JP2004104365A - 圧電素子片の加工方法、及び圧電振動片の製造方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】圧電振動片の主面に設けられる凹み領域の異なる深さの数に対応したｎ層（ｎ≧２：整数）の耐蝕膜をウエハ両面に積層する。耐蝕膜各層は、互いにエッチング選択比が大きい例えばＣｒ／Ａｕ膜のような２種以上の金属材料で構成する。耐蝕膜を振動片外形にフォトエッチングした後、最も浅い凹み領域以外の凹み領域の平面形状を深さ順に耐蝕膜にパターニングする。ウエハを貫通エッチングして振動片外形を加工した後、耐蝕膜最上層を最も浅い凹み領域の平面形状にパターニングして、振動片の表面形状に対応する立体構造の耐蝕膜を完成させる。耐蝕膜の露出部分を１層ずつ除去しながら、ウエハ露出面を順次ハーフエッチングする。
【効果】所望の外形及び表面形状の圧電素子片を、より一層の小型化に対応しつつ、エッチング不良無く、高い形状精度で製造できる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、様々な電子機器について圧電振動子や角速度センサ等として使用される圧電デバイスの製造方法に関し、特に水晶等の圧電材料からなるウエハをフォトエッチングすることにより圧電素子片を所望の形状に加工する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に圧電振動片や角速度センサは、フォトリソグラフィ技術を利用して水晶等の圧電材料のウエハをエッチングし、所望の外形を加工して多数の圧電素子片を形成し、かつその表面に成膜した電極材料をパターニングすることにより製造される。他方最近は、小型化・薄型化の要求に対応しつつ電界効率の向上及びＣＩ値の低下を実現するために、振動腕の主面に設けた溝の内面に駆動電極を形成する構造の音叉型圧電振動片や、厚みすべりモードを主振動とする圧電振動片の主面に薄肉励振部を凹設した所謂逆メサ構造が開発されている。
【０００３】
通常このように主面に凹みを有する圧電振動片を製造する場合、振動片の外形を加工した後で、更にウエハ表面をフォトエッチングすることにより所望の凹みを形成する工程が追加される。即ち、先ずウエハ全面に耐蝕膜を形成し、その上に形成したフォトレジスト層をパターニングしかつエッチングして前記耐蝕膜に振動片の外形を転写し、露出したウエハ表面をエッチングして振動片の外形を加工する。次に、残存する耐蝕膜を剥離した後、新たに耐蝕膜を前記ウエハ表面に形成し、同様にその上に形成したフォトレジスト層をパターニングしかつエッチングして前記耐蝕膜に凹み、例えば音叉振動腕の溝の形状を転写し、露出したウエハ表面をハーフエッチングする。
【０００４】
また、本願出願人は、特開２００２−７６８０６号公報において、その主面に溝を設けたＨ型断面の振動腕を有する音叉型圧電振動片の製造方法を開示している。この方法では、先ず水晶ウエハの両面に耐蝕膜を形成し、その上に形成したフォトレジスト層をパターニングしかつエッチングして前記耐蝕膜に振動片の外形を転写する。次に、残存するフォトレジスト層を剥離した後、新たにフォトレジスト層を前記ウエハ表面に形成し、振動片の外形及び振動腕の溝形状をパターニングする。露出したウエハ表面を十分に貫通エッチングして、厚み方向にヒレ状突起が残らないように振動片の外形を加工する。更に、露出した耐蝕膜をエッチングしかつそれにより露出したウエハ表面をハーフエッチングして、振動腕に溝を加工する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、最近は、図９に例示する音叉型水晶振動片１のように、振動腕２の上下主面に溝３を有すると共に、パッケージに片持ちに固定される基端部４の厚さを、その振動腕側に段差５を設けて厚くすることによって、より一層の薄型化と十分な支持強度の確保とを同時に図り得る構造が提案されている。このように異なる複数の深さの凹凸領域を有する表面形状の振動片を製造するために、上述した従来の方法では、ウエハに振動片の外形形成後に振動片表面に異なる深さの凹みを形成する毎に、新たに耐蝕膜を形成しかつフォトエッチングする追加工程を更に追加することになる。
【０００６】
この追加工程は、先に外形や凹みを形成したウエハ表面に新たに耐蝕膜及びフォトレジスト層を成膜するので、外形の角や凹みの角及び隅で膜厚が薄くなったり切れたりし、エッチング不良が起こるという問題がある。これを防止するためには、耐蝕膜全体を通常よりも厚く成膜しなければならず、却って膜の耐蝕性が低下したりフォトレジスト層を露光したときのパターン精度が低下する虞がある。この問題は、振動片及び加工するパターンが微小化するほど深刻になる。
【０００７】
また、同じウエハ表面に何度も耐蝕膜を形成すると、膜材料でウエハ表面が汚染され易く、後から形成する耐蝕膜に欠陥が生じて、同様に耐蝕性の低下を招くことになる。更に、振動片の外形加工後は、フォトレジスト層をスピンコートではなくスプレー塗布等で形成することになるが、塗布面積が小さいのでピンホール等の膜欠陥を生じ易い。そのために、エッチング不良や品質低下を来す虞がある。しかも、振動片の外形加工後におけるフォトマスクの位置合わせや露光・現像等の作業はウエハの取扱いが難しく、簡単に割れたり破損する虞があり、作業性を低下させる。また、フォトマスクのアライメントマークは、最初に振動片の外形をフォトエッチングする際にウエハ表面に凹みが設けられるが、その後エッチングする毎にその表面形状が僅かに変形し、次第に正確なマスク合わせが困難になって、形状精度が低下する虞がある。
【０００８】
他方、特開２００２−７６８０６号公報に記載の方法は、振動片の表面に同じ１つの深さの凹みだけを形成するのには適しているが、異なる２以上の深さの凹凸領域を加工することは困難であり、同様に新たに耐蝕膜を形成してフォトエッチングしなければならない。
【０００９】
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧電材料のウエハをフォトエッチングすることにより、所望の外形と異なる複数の深さの領域を含む表面形状とを備えた圧電素子片を加工する場合に、ウエハに形成する耐蝕膜及びフォトレジスト層の欠陥やそれによるエッチング不良を起こす虞が無く、高品質で形状精度の高い加工が可能で、作業性が良く、しかも圧電素子片の微小化に対応し得る圧電素子片の加工方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の別の目的は、特に所望の外形と異なる複数の深さの領域を含む表面形状とを備えた圧電振動片を製造する方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記目的を達成するために、例えば水晶等の圧電材料のウエハの表面にｎ（ｎ≧２：整数）層の耐蝕膜を積層する工程と、該耐蝕膜の上にフォトレジスト層を形成し、フォトマスクを用いてパターニングし、露出した耐蝕膜の全ｎ層をエッチングにより除去して、ウエハの表面を露出させる第１エッチング工程と、残存する前記フォトレジスト層を除去した後、ウエハ全面に新たにフォトレジスト層を形成し、別のフォトマスクを用いてパターニングし、前記耐蝕膜の露出した１層をエッチングにより除去する第２エッチング工程と、該第２エッチング工程を、前記耐蝕膜の最下層が露出するまで繰り返し行う工程と、残存するフォトレジスト層を除去した後、ウエハ全面に新たにフォトレジスト層を形成し、別のフォトマスクを用いてパターニングすることにより、前記耐蝕膜の最上層の上にレジストパターンを形成し、かつ第１エッチング工程において露出させたウエハ表面を再度露出させる工程と、この再度露出させたウエハ表面を貫通エッチングし、圧電素子片の外形を形成する工程と、前記耐蝕膜の露出している各１層をエッチングにより除去し、かつそれにより露出したウエハ表面を所定量ハーフエッチングする工程と、該ハーフエッチング工程を、前記レジストパターンを形成した領域を除いたウエハの表面がハーフエッチングされるまで繰り返し行い、圧電素子片の表面形状を加工する工程と、前記レジストパターン及びその下側の耐蝕膜を完全に除去する工程とからなることを特徴とする圧電素子片の加工方法が提供される。
【００１２】
このようにウエハに圧電素子片の外形を加工する前に、異なる複数の深さの領域毎に各層をパターニングした多層構造の耐蝕膜を使用し、圧電素子片の外形加工後に、耐蝕膜の露出する各１層を順次剥離しつつそれにより露出するウエハ表面を順次ハーフエッチングするので、上述した従来技術のように圧電素子片の外形及び表面形状の加工後に再度耐蝕膜又はフォトレジスト層を形成する必要が無く、従って耐蝕膜及びフォトレジスト層の欠陥やそれによるエッチング不良を起こす虞が無い。しかも、最初に圧電素子片外形をパターニングするためのエッチングで耐蝕膜にアライメントマークを形成すると、これは、その後に耐蝕膜各層をパターニングする際にそのまま利用でき、耐蝕膜各層のエッチングにより再度エッチングされて変形する虞が無いので、各フォトマスクのアライメント精度が高く、圧電素子片の微小化に対しても、常に安定して高い形状精度を達成することができる。
【００１３】
また、フォトマスクの位置合わせや露光・現像等の作業は圧電素子片の外形加工前に行われ、圧電素子片の外形加工後は耐蝕膜及びウエハのエッチング加工だけとなるので、ウエハの取扱いが容易である。そのため、圧電素子片が微小化されても、外形加工後にウエハに割れや損傷を起こる可能性が低くなる。
【００１４】
或る実施例では、前記耐蝕膜がウエハの両面に形成され、それにより圧電素子片の各種面にそれぞれ必要に応じて同じ又は異なる表面形状を加工することができ、最終的に要求される圧電デバイスの様々な表面形状に柔軟かつ簡単に対応することが可能である。
【００１５】
また、或る実施例では、前記耐蝕膜の各層の上面及び下面を、エッチング選択比の大きい異なる金属材料で形成する。これにより、耐蝕膜の隣接するいずれの２層間においても、エッチング選択比を大きく設定できるので、表面形状のエッチング工程において、既にパターニングされている耐蝕膜の露出している各１層のみを確実に選択して剥離することができる。
【００１６】
例えば、このような耐蝕膜の各層は、各種圧電デバイスの電極膜に多用されているＣｒ／Ａｕ膜から構成することができ、エッチング選択比が大きいので好都合である。この場合、前記耐蝕膜の最上層は１種の金属材料で十分であり、Ｃｒ膜のみで構成することができる。また、前記ウエハが水晶からなる場合、耐蝕膜の最下層がウエハ表面に被着されるＣｒ、Ａｌ又はＮｉ膜を有すると、これらの金属材料は水晶との密着性が高いので好都合である。
【００１７】
更に、本発明の別の側面によれば、上述した本発明の方法を用いて、振動腕の一方又は両方の主面に長手方向溝を有しかつ基端部の振動腕側に段差を設けて基端側の厚さを厚くした音叉型圧電振動片のための圧電素子片を形成し、該圧電素子片の各主面及び側面、前記長手方向溝の内面に電極膜を形成しかつパターニングすることを特徴とする圧電振動片の製造方法が提供される。これにより、より一層の小型化の要求に対応しつつ、エッチング不良を起こすことなく高品質で形状精度の高い圧電振動片を簡単に製造することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明の好適な実施例である圧電振動片の製造方法を示すフロー図である。最初に、例えば水晶である圧電材料のウエハの両面にｎ層（ｎ≧２：整数）の多層構造からなる耐蝕膜を積層する（ステップＳ１）。耐蝕膜は、通常前記ウエハのエッチング液に対して十分な耐蝕性を有する金属材料で形成する。耐蝕膜各層は、いずれもウエハ全面に成膜するので、その工程は比較的簡単で、かつ各金属膜を実質的に欠陥が無い好ましい厚さ、例えば１００ｎｍ以下の良質の膜にすることができる。この耐蝕膜の層数ｎは、振動片の各主面に加工しようとする凹み領域の異なる深さの数により決定される。
【００１９】
前記耐蝕膜の各層は、第一に、その隣接するいずれの２層の組み合わせにおいてもエッチング選択比が互いに大きくなるように構成する。更に前記耐蝕膜は、上側の層がパターニングされて下側の層が露出しているとき、この下側の層の露出部分及び上側の層の露出部分が、各１層分だけ同じエッチング液で同時に除去されるようにする。そのために、前記耐蝕膜各層は、その上面と下面とが、互いに使用するエッチング液によってエッチング選択比が大きい金属膜で形成される２膜又はそれ以上の多膜構造で構成することができる。このような耐蝕膜層として、例えば従来から圧電デバイスの電極膜として多用されているＣｒ／Ａｕ膜が好ましい。
【００２０】
前記耐蝕膜の上にはフォトレジスト層を、例えばスピンコートによりウエハ全面に形成する。このフォトレジスト層に、形成しようとする振動片の外形に対応する露光パターンを有する第１フォトマスクを用いて、振動片外形をパターニングする（ステップＳ２）。これにより露出した前記耐蝕膜の第１〜第ｎ全層をウエットエッチングで除去し、ウエハ表面を露出させることにより、前記耐蝕膜に所望の振動片の外形を転写する（ステップＳ３）。このとき、前記耐蝕膜の余白部分即ち圧電振動片を形成しない枠の領域に、以後のマスク合わせに使用するためのアライメントマークを形成する。
【００２１】
次に、残存する前記フォトレジスト層を完全に剥離した後、新たなフォトレジスト層をウエハ全面に形成する。振動片の主面に形成される最も深い凹み領域の平面形状に対応する露光パターンを有する第２フォトマスクを用いて、この新たなフォトレジスト層に前記凹み領域の平面形状をパターニングする（ステップＳ４）。これにより露出した前記耐蝕膜の最上第ｎ層の部分を該１層だけウエットエッチングし、その直ぐ下の第（ｎ−１）層を露出させる（ステップＳ５）。
【００２２】
ｎ≧３の場合には、ステップＳ４、Ｓ５を（ｎ−２）回繰り返し実行する（ステップＳ６）。即ち、同様に残存する前記フォトレジスト層を完全に剥離した後、新たなフォトレジスト層をウエハ全面に形成する。次にこのフォトレジスト層を、振動片の主面に形成される２番目に深い凹み領域の平面形状に対応する露光パターンを有する第３フォトマスクを用いてパターニングする。これにより、先にパターニングされた前記耐蝕膜の最上の第ｎ層をマスクとして、前記最も深い凹み領域の平面形状が直ぐ下側の第（ｎ−１）層に転写されると同時に、前記２番目に深い凹み領域の平面形状が前記耐蝕膜の第ｎ層にパターニングされる。更に３番目に深い凹み領域の平面形状を前記耐蝕膜第ｎ層にパターニングしたとき、最も深い凹み領域及び２番目に深い凹み領域の平面形状は、それぞれ第（ｎ−２）層及び第（ｎ−１）層に転写される。
【００２３】
このようにステップＳ４、Ｓ５を繰り返し実行することにより、最も浅い凹み領域を除く各凹み領域の平面形状を、その深さ毎にその順で前記耐蝕膜の第ｎ層にパターニングすると同時に、先に前記第ｎ層にパターニングした各凹み領域の平面形状をそれぞれ下側の耐蝕膜各層に転写していく。この繰り返し工程を、２番目に浅い凹み領域の平面形状が第ｎ層にパターニングされ、前記最も深い凹み領域の平面形状が第２層に転写されて前記耐蝕膜の最下第１層が露出するまで行う。
【００２４】
ｎ＝２の場合には、最も深い凹み領域が同時に２番目に浅い凹み領域となるので、ステップＳ４、Ｓ５を繰り返す必要が無く、ステップＳ５の終了後、直ちに次のステップＳ７に進めばよい。
【００２５】
再び、残存する前記フォトレジスト層を完全に剥離した後、新たなフォトレジスト層をウエハ全面に形成する。このフォトレジスト層を、振動片主面の最も浅い深い凹み領域の平面形状及び振動片の外形に対応する露光パターンを有する第（ｎ＋１）フォトマスクを用いてパターニングする（ステップＳ７）。これにより、最終的にエッチングしない振動片の表面領域に対応する前記耐蝕膜第ｎ層の部分を残して、前記耐蝕膜の表面及びウエハ表面を露出させる。尚、この工程及び上記ステップＳ４において繰り返し形成される各フォトレジスト層は、いずれも前記ウエハに振動片外形を加工する前であるので、例えばスピンコートにより簡単にかつ良好な状態で設けることができる。
【００２６】
次に、露出した前記ウエハ表面を適当なエッチング液で貫通エッチングして、所望の振動片外形を形成する（ステップＳ８）。この後、前記耐蝕膜第ｎ層の上にレジストパターンを残したまま、前記耐蝕膜の露出している部分を各１層だけウエットエッチングし、前記最も深い凹み領域に対応するウエハ表面を露出させると同時に、それより浅い前記各凹み領域の平面形状をそれぞれ直ぐ下側の前記耐蝕膜各層に、かつ前記最も浅い深い凹み領域の平面形状を第ｎ層に転写する（ステップＳ９）。これは、前記耐蝕膜各層を例えば上述したＣｒ／Ａｕ膜のような互いにエッチング選択比の大きい２膜構造にし、各膜をそれぞれ異なるエッチング液で選択的に除去することによって容易に行われる。これにより、全ての凹み領域の平面形状をその深さ順に組み込んだ、最終的に加工しようとする振動片の表面形状に対応する立体構造の耐蝕膜が、振動片外形を加工した前記ウエハ表面に完成する。
【００２７】
露出した前記ウエハ表面は、適当なエッチング液で最終的な深さより浅い所定量だけハーフエッチングする（ステップＳ１０）。次にステップＳ９と同様に、現在露出している前記耐蝕膜の表面各１層だけをエッチングにより除去し、前記２番目に深い凹み領域の平面形状に対応するウエハ表面を露出させると同時に、それより浅い前記各凹み領域の平面形状をそれぞれ直ぐ下側の前記耐蝕膜各層に転写する（ステップＳ１１）。そして、ここで露出した前記ウエハ表面を、同様に適当なエッチング液で所望の深さより浅い所定量だけハーフエッチングする（ステップＳ１２）。このとき、先にステップ１０でウエハ表面に形成した前記最も深い凹み領域に対応する凹みも、同じ量だけ更にハーフエッチングされる。
【００２８】
ｎ≧３の場合には、ステップＳ１１、Ｓ１２を（ｎ−２）回繰り返し実行する（ステップＳ１３）。即ち、前記耐蝕膜各層の露出している部分を１層ずつエッチングで剥離し、かつその度毎に新たに露出するウエハ表面を所定量ハーフエッチングすると同時に、先にウエハ表面に形成した凹みをそれぞれ同じ量だけ更にハーフエッチングする。この繰り返し工程を、最後に前記耐蝕膜の第ｎ層上に前記レジストパターンを形成した部分のみがウエハ表面に残るまで行うことによって、前記ウエハ表面に所望の全ての凹み領域が形成される。前記各ハーフエッチングは、この最終時点で各凹み領域の深さが所望の値又は範囲内にあるように調整・制御する。
【００２９】
ｎ＝２の場合には、上述したように最も深い凹み領域が同時に２番目に浅い凹み領域となるので、ステップＳ１１、Ｓ１２を繰り返す必要が無く、ステップＳ１２の終了後、直ちに次のステップＳ１４に進めばよい。
【００３０】
最後に、残存する前記レジストパターン及びその下の前記耐蝕膜全層を完全に除去すると、所望の外形及び表面形状即ち凹み領域を有する圧電素子片が完成する（ステップＳ１４）。この圧電素子片の表面に公知技術を用いて電極膜をパターニングする（ステップＳ１５）ことにより、所望の圧電振動片が得られる。各圧電振動片は、通常前記ウエハから個々に分離され、かつ所定のパッケージに搭載される。
【００３１】
次に、上述した図１及び図２の方法を適用して、図９の音叉型水晶振動片に使用する水晶素子片を製造する過程を、図３乃至図８を用いて具体的に工程順に説明する。図３・図４は、水晶ウエハ１０の上面を部分的に示す平面図で、想像線１０´は形成しようとする水晶振動片１個分の領域である。図５・図６は、図９の水晶振動片１の基端部２及び振動腕３の長手方向即ちＩ−Ｉ線に沿う断面を、図７・図８は、図９の振動腕３の横断方向即ちＩＩ−ＩＩ線に沿う断面をそれぞれ示している。
【００３２】
図９の水晶振動片１はその主面に、振動腕２の深い溝５と基端部２から先端側の浅い段差５との２つの異なる深さの凹み領域が形成される。そこで、最初にステップＳ１で水晶ウエハ１０の両面に、図３（Ａ）、図５（Ａ）、図７（Ａ）に示すような２層構造の耐蝕膜１１を全面に形成する。本実施例の耐蝕膜各層１１ａ、１１ｂは、それぞれスパッタリング又は蒸着でウエハ表面に積層したＣｒ／Ａｕ膜で構成される。Ｃｒ／Ａｕ膜は従来から圧電デバイスの電極膜として広く使用されており、特にＡｕ膜は、水晶用エッチング液に対する耐蝕性は良いが、水晶との密着性に劣ることから、水晶との密着性に優れたＣｒ膜を下地層に用いることが好ましい。水晶への密着性が良い他の耐蝕性金属材料としては、Ｎｉ、Ａｌ等があり、これらをＡｕ膜と組み合わせて用いることもできる。
【００３３】
次にステップＳ２で、耐蝕膜１１上にフォトレジスト層１２をスピンコートによりウエハ全面に形成し、第１フォトマスクを用いて振動片１の外形を図３（Ｂ）、図５（Ｂ）、図７（Ｂ）のようにパターニングして、耐蝕膜１１表面を露出させる。このとき、振動片の基端部２に対応する部分には水晶ウエハの枠部分に連結するための部分１３が、前記水晶ウエハ枠部分にはマスク合わせのためのアライメントマーク（図示せず）が、併せてパターニングされる。ステップＳ３により、耐蝕膜１１の露出した部分をウエットエッチングで完全に除去し、図３（Ｃ）、図５（Ｃ）、図７（Ｃ）に示すように水晶ウエハ１０表面を露出させる。
【００３４】
図３（Ｄ）〜（Ｆ）、図５（Ｄ）〜（Ｆ）、図７（Ｄ）〜（Ｆ）はステップＳ４を示しており、残存するフォトレジスト層１２を完全に除去した後、新たにフォトレジスト層１４をスピンコートによりウエハ全面に形成する。フォトレジスト層１４は、第２フォトマスクを用いて最も深い凹み領域である溝４に対応する平面形状をパターニングし、耐蝕膜１１表面を露出させる。次にステップＳ５において、露出した耐蝕膜１１の上側第２層１１ｂをウエットエッチングで図３（Ｇ）、図５（Ｇ）、図７（Ｇ）のように除去する。Ｃｒ膜とＡｕ膜とは、それぞれ適当なエッチング液を用いることによって選択的に除去できるので、耐蝕膜１１各層を露出している１層だけエッチングすることは容易である。
【００３５】
本実施例では、凹み領域の異なる高さの数ｎが２であるので、ステップＳ４、Ｓ５を繰り返すステップＳ６の工程は省略する。図３（Ｈ）〜図４（Ｊ）、図５（Ｈ）〜図６（Ｊ）、図７（Ｈ）〜図８（Ｊ）はステップＳ７を示しており、残存するフォトレジスト層１４を完全に除去した後、新たにフォトレジスト層１５をスピンコートによりウエハ全面に形成する。フォトレジスト層１５は、第３フォトマスクを用いて振動片１の外形と最も浅い凹み領域である段差５に対応する平面形状とをパターニングし、水晶ウエハ１０表面及び耐蝕膜１１表面を露出させる。
【００３６】
水晶ウエハ１０の露出面は、ステップＳ８により適当なエッチング液で貫通エッチングし、図４（Ｋ）、図６（Ｋ）、図８（Ｋ）に示すように連結部分１３を含む振動片１の外形を形成する。次に耐蝕膜１１は、ステップＳ９により第１層１１ａ及び第２層１１ｂの各露出部分をそれぞれ１層分だけウエットエッチングする。これにより、図４（Ｌ）、図６（Ｌ）、図８（Ｌ）に示すように、振動腕３の溝４に対応するパターンが耐蝕膜第２層１１ｂから第１層１１ａに転写されて水晶ウエハ１０表面を露出させ、かつ段差５に対応するパターンがフォトレジスト層１５から耐蝕膜第２層１１ｂに転写される。
【００３７】
次に図４（Ｍ）、図６（Ｍ）、図８（Ｍ）において、ステップＳ１０により水晶ウエハ１０露出面を適当なエッチング液で所定量だけハーフエッチングし、振動腕３の溝４を所望の深さより浅く加工する。更に、露出した耐蝕膜第２層１１ｂを、ステップＳ１１に従ってウエットエッチングにより除去し、図４（Ｎ）、図６（Ｎ）、図８（Ｎ）に示すように水晶ウエハ１０表面を露出させる。水晶ウエハ１０の露出面は、ステップＳ１２により所定量ハーフエッチングし、図４（Ｏ）、図６（Ｏ）、図８（Ｏ）に示すように段差５を所望の深さに形成する。このとき同時に、先に加工された溝４は、同じ量だけ更にハーフエッチングされ、その結果所望の深さが得られる。
【００３８】
上述したように本実施例では、凹み領域の異なる高さの数ｎが２であるので、ステップＳ１１、Ｓ１２を繰り返すステップＳ１３の工程は省略し、次のステップＳ１４に進む。残存するフォトレジスト層１５及びその下側の耐蝕膜１１全層を完全に除去すると、図４（Ｐ）、図６（Ｐ）、図８（Ｐ）に示すように所望の外形及び表面形状を有する水晶素子片１６が完成する。更にこの水晶素子片１６は、連結部分１３により前記ウエハ枠部分に結合された状態のまま、その表面に必要な電極膜をパターニングすることにより、図９の音叉型水晶振動片１が完成する。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明はその技術的範囲において上記実施例に様々な変形・変更を加えて実施することができる。例えば、上記実施例では、ウエハの両面に同じ多層耐蝕膜を形成して同じ表面形状を加工する場合を説明したが、その片面にのみ耐蝕膜を設けて表面形状を加工したり、各面に異なる構造の耐蝕膜を形成しかつ／又は異なるパターニングを行って、異なる表面形状を加工することもできる。また、耐蝕膜の第２層１１ｂはＣｒ膜のみ又は他の適当な１種の金属膜で形成することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、上述したように圧電素子片の外形加工前に、異なる複数の深さの領域毎に各層をパターニングした多層構造の耐蝕膜をウエハ表面に形成し、圧電素子片の外形加工後は、耐蝕膜の露出する各１層を剥離しつつそれにより露出するウエハ表面をハーフエッチングする工程を繰り返して、所望の圧電素子片の外形及び表面形状を加工することによって、第１に耐蝕膜が比較的簡単に成膜でき、かつ実質的に欠陥の無い良好な膜が得られると共に、より正確にフォトエッチングすることができる。そのため、従来技術のような耐蝕膜及びフォトレジスト層の欠陥やそれによるエッチング不良を起こす虞が無い。しかも、アライメントマークがその形成後のエッチングにより変形する虞が無いので、マスク合わせの精度が高い。従って、複雑な表面形状であっても、より一層の小型化が要求されても、工数を大幅に増やすことなく低コストで、常に高品質で形状精度の高い圧電素子片及び圧電振動片を製造することができる。また、外形加工後のウエハの取扱いが容易で不良品の発生が少ないので、歩留まり及び生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による圧電振動片の製造方法の一部工程を示すフロー図。
【図２】図１に続く工程を示す同様のフロー図。
【図３】本発明の方法を適用して図９に示す形状の音叉型水晶素子片を加工する工程を、その上面において工程順に示す（Ａ）〜（Ｈ）図からなる平面図。
【図４】図３に続く工程を工程順に示す同様の平面図。
【図５】図３に対応する工程を、図９のＩ−Ｉ断面において工程順に示す（Ａ）〜（Ｈ）図からなる断面図。
【図６】図５に続く工程を工程順に示す同様の断面図。
【図７】同じく図３に対応する工程を、図９のＩＩ−ＩＩ断面において工程順に示す（Ａ）〜（Ｈ）図からなる振動腕の断面図。
【図８】図７に続く工程を工程順に示す同様の断面図。
【図９】振動腕の主面に溝を有しかつ基端部から振動腕側に段差を設けた音叉型水晶振動片を、その電極膜を省略して示す概略斜視図。
【符号の説明】
１　水晶振動片、２　振動腕、３　溝、４　基端部、５　段差、１０　水晶ウエハ、１０´　領域、１１　耐蝕膜、１１ａ　第１層、１１ｂ　第２層、１２、１４、１５　フォトレジスト層、１３　連結部分、１６　水晶素子片

Claims (8)

1. 圧電材料のウエハの表面にｎ（ｎ≧２：整数）層の耐蝕膜を積層する工程と、
   前記耐蝕膜の上にフォトレジスト層を形成し、フォトマスクを用いてパターニングし、露出した前記耐蝕膜の全ｎ層をエッチングにより除去して、前記ウエハの表面を露出させる第１エッチング工程と、
   残存する前記フォトレジスト層を除去した後、前記ウエハ全面に新たにフォトレジスト層を形成し、別のフォトマスクを用いてパターニングし、前記耐蝕膜の露出した１層をエッチングにより除去する第２エッチング工程と、
   前記第２エッチング工程を、前記耐蝕膜の最下層が露出するまで繰り返し行う工程と、
   残存する前記フォトレジスト層を除去した後、前記ウエハ全面に新たにフォトレジスト層を形成し、別のフォトマスクを用いてパターニングすることにより、前記耐蝕膜の最上層の上にレジストパターンを形成し、かつ前記第１エッチング工程において露出させた前記ウエハ表面を再度露出させる工程と、
   再度露出させた前記ウエハ表面を貫通エッチングし、圧電素子片の外形を形成する工程と、
   前記耐蝕膜の露出している各１層をエッチングにより除去し、かつそれにより露出した前記ウエハ表面を所定量ハーフエッチングする工程と、
   前記ハーフエッチング工程を、前記レジストパターンを形成した領域を除いた前記ウエハの表面がハーフエッチングされるまで繰り返し行い、圧電素子片の表面形状を加工する工程と、
   前記レジストパターン及びその下側の前記耐蝕膜を完全に除去する工程とからなることを特徴とする圧電素子片の加工方法。
2. 前記耐蝕膜を前記ウエハの両面に形成することを特徴とする請求項１に記載の圧電素子片の加工方法。
3. 前記圧電材料が水晶であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電素子片の加工方法。
4. 前記耐蝕膜の各層の上面及び下面が、エッチング選択比の大きい異なる金属材料で形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電素子片の加工方法。
5. 前記耐蝕膜の各層がＣｒ／Ａｕ膜からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電素子片の加工方法。
6. 前記耐蝕膜の最上層がＣｒ膜からなることを特徴とする請求項５に記載の圧電素子片の加工方法。
7. 前記耐蝕膜の最下層が、前記ウエハ表面に被着されるＣｒ、Ａｌ又はＮｉ膜を有することを特徴とする請求項３に記載の圧電素子片の加工方法。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の方法を用いて、振動腕の一方又は両方の主面に長手方向溝を有しかつ基端部の振動腕側に段差を設けて基端側の厚さを厚くした音叉型圧電振動片のための圧電素子片を形成し、
   前記圧電素子片の各主面及び側面、前記長手方向溝の内面に電極膜を形成しかつパターニングすることを特徴とする圧電振動片の製造方法。

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