方向と平行に
ダミーパターンの長軸を設定したので、ダミーパターン
のエッチング速度は、水晶振動子等しくなり、ダミーパ
ターンの幅から水晶振動子の幅を正確に推定することが
できる。さらに、ダミーパターン５０の幅Ｗは、光学的
測定装置の視野角に合わせて５０ミクロンとした。同一
視野内にダミーパターンを配置して寸法測定することが
できるので、水晶ウエハーを配置するＸＹテーブルの移
動時のバックラッシュ等の誤差を除去することができ、
測定精度を高めることができる。初めに、第１回のエッ
チングを行い、ダミーパターンの幅Ｗを測定する。測定
結果に基づき、予め求めておいた、設計寸法と一致する
水晶振動子の幅に対応するダミーパターンの幅との差を
求め、残りのエッチング時間を算出する、残りのエッチ
ング時間の算出は、過去のエッチングデータから求めた
平均のエッチング速度を利用することができる。また、
実際のエッチング時間とエッチング幅からエッチング速
度を算出することもでき、この場合、エッチング液やエ
ッチング条件の管理にエッチング速度のデータを利用す
ることもできるこのようにして求めた残りのエッチング
時間で、残りのエッチングを行い、所望の幅の水晶振動
子を得た。 （実施例２）実施例１においては、水晶ウエハーを一度
取出し、洗浄、水洗、乾燥しダミーパターンの幅を測定
し、再度洗浄し、追加のエッチングを行ったが、本実施
例では、エッチング槽の一部または全部を透明にし、エ
ッチング槽の外からダミーパターンの幅方向が見えるよ
うにした。そして、長焦点系の対物レンズを使用するこ
とにより、一時的にエッチング液や水晶ウエハーの撹拝
を停止することにより、エッチング液から水晶ウエハー
を取出すことなく、ダミーパターンの幅を測定し、残り
のエッチング時間を算出し、エッチングを行った。この
ようにエッチング液から水晶ウエハーを取出すことな
く、エッチングを終了する事が出来るので、寸法測定時
のゴミや傷の混入がなく、水晶振動子の製造歩留りを高
めることができた。さらに、水晶ウエハーをエッチング
槽に戻すときに、外部からの不純物がエッチング液に混
入することを防止することができ、エッチング液の寿命
を延ばすことができた。 （実施例３）実施例１のダミーパターンのパターン幅の
測定時に水晶ウエハーの厚み測定を行い、水晶振動子の
重り形成前の水晶振動子の固有の振動周波数を算出し、
水晶振動子の表面に付加する重りの量を算出した。そし
て、算出量から重りとなる所望の膜厚の金属膜を水晶振
動子の表面に形成した。この方法により、従来必要とさ
れた、重りの形成後の周波数調整のうち、粗調整の工程
が不要となり、大幅な製造時間の短縮が可能となった。

【００１２】

【発明の効果】以上述べたように、この発明では、エッ
チング工程の工程管理のための専用ウエハーを使用する
ことなく、水晶振動子の材料のロスなく水晶振動子を製
造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】水晶ウエハーの上面図である。

【符号の説明】

１０ 水晶ウエハー ２０ 枠部 ３０ 接続部 ４０ 音叉型水晶振動子 ５０ ダミーパターン

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 41/22 Ｈ０１Ｌ 21/306 Ｄ Ｈ０３Ｈ 3/02 41/08 Ｃ 3/04 41/18 １０１Ａ 9/215 41/22 Ｚ Ｆターム(参考） 4G077 AA02 BB03 HA04 5F043 AA24 BB16 DD30 GG04 5J108 AA02 BB02 CC06 KK01 KK05 MM08 MM11 NA03 NB03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水晶ウエハーに接続部を介して接続され
   た水晶振動子と、前記水晶振動子の長軸と平行に、前記
   水晶振動子より幅の狭いダミーパターンを前記水晶ウエ
   ハー内に有する水晶ウエハー。
2. 【請求項２】 前記ダミーパターンの、前記水晶振動子
   の長軸と平行な軸が、短軸である請求項１記載の水晶ウ
   エハー。
3. 【請求項３】 前記ダミーウエハーの幅が１００ミクロ
   ンから５００ミクロンである請求項１記載の水晶ウエハ
   ー。
4. 【請求項４】 水晶振動子と同じ水晶ウエハー内に、前
   記水晶振動子より幅が狭く、かつ前記水晶振動子の軸と
   平行に配置されたダミーパターンをエッチングし、前記
   ダミーパターンの幅を測定し、前記ダミーパターン幅
   と、目的とする水晶振動子の幅に対応するダミーパター
   ン幅との差から、残りのエッチング時間を算出し、再度
   エッチングを行う水晶振動子の製造方法。
5. 【請求項５】 前記ダミーパターンの幅の測定時にダミ
   ーパターンの厚みの測定を行い、前記水晶振動子表面に
   形成する重りの量を算出し、所定の重りの量を前記水晶
   振動子の表面に形成する水晶振動子の製造方法。