JP2009246761A - Method of manufacturing piezoelectric vibration chip - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧電振動片の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece.
従来、水晶などの圧電材料で構成された圧電振動片の一つとして、肉厚部に振動特性を向上させるための溝部が設けられた所謂溝付きの圧電振動片が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a so-called grooved piezoelectric vibrating piece in which a thick portion is provided with a groove for improving vibration characteristics is known as one of piezoelectric vibrating pieces made of a piezoelectric material such as quartz.
図2は、溝付きの圧電振動片を示す図で、(a)平面図、(b)(a)のA−A断面図である。ここに示す溝付きの圧電振動片は、水晶から成る圧電材料で構成され、外部の実装用基板(パッケージ基板)などに固定される基部1と、この基部1からその主面に沿って延在する二つの枝部2と、この二つの枝部2の両主面に設けられた矩形状の溝部3とを備えている。
2A and 2B are diagrams showing a grooved piezoelectric vibrating piece, which are (a) a plan view and (b) a cross-sectional view taken along line AA in (a). The grooved piezoelectric vibrating piece shown here is made of a piezoelectric material made of crystal, and is fixed to an external mounting substrate (package substrate) or the like, and extends from the
図3−1、図3−2、図3−3は、図2に示した圧電振動片の従来の製造方法を示すA−A断面図である。図2に示した溝付きの圧電振動片を製造する場合には、まず、図3−1(a)に示すような平板状の水晶基板(水晶ウエハ)11の両主面上に、図3−1(b)に示すように、Cr(クロム)から成る第一の金属層12とAu(金)から成る第二の金属層13を順次形成し、続いて、図3−1(c)に示すように、第二の金属層13の表面全体にネガ型のフォトレジスト材料を均一に塗布してネガレジスト層14を形成する。
3A, 3B, and 3C are cross-sectional views taken along line AA showing a conventional method for manufacturing the piezoelectric vibrating piece shown in FIG. When the grooved piezoelectric vibrating piece shown in FIG. 2 is manufactured, first, on both main surfaces of a flat plate-like quartz substrate (quartz wafer) 11 as shown in FIG. -1 (b), a
その後、図3−1(d)に示すように、ネガレジスト層14が形成された領域のうち、圧電振動片の外形領域内であって溝部3の形成予定領域を除く領域を一度に露光し、露光されていない領域のネガレジスト層14を現像液により除去することで、圧電振動片の外形領域外の領域と溝部3の形成予定領域に対応した開口部を有するネガレジストパターン14aを形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 3D, the region where the
その後、図3−1(e)に示すように、この時点で外部に露出されているネガレジストパターン14aの表面を含む第二の金属層13の表面全体に、ポジ型のフォトレジスト材料を均一に塗布してポジレジスト層15を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 3E, the positive photoresist material is uniformly applied to the entire surface of the
その後、図3−2(f)に示すように、ポジレジスト層15が形成された領域のうち、溝部3の形成予定領域の周辺一体を除く領域を露光し、その露光された領域のポジレジスト層15を現像液により除去することで、溝部3の形成予定領域の周辺一体を覆うポジレジストパターン(保護層)15aを形成する。
After that, as shown in FIG. 3-2 (f), the region except for the periphery of the region where the
その後、図3−2(g)に示すように、ネガレジストパターン14aとポジレジストパターン15aをエッチングマスクとして露出領域の第二の金属層13をウェットエッチングにより除去し、続いて、それにより露出された第一の金属層12をウェットエッチングにより除去する。
After that, as shown in FIG. 3-2 (g), the
その後、図3−2(h)に示すように、溝部3の形成予定領域の周辺一体を覆っていたポジレジストパターン15aを剥離液により除去し、続いて、図3−2(i)に示すように、ネガレジストパターン14aと第二の金属層13をエッチングマスクとして露出領域の水晶基板11をウェットエッチングにより除去することで、圧電振動片の外形を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 3-2 (h), the
その後、図3−2(j)に示すように、ネガレジストパターン14aをエッチングマスクとして露出領域の第二の金属層13をウェットエッチングにより除去し、続いて、それにより露出された第一の金属層12をウェットエッチングにより除去することで、溝部3の形成予定領域から水晶基板11が露出した状態とする。
Thereafter, as shown in FIG. 3-2 (j), the
その後、図3−3(k)に示すように、ネガレジストパターン14aを剥離液により除去した上で、図3−3(l)に示すように、溝部3の形成予定領域から露出した水晶基板11をウェットエッチングにより深さ方向に一定量除去し、溝部3を形成する。
After that, as shown in FIG. 3-3 (k), the
その後、図3−3(m)に示すように、この時点で残存する第一の金属層12と第二の金属層13をウェットエッチングにより全て除去することで、溝付きの圧電振動片が完成する。(例えば、特許文献1参照)
以上説明した圧電振動片の従来の製造方法においては、図3−1(d)に示すように、圧電振動片の外形を形成するためのレジストパターンと溝部を形成するためのレジストパターンとが、同一の露光、現像工程により一つのレジストパターン(ネガレジストパターン14a)として同時に形成されるため、それらを別々の露光、現像工程により二つのレジストパターンとして形成する場合と比較して、二つのパターンの位置ずれ、即ち圧電振動片が完成した時点での圧電振動片の外形に対する溝部3の位置ずれが防止され、圧電振動片の形状が高精度に形成されている。
In the conventional manufacturing method of the piezoelectric vibrating piece described above, as shown in FIG. 3D, the resist pattern for forming the outer shape of the piezoelectric vibrating piece and the resist pattern for forming the groove portion are: Since one resist pattern (
その一方で、以上のように二つのレジストパターンを一つのレジストパターンとして同時に形成する場合には、図3−2(g)に示す工程において溝部3の形成予定領域から露出した第一の金属層12と第二の金属層13がエッチングにより除去されてしまうのを避けるため、エッチングを行う前の段階でその領域をエッチングに耐性のある層(保護層)で保護しておく必要があり、その点に鑑み従来の製造方法では、図3−1(d)に示す工程において第二の金属層12の表面に圧電振動片の外形と溝部3を形成するためのネガレジストパターン14aを形成した後に、この時点で溝部3の形成予定領域から露出している第二の金属層12の表面を覆うようにポジレジストパターン15aを保護層として形成している。
On the other hand, when two resist patterns are simultaneously formed as one resist pattern as described above, the first metal layer exposed from the region where the
しかしながら、溝部3の形成予定領域を保護するためのポジレジストパターン15aは、圧電振動片の外形と溝部3を形成するためのネガレジストパターン14aを形成した後に、図3−2(e)に示すようにその表面全体を覆うようにポジ型のフォトレジスト材料を塗布した上で、図3−2(f)に示すようにフォトレジスト材料を露光、現像によりパターニングすることで形成されるため、ネガレジストパターン14aの厚みによっては、その過程において、微視的に立体構造物であるネガレジストパターン14aの側面とその下層の第二の金属層13の表面とで構成される凹状の角部にフォトレジスト材料(ポジ型)の残渣が残留し、その残渣が続く図3−2(g)に示す金属層(第一の金属層12、第二の金属層13)のエッチングの妨げとなって金属層の外形が変化し、最終的に圧電振動片の形状が変化する虞や、残渣が製造工程中に遊離して他の製造工程が正常に行われるのを妨げたり、完成状態の圧電振動片に異物として付着する虞がある。特に圧電振動片の外形は、圧電振動片の振動特性(周波数)やインピーダンス特性を決定付ける重要なパラメーターであるため、その外形精度は非常に重要である。
However, the
図4は、レジストパターンの周囲に残渣が残留した状態を模式的に示す図で、ネガレジストパターン14aの側面と第二の金属層13との角部に残渣16が残留していると、第一の金属層12と第二の金属層13のエッチングが妨げられ、図に示すように第一の金属層12と第二の金属層13の外形が変化する虞がある。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a state in which a residue remains around the resist pattern. When the
特に圧電振動片の外形と溝部3を形成するためのレジストパターン(ネガレジストパターン14a)と溝部の形成予定領域を保護するための保護層(ポジレジストパターン15a)が、互いに異なる性質(ポジ型又はネガ型)の感光性材料で構成されていると、それらの互いに相反する性質の成分が相互に浸透し合うことで変質し、剥離液に対する剥離性が低下して以上の問題がより発生し易くなる虞がある。
In particular, the outer shape of the piezoelectric vibrating piece, the resist pattern (
また、ネガ型のフォトレジスト材料は、露光により材料中の高分子(感光剤)が架橋する所謂光架橋型のフォトレジスト材料であることから、一般的に数μmレベルの線幅を安定的に得ることは難しいと言われており、数μmのレベルにおいては、得られるパターンが波を打ったようにガタついてしまい、直線的な外形ラインを得ることができない。 In addition, since a negative photoresist material is a so-called photocrosslinking type photoresist material in which a polymer (photosensitive agent) in the material is cross-linked by exposure, generally a line width of several μm level is stably provided. It is said that it is difficult to obtain, and at the level of several μm, the obtained pattern is rattling as if it hits a wave, and a linear outline line cannot be obtained.
本発明は、以上のような問題点に鑑みて成されたものであり、圧電振動片の形状を高精度に形成すると共に、製造工程中における異物の発生を抑制することが可能な圧電振動片の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a piezoelectric vibrating piece capable of forming the shape of the piezoelectric vibrating piece with high accuracy and suppressing the generation of foreign matters during the manufacturing process. It aims at providing the manufacturing method of.
溝部が設けられた圧電振動片の製造方法であって、少なくとも、基板の表面に金属層を形成する金属層形成工程と、当該金属層の表面であって前記圧電振動片の外形領域内に少なくとも前記溝部の形成予定領域を覆う保護層を形成する保護層形成工程と、当該保護層の表面を含む前記金属層の表面にフォトレジスト層を形成するフォトレジスト層形成工程と、当該フォトレジスト層を露光及び現像し、前記圧電振動片の外形領域外の領域と前記溝部の形成予定領域に対応した開口部が同時に形成されたレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、当該レジストパターンと当該レジストパターンの開口部から露出された前記保護層をエッチングマスクとして露出領域の前記金属層をエッチングにより除去する第一のエッチング工程と、当該第一のエッチング工程により露出された前記基板をエッチングにより除去し、前記圧電振動片の外形を形成する第二のエッチング工程と、前記保護層を前記第一のエッチング工程から前記第二のエッチング工程後までの間の任意のタイミングで除去する保護層除去工程と、当該保護層除去工程により露出された前記金属層をエッチングにより除去する第三のエッチング工程と、当該第三のエッチング工程により露出された前記基板をエッチングにより除去し、前記溝部を形成する第四のエッチング工程とを有する圧電振動片の製造方法とする。 A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece provided with a groove, comprising at least a metal layer forming step of forming a metal layer on a surface of a substrate, and at least a surface of the metal layer within an outer region of the piezoelectric vibrating piece. A protective layer forming step of forming a protective layer covering a region where the groove is to be formed; a photoresist layer forming step of forming a photoresist layer on the surface of the metal layer including the surface of the protective layer; and the photoresist layer. A resist pattern forming step of exposing and developing to form a resist pattern in which an opening outside the outer region of the piezoelectric vibrating piece and an opening corresponding to a region where the groove is to be formed are formed simultaneously; and the resist pattern and the resist pattern A first etching process for removing the metal layer in the exposed region by etching using the protective layer exposed from the opening of the etching mask as an etching mask And removing the substrate exposed by the first etching step by etching to form an outer shape of the piezoelectric vibrating piece, and removing the protective layer from the first etching step to the second A protective layer removing step for removing at an arbitrary timing until after the etching step, a third etching step for removing the metal layer exposed by the protective layer removing step by etching, and the third etching step. And removing the substrate exposed by etching through a fourth etching step to form the groove.
前記保護層を前記第一のエッチング工程により前記金属層と共に除去する圧電振動片の製造方法とされ得る。 The method may be a method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece in which the protective layer is removed together with the metal layer by the first etching step.
前記保護層を前記第二のエッチング工程により前記基板と共に除去する圧電振動片の製造方法とされ得る。 The method may be a method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece in which the protective layer is removed together with the substrate by the second etching step.
前記保護層形成工程は、前記金属層形成工程により形成された前記金属層の表面に保護材料層を形成する工程と、当該保護材料層の表面にフォトレジスト層を形成する工程と、当該フォトレジスト層を露光及び現像し、前記圧電振動片の外形領域内に少なくとも前記溝部の形成予定領域を覆うレジストパターンを形成する工程と、当該レジストパターンをエッチングマスクとして露出領域の前記保護材料層をエッチングにより除去する工程とを有圧電振動片の製造方法とされ得る。 The protective layer forming step includes a step of forming a protective material layer on the surface of the metal layer formed by the metal layer forming step, a step of forming a photoresist layer on the surface of the protective material layer, and the photoresist. Exposing and developing the layer, forming a resist pattern covering at least the region where the groove is to be formed in the outer region of the piezoelectric vibrating piece, and etching the protective material layer in the exposed region using the resist pattern as an etching mask The step of removing may be a method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece.
前記金属層形成工程は、前記基板の表面に第一の金属層を形成する第一の金属層形成工程と、当該第一の金属層の表面に第二の金属層を形成する第二の金属層形成工程とを有し、前記第一のエッチング工程は、前記第二の金属層をエッチングにより除去する第二の金属層エッチング工程と、当該第二の金属層エッチング工程により露出された前記第一の金属層をエッチングにより除去する第一の金属層エッチング工程と、を有する圧電振動片の製造方法とされ得る。 The metal layer forming step includes a first metal layer forming step for forming a first metal layer on the surface of the substrate, and a second metal for forming a second metal layer on the surface of the first metal layer. The first etching step includes a second metal layer etching step for removing the second metal layer by etching, and the first metal layer etching step exposed by the second metal layer etching step. And a first metal layer etching step of removing one metal layer by etching.
前記第二の金属層は、前記第一の金属層よりもイオン化傾向が小さい金属材料で構成され、前記保護層は、非金属材料で構成される圧電振動片の製造方法とされ得る。 The second metal layer may be made of a metal material having a smaller ionization tendency than the first metal layer, and the protective layer may be a method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece made of a non-metal material.
前記第一の金属層は、Crで構成され、前記第二の金属層は、Auで構成され、前記保護層は、Si、SiO2、又はAl2O3で構成される圧電振動片の製造方法とされ得る。 The first metal layer is made of Cr, the second metal layer is made of Au, and the protective layer is made of Si, SiO 2 , or Al 2 O 3 Can be a method.
前記第二の金属層は、前記第一の金属層よりもイオン化傾向が小さい金属材料で構成され、前記保護層は、前記第二の金属層よりもイオン化傾向が大きい金属材料で構成される圧電振動片の製造方法とされ得る。 The second metal layer is composed of a metal material having a smaller ionization tendency than the first metal layer, and the protective layer is a piezoelectric composed of a metal material having a greater ionization tendency than the second metal layer. It can be set as the manufacturing method of a vibration piece.
前記保護層は、前記第一の金属層とイオン化傾向が同じかそれよりも大きい金属材料で構成される圧電振動片の製造方法とされ得る。 The protective layer may be a method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece made of a metal material having the same or higher ionization tendency as the first metal layer.
前記第一の金属層は、Crで構成され、前記第二の金属層は、Auで構成され、前記第三の金属層は、Cr、又はTiで構成される圧電振動片の製造方法とされ得る。 The first metal layer is made of Cr, the second metal layer is made of Au, and the third metal layer is made of a piezoelectric vibrating piece made of Cr or Ti. obtain.
本発明によれば、溝部の形成予定領域を覆う保護層を、圧電振動片の外形と溝部を形成するためのレジストパターンを形成する前に形成することで、そのレジストパターンのパターン精度、ひいては圧電振動片の外形精度を向上させることが可能であり、加えて、保護層の形成時に残渣の発生を抑制することが可能である。 According to the present invention, the protective layer covering the region where the groove is to be formed is formed before the resist pattern for forming the outer shape of the piezoelectric vibrating piece and the groove is formed. It is possible to improve the external accuracy of the resonator element, and in addition, it is possible to suppress the generation of residues when forming the protective layer.
図1−1、図1−2、図1−3は、図2に示した圧電振動片の本発明の製造方法を示すA−A断面図である。本発明の製造方法を用いて図2に示した溝付きの圧電振動片を製造する場合には、まず、図1−1(a)に示すような平板状の水晶基板11の両主面上に、図1−1(b)に示すように、スパッタ法などを用いてCr(クロム)から成る第一の金属層12とAu(金)から成る第二の金属層13とSi(シリコン)から成る保護層31を順次形成する。
1-1, FIG. 1-2, and FIG. 1-3 are AA cross-sectional views showing the manufacturing method of the present invention for the piezoelectric vibrating piece shown in FIG. When the grooved piezoelectric vibrating piece shown in FIG. 2 is manufactured using the manufacturing method of the present invention, first, on both main surfaces of the plate-
その後、図1−1(c)に示すように、保護層31の表面全体にネガ型のフォトレジスト材料を均一に塗布してフォトレジスト層32を形成し、続いて、図1−1(d)に示すように、フォトレジスト層32が形成された領域のうち、溝部3の形成予定領域をフォトマスクを用いて露光し、露光されていない領域のフォトレジスト層32を現像液により除去することで、溝部3の形成予定領域を覆うレジストパターン32aを形成する。尚、フォトレジスト材料の種類としてはポジ型とネガ型の二種類があるが、これらは製造工程に応じて適宜使い分けることができる。
Thereafter, as shown in FIG. 1-1C, a negative photoresist material is uniformly applied to the entire surface of the
ここで形成するレジストパターン32aは、形成しようとする圧電振動片の外形領域内に収まる範囲で少なくとも溝部3の形成予定領域全体を覆ってさえいればよく、圧電振動片の外形領域外へはみ出さない限りにおいては、溝部3の形成予定領域よりも広い範囲を覆うパターンであってもよい。尚、この時点でレジストパターン32aが圧電振動片の外形領域外へはみ出していると、後工程において第一の金属層12と第二の金属層13をエッチングする際に、そのはみ出した領域の保護層31がエッチングの進行を妨げ、それによって第一の金属層12と第二の金属層13の外形が変化し、最終的に圧電振動片の外形が変化する虞がある。
The resist
その後、図1−1(e)に示すように、レジストパターン32aをエッチングマスクとして露出領域の保護層31をフッ酸あるいはフッ酸とフッ化アンモニウムの混合物であるバッファードフッ酸を用いたウェットエッチングにより除去し、保護層31を溝部3の形成予定領域のみを覆う形状にパターニングする。尚、図1−1(d)に示す工程において、保護層31をパターニングするためのレジストパターン32aが溝部3の形成予定領域よりも広い範囲を覆うパターンに形成されていた場合には、この時点で保護層31は、溝部の形成予定領域よりも大きいパターンにパターニングされる。
Thereafter, as shown in FIG. 1-1E, wet etching using the resist
以上のように保護層31は、第二の金属層13の平坦な表面上に層材料(Si)を堆積させた上で形成されることから、従来の製造方法のように他のレジストパターンなどの立体構造物が形成された上に層材料を堆積させる場合と比較して、立体構造物の側面とその下層との間に形成される凹状の角部などのように、層材料が比較的除去され難くその一部が残渣として残留し易い奥まった部分がないため、層材料のパターニングが精確に行える。また、層材料の残渣が発生しないことから、残渣が後工程中に遊離して製造工程が正常に行われるのを妨げたり、完成状態の圧電振動片に異物として付着するようなこともない。
As described above, since the
その後、図1−2(f)に示すように、使用後のレジストパターン32aをレジスト剥離液により除去した上で、図1−2(g)に示すように、保護層31の表面を含む第二の金属層13の表面全体にポジ型のフォトレジスト材料を均一に塗布してフォトレジスト層33を形成し、続いて、図1−2(h)に示すように、フォトレジスト層33が形成された領域のうち、形成しようとする圧電振動片の外形領域外の全ての領域と溝部3の形成予定領域を単一のフォトマスクを用いて一度に露光し、露光された領域のフォトレジスト層33を現像液により除去することで、圧電振動片の外形領域内であって溝部3の形成予定領域を除いた領域を覆うレジストパターン33aを形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 1-2 (f), the resist
ここで形成されるレジストパターン33aにおいては、フォトレジスト層33を露光する際に単一のフォトマスクを用いていることから、圧電振動片の外形に対応したパターンと溝部3の外形に対応したパターンとの間で位置ずれはなく、従来の製造方法と同等の高いパターン精度が確保されている。更に、レジストパターン33aは、ポジ型のフォトレジスト材料で構成されているため、ネガ型のフォトレジスト材料で構成された従来のレジストパターン(ネガレジストパターン14a)と比較して、パターンの外形ラインが高精度に形成されている。
In the resist
尚、図1−1(e)に示した工程において保護層31が溝部3の形成予定領域よりも大きいパターンに形成されていた場合には、この時点で保護層31の外周部がレジストパターン33aに埋設された状態となる。
When the
その後、図1−2(i)に示すように、レジストパターン33aと保護層31をエッチングマスクとして露出領域の第二の金属層13をヨウ素を主成分としたエッチング液(ヨウ素系エッチング液)を用いたウェットエッチングにより除去し、続いて、それにより露出された第一の金属層12を、図1−2(j)に示すように、硝酸第二セリウムアンモニウムを主成分としたエッチング液(硝酸第二セリウムアンモニウム系エッチング液)を用いたウェットエッチングにより除去し、更に、それにより露出された水晶基板11を、図1−3(k)に示すように、フッ酸あるいはフッ酸とフッ化アンモニウムの混合物であるバッファードフッ酸を用いたウェットエッチングにより除去することで、圧電振動片の外形を形成する。この時、溝部3の形成予定領域を覆っていた保護層(Si)31は、水晶基板(SiO2)11をエッチングする際のエッチング液に対して耐性がないことから水晶基板(SiO2)11と共に除去され、エッチングの途中からはその下層の第二の金属層(Au)13がエッチングマスクとしての役割を果たす。
Thereafter, as shown in FIG. 1-2 (i), an etching solution (iodine-based etching solution) containing iodine as a main component of the
その後、図1−3(l)に示すように、溝部3の形成予定領域から露出した第二の金属層13をヨウ素系エッチング液を用いたウェットエッチングにより除去し、続いて、それにより露出された第一の金属層12を、図1−3(m)に示すように、硝酸第二セリウムアンモニウム系エッチング液を用いたウェットエッチングにより除去し、更に、それにより露出された水晶基板11を、図1−3(n)に示すように、フッ酸あるいはフッ酸とフッ化アンモニウムの混合物であるバッファードフッ酸を用いたウェットエッチングにより深さ方向に一定量除去することで、溝部3を形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 1-3 (l), the
その後、図1−3(o)に示すように、使用後のレジストパターン33aを剥離液により除去した上で、図1−3(p)に示すように、残存する第一の金属層12と第二の金属層13をそれぞれ硝酸第二セリウムアンモニウム系エッチング液とヨウ素系エッチング液を用いたウェットエッチングにより全て除去することで、溝付きの圧電振動片が完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 1-3 (o), after the resist
以上説明した実施例において、溝部3の形成予定領域を保護しておく保護層31の材料は、Siに限るものではなく、SiO2(二酸化珪素)やAl2O3(アルミナ)などの絶縁材料や、Cr(クロム)やTi(チタン)などの金属材料が適宜選択され得る。それらのうち、SiO2、Al2O3、Tiは、Siと同様に水晶基板11をエッチングする際のエッチング液に対して耐性がないため、製造工程上は、保護層31の材料が単にSiからSiO2、Al2O3、Tiに置き換わるのみである。それに対し、Crは、水晶基板11をエッチングする際のエッチング液に対して耐性があるため、水晶基板11のエッチング時に除去されることはないが、それより前の図1−2(j)に示す工程において、圧電振動片の外径領域外の第一の金属層(Cr)12と共にエッチングにより除去される。
In the embodiment described above, the material of the
尚、保護層31は、図1−2(i)に示すように圧電振動片の外形領域外に存在する第二の金属層(Au)13をエッチングする際に、溝部3の形成予定領域に存在する第二の金属層(Au)13が共に除去されてしまわないように保護する役割を果たすものであることから、その役割を果たした後は不要であり、図1−2(i)に示す工程で第二の金属層13がエッチングされた後から、保護膜31の除去が必然的に必要となる図1−3(l)に示す工程の前までの任意のタイミングで除去すればよい。
The
ここで、以上説明した本実施例における製造方法においては、互いに異なる金属(異種金属)である第一の金属層(Cr)12と第二の金属層(Au)13との積層体を用いていることから、図1−3(j)に示すように第一の金属層(Cr)12をエッチングする際に溝部3の形成予定領域が保護層31で保護されていないと、エッチングが不要に促進されて第一の金属層(Cr)12が必要以上にエッチングされてしまう所謂電触効果と呼ばれる現象が生じる虞がある。
Here, in the manufacturing method in the present embodiment described above, a laminate of the first metal layer (Cr) 12 and the second metal layer (Au) 13 which are different metals (dissimilar metals) is used. Therefore, when the first metal layer (Cr) 12 is etched as shown in FIG. 1-3 (j), the etching is unnecessary if the region where the
電触効果は、電解質溶液中に浸漬された異種金属間に電池の原理によって電位差(起電力)が生じ、異種金属のうちイオン化傾向の順位が低い金属材料から高い金属材料に向かって電流が発生するもので、以上の製造工程においては、特に図1−3(j)に示すように第一の金属層12をエッチングする際に、エッチング液を電解質溶液、第一の金属層(Cr)12を負極、第二の金属層(Au)13を正極とする擬似的な電池が構成され、イオン化傾向の順位が相対的に低い第二の金属層(Au)13からそれよりも高い第一の金属層(Cr)12に向かって電流が発生し、それがエッチング液中のイオン交換を促進することで、第一の金属層(Cr)12のエッチングが速まる。尚、このような電触効果を考慮したエッチングの制御は困難である。
The electric contact effect is that a potential difference (electromotive force) is generated between different types of metals immersed in the electrolyte solution according to the principle of the battery, and a current is generated from a metal material with a lower ionization tendency to a higher metal material among the different types of metals. In the above manufacturing process, particularly when the
電触効果は、溝部3の形成予定領域をSi、SiO2、Al2O3などの非金属材料で構成される保護層31で覆っておくことにより効果的に抑制することが可能であるが、保護層31の材料として金属材料を用いた場合には、第二の金属層(Au)13を挟んで第一の金属層(Cr)12と保護層31との間で電触効果が大きく発生する虞がある。
The electric contact effect can be effectively suppressed by covering the region where the
従って、保護層31の材料として金属材料を用いる場合には、電触効果(電位差)の大小が主として異種金属間におけるイオン化傾向の順位差の大小により決定されることに鑑み、第一の金属層(Cr)12と保護層31のイオン化傾向の順位差が小さくなるような金属材料を選択するのが好ましい。
Therefore, in the case where a metal material is used as the material of the
このような観点からすると、保護層31を構成する金属材料は、第二の金属層(Au)13よりもイオン化傾向の順位が高い金属材料が好ましく、更に第一の金属層(Cr)12とイオン化傾向の順位が同じかそれよりも高い金属材料がより好ましいと言える。このことを分かり易くするため、以上のイオン化傾向の関係を数式で表すと、第一の金属層(Cr)12、第二の金属層(Au)13、保護層31の各イオン化傾向の順位をそれぞれA、B、Cとした場合に、C≧A>Bとなる。
From this point of view, the metal material constituting the
尚、本明細書で例示した金属材料の中で以上の関係式を満たす金属材料としては、第一の金属層(Cr)12と同一金属であってイオン化傾向の順位が当然等しいCrや、第一の金属層(Cr)12よりもイオン化傾向の順位が高いTiが該当する。 In addition, as a metal material satisfying the above relational expression among the metal materials exemplified in this specification, the same metal as the first metal layer (Cr) 12 and naturally having the same ionization tendency rank, This corresponds to Ti having a higher ionization tendency than the single metal layer (Cr) 12.
また、保護層31を構成する金属材料がその表面に酸化物が形成され易い金属材料(Cr、Ti等)であれば、その酸化物が絶縁層となって電触効果の発生をより効果的に抑制することができる。
Moreover, if the metal material which comprises the
尚、本実施例において第一の金属層(Cr)12をエッチングする際に発生する電触効果は、第二の金属層(Au)13のイオン化傾向の順位が第一の金属層(Cr)12よりも低いことに起因して発生するため、第二の金属層(Au)13を第一の金属層(Cr)12よりもイオン化傾向の順位が同じがそれよりも高い金属材料で構成すれば、理論上、電触効果は発生しないことになるが、実際には、第二の金属層13の耐蝕層としての本来の役割や第一の金属層12との相性、更にはコスト(材料費)などを考慮し、それらの条件を許容範囲内で全て満たす材料を選択しなければならず、使用できる材料が極端に限定されてしまう。
In this embodiment, the contact effect generated when the first metal layer (Cr) 12 is etched is that the ionization tendency of the second metal layer (Au) 13 is in the order of the first metal layer (Cr). Therefore, the second metal layer (Au) 13 is made of a metal material having the same ionization tendency as the first metal layer (Cr) 12 but higher than that of the first metal layer (Cr) 12. In theory, the electric contact effect does not occur. However, in reality, the original role of the
また、本発明の製造方法は、以上説明した実施例のように金属層が第一の金属層と第二の金属層の二層で構成される場合にのみ有効なものではなく、金属層が一層のみで構成される場合や三層以上で構成される場合にも有効である。 Further, the manufacturing method of the present invention is not effective only when the metal layer is composed of two layers of the first metal layer and the second metal layer as in the embodiment described above. It is also effective when it is composed of only one layer or when it is composed of three or more layers.
また、本発明の製造方法の対象となる圧電振動片は、枝部を有する所謂音叉型圧電振動片に限らず、平面視矩形状の圧電振動片などであってもよい。 In addition, the piezoelectric vibrating reed that is a target of the manufacturing method of the present invention is not limited to a so-called tuning fork type piezoelectric vibrating reed having a branch portion, and may be a piezoelectric resonating reed having a rectangular shape in plan view.
1 基部
2 枝部
3 溝部
11 水晶基板
12 第一の金属層
13 第二の金属層
14 ネガレジスト層
14a ネガレジストパターン
15 ポジレジスト層
15a ポジレジストパターン
16 残渣
31 保護層
32 フォトレジスト層
32a レジストパターン
33 フォトレジスト層
33a レジストパターン
DESCRIPTION OF
Claims (10)
少なくとも、
基板の表面に金属層を形成する金属層形成工程と、
当該金属層の表面であって前記圧電振動片の外形領域内に少なくとも前記溝部の形成予定領域を覆う保護層を形成する保護層形成工程と、
当該保護層の表面を含む前記金属層の表面にフォトレジスト層を形成するフォトレジスト層形成工程と、
当該フォトレジスト層を露光及び現像し、前記圧電振動片の外形領域外の領域と前記溝部の形成予定領域に対応した開口部が同時に形成されたレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
当該レジストパターンと当該レジストパターンの開口部から露出された前記保護層をエッチングマスクとして露出領域の前記金属層をエッチングにより除去する第一のエッチング工程と、
当該第一のエッチング工程により露出された前記基板をエッチングにより除去し、前記圧電振動片の外形を形成する第二のエッチング工程と、
前記保護層を前記第一のエッチング工程から前記第二のエッチング工程後までの間の任意のタイミングで除去する保護層除去工程と、
当該保護層除去工程により露出された前記金属層をエッチングにより除去する第三のエッチング工程と、
当該第三のエッチング工程により露出された前記基板をエッチングにより除去し、前記溝部を形成する第四のエッチング工程と、
を有することを特徴とする圧電振動片の製造方法。 A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece provided with a groove,
at least,
A metal layer forming step of forming a metal layer on the surface of the substrate;
A protective layer forming step of forming a protective layer on the surface of the metal layer and covering at least a region where the groove is to be formed in the outer region of the piezoelectric vibrating piece;
A photoresist layer forming step of forming a photoresist layer on the surface of the metal layer including the surface of the protective layer;
A resist pattern forming step of exposing and developing the photoresist layer to form a resist pattern in which an opening corresponding to a region outside the outer region of the piezoelectric vibrating piece and a region where the groove is to be formed is formed simultaneously;
A first etching step of removing the metal layer in the exposed region by etching using the resist pattern and the protective layer exposed from the opening of the resist pattern as an etching mask;
Removing the substrate exposed by the first etching step by etching to form an outer shape of the piezoelectric vibrating piece; and
A protective layer removing step of removing the protective layer at an arbitrary timing between the first etching step and after the second etching step;
A third etching step for removing the metal layer exposed by the protective layer removing step by etching;
Removing the substrate exposed by the third etching step by etching to form the groove, and a fourth etching step;
A method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece, comprising:
前記金属層形成工程により形成された前記金属層の表面に保護材料層を形成する工程と、
当該保護材料層の表面にフォトレジスト層を形成する工程と、
当該フォトレジスト層を露光及び現像し、前記圧電振動片の外形領域内に少なくとも前記溝部の形成予定領域を覆うレジストパターンを形成する工程と、
当該レジストパターンをエッチングマスクとして露出領域の前記保護材料層をエッチングにより除去する工程と、
を有することを特徴とする請求項1〜3の何れか一つに記載の圧電振動片の製造方法。 The protective layer forming step includes
Forming a protective material layer on the surface of the metal layer formed by the metal layer forming step;
Forming a photoresist layer on the surface of the protective material layer;
Exposing and developing the photoresist layer, and forming a resist pattern covering at least the region where the groove is to be formed in the outer region of the piezoelectric vibrating piece;
Removing the protective material layer in the exposed region by etching using the resist pattern as an etching mask;
The method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to claim 1, wherein
前記基板の表面に第一の金属層を形成する第一の金属層形成工程と、
当該第一の金属層の表面に第二の金属層を形成する第二の金属層形成工程とを有し、
前記第一のエッチング工程は、
前記第二の金属層をエッチングにより除去する第二の金属層エッチング工程と、
当該第二の金属層エッチング工程により露出された前記第一の金属層をエッチングにより除去する第一の金属層エッチング工程と、
を有することを特徴とする請求項1〜4の何れか一つに記載の圧電振動片の製造方法。 The metal layer forming step includes
A first metal layer forming step of forming a first metal layer on the surface of the substrate;
A second metal layer forming step of forming a second metal layer on the surface of the first metal layer,
The first etching step includes
A second metal layer etching step of removing the second metal layer by etching;
A first metal layer etching step for removing the first metal layer exposed by the second metal layer etching step by etching;
The method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to claim 1, wherein
前記保護層は、非金属材料で構成されることを特徴とする請求項5に記載の圧電振動片の製造方法。 The second metal layer is made of a metal material having a smaller ionization tendency than the first metal layer,
The method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to claim 5, wherein the protective layer is made of a non-metallic material.
前記第二の金属層は、Auで構成され、
前記保護層は、Si、SiO2、又はAl2O3で構成されることを特徴とする請求項6に記載の圧電振動片の製造方法。 The first metal layer is made of Cr,
The second metal layer is made of Au,
The method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to claim 6, wherein the protective layer is made of Si, SiO 2 , or Al 2 O 3 .
前記保護層は、前記第二の金属層よりもイオン化傾向が大きい金属材料で構成されることを特徴とする請求項5に記載の圧電振動片の製造方法。 The second metal layer is made of a metal material having a smaller ionization tendency than the first metal layer,
The method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to claim 5, wherein the protective layer is made of a metal material having a larger ionization tendency than the second metal layer.
前記第二の金属層は、Auで構成され、
前記第三の金属層は、Cr、又はTiで構成されることを特徴とする請求項9に記載の圧電振動片の製造方法。 The first metal layer is made of Cr,
The second metal layer is made of Au,
The method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to claim 9, wherein the third metal layer is made of Cr or Ti.
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JP2008092120A JP2009246761A (en) | 2008-03-31 | 2008-03-31 | Method of manufacturing piezoelectric vibration chip |
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