JP2006108825A - 水晶振動子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 水晶ウエハー側端部の形状を保ちつつも、周波数調整用金属膜が製造工程中で飛散するのを防止する。
【解決手段】 水晶ウエハー５全面にＣｒ膜６ａとＡｕ膜６ｂの積層膜を形成し、その上に水晶片形状のレジストパターン１０を形成する。その際、水晶ウエハー５側端部にはレジストパターン１０を形成しないため、その部分のＣｒ膜とＡｕ膜は、後工程のエッチングにより除去される。Ｃｒ膜６ａとＡｕ膜６ｂを除去することで水晶ウエハー５が露出した水晶ウエハー５側端部には、感光性樹脂からなる保護膜１１を形成し、水晶ウエハー５側端部を以降のエッチング工程から保護する。その後、従来どおりの製造工程に従って、励振電極３と周波数調整用金属膜４が設けられた音叉型水晶振動子を製造する。
【選択図】 図１−１

Description

本発明は、水晶振動子の製造方法に関するものである。

図２は、フォトリソグラフィー技術と化学エッチング技術（以下、フォトエッチ技術とする）を用いて製造される音叉型水晶振動子を示す斜視図である。一般に音叉型水晶振動子１は、その表面に、水晶片２を励振させるための励振電極３と、製造過程で水晶振動子の発振周波数を調整するための周波数調整用金属膜４が設けられている。通常、このような水晶振動子は、フォトエッチ技術を用いて１枚の水晶ウエハーから複数個同時に製造される。（例えば、特許文献１参照）

図３は、水晶ウエハー５上に形成された音叉型水晶振動子１の概略図である。図４−１は、図３に示した音叉型水晶振動子の従来技術による製造方法を示す工程毎のＡ−Ａ’断面図で、工程（ａ）〜（ｇ）を示している。また、図４−２は、同じく図３に示した音叉型水晶振動子の従来技術による製造方法を示す工程毎のＡ−Ａ’／Ｂ−Ｂ’断面図で、工程（ｈ）〜（ｎ）を示している。但し、図３では説明の便宜上、１枚の水晶ウエハーに水晶振動子を１個形成する状態を示している。以下、主として図４−１、図４−２を参照し、音叉型水晶振動子の従来技術による製造方法を工程毎に順を追って説明する。

工程（ａ）：水晶原石（不図示）より水晶ウエハー５を所定の角度にて切り出し、研磨処理を行うことで所定の厚さ（３０〜２００ミクロン）に加工する。
工程（ｂ）：水晶ウエハー５全面にクロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）を順次蒸着し、水晶片２に形成する周波数調整用金属膜４の下地膜として、Ｃｒ膜６ａとＡｕ膜６ｂの積層膜を形成する。尚、下地膜（Ｃｒ膜６ａ、Ａｕ膜６ｂ）は、周波数調整用金属膜４の水晶片２に対する密着性を高めるためのものである。

工程（ｃ）：水晶ウエハー５全面に形成されたＣｒ膜６ａ、Ａｕ膜６ｂの積層膜上にポジ型フォトレジストを回転塗布法（スピンコート）により均一に塗布し、塗布したフォトレジストをフォトマスクを用いて露光・現像処理することで図２に示した水晶片２形状（外形形状）を有するレジストパターン７を形成する。この際、水晶ウエハー５側端部にもレジストパターン７を形成する。

工程（ｄ）：レジストパターン７をエッチングマスクとしてＣｒ膜６ａ、Ａｕ膜６ｂをエッチングし、Ｃｒ膜６ａ、Ａｕ膜６ｂを水晶片２形状にパターニングする。エッチング液には、例えばＣｒ膜６ａに対しては硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸との混合溶液を用い、Ａｕ膜６ｂに対してはヨウ素系の水溶液を用いる。

工程（ｅ）：エッチングマスクとして用いたレジストパターン７を除去する。

工程（ｆ）：水晶ウエハー５表裏面にネガ型フォトレジストを回転塗布法により均一に塗布し、塗布したフォトレジストをフォトマスクを用いて露光・現像処理することでレジストパターン８を形成する。レジストパターン８は、水晶ウエハー５表面側に形成されたＡｕ膜６ｂ上に図２に示した周波数調整用金属膜４形状の開口部８ａを有している。

ところで、回転塗布法は水晶ウエハー５上に滴下したフォトレジストを遠心力で均一に延ばすことに加え、ネガ型フォトレジストはポジ型フォトレジストより塗れ性が悪いため、水晶ウエハー５側端部にはフォトレジストが行き渡り難く、その部分では下地膜のＡｕ膜６ｂが露出した状態となることがある。

工程（ｇ）：レジストパターン８の開口部８ａより露出したＡｕ膜６ｂ上に、水晶片の発振周波数を調整するための周波数調整用金属膜（Ａｕメッキ）４を電解メッキ法により形成する。この時、Ａｕメッキ４は、水晶ウエハー５表面側に形成されたＡｕ膜６ｂ上だけでなく、水晶ウエハー５側端部のＡｕ膜６ｂが露出した部分にも不要に形成される。

工程（ｈ）：レジストパターン８を除去する。

工程（ｉ）：水晶ウエハー５表裏面にポジ型あるいはネガ型フォトレジストを回転塗布法により均一に塗布し、塗布したフォトレジストをフォトマスクを用いて露光・現像処理することでレジストパターン９を形成する。レジストパターン９は、水晶ウエハー５表裏面側のＡｕ膜６ｂ上に図２に示した励振電極３形状（外形形状）の開口部９ａと、水晶ウエハー５表裏面上に水晶片２の外形に沿った開口部９ｂとを有している。尚、フォトレジストにはフッ酸系溶液に耐性があるものを使用する。

工程（ｊ）：Ａｕ膜６ｂとレジストパターン９をエッチングマスクとして、露出領域の水晶ウエハー５をフッ酸系容液によりエッチングし、水晶ウエハー５から図２に示した音叉型形状を有する水晶片２の外形を切り出す。

工程（ｋ）：レジストパターン９をエッチングマスクとして、開口部９ａより露出されたＣｒ膜６ａとＡｕ膜６ｂをエッチングにより除去する。

工程（ｌ）：水晶ウエハー５全面に励振電極用の金属膜（電極膜）３ａを真空蒸着法などにより形成する。電極膜３ａには下地膜のＣｒ膜６ａやＡｕ膜６ｂとは異なる材料を用い、例えばチタンとパラジウムの積層膜である。

工程（ｍ）：リフトオフにより、レジストパターン９とその上に形成された電極膜３ａを除去し、励振電極３を形成する。リフトオフとは、水晶ウエハー５を加温した溶剤の浸漬し、超音波振動を加えることでレジストパターン９を溶解させるものである。その際、レジストパターン９上に形成された電極膜３ａも同時に除去される。

工程（ｎ）：露出領域のＣｒ膜６ａとＡｕ膜６ｂをエッチングにより除去して励振電極３を形成する。尚、Ａｕ膜６ｂをエッチングする際には周波数調整用金属膜（Ａｕメッキ）４も同時にエッチングされるが、周波数調整用金属膜４はＡｕ膜６ｂに比べて厚いため（例えば、Ａｕ膜６ｂが１０００Åに対して周波数調整用金属膜４は３０００Åである）、完全に除去されてしまうことはない。また、励振電極３は、Ｃｒ膜６ａ、Ａｕ膜６ｂをエッチングするエッチング液に対して耐性があるため、同時に除去されることはない。

以上の工程により、図２に示した音叉型水晶振動子が形成される。
特開平１０−２７０９６７号公報

以上説明した従来技術による水晶振動子の製造方法では、工程（ｆ）において水晶ウエハー上にフォトレジストを塗布する際に、回転塗布法では水晶ウエハー側端部をフォトレジストで完全に覆うことが難しい。そのため、水晶ウエハー側端部には下地膜のＡｕ膜が露出した状態となり、次工程（ｇ）において周波数調整用金属膜（Ａｕメッキ）を形成する際には、その部分にもＡｕメッキが形成される。

このようにして水晶ウエハー側端部に形成されたＡｕメッキは、水晶ウエハー表面側に形成されたＡｕメッキよりも比較的薄く密着力が弱いため、工程（ｍ）のリフトオフによりレジストパターンを剥離する際に、その部分のＡｕメッキがリフトオフ時の超音波振動により飛散し、水晶ウエハー内に形成された水晶片に付着することがある。

その結果、水晶振動子の電極間ショートや発振周波数のシフトという問題が発生する。

以上の問題の対応策としては、水晶ウエハー側端部に形成された下地膜のＣｒ膜とＡｕ膜を予め除去しておくことで、後工程の工程（ｇ）でその部分には周波数調整用のＡｕメッキが形成されないようにすることも考えられるが、その場合には工程（ｊ）で水晶ウエハーをエッチングする際にその側端部も同時にエッチングされてしまい、水晶ウエハーの外形が変化してしまう。

通常、水晶ウエハーは、その外形部を治具により固定することで位置決めされているため、以上のように水晶ウエハーの外形が変化してしまうと、水晶ウエハーの位置決めがずれて後工程が正確に行えなくなる。

本発明は以上のような課題を解決するもので、水晶ウエハー側端部の形状を保ちつつも、Ａｕメッキの飛散を防止した水晶振動子の製造方法を提供することを目的とする。

水晶片上に励振電極と周波数調整用金属膜とを形成してなる水晶振動子の製造方法であって、
少なくとも、
水晶ウエハー全面に下地膜用の第一の金属膜を形成する工程と、
前記第一の金属膜上に水晶片形状を有する第一のレジストパターンを形成する工程と、
前記第一のレジストパターンの非形成領域より露出した前記第一の金属膜を除去する工程と、
前記第一のレジストパターンを剥離する工程と、
前記水晶ウエハー側端部に保護膜を形成する工程と、
前記第一の金属膜上に周波数調整用金属膜形状の開口部を有する第二のレジストパターンを形成する工程と、
前記第二のレジストパターンの開口部より露出した前記第一の金属膜上に周波数調整用金属膜用の第二の金属膜を形成する工程と、
前記第二のレジストパターンを剥離する工程と、
前記第一の金属膜上に励振電極形状の開口部を有し、且つ前記水晶ウエハー上に水晶片の外形に沿った開口部を有する第三のレジストパターンを形成する工程と、
前記第三のレジストパターンの開口部より露出した前記水晶ウエハーを除去する工程と、
前記第三のレジストパターンの開口部より露出した前記第一の金属膜を除去する工程と、
前記第三のレジストパターンの開口部より前記第一の金属膜を除去する事により露出された前記水晶ウエハー上に励振電極用の第三の金属膜を形成する工程と、
前記第三のレジストパターンを剥離する工程と、
露出領域の前記第一の金属膜を除去する工程と、
を有する水晶振動子の製造方法とする。

前記保護膜は、フッ酸系のエッチング液に対して耐性のある絶縁膜である水晶振動子の製造方法とする。

本発明による水晶振動子の製造方法によれば、水晶ウエハー側端部に形成される下地膜（Ｃｒ膜、Ａｕ膜）を予め除去しておくことで、その部分には後工程で周波数調整用金属膜（Ａｕメッキ）が形成されず、Ａｕメッキ飛散の恐れはなくなる。

また、水晶ウエハー側端部の下地膜（Ｃｒ膜、Ａｕ膜）を除去した部分には、以降の工程で用いられるエッチングに対して耐性のある保護膜を形成することにより、水晶ウエハー側端部がエッチングにより削られて外形が変化してしまうのを防止でき、水晶振動子の安定した製造が可能となる。

図１−１は、図３に示した音叉型水晶振動子の本発明による製造方法を示す工程毎のＡ−Ａ’断面図で、工程（ａ）〜（ｈ）を示している。また、図１−２は、図３に示した音叉型水晶振動子の本発明による製造方法を示す工程毎のＡ−Ａ’／Ｂ−Ｂ’断面図で、工程（ｉ）〜（ｏ）を示している。以下、主として図１−１、図１−２を参照し、音叉型水晶振動子の本発明による製造方法を工程毎に順を追って説明する。

工程（ａ）：水晶原石（不図示）より水晶ウエハー５を所定の角度にて切り出し、研磨処理を行うことで所定の厚さ（３０〜２００ミクロン）に加工する。

工程（ｂ）：水晶ウエハー５全面にクロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）を順次蒸着し、周波数調整用金属膜の下地膜として、Ｃｒ膜６ａ、Ａｕ膜６ｂの積層膜を形成する。尚、下地膜（Ｃｒ膜６ａ、Ａｕ膜６ｂ）は、周波数調整用金属膜４の水晶片２に対する密着性を高めるためのものである。

工程（ｃ）：水晶ウエハー５に形成されたＣｒ膜６ａ、Ａｕ膜６ｂの積層膜上にポジ型あるいはネガ型フォトレジストを回転塗布法（スピンコート）により均一に塗布し、塗布したフォトレジストをフォトマスクを用いて露光・現像処理することで、図２に示した水晶片２形状（外形形状）のレジストパターン（第一のレジストパターン）１０を形成する。その際、水晶ウエハー５側端部にはレジストパターン１０を形成しない。

工程（ｄ）：水晶片形状にパターニングされたレジストパターン１０をエッチングマスクとして露出領域のＣｒ膜６ａ、Ａｕ膜６ｂをエッチングし、Ｃｒ膜６ａ、Ａｕ膜６ｂを水晶片形状にパターニングする。エッチング液には、例えばＣｒ膜６ａに対しては硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸との混合溶液を用い、Ａｕ膜６ｂに対してはヨウ素系の水溶液を用いる。この時、水晶ウエハー５側端部のＣｒ膜６ａとＡｕ膜６ｂを除去することで、水晶ウエハー５側端部には不要な金属膜（Ｃｒ膜６ａ、Ａｕ膜６ｂ）を付けないようにしている。

工程（ｅ）：エッチングマスクとして用いたレジストパターン１０を除去する。

工程（ｆ）：水晶ウエハー５全面に浸漬法又はスプレー法により感光性樹脂を形成し、フォトマスクを用いて露光・現像処理を行うことで、水晶ウエハー５側端部に保護膜１１を形成する。感光性樹脂には、フッ酸系のエッチング液に耐性のある絶縁性の永久レジスト（耐性膜）を用いる。

工程（ｇ）：水晶ウエハー５表裏面にネガ型フォトレジストを回転塗布法により均一に塗布し、塗布したフォトレジストをフォトマスクを用いて露光・現像処理することでレジストパターン(第二のレジストパターン)８を形成する。レジストパターン８は、水晶ウエハー５表面側に形成されたＡｕ膜６ｂ上に、図２に示した周波数調整用金属膜４形状の開口部８ａを有している。

工程（ｈ）：レジストパターン８の開口部８ａより露出したＡｕ膜６ｂ上に、水晶片の発振周波数を調整するための周波数調整用金属膜（Ａｕメッキ）４を電解メッキ法により形成する。この時、水晶ウエハー５側端部のＣｒ膜とＡｕ膜は工程（ｄ）で予め除去されており、尚且つ露出している保護膜１１は絶縁膜であるため、その部分に従来のようにＡｕメッキ４が形成されることはない。

工程（ｉ）：レジストパターン８を除去する。

工程（ｊ）：水晶ウエハー５表裏面にポジ型あるいはネガ型フォトレジストを回転塗布法により均一に塗布し、塗布したフォトレジストをフォトマスクを用いて露光・現像処理することでレジストパターン（第三のレジストパターン）９を形成する。レジストパターン９は、水晶ウエハー５表裏面側のＡｕ膜６ｂ上に図２に示した励振電極３形状（外形形状）の開口部９ａと、水晶ウエハー５表裏面上に水晶片２の外形に沿った開口部９ｂとを有している。尚、フォトレジストにはフッ酸系溶液に耐性があるものを使用する。

工程（ｋ）：Ａｕ膜６ｂとレジストパターン９をエッチングマスクとして、露出領域の水晶ウエハー５をフッ酸系容液（例えば、フッ酸やフッ化アンモニウム）によりエッチングし、水晶ウエハー５から図２に示した音叉型形状を有する水晶片２の外形を切り出す。

この時、水晶ウエハー５側端部はレジストパターンで完全には被われていないが、その下層に保護膜１１が形成されているため、水晶ウエハー５は露出していない。従って、エッチングにより水晶ウエハー５側端部が削られて外形が変化することはない。

工程（ｌ）：レジストパターン９をエッチングマスクとして、露出領域のＣｒ膜６ａとＡｕ膜６ｂをエッチングにより除去する。

工程（ｍ）：水晶ウエハー５全面に励振電極用の金属膜（電極膜）３ａを真空蒸着法などにより形成する。電極膜には下地膜のＣｒ膜６ａやＡｕ６ｂ膜とは異なる材料を用い、例えばチタンとパラジウムの積層膜である。

工程（ｎ）：リフトオフにより、レジストパターン９とその上に形成された電極膜３ａを除去する。

工程（ｏ）：露出領域のＣｒ膜６ａとＡｕ膜６ｂをエッチングにより除去して励振電極３を形成する。

本発明の要旨は、水晶ウエハー側端部に形成されるＣｒ膜とＡｕ膜を予め除去し、その部分を保護膜により被うことで、水晶ウエハーの外形変化を抑えつつも、周波数調整用金属膜（Ａｕメッキ）の飛散を防止することであり、その実施態様は、本明細書に示した実施例に限定されるものではない。

図３に示す音叉型水晶振動子の本発明による製造方法を示す工程毎のＡ−Ａ’断面図で、工程（ａ）〜（ｈ）を示している。 図３に示す音叉型水晶振動子の本発明による製造方法を示す工程毎のＡ−Ａ’／Ｂ−Ｂ’断面図で、工程（ｉ）〜（ｏ）を示している。 音叉型水晶振動子を示す斜視図 水晶ウエハー上に形成された音叉型水晶振動子の概略図 図３に示す音叉型水晶振動子の従来技術による製造方法を示す工程毎のＡ−Ａ’断面図で、工程（ａ）〜（ｇ）を示している。 図３に示す音叉型水晶振動子の従来技術による製造方法を示す工程毎のＡ−Ａ’／Ｂ−Ｂ’断面図で、工程（ｈ）〜（ｎ）を示している。

符号の説明

１ 音叉型水晶振動子
２ 水晶片
３ 励振電極
３ａ 励振電極用金属膜
４ 周波数調整用金属膜
５ 水晶ウエハー
６ａ Ｃｒ膜
６ｂ Ａｕ膜
７ 第一のレジストパターン
８ 第二のレジストパターン
８ａ 開口部
９ 第三のレジストパターン
９ａ 開口部
９ｂ 開口部
１０ 第一のレジストパターン
１１ 保護膜

Claims (2)

1. 水晶片上に励振電極と周波数調整用金属膜とを形成してなる水晶振動子の製造方法であって、
   少なくとも、
   水晶ウエハー全面に下地膜用の第一の金属膜を形成する工程と、
   前記第一の金属膜上に水晶片形状を有する第一のレジストパターンを形成する工程と、
   前記第一のレジストパターンの非形成領域より露出した前記第一の金属膜を除去する工程と、
   前記第一のレジストパターンを剥離する工程と、
   前記水晶ウエハー側端部に保護膜を形成する工程と、
   前記第一の金属膜上に周波数調整用金属膜形状の開口部を有する第二のレジストパターンを形成する工程と、
   前記第二のレジストパターンの開口部より露出した前記第一の金属膜上に周波数調整用金属膜用の第二の金属膜を形成する工程と、
   前記第二のレジストパターンを剥離する工程と、
   前記第一の金属膜上に励振電極形状の開口部を有し、且つ前記水晶ウエハー上に水晶片の外形に沿った開口部を有する第三のレジストパターンを形成する工程と、
   前記第三のレジストパターンの開口部より露出した前記水晶ウエハーを除去する工程と、
   前記第三のレジストパターンの開口部より露出した前記第一の金属膜を除去する工程と、
   前記第三のレジストパターンの開口部より前記第一の金属膜を除去する事により露出された前記水晶ウエハー上に励振電極用の第三の金属膜を形成する工程と、
   前記第三のレジストパターンを剥離する工程と、
   露出領域の前記第一の金属膜を除去する工程と、
   を有する事を特徴とする水晶振動子の製造方法。
2. 前記保護膜は、フッ酸系のエッチング液に対して耐性のある絶縁膜であることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子の製造方法。
   

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