JP2010050687A - Method for adjusting outline of crystal piece - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a crystal piece generating stable oscillation, and having a symmetric property. <P>SOLUTION: An etching residue produced on a crystal piece formed in a crystal wafer by an etching technique, in particular, wet etching is removed by picosecond laser being a pulse laser. The etching residue to be removed is a predetermined part or the whole. In the picosecond laser, pulse width is 10<SP>-10</SP>-10<SP>-15</SP>sec, wavelength is 266-1,064 nm, and pulse energy is 1-300 μJ. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子機器に搭載される水晶振動子や水晶発振器に用いられる水晶片の外形調整方法に関する。   The present invention relates to a method for adjusting the external shape of a crystal piece used in a crystal resonator or crystal oscillator mounted on an electronic device.

従来から、電子機器には、例えば、水晶振動子が用いられている。その従来の水晶振動子の一例としては、基体に設けられた凹部内に水晶振動素子を搭載して蓋体で気密封止した構造のものが知られている。ここで、水晶振動素子は、水晶片の両主面に励振電極が形成されている。また基体は、凹部内に水晶振動素子を搭載するための搭載パッドが設けられている。また、蓋体は、平板状に形成されており、基体に設けられた凹部を封止している。この基体に設けられた凹部の封止には、例えば、Ａｕ−Ｓｎを用いた封止、シーム溶接による封止などが用いられる。   Conventionally, for example, crystal resonators have been used in electronic devices. As an example of such a conventional crystal resonator, a crystal resonator having a structure in which a crystal resonator element is mounted in a recess provided in a base and hermetically sealed with a lid is known. Here, in the crystal resonator element, excitation electrodes are formed on both main surfaces of the crystal piece. The substrate is provided with a mounting pad for mounting the crystal resonator element in the recess. The lid is formed in a flat plate shape and seals a recess provided in the base. For sealing the concave portion provided on the base, for example, sealing using Au—Sn, sealing by seam welding, or the like is used.

この水晶振動子に構成される水晶片は、種々の形状が提案されている。
例えば、平板型の水晶片としては、平面視四角形状のものと、平面視円形状のものが知られており、平板型以外の水晶片としては、例えば、音叉形状のものやＨ型形状のものが知られている。 Various shapes have been proposed for the crystal piece configured in this crystal resonator.
For example, as a flat plate-type crystal piece, a square shape in plan view and a circular shape in plan view are known, and as a crystal piece other than the flat plate type, for example, a tuning-fork shape or an H-shape Things are known.

平面視四角形状の水晶片、平面視円形状の水晶片、音叉形状の水晶片、Ｈ型形状の水晶片は、水晶ウェハから形成される（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。
例えば、特許文献１で提案されている水晶片の場合、水晶片は、以下の手順で設けられる。１枚の水晶ウェハ内に複数の水晶片となる領域を確保する。その後、例えば、水晶片の輪郭の一部となる部分をウェットエッチング等で除去して複数の水晶片が連なる状態にする。なお、エッチングで水晶片の輪郭の一部を除去する場合は、予め、水晶の異方性により生成されるエッチング残りを考慮して、このエッチング残りが生じても水晶ウェハを貫通するようにウェットエッチングで除去する領域をエッチング残りの大きさよりも大きくしておく。次に、電極等を設けた後に水晶片が連なる部分をダイシング等により切断することで平面視四角形状の水晶片を形成することができる。 A crystal piece having a square shape in plan view, a crystal piece having a circular shape in plan view, a crystal piece having a tuning fork shape, and a crystal piece having an H shape are formed from a crystal wafer (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
For example, in the case of the crystal piece proposed in Patent Document 1, the crystal piece is provided by the following procedure. An area to be a plurality of crystal pieces is secured in one crystal wafer. Thereafter, for example, a part of the outline of the crystal piece is removed by wet etching or the like, so that a plurality of crystal pieces are connected. In addition, when removing a part of the outline of the crystal piece by etching, in consideration of the etching residue generated by the anisotropy of the crystal in advance, even if this etching residue occurs, it is wet so as to penetrate the crystal wafer. The region to be removed by etching is made larger than the size of the remaining etching. Next, a crystal piece having a square shape in plan view can be formed by cutting a portion where the crystal pieces are connected after providing electrodes and the like by dicing or the like.

なお、このような水晶片の輪郭の一部を水晶ウェハに設ける場合、フォトリソグラフィ技術が用いられる。例えば、水晶ウェハに金属膜を設けた後にレジストを設け、所定のパターンが形成されたマスクを重ねて、マスクが重なっていないレジストを感光させる。ここで、例えば、感光しなかったレジストを除去し、ウェットエッチングで水晶ウェハの露出する部分を除去することにより水晶片の輪郭の一部を水晶ウェハに設けることができる。   Note that when a part of the outline of such a crystal piece is provided on the crystal wafer, a photolithography technique is used. For example, after a metal film is provided on a quartz wafer, a resist is provided, and a mask on which a predetermined pattern is formed is overlaid to expose a resist on which the mask does not overlap. Here, for example, by removing the resist that was not exposed and removing the exposed portion of the crystal wafer by wet etching, a part of the outline of the crystal piece can be provided on the crystal wafer.

ここで、水晶ウェハをウェットエッチングすると、水晶ウェハの除去される部分は、水晶ウェハの主面と垂直となる厚さ方向とは一致しない斜め方向に除去されることとなる。したがって、水晶ウェハに設けられたレジストの縁に沿って斜め方向にエッチングが進行し、レジストのパターンからはみ出た部分が現れる。この斜め方向とした傾斜角度は、水晶片の縁部の位置により異なるため、外形形状がアンバランスな形状、つまり非対称な形状の水晶片となる。例えば、水晶片の断面形状が向かい合う１組の２辺が平行で他の２辺が平行とならない四角形となる。   Here, when the quartz wafer is wet-etched, the portion to be removed of the quartz wafer is removed in an oblique direction that does not coincide with the thickness direction perpendicular to the main surface of the quartz wafer. Therefore, etching proceeds in an oblique direction along the edge of the resist provided on the quartz wafer, and a portion protruding from the resist pattern appears. Since the inclination angle in the oblique direction varies depending on the position of the edge of the crystal piece, the external shape is an unbalanced shape, that is, an asymmetrical crystal piece. For example, a pair of two sides facing each other in a cross-sectional shape of a crystal piece is a quadrangle that is parallel and the other two sides are not parallel.

また、水晶片の形状を形成しつつ、水晶片に電極を形成する場合もある（例えば、特許文献２参照）。
この場合は、予め、水晶ウェハに電極となる金属膜を設けておき、フォトリソグラフィ技術により、電極の形状を水晶ウェハに設ける。その後、水晶片の形状をフォトリソグラフィ技術により形成して、個々の水晶片に電極が設けられた状態とする。 In some cases, an electrode is formed on the crystal piece while forming the shape of the crystal piece (see, for example, Patent Document 2).
In this case, a metal film serving as an electrode is provided in advance on the quartz wafer, and the shape of the electrode is provided on the quartz wafer by photolithography. Thereafter, the shape of the crystal piece is formed by a photolithography technique, and an electrode is provided on each crystal piece.

また、音叉形状の水晶片は、音叉形状を形成する基部と２本一対の腕部とで構成され、基部の一部が水晶ウェハの枠となる部分と一体となった状態から切断されることで形成される。
このような音叉形状の水晶片は、水晶ウェハに複数の音叉形状をフォトリソグラフィ技術によって形成し、水晶片を形成した後に電極を設けた状態となっている。
水晶ウェハに設けられた複数の音叉形状の水晶片は、隣り合う水晶片の間が、エッチング残りで塞がらないように、エッチング残りの大きさよりも大きな間隔をあけて設けられている（特許文献３参照）。 The tuning-fork-shaped crystal piece is composed of a base for forming a tuning-fork and a pair of arms, and a part of the base is cut from a state where it is integrated with a portion that becomes a frame of the crystal wafer. Formed with.
Such a tuning-fork-shaped quartz piece is in a state in which a plurality of tuning-fork shapes are formed on a quartz wafer by a photolithography technique, and electrodes are provided after the quartz piece is formed.
The plurality of tuning-fork-shaped crystal pieces provided on the crystal wafer are provided with an interval larger than the size of the remaining etching so that the adjacent crystal pieces are not blocked by the remaining etching (Patent Document 3). reference).

また、Ｈ型形状の水晶片は、基部と、この基部から延出する２本一対の励振腕部と、この励振腕部と反対方向に基部から延出する２本一対の検出腕部と、励振腕部と検出腕部との間に設けられる支持腕部とで主に構成されている（特許文献４参照）。
このようなＨ型形状の水晶片は、音叉形状の水晶片と同様に、水晶ウェハに複数のＨ型形状をフォトリソグラフィ技術によって形成し、水晶片を形成した後に電極を設けた状態となっている。
水晶ウェハに設けられた複数のＨ型形状の水晶片は、隣り合う水晶片の間が、エッチング残りで塞がらないように、エッチング残りの大きさよりも大きな間隔をあけて設けられている。 The H-shaped crystal piece includes a base, a pair of excitation arm portions extending from the base portion, and a pair of detection arm portions extending from the base portion in a direction opposite to the excitation arm portion, It is mainly comprised by the support arm part provided between an excitation arm part and a detection arm part (refer patent document 4).
Similar to the tuning-fork-shaped crystal piece, such an H-shaped crystal piece is a state in which a plurality of H-shapes are formed on a crystal wafer by photolithography, and electrodes are provided after the crystal piece is formed. Yes.
The plurality of H-shaped crystal pieces provided on the crystal wafer are provided with an interval larger than the size of the remaining etching so that the adjacent crystal pieces are not blocked by the remaining etching.

ここで、パルスレーザを用いた水晶片の加工が提案されている（例えば、特許文献５参照）。この加工は、水晶片の縁にフェムト秒レーザを照射して、その水晶片の縁を変質させるというものである。   Here, processing of a crystal piece using a pulse laser has been proposed (see, for example, Patent Document 5). In this processing, the edge of the crystal piece is irradiated with a femtosecond laser to alter the edge of the crystal piece.

特開２００７−１５０９２３号公報（図５）Japanese Patent Laying-Open No. 2007-150923 (FIG. 5) 特開２００６−２１０７８３号公報（図１）Japanese Patent Laying-Open No. 2006-210783 (FIG. 1) 特開２００７−１５０９２３号公報（図１）JP 2007-150923 A (FIG. 1) 特開２００８−１０７２７１号公報（図１）Japanese Patent Laying-Open No. 2008-107271 (FIG. 1) 特許３９９７５２６号公報Japanese Patent No. 3997526

しかしながら、ウェットエッチングで水晶片の形状を形成すると、前記のとおり、水晶の異方性により、水晶ウェハの主面に対して斜めの方向に水晶ウェハの所定の部分を除去することとなる。これが、平面視四角形状、平面視円形状、音叉形状などの水晶片の外形形状とずれた位置に現れてエッチング残りとなり、非対称な形状の水晶片となる。したがって、水晶片の形状が非対称となっていることから、Ｑ値が低くなり厚みすべり振動や屈曲振動などの振動が安定しない場合がある。   However, when the shape of the crystal piece is formed by wet etching, as described above, due to the anisotropy of the crystal, a predetermined portion of the crystal wafer is removed in a direction oblique to the main surface of the crystal wafer. This appears at a position deviated from the outer shape of the crystal piece such as a square shape in plan view, a circular shape in plan view, or a tuning fork shape, and remains as an etching residue, resulting in an asymmetrical crystal piece. Therefore, since the shape of the crystal piece is asymmetric, the Q value is low, and vibrations such as thickness shear vibration and bending vibration may not be stable.

また、フォトリソグラフィ技術を用いて水晶片の形状を形成する場合、水晶ウェハにレジストを塗布し、所定のパターンが設けられたマスクを重ねて露光し、余分なレジストを除去した後に、ウェットエッチングで水晶ウェハの露出した部分を除去する作業が行われる。しかしながら、水晶ウェハに複数の水晶片を形成する場合、エッチング残りを考慮して、そのエッチング残りの大きさよりも広く水晶片を並べる必要があるため、１枚の水晶ウェハからとれる水晶片の数が少なくなっていた。
また、特許文献４のように、単にフェムト秒レーザを水晶片に照射しても切断まで至っていない。 When the shape of a crystal piece is formed using photolithography technology, a resist is applied to a crystal wafer, a mask provided with a predetermined pattern is overlaid and exposed, and after removing excess resist, wet etching is performed. An operation for removing the exposed portion of the quartz wafer is performed. However, when forming a plurality of crystal pieces on a crystal wafer, it is necessary to arrange the crystal pieces wider than the size of the remaining etching in consideration of the etching residue, so the number of crystal pieces that can be taken from one crystal wafer is small. It was less.
Further, as in Patent Document 4, even if a quartz piece is simply irradiated with a femtosecond laser, it has not been cut.

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、安定した振動となり対称性を備えた水晶片及び生産性を向上させる水晶ウェハを提供することを課題とする。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a crystal piece having stable vibration and symmetry, and a crystal wafer for improving productivity.

前記課題を解決するため、本発明は水晶片の外形調整方法であって、エッチング技術により形成される水晶片に生じたエッチング残りをパルスレーザであるピコ秒レーザによって除去することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a method for adjusting the external shape of a crystal piece, wherein the etching residue generated on the crystal piece formed by the etching technique is removed by a picosecond laser which is a pulse laser.

また、本発明は、前記ピコ秒レーザで、前記エッチング残りの所定の部分を除去しても良い。   In the present invention, the etching remaining predetermined portion may be removed by the picosecond laser.

また、本発明は、前記ピコ秒レーザが、パルス幅が１０−１０〜１０−１５秒の範囲であり、波長が２６６ｎｍ〜１０６４ｎｍであり、パルスエネルギーが１μＪ〜３００μＪであることを特徴とする。 In the present invention, the picosecond laser has a pulse width in the range of 10 −10 to 10 −15 seconds, a wavelength of 266 nm to 1064 nm, and a pulse energy of 1 μJ to 300 μJ.

また、本発明は、前記水晶片の外形形状が、四角形状、音叉形状、Ｈ形形状のいずれかから選択される形状でも良い。   In the present invention, the external shape of the crystal piece may be a shape selected from a square shape, a tuning fork shape, and an H shape.

このような請求項１に記載の水晶片によれば、エッチング技術により水晶ウェハに形成される水晶片に生じたエッチング残りをパルスレーザであるピコ秒レーザによって除去することにより、水晶片を、対称性を有する形状に調整することができる。
これにより、水晶振動子や水晶発振器に用いられる水晶片に対して、主振動にエネルギーを集中してＱ値を高くし、高安定にすることができる。 According to such a crystal piece according to claim 1, the etching residue generated on the crystal piece formed on the crystal wafer by the etching technique is removed by the picosecond laser which is a pulse laser, so that the crystal piece is symmetrical. It can be adjusted to a shape having properties.
Thereby, with respect to the crystal piece used for a crystal oscillator or a crystal oscillator, energy can be concentrated on main vibration, Q value can be made high, and it can be made highly stable.

また、前記ピコ秒レーザでエッチング残りの所定の部分を除去することができるため、水晶片の振動する部分に影響を与えるエッチング残りの除去が可能となり、安定した振動を起こさせることができる。
これにより、水晶振動子や水晶発振器に用いられる水晶片に対して、Ｑ値を高くし、高安定にすることができる。
また、前記ピコ秒レーザが、パルス幅が１０−１０〜１０−１５秒の範囲であり、波長が２６６ｎｍ〜１０６４ｎｍであり、パルスエネルギーが１μＪ〜３００μＪであることにより、水晶振動子や水晶発振器に用いられる水晶片の外形形状の調整を容易に行うことができる。
また、前記水晶片の外形形状が、四角形状、音叉形状、Ｈ形形状のいずれかから選択される形状に対しても適用することができ、適宜、形状が用いられる水晶振動子や水晶発振器において、安定した振動をすることとなり、信頼性の高い水晶振動子や水晶発振器とすることができる。 In addition, since the predetermined portion of the etching residue can be removed by the picosecond laser, the etching residue that affects the vibrating portion of the crystal piece can be removed, and stable vibration can be caused.
Thereby, Q value can be made high and highly stable with respect to the crystal piece used for a crystal oscillator or a crystal oscillator.
The picosecond laser has a pulse width in the range of 10 −10 to 10 −15 seconds, a wavelength of 266 nm to 1064 nm, and a pulse energy of 1 μJ to 300 μJ. It is possible to easily adjust the external shape of the crystal piece used.
Further, the external shape of the crystal piece can be applied to a shape selected from any of a square shape, a tuning fork shape, and an H-shape, and in a crystal resonator or a crystal oscillator in which the shape is used as appropriate. Therefore, stable vibration is obtained, and a highly reliable crystal resonator or crystal oscillator can be obtained.

次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。   Next, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.

図１（ａ）は本発明の実施形態に係る水晶片の外形調整方法の一例を示す概念図であり、（ｂ）は外形調整が完了した水晶片の一例を示す概念図である。図２（ａ）は、ウェハに水晶片を形成した状態の一例を示す概念図であり、（ｂ）は外形調整が完了した状態の一例を示す概念図である。図３（ａ）は、ウェハに水晶片を形成した状態の一例を示す概念図であり、（ｂ）は外形調整が完了した状態の一例を示す概念図である。図４（ａ）は、ウェハに水晶片を形成した状態の一例を示す概念図であり、（ｂ）は外形調整が完了した状態の一例を示す概念図である。   FIG. 1A is a conceptual diagram showing an example of a crystal piece outer shape adjustment method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a conceptual diagram showing an example of a crystal piece whose shape adjustment has been completed. FIG. 2A is a conceptual diagram illustrating an example of a state in which a crystal piece is formed on a wafer, and FIG. 2B is a conceptual diagram illustrating an example of a state in which outer shape adjustment has been completed. FIG. 3A is a conceptual diagram illustrating an example of a state in which a crystal piece is formed on a wafer, and FIG. 3B is a conceptual diagram illustrating an example of a state in which outer shape adjustment has been completed. FIG. 4A is a conceptual diagram illustrating an example of a state in which a crystal piece is formed on a wafer, and FIG. 4B is a conceptual diagram illustrating an example of a state in which outer shape adjustment has been completed.

本発明の実施形態に係る水晶片の外形調整方法に用いられる水晶片の外形形状は、例えば、図２（ａ）に示すように、平面視において四角形状となっている。
図２（ａ）に示すように、この水晶片１０は、オリフラが設けられた円板又は四角板からなる水晶ウェハＷからフォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いて形成される。
例えば、水晶の結構軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）を所定の角度で回転してＡＴカットの水晶片を形成した場合、新にできた軸を（Ｘ１軸、Ｙ１軸、Ｚ１軸）として、Ｘ１軸方向が水晶片の長手方向、水晶片のＺ１軸が短手方向、水晶片のＹ１軸が厚み方向となる。この短手方向となる水晶片１０の一片が水晶ウェハＷと一体で接続した状態となっている。 As shown in FIG. 2A, for example, the outer shape of the crystal piece used in the crystal piece outer shape adjusting method according to the embodiment of the present invention is a quadrangular shape in plan view.
As shown in FIG. 2A, the crystal piece 10 is formed from a crystal wafer W made of a circular plate or a square plate provided with an orientation flat by using a photolithography technique and an etching technique.
For example, when an AT-cut crystal piece is formed by rotating the crystal structure axes (X-axis, Y-axis, Z-axis) by a predetermined angle, the newly formed axes (X1-axis, Y1-axis, Z1-axis) The X1 axis direction is the longitudinal direction of the crystal piece, the Z1 axis of the crystal piece is the short direction, and the Y1 axis of the crystal piece is the thickness direction. One piece of the crystal piece 10 in the short direction is connected to the crystal wafer W integrally.

このとき、例えば、エッチング技術でウェットエッチングを用いた場合、水晶片１０にはエッチング残り２０が発生している。
言い換えると、水晶片１０の外形形状１０Ａをフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて形成すると、エッチング残り２０により、長手方向の２辺の中間を通る仮想線を中心軸ＣＬとした場合、この中心軸ＣＬに対して非対称な外形形状が形成される。 At this time, for example, when wet etching is used in the etching technique, an etching residue 20 is generated in the crystal piece 10.
In other words, when the external shape 10A of the crystal piece 10 is formed by using the photolithography technique and the etching technique, the center line CL is defined by a center line CL when an imaginary line passing through the middle of the two sides in the longitudinal direction is caused by the etching remaining 20 An asymmetric outer shape is formed with respect to the axis CL.

つまり、長手方向の平行する２辺には、厚み方向となるＹ１軸に対して、角度が異なる傾斜が形成され、短手方向の水晶ウェハＷと接続していない１辺にも傾斜が形成される。
このとき、Ｘ１Ｚ１平面と垂直な方向の厚み方向Ｙ１軸と平行となる設計上の外形形状１０Ａと比較すると、形成される水晶片の側面は、Ｘ１Ｚ１平面と垂直にならずに傾斜していることになる（図１（ａ）参照）。 In other words, two parallel sides in the longitudinal direction are inclined at different angles with respect to the Y1 axis that is the thickness direction, and one side that is not connected to the crystal wafer W in the short direction is also inclined. The
At this time, the side surface of the crystal piece to be formed is inclined without being perpendicular to the X1Z1 plane as compared with the designed outer shape 10A parallel to the thickness direction Y1 axis in the direction perpendicular to the X1Z1 plane. (See FIG. 1A).

このＸ１Ｚ１平面と垂直となる設計上の水晶片の側面から実際の傾斜している側面までの部分をエッチング残り２０としている。
このエッチング残り２０を本発明の実施形態に係る水晶片の外形調整方法により除去して、中心軸ＣＬに対して対称となる水晶片１０を得る。 A portion from the side surface of the designed crystal piece perpendicular to the X1Z1 plane to the actually inclined side surface is set as an etching residue 20.
The etching residue 20 is removed by the crystal piece outer shape adjusting method according to the embodiment of the present invention to obtain the crystal piece 10 that is symmetric with respect to the central axis CL.

まず、水晶ウェハＷに所定のパターンの金属膜（図示せず）を設けた後にレジスト（図示せず）を塗布し、前記金属膜のパターンと対応する所定の形状のマスク（図示せず）をレジスト上に重ねて露光する。例えば、露光により感光したレジストが現像液により剥がれる場合、露光後、マスクを外してレジストがついた水晶ウェハを現像液に浸す。これにより、露光したレジストが剥がれて水晶ウェハの表面が露出する。
この状態で、エッチャント（図示せず）に水晶ウェハを浸すことで、露出する水晶ウェハの表面が除去されていき、やがて貫通する。
この貫通した状態で、純水で洗浄するリンスを行い、エッチングの進行を止める。
さらに、残りのレジストを剥がして、水晶片１０の外形形成は完了する。 First, after a metal film (not shown) having a predetermined pattern is provided on the quartz wafer W, a resist (not shown) is applied, and a mask (not shown) having a predetermined shape corresponding to the metal film pattern is applied. Overlay on resist and expose. For example, when the resist exposed by exposure is peeled off by the developer, the mask is removed after exposure and the quartz wafer with the resist is immersed in the developer. As a result, the exposed resist is peeled off to expose the surface of the quartz wafer.
In this state, by immersing the crystal wafer in an etchant (not shown), the exposed surface of the crystal wafer is removed and eventually penetrates.
In this penetrated state, rinsing with pure water is performed to stop the progress of etching.
Further, the remaining resist is peeled off to complete the outer shape of the crystal piece 10.

この後、図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、水晶片１０の設計上の外形形状１０Ａに沿ってレーザを照射する。このレーザの照射により、エッチング残り２０は除去されて、中心軸ＣＬに対して対称となる外形形状となる。つまり、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように、水晶片１０の外形調整が完了する。   Thereafter, as shown in FIG. 1A and FIG. 2A, the laser is irradiated along the designed outer shape 10A of the crystal piece 10. By this laser irradiation, the etching residue 20 is removed, and the outer shape becomes symmetrical with respect to the central axis CL. That is, as shown in FIGS. 1B and 2B, the external shape adjustment of the crystal piece 10 is completed.

ここで、このレーザは、以下のとおりである。
このレーザは、パルスレーザであるピコ秒レーザが用いられる。
このピコ秒レーザは、レーザ発振装置（図示せず）より発振される。レーザ発振装置は、ステージに固定される水晶ウェハに対し、レーザ発振部で発振されて光路で伝送されて集光光学系で集光されたレーザを水晶ウェハの平面の法線方向より照射する。レーザ発振部は、例えば、ＹＡＧレーザより構成されている。
ピコ秒レーザは、例えば、源振の波長が２６６ｎｍ〜１０６４ｎｍ、パルス幅が１０−１０〜１０−１５秒の範囲、走査速度が０．５ｍｍ／ｓ、パルスエネルギーが１μＪ〜３００μＪの条件で用いられる。 Here, this laser is as follows.
As this laser, a picosecond laser which is a pulse laser is used.
This picosecond laser is oscillated from a laser oscillation device (not shown). The laser oscillation device irradiates a crystal wafer fixed to a stage with a laser beam oscillated by a laser oscillation unit, transmitted through an optical path, and condensed by a condensing optical system from a normal direction of the plane of the crystal wafer. The laser oscillation unit is constituted by, for example, a YAG laser.
The picosecond laser is used, for example, under the conditions of a source oscillation wavelength of 266 nm to 1064 nm, a pulse width of 10 −10 to 10 −15 seconds, a scanning speed of 0.5 mm / s, and a pulse energy of 1 μJ to 300 μJ. .

パルス幅を１０−１０〜１０−１５秒の範囲として、パルスエネルギーが１μＪ〜３００μＪの範囲となっていれば良い。このパルスエネルギーは、レーザの平均周波数を繰り返し周波数で除した値である。なお、波長が１０６４ｎｍより大きくなると、水晶片１０の各辺部にチッピングなどの欠けが生じてしまい、中心線ＣＬに対して非対称な外形形状となってしまう。したがって、波長は、１０６４ｎｍ以下としたほうが良い。 The pulse width may be in the range of 10 −10 to 10 −15 seconds, and the pulse energy may be in the range of 1 μJ to 300 μJ. This pulse energy is a value obtained by dividing the average frequency of the laser by the repetition frequency. When the wavelength is larger than 1064 nm, chipping or other chipping occurs in each side portion of the crystal piece 10 and the outer shape is asymmetric with respect to the center line CL. Therefore, the wavelength should be 1064 nm or less.

ここで、このピコ秒レーザは、以下のように行うことで、設計上の水晶片１０の外形形状１０Ａに沿ってレーザを照射することができる。
例えば、水晶片１０の位置、つまり、外形形状１０Ａとなる各角を座標化してレーザ照射装置に記憶させておく。
この座標にレーザの焦点が位置するように、例えば、光路に設けられる複数のミラーを介してレーザを照射する。そして、次の座標にレーザの焦点を移動するようにミラーの角度を変えてレーザを照射すれば、設計上の水晶片１０の外形形状１０Ａとなるように水晶片１０の形状の調整を行うことができる。つまり、エッチング残り２０を除去して設計どおりの水晶片１０を得ることができる。
これにより、中心線ＣＬに対して対称となる外形形状１０Ａを形成することができる。 Here, this picosecond laser can be irradiated along the external shape 10A of the designed quartz piece 10 by performing as follows.
For example, the position of the crystal piece 10, that is, each corner that becomes the outer shape 10 </ b> A is coordinated and stored in the laser irradiation apparatus.
For example, the laser is irradiated through a plurality of mirrors provided in the optical path so that the focal point of the laser is located at this coordinate. Then, the shape of the crystal piece 10 is adjusted so that the external shape 10A of the designed crystal piece 10 is obtained by irradiating the laser while changing the angle of the mirror so that the focal point of the laser is moved to the next coordinate. Can do. That is, it is possible to obtain the crystal piece 10 as designed by removing the etching residue 20.
Thereby, the outer shape 10A which is symmetric with respect to the center line CL can be formed.

なお、レーザを照射する部位は、水晶片に生じているエッチング残り２０の所定の部分であっても良い。例えば、水晶片１０を保持する部分や、エネルギー閉じ込めにより振動の影響を受けない部分については、エッチング残り２０を除去しなくても良い。
振動に影響する水晶片１０の外形形状に生じているエッチング残り２０を除去することで、振動する部分は対称的な外形形状となることでＱ値が高くなり、安定した振動を起こさせることができる。 The portion to be irradiated with the laser may be a predetermined portion of the etching residue 20 generated in the crystal piece. For example, the etching residue 20 does not have to be removed from a portion that holds the crystal piece 10 or a portion that is not affected by vibration due to energy confinement.
By removing the etching residue 20 generated in the outer shape of the crystal piece 10 that affects the vibration, the vibrating portion has a symmetric outer shape, thereby increasing the Q value and causing stable vibration. it can.

なお水晶片は、例えば、図３に示すような音叉形状の水晶片１１や図４に示すようなＨ型形状の水晶片１２においても同様に用いることができる。   For example, the crystal piece can be used in the tuning fork-shaped crystal piece 11 as shown in FIG. 3 or the H-shaped crystal piece 12 as shown in FIG.

図３に示すように、水晶片１１が音叉形状の場合、以下の構成となる。
例えば、音叉形状の水晶片１１は、基部Ｂと基部Ｂから平行に延出する２つ一対の腕部Ｓとから構成されている。
この水晶片１１において、振動部分は腕部Ｓとなり、基部Ｂで保持することとなる。
音叉形状の水晶片１１は、基部Ｂを跨いで２つの腕部Ｓの間にエッチング残り２０が生じる。
また、音叉形状の水晶片１１は、前記の通り、腕部Ｓの側面が傾斜する場合や、側面に突起が生じる場合がある。
また、エッチング残り２０は、振動する腕部Ｓに生じているために、振動位置が設計と異なる要因となったり、振動する周波数に違いが出る要因となっている。 As shown in FIG. 3, when the crystal piece 11 is a tuning fork shape, it becomes the following structures.
For example, the tuning-fork-shaped crystal piece 11 includes a base B and a pair of arms S extending in parallel from the base B.
In this crystal piece 11, the vibration part becomes the arm part S and is held by the base part B.
The tuning-fork-shaped crystal piece 11 has an etching residue 20 between the two arm portions S across the base portion B.
Further, as described above, the tuning-fork-shaped crystal piece 11 may have a case where the side surface of the arm portion S is inclined or a protrusion on the side surface.
Further, since the etching residue 20 is generated in the vibrating arm portion S, the vibration position becomes a factor different from the design, or the vibration frequency becomes a factor.

このような音叉形状の水晶片１１においても、本発明の実施形態に係る水晶片の外形調整方法を用いることができる。   Even in such a tuning-fork-shaped crystal piece 11, the external shape adjusting method of the crystal piece according to the embodiment of the present invention can be used.

例えば、音叉の外形形状１１Ａを形成する各角を座標化してレーザ照射装置（図示せず）に記憶させておく。
以後は、前記の通り、図３（ａ）に示すように、レーザの焦点を設計上の水晶片の外形形状１１Ａに沿って移動させながらレーザを照射する。これにより、エッチング残り２０は除去され、図３（ｂ）に示すように、設計上の水晶片の外形形状１１Ａで水晶片１１を形成することができる。
これにより、中心軸ＣＬに対して対称な外形形状１１Ａとなる。これにより、正確な位置で振動を行いつつ、振動する２つの腕部Ｓの外形形状１１Ａが一致し、安定した周波数とすることができる。 For example, each corner forming the outer shape 11A of the tuning fork is coordinated and stored in a laser irradiation apparatus (not shown).
Thereafter, as described above, as shown in FIG. 3A, the laser is irradiated while moving the focal point of the laser along the designed external shape 11A of the crystal piece. As a result, the etching residue 20 is removed, and as shown in FIG. 3B, the crystal piece 11 can be formed with the designed crystal piece outer shape 11A.
As a result, the outer shape 11A is symmetric with respect to the central axis CL. Thereby, the external shape 11A of the two arm portions S that vibrate coincide with each other while vibrating at an accurate position, and a stable frequency can be obtained.

図４に示すように、Ｈ型形状の水晶片１２についても同様である。Ｈ型形状の水晶片１２は、以下の構成となっている。
例えば、基部Ｂと、基部から一方の方向へ平行に延出する２つ一対の励振腕部Ｓ１と、基部Ｂから平行に延出し、励振腕部Ｓ１とは反対方向へ基部Ｂから延出する２つ一対の検出腕部Ｓ２とから主に構成され、この基部Ｂに支持腕部Ｃを形成して保持できるようにしている。 As shown in FIG. 4, the same applies to the H-shaped crystal piece 12. The H-shaped crystal piece 12 has the following configuration.
For example, the base part B, two pairs of excitation arm parts S1 extending in parallel in one direction from the base part, and extending in parallel from the base part B, extending from the base part B in the opposite direction to the excitation arm part S1. It is mainly composed of a pair of detection arm portions S2, and a support arm portion C is formed on the base portion B so as to be held.

このように構成されるＨ型形状の水晶片１２は、エッチング残り２０が音叉形状の水晶片１１と同様に、基部Ｂを跨いで２つの励振腕部Ｓ１に生じる。また、基部Ｂを跨いで検出腕部Ｓ２と支持腕部Ｃにエッチング残り２０が生じる。
このようなエッチング残り２０は、音叉形状の水晶片１１と同様に、振動位置が設計の位置と比べて異ならせてしまい、周波数が安定しなくなる要因となる。
この状態で、本発明の実施形態に係る水晶片の外形調整方法を用いると、同じ形状の２つの励振腕部Ｓ１と、同じ形状の検出腕部Ｓ２を形成することができ、中心軸ＣＬに対して対称となる外形形状１２Ａに調整することができる。 In the H-shaped crystal piece 12 configured in this way, the etching residue 20 is generated in the two excitation arm portions S1 across the base portion B in the same manner as the tuning-fork-shaped crystal piece 11. Further, an etching residue 20 is generated in the detection arm portion S2 and the support arm portion C across the base portion B.
Such etching residue 20 causes the vibration position to be different from the designed position, similarly to the tuning-fork-shaped crystal piece 11, and causes the frequency to become unstable.
In this state, using the crystal piece outer shape adjusting method according to the embodiment of the present invention, two excitation arm portions S1 having the same shape and a detection arm portion S2 having the same shape can be formed, and the center axis CL is The outer shape 12A can be adjusted to be symmetrical.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、水晶片の外形形状は、基部から３つの腕部が平行に延出した形状でも良いし、基部から６つの腕部が基部から延出し、２つの腕部が基部を挟んで直線上に位置する形状で構成されていても良い。
また、水晶片が平面視四角形状の場合、水晶片の主面の内側に凹部や凸部が形成されていても良い。
また、水晶片が音叉形状やＨ形形状の場合、各腕部の振動周波数のズレ量に応じて、振動バランスの良い周波数に調整するように、腕部の先端側に生じているエッチング残りの一部を除去しても良い。
また、水晶片は、水晶ウェハに一体で形成されている場合でも、個片に形成されている場合でも適用可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. For example, the external shape of the crystal piece may be a shape in which three arm portions extend in parallel from the base portion, six arm portions extend from the base portion, and two arm portions are on a straight line across the base portion. It may be configured in a positioned shape.
Moreover, when the crystal piece has a quadrangular shape in plan view, a concave portion or a convex portion may be formed inside the main surface of the crystal piece.
In addition, when the crystal piece has a tuning fork shape or an H shape, the remaining etching residue generated on the tip side of the arm portion is adjusted so that the vibration balance is adjusted to a frequency having a good vibration balance according to the deviation amount of the vibration frequency of each arm portion. A part may be removed.
Further, the crystal piece can be applied to a case where it is formed integrally with a crystal wafer or a case where it is formed as an individual piece.

（ａ）は本発明の実施形態に係る水晶片の外形調整方法の一例を示す概念図であり、（ｂ）は外形調整が完了した水晶片の一例を示す概念図である。(A) is a conceptual diagram which shows an example of the external shape adjustment method of the crystal piece which concerns on embodiment of this invention, (b) is a conceptual diagram which shows an example of the crystal piece which the external shape adjustment was completed. （ａ）は、ウェハに水晶片を形成した状態の一例を示す概念図であり、（ｂ）は外形調整が完了した状態の一例を示す概念図である。(A) is a conceptual diagram which shows an example of the state which formed the crystal piece on the wafer, (b) is a conceptual diagram which shows an example of the state which the external shape adjustment was completed. （ａ）は、ウェハに水晶片を形成した状態の一例を示す概念図であり、（ｂ）は外形調整が完了した状態の一例を示す概念図である。(A) is a conceptual diagram which shows an example of the state which formed the crystal piece on the wafer, (b) is a conceptual diagram which shows an example of the state which the external shape adjustment was completed. （ａ）は、ウェハに水晶片を形成した状態の一例を示す概念図であり、（ｂ）は外形調整が完了した状態の一例を示す概念図である。(A) is a conceptual diagram which shows an example of the state which formed the crystal piece on the wafer, (b) is a conceptual diagram which shows an example of the state which the external shape adjustment was completed.

符号の説明Explanation of symbols

１０、１１、１２ 水晶片
１０Ａ、１１Ａ、１２Ａ 外形形状
２０ エッチング残り
Ｗ 水晶ウェハ
ＣＬ 中心軸 10, 11, 12 Crystal piece 10A, 11A, 12A External shape 20 Etching remaining W Crystal wafer CL Central axis

Claims (4)

エッチング技術により形成される水晶片に生じたエッチング残りをパルスレーザであるピコ秒レーザによって除去することを特徴とする水晶片の外形調整方法。   A method for adjusting the external shape of a crystal piece, comprising: removing an etching residue generated in the crystal piece formed by an etching technique with a picosecond laser which is a pulse laser. 前記ピコ秒レーザで、前記エッチング残りの所定の部分が除去されることを特徴とする請求項１に記載の水晶片の外形調整方法。   2. The crystal piece external shape adjustment method according to claim 1, wherein a predetermined portion of the etching residue is removed by the picosecond laser. 前記ピコ秒レーザが、パルス幅が１０−１０〜１０−１５秒の範囲であり、波長が２６６ｎｍ〜１０６４ｎｍであり、パルスエネルギーが１μＪ〜３００μＪであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水晶片の外形調整方法。 3. The picosecond laser has a pulse width in a range of 10 −10 to 10 −15 seconds, a wavelength of 266 nm to 1064 nm, and a pulse energy of 1 μJ to 300 μJ. The external shape adjustment method of the crystal piece as described in 2. 前記水晶片の外形形状が、四角形状、音叉形状、Ｈ形形状のいずれかから選択される形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の水晶片の外形調整方法。   4. The crystal piece according to claim 1, wherein an outer shape of the crystal piece is a shape selected from a square shape, a tuning fork shape, and an H-shape. Outline adjustment method.
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