JP2004173218A

JP2004173218A - 水晶振動子の製造方法

Info

Publication number: JP2004173218A
Application number: JP2002373266A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kizaki; 茂木崎
Original assignee: HERUTSU KK
Current assignee: HERUTSU KK
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2002-11-19
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2022-11-19
Also published as: JP4060699B2

Abstract

【課題】耐食性膜の形成回数を従来の２回から１回にして成膜コストの削減を図り、水晶をフッ化水素酸系のエッチング液で加工する際に生じるピンホールなどの欠陥を無くし製品の高歩留まりを達成する。
【解決手段】水晶基板の両面に水晶振動子外形加工用に耐食性膜を薄膜形成しパターン化する工程Ｂと、水晶振動子の表、裏面に凹部を形成するためのレジストパターンを形成する工程Ｃと、水晶振動子外形を貫通することなくエッチングする工程Ｄと、凹部の耐食性膜をエッチングし水晶面を露出させる工程Ｅと、水晶外形を再度エッチングし貫通させ、同時に凹部の露出した水晶面をエッチングし凹部を形成する工程Ｆと、電極用薄膜を形成する工程Ｇと、レジスト及びレジスト上の電極薄膜を剥離する工程Ｈと、水晶基板上に残存する耐食性膜をエッチングする工程Ｉとにより水晶振動子を製造する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は屈曲水晶振動子の製造方法に関するものである。特に携帯機器用として小型、高性能化に優れる新振動子、電極構造を可能とする屈曲水晶振動子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
音叉型水晶振動子は、腕時計をはじめ各種家庭電気製品や携帯電話などの時間基準源として多量に採用されている。この音叉型水晶振動子の従来用いられている電極形状について、以下図面を用いて説明する。
【０００３】
図３は従来の音叉型水晶振動子を示し、（ｃ）は平面図であり、図３の（ｄ）は（ｃ）のＡ−Ｂ断面であり音叉の左腕２０１と右腕２０２の電極構造を示す断面図である。
【０００４】
図３（ｃ）において、音叉型水晶振動子は基部２０３から左腕２０１と右腕２０２が前方に突出してなり、各腕は紙面に平行に屈曲振動をするものである。
【０００５】
図３（ｄ）において、音叉型水晶振動子を屈曲振動させるには、右腕２０２の側面電極２０５と平面電極２０４の間に交流電圧を印加し、左腕２０１の電極には右腕２０２とは逆位相の電圧を印加する。電圧を印加すると矢印のように電界が発生し各腕が紙面に平行に屈曲振動する。
【０００６】
このような音叉型水晶振動子の製造方法は既に特許文献１に開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５４−１３２８６号
【０００８】
一方、近年携帯電話などに使用される音叉型水晶振動子には表面実装型であって且つ超小型が要求される。ちなみに、従来、長さ５ｍｍ、幅１．８ｍｍの容器から長さ３ｍｍ、幅１．５ｍｍレベルと超小型化している。しかし、図３（ｄ）に示す従来の電極構造では小型になるに伴い、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）は上昇する欠点がある。
【０００９】
そこで、図２に示すような溝付（以下凹部と称す）構造の音叉型水晶振動子が最近用いられている。図２（ａ）は平面図であるが、左腕１０１には左腕凹部１０３が、右腕１０２には右腕凹部１０４が形成されている。
【００１０】
図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ｂ断面を示したものである。右腕１０２には側面電極１０６と凹部内電極１０４が形成され、矢印のように水平に電界が働くため駆動効率が上昇し、図３に示す従来品と同一サイズで比較すると大幅にＣＩ値は低下する。すなわち、Ｑ値が上昇するもので良好な振動子が得られるものである。ちなみに本構造は特許文献２あるいは特許文献３にて既に提案されたものである。
【００１１】
【特許文献２】
特開昭５２−６１９８５号公報（第７−８頁、第４図）
【特許文献３】
国際公開番号ＷＯ００／４４０９２
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
音叉型水晶振動子の両腕部に凹部を設けることで高性能な特性が得られる点は明らかになったが、凹部を形成するための新規製造方法が必要である。例えば、図４を用いて説明すると図２（ａ）のＡ−Ｂ断面を図２（ｂ）のようにする場合、工程Ｊの水晶基板３００に工程Ｋにて凹部形成用耐食性膜３０１により水晶をエッチングし凹部を形成する。しかる後、工程Ｌにて耐食性膜３０１を剥離し水晶面３０２を得る。
【００１３】
更に、工程Ｍにて音叉外形加工用の耐食性膜３０３を全面に形成する。工程Ｎでは耐食性膜を音叉型水晶振動子形状にパターン化し、音叉腕部の耐食性膜３０４を得る方法となり、その後の工程は従来方法（特開昭５４−１３２８６号）で可能である。しかし、上記工程によれば、耐食性膜を２回形成する必要があり、コストアップの要因となる。
【００１４】
本発明の目的は上記課題を解決するもので、従来の製造方法に新規な内容を盛り込み、耐食性膜の２回形成を１回の形成で可能とさせコストアップを抑制する製造方法を提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の要旨は、水晶基板の両面に水晶振動子外形加工用に耐食性膜を薄膜形成しパターン化する工程と、水晶振動子の表、裏面に凹部を形成するためのレジストパターンを形成する工程と、水晶振動子外形を貫通することなくエッチングする工程と、凹部の耐食性膜をエッチングし水晶面を露出させる工程と、水晶外形を再度エッチングし貫通させ、同時に凹部の露出した水晶面をエッチングし凹部を形成する工程と、電極用薄膜を形成する工程と、レジスト及びレジスト上の電極薄膜を剥離する工程と、水晶基板上に残存する耐食性膜をエッチングする工程を有することを特徴とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面にて説明する。図１は本発明による製造工程を工程順に記載したものであり、更に図１は図２におけるＡ−Ｂ断面の部分の製造工程を示した断面図である。
【００１７】
本発明の製造技術は半導体分野で用いるフォトリソグラフィー技術を用いており、素板である水晶基板は４０〜８０ｍｍ程度の角もしくは丸型であって、素子のサイズによるが、基板内に４００個以上を同時に製造できる方法である。
【００１８】
図１において、工程Ａは水晶基板１０であって、厚みは５０〜１５０ミクロン程度である。また、仕上げ面は鏡面もしくはラッピング後にエッチングした面でも良い。工程Ｂは図２の音叉左腕１０１と右腕１０２のＡ−Ｂ断面を記載したものであり、音叉の外形加工用である耐食性膜１１を表、裏の全面に形成した後、フォトエッチング法にてパターン化したものである。耐食性膜１１の材料はＣｒを用いている。
【００１９】
工程Ｃは凹部を形成するためにフォトレジスト１２をパターン化したものである。ここでのパターン化とはコーティング、ベーキング、露光、現像の一連プロセスを言う。一般にフォトレジスト１２はポジ型を用い、厚みは３ミクロン前後である。
【００２０】
工程Ｄでは水晶基板１０の露出した部分をフッ化水素酸系のエッチング液に浸してエッチングするもので、耐食性膜１１をマスクにしている。本工程では、水晶基板１０を貫通することなく、途中でエッチング行為を停止し、希望の深さまでエッチングする。これにより、音叉スリット部１４と外形部１３が図示するように薄くなる。
【００２１】
工程Ｅは図２（ａ）記載の音叉左腕凹部１０３と右腕凹部１０４を作成するもので、工程Ｄで図示した耐食性膜１１のＣｒがフォトレジスト１２をマスクにエッチングされ凹部となる水晶面１５が露出する。
【００２２】
工程Ｆは再度、水晶基板１０をエッチングするもので、音叉スリット部１４及び外形部１３はエッチングで貫通させる。一方、工程Ｅにて露出した水晶面１５も同時にエッチングするため凹部となる。本工程では表、裏に凹部を作成したが片方でも良い。また、必要により貫通も可能である。また、凹部の底面部１６は結晶異方性から生じるサイドエッチングにより、必らずしも図示した直角ではなく深さによりＶ字にすることも可能である。エッチング深さは水晶振動子特性から最適な深さを選択すれば良い。
【００２３】
工程Ｇではエッチングにより露出した水晶面とフォトレジスト１２上に電極膜１７を真空薄膜形成する。通常膜厚は１０００Å前後であり、Ｔｉ＋Ｐｄの２層膜やＴｉ＋Ａｕを用いる。
【００２４】
工程Ｈでは工程Ｇのフォトレジスト１２を溶液にて除去することで、フォトレジスト１２上の電極膜１７が同時に除去され、水晶面に形成した電極膜１７はそのまま残存する。また、フォトレジスト１２の下部に存在する耐食性膜１１は露出する。このようなパターン形成方法は通常リフトオフ法と呼ぶ。
【００２５】
工程Ｉでは工程Ｈの耐食性膜１１をエッチングする。この場合はＣｒをエッチングする。この時にＴｉ＋Ｐｄなどからなる電極膜１７はＣｒのエッチング液に腐食されないため、そのまま残り、これが電極膜として成立する。
【００２６】
上記に記載した方法により、耐食性膜の形成は１回にて凹部の形成が可能となり、成膜のコスト上昇を防止できるものである。また、耐食性膜は１回の形成であるため、水晶をフッ化水素酸系のエッチング液で加工する際に生じるピンホールなどの欠陥は皆無に等しく高歩留まりが達成できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば音叉の腕に設けた溝部（凹部）に電極膜を形成し腕の側面に有する電極膜に対して水平に電界を加える構造は水晶振動子のインピーダンスを大幅に低下できるものであり、従来製品より更に小型化が出来る。このような水晶振動子に本発明の製造方法を適用すれば、従来製品に対して製造工程の増加を最小限にしコスト上昇を防止するもので発明の効果は極めて大きい。また、本発明の適用を音叉型水晶振動子にて説明したが、腕が３本を有する三叉型水晶振動子にも適用できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による音叉型水晶振動子の製造工程を示す断面図である。
【図２】本発明により得られた音叉型水晶振動子の電極部を示す（ａ）は平面、（ｂ）は断面図である。
【図３】従来の音叉型水晶振動子の電極部を示す（ｃ）は平面、（ｄ）は断面図である。
【図４】従来の凹部形成方法の一例を示す断面図。
【符号の説明】
１０水晶基板
１１耐食性膜
１２フォトレジスト
１７電極膜

Claims

水晶基板の両面に水晶振動子外形加工用に耐食性膜を薄膜形成しパターン化する工程と、水晶振動子の表、裏面に凹部を形成するためのレジストパターンを形成する工程と、水晶振動子外形を貫通することなくエッチングする工程と、凹部の耐食性膜をエッチングし水晶面を露出させる工程と、水晶外形を再度エッチングし貫通させ、同時に凹部の露出した水晶面をエッチングし凹部を形成する工程と、電極用薄膜を形成する工程と、レジスト及びレジスト上の電極薄膜を剥離する工程と、水晶基板上に残存する耐食性膜をエッチングする工程を有することを特徴とする水晶振動子の製造方法。
前記記載の水晶振動子は音叉型であることを特徴とする請求項１記載の水晶振動子の製造方法。
前記記載の水晶振動子は三叉型であることを特徴とする請求項１記載の水晶振動子の製造方法。