JP2004040399A - Etching method, and etched product formed by the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水晶基板等の被成形物を所定形状にエッチング加工するためのエッチング方法及びその方法によって成形された水晶ウェハ等のエッチング成形品に係る。特に、本発明は、エッチング成形工程の簡素化を図るための対策に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、圧電振動デバイスの一種類として、小型化を図ることが容易な音叉型水晶振動子が知られている。この種の振動子は、例えば特開平10−294631号公報に開示されているように、エッチング加工により音叉型に成形された水晶ウェハに対してフォトリソグラフィー技術を利用して表面に所定の電極が形成されて成る音叉型水晶振動片を備えている。
【0003】
また、特開2002−76806号公報には、音叉型水晶振動片の各脚部それぞれの表裏面(主面)中央部に溝部を成形した構成が開示されている。このように脚部の表裏面に溝部を成形した場合、振動片を小型化しても脚部の振動損失が抑制され、CI値(クリスタルインピーダンス)を低く抑えることができて有効である。この種の音叉型水晶振動子は、特に、時計等の精密機器に搭載するのに適している。
【0004】
以下、上記脚部の表裏面に溝部を備えた音叉型水晶ウェハの成形方法として上記公報に開示されている工程について説明する。
【0005】
先ず、図3(a)に示すように水晶板(水晶Z板)である基板aを板状に加工する。この際、水晶基板aの表裏各面はポリッシュ加工により鏡面化されている。
【0006】
次に、図示しないスパッタ装置によって、水晶基板aの表面及び裏面に、Cr(クロム)膜b1、更にその表面にAu(金)膜b2をそれぞれ蒸着する(図3(b)参照)。そして、このように形成した金属膜b1,b2の表面に図3(c)に示すようにフォトレジスト層c,cを形成する。
【0007】
次に、作製しようとする音叉型水晶ウェハの形状(音叉型形状)に合致する振動片成形領域dと、水晶基板aの外縁部分である枠部e,eにそれぞれフォトレジスト層c,cが残るようにフォトレジスト層cを一部除去し、外形パターニングを行う。この状態を断面で示したものが図3(d)であり、斜視図で示したものが図4(a)である。この状態では、図4(a)に示すように、音叉型水晶ウェハの所定形状が浮かび上がるように、フォトレジスト層c,cが形成される。
【0008】
その後、図3(e)に示すように、上記図3(d)でフォトレジスト層cが形成されていない部分の各金属膜b1,b2をAuエッチング液及びCrエッチング液によって除去する。したがって、図4(b)に示すように各金属膜b1,b2が除去された部分には水晶基板aが露出することになる。
【0009】
次に、図3(f)に示すように、図3(e)で残っていたフォトレジスト層cをすべて除去する。
【0010】
その後、図3(g)に示すように、水晶基板aの表裏全面にフォトレジスト層fを形成する。
【0011】
そして、図3(h)に示すように、フォトレジスト層fの一部を除去する。具体的には、上記振動片成形領域d及び枠部e以外の部分のフォトレジスト層fを除去するだけでなく、溝部g(図3(l)参照)に相当する部分のフォトレジスト層fも除去する溝部パターニングを行う。
【0012】
次に、図3(i)に示すように、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域dと枠部eのみを残し外形エッチングを行う。
【0013】
続いて、図3(j)に示すように、音叉型水晶ウェハの脚部に成形する溝部gに相当する部分の各金属膜b1,b2をAuエッチング液及びCrエッチング液によって除去する。
【0014】
そして、図3(k)に示すように、水晶エッチング液により水晶基板aを所定深さまでエッチングして、脚部の両面に溝部g,g,…を成形し、断面形状を略H型にする。その後、フォトレジスト層f及び各金属膜b1,b2を除去することにより、図3(l)に示すような断面略H型の脚部を備えた音叉型水晶ウェハhが作製されることになる。
【0015】
このようにして作製された音叉型水晶ウェハhに対し、その振動領域の上下面に所定の電極が形成されて音叉型水晶振動片が作製され、この音叉型水晶振動片がパッケージ内に取り付けられることにより音叉型水晶振動子が完成する。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した公報に開示されている成形方法にあっては、先ず、成形しようとする音叉型水晶ウェハhの外縁よりも外側の領域をエッチングにより除去する外形エッチング工程(図3(i)の工程)を行った後、脚部の主面に溝部gを成形する溝部エッチング工程(図3(k)の工程)を行っている。つまり、水晶ウェハhの外形成形と溝部成形とを別工程で行っている。
【0017】
このため、加工工程数が多くなり、加工作業の煩雑化や加工時間の長時間化を招いてしまうといった不具合があった。また、外形エッチング工程と溝部エッチング工程のそれぞれにおいて水晶エッチング液によるエッチングが行われるため、少なくとも2回の水晶エッチングを行うことが必要であり、水晶ウェハ表面の面荒れ等の不具合を招いてしまう可能性があった。
【0018】
尚、以上の説明では音叉型水晶ウェハの外形及び溝部の加工に関して述べたが、その他の水晶ウェハ(ATカット水晶ウェハ等)の表面に溝部を成形する場合も同様に、できるだけ少ない水晶エッチング回数で最終製品を完成させることが好ましい。
【0019】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、水晶基板等の被成形物の外形及び溝部を成形するためのエッチング方法に対し、被成形物に対するエッチング回数の削減を図ることにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
−発明の概要−
上記の目的を達成するために本発明は、水晶基板等の被成形物に対する外形エッチング動作と溝部エッチング動作とを並行させることにより、一度のエッチング工程で外形及び溝部の両方を成形するようにしている。この場合、外形エッチングに必要なエッチング量と溝部エッチングに必要なエッチング量とは互いに異なる。つまり、溝部を成形するためのエッチング量は、外形を成形するためのエッチング量に比べて少ない。このため、外形エッチング動作の開始時点に対して溝部エッチング動作の開始時点が遅延するように、溝部成形領域の表面にエッチング遅延膜を予め存在させておく。
【0021】
−解決手段−
具体的には、被成形物をエッチング処理することによって、所定の外形形状及び溝部を有するエッチング成形品を成形するために、上記被成形物に対し、成形しようとするエッチング成形品の外縁よりも外側の領域をエッチングにより除去する「外形エッチング動作」と、被成形物上における溝部成形領域をエッチングにより凹陥させる「溝部エッチング動作」とを実行するエッチング方法を前提とする。このエッチング方法に対し、先ず、溝部成形領域の表面のみにエッチング遅延膜を予め存在させておく。この状態で被成形物に対するエッチング処理を実行することで、「外形エッチング動作」の開始後、この外形エッチングと共にエッチング遅延膜が溶融し、このエッチング遅延膜が溶融除去された後に、上記「溝部エッチング動作」が開始されるようにしている。この場合、エッチング遅延膜としては、「溝部エッチング動作」の開始時に「外形エッチング動作」が並行されるように形成(材料や膜厚の設定)してもよいし、「溝部エッチング動作」の開始時には既に「外形エッチング動作」が終了しているように形成してもよい。
【0022】
上記エッチング遅延膜を溝部成形領域の表面に存在させておくための具体的な手法としては以下のものが掲げられる。先ず、エッチングレートの高い材料(エッチング液により容易に溶融する材料)を下層とし、エッチングレートの低い材料(容易には溶融しない材料)を上層とするコート層を、成形しようとするエッチング成形品の外縁よりも内側の領域に形成しておく。そして、溝部成形領域において上記上層のみを除去することにより露出した下層をエッチング遅延膜として利用して被成形物に対するエッチング処理を実行する。
【0023】
また、他の手法としては、エッチング遅延膜の材料として、成形しようとするエッチング成形品の外縁よりも内側の領域であって且つ溝部成形領域以外の領域に形成される膜の材料よりもエッチングレートが高いものを採用することも掲げられる。
【0024】
これらの特定事項により、被成形物に対するエッチング処理を開始した時点では、被成形物上におけるエッチング遅延膜が存在していない領域、つまり成形しようとするエッチング成形品の外縁よりも外側の領域では直ちにエッチングが開始される(外形エッチング動作の開始)。これに対し、被成形物上におけるエッチング遅延膜が存在している領域、つまり溝部成形領域ではエッチング遅延膜の溶融が開始されるのみであって、この部分での被成形物のエッチングは未だ開始されない。
【0025】
そして、この状態が所定時間継続し、溝部成形領域に存在していたエッチング遅延膜が完全に溶融除去された後には、この溝部成形領域においても被成形物のエッチングが開始される(溝部エッチング動作の開始)。つまり、溝部エッチング動作が外形エッチング動作と並行されることになる。また、溝部エッチング動作の開始時には既に外形エッチング動作が終了している場合もある。そして、この溝部成形領域におけるエッチング量が所定量に達した時点でエッチング処理を終了する。
【0026】
これにより、溝部成形領域にあっては、所定深さの溝部が成形されており、溝部エッチング動作よりも先行してエッチングが開始されていたエッチング成形品の外縁よりも外側の領域では、十分なエッチング量が得られてエッチング成形品の外形が所望の形状で得られている。
【0027】
尚、上述した如くエッチングレートの異なる2種類の材料を利用する場合、例えば、エッチングレートの高い材料としてはCrが、エッチングレートの低い材料としてはAuが使用される。つまり、上記2層のコート層を使用する場合には、成形しようとするエッチング成形品の外縁よりも内側の領域(エッチング成形品となるべき部分)ではCrとAuの2層構造となり、溝部成形領域ではCrのみの1層構造となっている。その結果、この2層構造部分ではエッチングは行われず、1層構造部分ではCrの溶融後に溝部エッチング動作によって所定量(溝の深さ分だけ)のエッチングが行われることになる。ここで使用可能な材料としてはこれらに限るものではない。
【0028】
上記エッチング方法によって成形される成形品として、具体的には音叉型水晶ウェハが掲げられる。この場合、溝部は、その主面中央部に形成されることになる。
【0029】
このように音叉型水晶ウェハの主面上に溝部を成形した場合、この音叉型水晶ウェハを使用して作製される音叉型水晶振動片を小型化しても脚部の振動損失が抑制され、CI値を低く抑えることができて有効である。
【0030】
また、上記各解決手段のうち何れか一つのエッチング方法において成形されたエッチング成形品も本発明の技術的思想の範疇である。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明は、音叉型水晶振動子を構成する音叉型水晶ウェハのエッチングによる成形方法に本発明を適用した場合について説明する。
【0032】
−音叉型水晶振動子の構成説明−
音叉型水晶ウェハのエッチングによる成形方法の説明の前に、先ず、音叉型水晶振動子の構成について説明する。
【0033】
図1(a)は本形態に係る音叉型水晶振動子に備えられる音叉型水晶振動片1を示す図である。また、図1(b)は図1(a)におけるB−B線に沿った断面図である。
【0034】
この音叉型水晶振動片1は、2本の脚部11,12を備えており、各脚部11,12に第1及び第2の励振電極13,14が形成されている。図1(a)では、これら励振電極13,14の形成部分に斜線を付している。
【0035】
また、本音叉型水晶振動片1は、各脚部11,12それぞれの表裏面となる主面11a,12aの中央部に矩形状の溝部11c,12cが成形されている。これら溝部11c,12cを加工するためのエッチング工程については後述する。
【0036】
このように各脚部11,12の表裏面に溝部11c,12cを成形した場合、音叉型水晶振動片1を小型化しても脚部11,12の振動損失が抑制され、CI値(クリスタルインピーダンス)を低く抑えることができて有効である。
【0037】
上記第1の励振電極13は、一方の脚部11の表裏面(主面)11aに成形されている溝部11cの内部と他方の脚部12の側面12bとに設けられ、それぞれが接続されている。同様に、第2の励振電極14は、他方の脚部12の表裏面(主面)12aに成形されている溝部12cの内部と一方の脚部11の側面11bとに設けられ、それぞれが接続されている。これら励振電極13,14は、クロム(Cr)及び金(Au)の金属蒸着によって形成された薄膜であって、その膜厚は例えば2000Åに設定されている。
【0038】
また、図示しないが、この音叉型水晶振動片1はベースに支持され、このベースの外周部に音叉型水晶振動片1を覆うようにキャップが取り付けられて音叉型水晶振動子が構成される。
【0039】
−音叉型水晶ウェハのエッチング工程の説明−
次に、音叉型水晶ウェハのエッチングによる成形方法について図2を用いて説明する。この図2は、図1においてII−II線に沿った断面における加工状態を示している。
【0040】
先ず、図2(a)に示すように水晶基板2を板状に加工する。この際、水晶基板2の表裏各面はポリッシュ加工により鏡面化されている。
【0041】
次に、図示しないスパッタ装置によって、水晶基板2の表面及び裏面にCr膜31及びその表面にAu膜32をそれぞれ蒸着する。そして、このように形成した金属膜31,32の上に図2(c)に示すようにフォトレジスト層4,4を形成する。
【0042】
次に、図2(d)に示すように、作製しようとする音叉型水晶ウェハの形状(音叉型形状)に合致する振動片成形領域Aと、水晶基板2の外縁部分である枠部Cにそれぞれフォトレジスト層4,4が残るようにフォトレジスト層4を一部除去し、外形パターニングを行う。
【0043】
次に、図2(e)に示すように、上記図2(d)でフォトレジスト層4が形成されていない部分の各金属膜31,32をAuエッチング液及びCrエッチング液によって除去する。これにより、金属膜31,32が除去された部分には、水晶基板2が露出することになる。
【0044】
その後、図2(f)に示すように、図2(e)で残っていたフォトレジスト層4をすべて除去する。
【0045】
その後、図2(g)に示すように、水晶基板2の表裏全面にフォトレジスト層5を形成する。
【0046】
そして、図2(h)に示すように、フォトレジスト層5の一部を除去する。具体的には、溝部11c,12cに相当する部分のフォトレジスト層5を除去する溝部パターニングを行う。
【0047】
次に、図2(i)に示すように、上記図2(h)でフォトレジスト層5が形成されていない部分のAu膜32のみをAuエッチング液によって除去する。これにより、溝部11c,12cに相当する部分では、金属膜としてCr膜31のみが残った状態になる。
【0048】
その後、図2(j)に示すように、図2(i)で残っていたフォトレジスト層5をすべて除去する。これにより、溝部11c,12cに相当する部分では金属膜として本発明でいうエッチング遅延膜として機能するCr膜31のみが存在し、溝部11c,12cに相当する部分以外の領域では金属膜としてCr膜31とAu膜32の2層が存在することになる。
【0049】
尚、CrとAuとを比較した場合、Crの方がエッチングレートが高い。つまり、エッチング液(本形態の場合には、フッ酸+フッ化アンモニウム溶液)により容易に溶融する材料である。これに対し、Auはエッチング液による溶融は殆どない材料である。
【0050】
続いて、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、金属膜31,32が存在しておらず水晶基板2が露出している部分がエッチングされることになる。この際、溝部11c,12cに相当する部分では金属膜としてCr膜31が存在しているのみであるため、このCr膜31も水晶エッチング液によってエッチング(溶融除去)されていく。図2(k)は、この外形エッチング工程の途中の状態であって、溝部11c,12cに相当する部分のCr膜31が完全に除去された状態を示している。この時、未だ外形エッチング工程は完了しておらず、部分的に水晶基板2が薄板の状態で残っている。
【0051】
この状態を経て、更に水晶エッチング液によるエッチングを進めていくと、Cr膜31が完全に除去された溝部11c,12cに相当する部分においても水晶基板2のエッチングが開始される。つまり、水晶ウェハ外形エッチング工程と溝部エッチング工程とが並行されることになる。
【0052】
このエッチング工程を所定時間継続し、溝部11c,12cのエッチング量が所定量に達した時点でエッチング工程を終了する。これにより、図2(l)に示すように、脚部の両面に溝部11c,12cが成形され、この脚部は断面形状が略H型となる。このようにして所定の外形形状であって主面に溝部11c,12cを有する水晶ウェハ1Aが成形され、残っている各金属膜31,32をAuエッチング液及びCrエッチング液によって除去して、図2(m)に示すような断面略H型の脚部を備えた音叉型水晶ウェハ1Aが完成する。
【0053】
尚、図2(l)に示す状態で水晶ウェハ1A上に残っている金属膜31,32は、除去することなく、その後に行われる電極形成時の配線パターンの一部として利用したり、音叉型水晶振動子の周波数調整時に部分的に除去(例えば周波数調整を行うためのミーリング)するための重み付け電極として利用してもよい。
【0054】
このようにして成形された音叉型水晶ウェハ1Aの各脚部11,12に、上記第1及び第2の励振電極13,14を形成して音叉型水晶振動片1を作製し、これをベースに支持し、このベースの外周部にキャップが取り付けられて音叉型水晶振動子が作製されることになる。このようにして作製された音叉型水晶振動子の共振周波数としては、例えば20kHz、32kHz、40kHz、60kHz、75kHz、77.5kHzなどが掲げられる。また、これら周波数以外の音叉型水晶振動子も作製することは可能である。また、表面実装型の音叉型水晶振動子等として作製してもよい。
【0055】
以上説明したように、本形態では、水晶基板2に対するエッチング工程を一度行うのみで音叉型水晶ウェハ1Aの外形を所定の音叉型形状に成形できると共に、その主面に溝部11c,12cを形成することができる。つまり、水晶基板2に対して複数回のエッチングを行うことがないため、加工作業の煩雑化や加工時間の長時間化を回避することができると共に、水晶ウェハ1A表面の面荒れ等の不具合を招くことがなく高品質の音叉型水晶ウェハ1Aを作製することができる。
【0056】
−その他の実施形態−
以上説明した実施形態では、溝部11c,12cに相当する部分にはCr膜31のみを存在させ、溝部11c,12cに相当する部分以外の領域ではCr膜31とAu膜32の2層を存在させていた。本発明はこれに限らず、溝部11c,12cに相当する部分にはCr膜を存在させ、溝部11c,12cに相当する部分以外の領域では酸化Cr膜を存在させるようにしてもよい。一般にCr(非酸化)膜に比べて酸化Cr膜の方がエッチングレートが低い(エッチング液に溶け難い)とされており、これらのエッチングレート差を利用することによって溝部11c,12cに相当する部分のみをエッチングして溝部11c,12cを成形することも可能である。このCr膜に対して部分的に酸化させる手法としては、エキシマUV照射、UV−O3ドライ洗浄、O2プラズマなどが掲げられる。
【0057】
また、このように溝部11c,12cに相当する領域と、それ以外の領域とに形成される各膜にエッチングレートの差を設ける手法としては、各領域に同一材料の膜(例えばCr膜)を形成すると共に、前者の領域に形成される膜の膜厚に対して後者の領域に形成される膜の膜厚を厚く設定しておくことも掲げられる。
【0058】
以上説明した実施形態は音叉型水晶ウェハのエッチングによる成形方法に本発明を適用した場合であった。本発明はこれに限らず、その他の水晶ウェハ(ATカット水晶ウェハ等)に溝部を成形する場合にも適用可能である。
【0059】
また、本発明は、水晶ウェハに限らず、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムなどを使用した圧電振動片や、その他種々の電子部品の製造に適用することも可能である。更に、被成形物として圧電材料に限らず、ガラス、金属、半導体などの種々の材料に対しても適用可能である。
【0060】
また、エッチング遅延膜の構成材料としてはCrに限らず、エッチングレートが比較的高い材料であれば種々の材料が適用可能である。また、上記Au膜に代えてNi膜を適用することも可能である。
【0061】
加えて、エッチング遅延膜を形成するための手法としては上述した実施形態のものに限らず、レーザ照射によって選択的に金属膜(上記実施形態の場合はAu膜)を除去して所定領域のみにエッチング遅延膜を露出させるようにしてもよいし、レーザ照射に代えてミーリングを行ってもよい。
【0062】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、外形エッチング動作の開始時点に対して溝部エッチング動作の開始時点が遅延するように、溝部成形領域の表面にエッチング遅延膜を予め存在させておき、この状態で、エッチング処理を実行させている。これにより、一度のエッチング工程で外形及び溝部の両方を適切に成形できるようにしている。その結果、被成形物に対するエッチング工程を一度行うのみでエッチング成形品の外形を所定形状に成形できると共に、溝部を形成することができる。つまり、被成形物に対して複数回のエッチングを行うことがないため、加工作業の煩雑化や加工時間の長時間化を回避することができると共に、エッチング成形品表面の面荒れ等の不具合を招くことがなく高品質のエッチング成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は実施形態に係る音叉型水晶振動片を示す図であり、(b)は(a)におけるB−B線に沿った断面図である。
【図2】実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程を示す図である。
【図3】従来技術における音叉型水晶ウェハの成形工程を示す図である。
【図4】従来技術における音叉型水晶ウェハ成形途中の水晶基板を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 音叉型水晶振動片
1A 音叉型水晶ウェハ
11c,12c 溝部
2 水晶基板(被成形物)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an etching method for etching a formed object such as a quartz substrate into a predetermined shape and an etched product such as a quartz wafer formed by the method. In particular, the present invention relates to measures for simplifying an etching molding process.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A tuning-fork type crystal resonator that can be easily reduced in size has been known as one type of piezoelectric vibration device. As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-294631, for example, a vibrator of this type has a predetermined electrode formed on the surface thereof using a photolithography technique on a quartz wafer formed into a tuning fork shape by etching. A tuning-fork type quartz vibrating piece formed is provided.
[0003]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-76806 discloses a configuration in which a groove is formed in the center of the front and back (main surface) of each leg of a tuning-fork type quartz vibrating reed. When the grooves are formed on the front and back surfaces of the legs as described above, vibration loss of the legs is suppressed even when the vibrating piece is downsized, and the CI value (crystal impedance) can be suppressed to be low, which is effective. This type of tuning-fork type crystal resonator is particularly suitable for being mounted on precision equipment such as a timepiece.
[0004]
Hereinafter, the steps disclosed in the above publication as a method of forming a tuning-fork type quartz wafer having grooves on the front and back surfaces of the legs will be described.
[0005]
First, as shown in FIG. 3A, a substrate a which is a quartz plate (quartz Z plate) is processed into a plate shape. At this time, the front and back surfaces of the quartz substrate a are mirror-finished by polishing.
[0006]
Next, a Cr (chromium) film b1 is vapor-deposited on the front and back surfaces of the quartz substrate a, and an Au (gold) film b2 is further vapor-deposited on the front surface by a sputtering device (not shown) (see FIG. 3B). Then, photoresist layers c, c are formed on the surfaces of the metal films b1, b2 thus formed, as shown in FIG.
[0007]
Next, a photoresist layer c, c is formed on the vibrating piece forming region d that matches the shape (tuning fork shape) of the tuning fork type quartz wafer to be manufactured, and on the frame portions e, e, which are the outer edges of the quartz substrate a. The photoresist layer c is partially removed so as to remain, and outer shape patterning is performed. FIG. 3D shows this state in cross section, and FIG. 4A shows a perspective view in this state. In this state, as shown in FIG. 4A, the photoresist layers c, c are formed so that a predetermined shape of the tuning-fork type quartz wafer emerges.
[0008]
Thereafter, as shown in FIG. 3E, the metal films b1 and b2 in the portion where the photoresist layer c is not formed in FIG. 3D are removed by using an Au etching solution and a Cr etching solution. Therefore, as shown in FIG. 4B, the quartz substrate a is exposed at the portion where the metal films b1 and b2 have been removed.
[0009]
Next, as shown in FIG. 3F, the photoresist layer c remaining in FIG. 3E is entirely removed.
[0010]
Thereafter, as shown in FIG. 3G, a photoresist layer f is formed on the entire front and back surfaces of the quartz substrate a.
[0011]
Then, as shown in FIG. 3H, a part of the photoresist layer f is removed. Specifically, in addition to removing the photoresist layer f in a portion other than the resonator element forming region d and the frame portion e, the photoresist layer f in a portion corresponding to the groove portion g (see FIG. 3L) is also removed. The groove to be removed is patterned.
[0012]
Next, as shown in FIG. 3I, outer shape etching is performed using a quartz etchant. That is, the outer shape etching is performed while leaving only the resonator element forming region d and the frame portion e.
[0013]
Subsequently, as shown in FIG. 3 (j), each of the metal films b1 and b2 corresponding to the groove g formed in the leg of the tuning-fork type quartz wafer is removed with an Au etching solution and a Cr etching solution.
[0014]
Then, as shown in FIG. 3 (k), the quartz substrate a is etched to a predetermined depth with a quartz etchant to form grooves g, g,... . Thereafter, by removing the photoresist layer f and the respective metal films b1 and b2, a tuning-fork type quartz wafer h having legs with a substantially H-shaped cross section as shown in FIG. .
[0015]
Predetermined electrodes are formed on the upper and lower surfaces of the vibrating region of the tuning-fork type crystal wafer h thus manufactured to form a tuning-fork type crystal vibrating piece, and the tuning-fork type crystal vibrating piece is mounted in a package. This completes the tuning fork type crystal resonator.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the forming method disclosed in the above-mentioned publication, first, an outer shape etching step of removing a region outside the outer edge of the tuning-fork type quartz wafer h to be formed by etching (see FIG. 3 (i)). After the step (g), a groove etching step (step (k) in FIG. 3) for forming a groove g on the main surface of the leg is performed. That is, the outer shape forming and the groove forming of the quartz wafer h are performed in different steps.
[0017]
For this reason, there is a problem that the number of processing steps is increased and the processing operation is complicated and the processing time is lengthened. In addition, since the etching with the crystal etching solution is performed in each of the outer shape etching step and the groove portion etching step, it is necessary to perform at least two times of crystal etching, which may cause defects such as surface roughness of the crystal wafer surface. There was sex.
[0018]
In the above description, the outer shape of the tuning-fork type crystal wafer and the processing of the groove have been described. It is preferable to complete the final product.
[0019]
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to reduce the number of etching times for a molded object with respect to an etching method for molding the outer shape and a groove portion of the molded object such as a quartz substrate. The goal is to reduce it.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
-Summary of the invention-
In order to achieve the above object, the present invention is to form both the outer shape and the groove portion in a single etching process by making the outer shape etching operation and the groove portion etching operation on a molded object such as a quartz substrate parallel. I have. In this case, the amount of etching required for outer shape etching and the amount of etching required for groove etching are different from each other. That is, the etching amount for forming the groove is smaller than the etching amount for forming the outer shape. Therefore, an etching delay film is previously provided on the surface of the groove forming region so that the start of the groove etching operation is delayed from the start of the external shape etching operation.
[0021]
-Solution-
Specifically, in order to form an etching molded product having a predetermined external shape and a groove by etching the molded product, the molded product is formed on the molded product more than the outer edge of the etched molded product to be molded. It is assumed that an etching method for performing an “outline etching operation” for removing an outer region by etching and a “groove etching operation” for recessing a groove forming region on a workpiece by etching. For this etching method, first, an etching delay film is previously provided only on the surface of the groove forming region. By performing the etching process on the molded object in this state, after the “outline etching operation” is started, the etching delay film is melted together with the outline etching, and after the etching delay film is melted and removed, the “groove etching” is performed. Operation ”is started. In this case, the etching delay film may be formed so that the “outline etching operation” is performed in parallel with the “groove etching operation” at the start of the “groove etching operation”, or the “groove etching operation” is started. At times, it may be formed such that the “outline etching operation” has already been completed.
[0022]
The following is a specific technique for keeping the etching delay film on the surface of the groove forming region. First, a coating layer in which a material having a high etching rate (a material which is easily melted by an etchant) is used as a lower layer and a material having a low etching rate (a material which is not easily melted) is used as an upper layer is formed by etching a molded article to be formed. It is formed in a region inside the outer edge. Then, an etching process is performed on the object using the lower layer exposed by removing only the upper layer in the groove forming region as an etching delay film.
[0023]
Further, as another method, as the material of the etching delay film, the etching rate is higher than the material of the film formed in the region inside the outer edge of the etching molded product to be molded and in the region other than the groove molding region. It is also advocated to adopt the one with high.
[0024]
According to these specific items, at the time when the etching process on the molded object is started, immediately in the region where the etching delay film is not present on the molded object, that is, in the region outside the outer edge of the etched molded product to be molded, Etching is started (start of the outline etching operation). On the other hand, in the region where the etching delay film is present on the molded object, that is, only in the groove forming region, the melting of the etching delayed film is started, and the etching of the molded object in this portion is still started. Not done.
[0025]
This state continues for a predetermined time, and after the etching delay film existing in the groove forming region is completely melted and removed, etching of the object is started also in the groove forming region (groove etching operation). The start of the). That is, the groove etching operation is performed in parallel with the outer shape etching operation. In some cases, the outline etching operation has already been completed at the start of the groove etching operation. Then, when the amount of etching in the groove forming region reaches a predetermined amount, the etching process ends.
[0026]
Thereby, in the groove forming region, a groove having a predetermined depth is formed, and in a region outside the outer edge of the etched molded product in which the etching has been started prior to the groove etching operation, a sufficient amount is provided. The etching amount is obtained, and the outer shape of the etching molded product is obtained in a desired shape.
[0027]
When two kinds of materials having different etching rates are used as described above, for example, Cr is used as a material having a high etching rate, and Au is used as a material having a low etching rate. In other words, when the above-mentioned two coat layers are used, the region inside the outer edge of the etched molded product to be molded (the portion to be an etched molded product) has a two-layer structure of Cr and Au, and the groove is formed. The region has a single-layer structure of only Cr. As a result, the etching is not performed in the two-layer structure portion, and in the one-layer structure portion, a predetermined amount (by the depth of the groove) is etched by the groove etching operation after the melting of Cr. Materials usable here are not limited to these.
[0028]
As a molded article formed by the above-mentioned etching method, a tuning fork type quartz wafer is specifically mentioned. In this case, the groove is formed at the center of the main surface.
[0029]
When the grooves are formed on the main surface of the tuning fork type quartz wafer in this way, even if the tuning fork type quartz vibrating piece manufactured using this tuning fork type quartz wafer is miniaturized, the vibration loss of the legs is suppressed, and CI This is effective because the value can be kept low.
[0030]
Further, an etching molded product molded by any one of the above-mentioned solving means is also included in the technical idea of the present invention.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention will be described with respect to a case where the present invention is applied to a forming method of a tuning fork type quartz crystal wafer constituting a tuning fork type crystal resonator by etching.
[0032]
-Description of the tuning fork type crystal unit-
Before describing the method of forming a tuning fork type quartz wafer by etching, first, the configuration of the tuning fork type quartz resonator will be described.
[0033]
FIG. 1A is a diagram showing a tuning-fork type
[0034]
The tuning-fork type
[0035]
The tuning-fork type
[0036]
When the
[0037]
The
[0038]
Although not shown, the tuning-fork type
[0039]
-Explanation of the etching process of tuning fork type quartz wafer-
Next, a method of forming a tuning fork type quartz wafer by etching will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a processing state in a cross section taken along line II-II in FIG.
[0040]
First, as shown in FIG. 2A, the
[0041]
Next, a
[0042]
Next, as shown in FIG. 2D, a vibrating piece forming region A that matches the shape (tuning fork shape) of the tuning fork type quartz wafer to be manufactured, and a frame portion C that is an outer edge portion of the
[0043]
Next, as shown in FIG. 2E, portions of the
[0044]
Thereafter, as shown in FIG. 2F, the
[0045]
Thereafter, as shown in FIG. 2G, a
[0046]
Then, as shown in FIG. 2H, a part of the
[0047]
Next, as shown in FIG. 2I, only the portion of the
[0048]
Thereafter, as shown in FIG. 2J, the
[0049]
When Cr and Au are compared, Cr has a higher etching rate. That is, it is a material that can be easily melted by an etching solution (in the case of this embodiment, a hydrofluoric acid + ammonium fluoride solution). On the other hand, Au is a material that is hardly melted by the etchant.
[0050]
Subsequently, external shape etching is performed using a crystal etching solution. That is, the portion where the
[0051]
When the etching with the quartz etching solution is further advanced through this state, the etching of the
[0052]
This etching process is continued for a predetermined time, and the etching process is terminated when the etching amount of the
[0053]
The
[0054]
The above-mentioned first and
[0055]
As described above, in this embodiment, the outer shape of the tuning-fork
[0056]
-Other embodiments-
In the embodiment described above, only the
[0057]
As a method for providing a difference in etching rate between the films formed in the regions corresponding to the
[0058]
The embodiment described above is a case where the present invention is applied to a forming method of a tuning fork type quartz wafer by etching. The present invention is not limited to this, and can be applied to a case where a groove is formed in another quartz wafer (such as an AT-cut quartz wafer).
[0059]
Further, the present invention is not limited to a quartz crystal wafer, and can be applied to the manufacture of a piezoelectric vibrating reed using lithium niobate, lithium tantalate, or the like, and other various electronic components. Further, the present invention can be applied not only to the piezoelectric material as the molded object, but also to various materials such as glass, metal, and semiconductor.
[0060]
Further, the constituent material of the etching delay film is not limited to Cr, and various materials can be applied as long as the material has a relatively high etching rate. Further, a Ni film can be applied instead of the Au film.
[0061]
In addition, the method for forming the etching delay film is not limited to the method of the above-described embodiment, and the metal film (Au film in the case of the above-described embodiment) may be selectively removed by laser irradiation and only the predetermined region may be formed. The etching delay film may be exposed, or milling may be performed instead of laser irradiation.
[0062]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, an etching delay film is previously provided on the surface of the groove forming region so that the start time of the groove etching operation is delayed with respect to the start time of the outer shape etching operation, and in this state, The etching process is being performed. Thus, both the outer shape and the groove can be appropriately formed in a single etching step. As a result, the outer shape of the etched article can be formed into a predetermined shape by performing the etching step once on the article, and the groove can be formed. In other words, since a plurality of etchings are not performed on the molded object, it is possible to avoid complicated processing operations and a long processing time, and to prevent defects such as surface roughness of the etched molded product surface. A high-quality etched product can be obtained without inviting.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a diagram illustrating a tuning-fork type quartz vibrating piece according to an embodiment, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 2 is a view showing a forming process of a tuning fork type quartz wafer according to the embodiment.
FIG. 3 is a view showing a forming process of a tuning fork type quartz wafer in the prior art.
FIG. 4 is a perspective view showing a quartz substrate in the process of forming a tuning fork type quartz wafer in the prior art.
[Explanation of symbols]
1 tuning-fork type
Claims (5)
上記溝部成形領域の表面のみにエッチング遅延膜を予め存在させた状態で被成形物に対するエッチング処理を実行し、「外形エッチング動作」の開始後、この外形エッチングと共にエッチング遅延膜が溶融し、このエッチング遅延膜が溶融除去された後に、上記「溝部エッチング動作」が開始されることを特徴とするエッチング方法。In order to form an etching molded product having a predetermined external shape and a groove by etching the molded product, a region outside the outer edge of the etched molded product to be molded is etched with respect to the molded product. An etching method for performing a “groove etching operation” to remove by the “etching operation” and a “groove etching operation” for recessing the groove forming region on the workpiece by etching.
An etching process is performed on the workpiece in a state where the etching delay film is present only on the surface of the groove forming region in advance, and after the “outline etching operation” starts, the etching delay film is melted together with the outline etching, and this etching is performed. An etching method, wherein the “groove etching operation” is started after the delay film is melted and removed.
エッチングレートの高い材料を下層とし、エッチングレートの低い材料を上層とするコート層を、成形しようとするエッチング成形品の外縁よりも内側の領域に形成しておき、溝部成形領域において上記上層のみを除去することにより露出した下層をエッチング遅延膜として利用して被成形物に対するエッチング処理を実行することを特徴とするエッチング方法。The etching method according to claim 1,
A coat layer having a material having a high etching rate as a lower layer and a material having a lower etching rate as an upper layer is formed in a region inside an outer edge of an etching molded product to be molded, and only the upper layer is formed in a groove molding region. An etching method, wherein an etching process is performed on a molded object by using a lower layer exposed by removal as an etching delay film.
エッチング遅延膜の材料は、成形しようとするエッチング成形品の外縁よりも内側の領域であって且つ溝部成形領域以外の領域に形成される膜の材料よりもエッチングレートが高いものあることを特徴とするエッチング方法。The etching method according to claim 1,
The material of the etching delay film is a material having a higher etching rate than a material of a film formed in a region inside the outer edge of the etching molded product to be molded and in a region other than the groove molding region. Etching method.
エッチング成形品は、音叉型水晶ウェハであって、
溝部は、その主面中央部に形成されることを特徴とするエッチング方法。The etching method according to claim 1, 2 or 3,
The etching molded product is a tuning fork type quartz wafer,
The etching method, wherein the groove is formed at the center of the main surface.
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