JP2014006270A - 圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査方法、及び検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査方法、及び検査システムを提供する。
【解決手段】参照光３２をハーフミラー２４に反射させて前記参照光３２をエッチングによって形成された圧電振動片ウェハ１２に垂直に照射し、前記圧電振動片ウェハ１２に反射され、前記ハーフミラー２４を透過した前記参照光３２の反射光３４を撮影し、撮影された画像中の前記反射光３４の強度の低い領域を、前記圧電振動片ウェハ１２内に形成されたエッチング欠陥１４として検出してなる。
【選択図】図１

Description

圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査に関し、特に光学的手法によりエッチング欠陥を検出する技術に関する。

圧電振動片は圧電基板から形成されるが、圧電素板にわずかな傷があっても、圧電振動片が不良となってしまうので、圧電素板の傷検出は非常に重要である。
これまで、圧電素板の傷は作業者が顕微鏡による目視検査していたが、目視に頼っていたため、数μｍ以下の傷（欠陥）を検出することは非常に困難であった。また作業が長時間継続して行われるため、作業者に対して負担となっていた。このような問題を解決するため特許文献１において、圧電素板などの被検査物の側面全周方向から被検査物面に±３０°の範囲内の照射角度で散乱光を照射する照明手段と、被検査物面の真上から撮像する撮像手段と、撮像手段によって撮像された画像信号から圧電素板に存在する傷の特徴を抽出し、傷の存在を判定する画像処理装置とを有する検査装置が開示されている。これにより被検査物面に存在する傷からの反射光が強調され、画像上に明瞭に浮かび上がるとともに、画像処理により傷の存在を判定するので作業者の負担を軽減することができる。

特開平１１−６４２３２号

しかし、圧電素板の材料は結晶成長方向に伸びたエッチチャンネル欠陥が形成されているが、エッチングされる前なので径が小さく圧電素板の状態での検出が困難であった。またエッチチャンネル欠陥が非晶質のガラスであり、水晶に比べてウェットエッチングにおけるエッチングレートが高い。圧電振動片ウェハを形成するバッファードフッ酸などのウェットエッチング工程に伴い、エッチチャンネル欠陥がエッチングされ貫通孔がエッチング欠陥として形成されて始めて不良として判定が可能となるが、圧電素板をエッチングして得られる圧電振動片ウェハはエッジ部分が非常に多くなるので、エッジ部分からの散乱光によりエッチング欠陥の判定が困難となる。またこのようなエッチング欠陥は圧電振動片ウェハに電極を形成して圧電振動片としたのちに、その表面状態を検査することにより行われてきたが、貫通孔の直径は１μｍ程度であるのでその検出が困難であった。このような貫通孔を有した圧電振動片は曲げ剛性が小さくなり、また貫通孔に応力が集中して、外部からの衝撃等により容易に破損する虞があるため、出荷前に全て検出しなければならないといった問題がある。

そこで、本発明は上記問題点に着目し、作業者に負担を与えることなくエッチング欠陥を容易に検出する圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査方法、及び検査システムを提供することを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。
［適用例１］参照光をハーフミラーに反射させて前記参照光を、Ｚ軸を結晶成長方向としたＺ板水晶をエッチングして形成した圧電振動片ウェハに垂直に照射し、前記圧電振動片ウェハに反射され、前記ハーフミラーを透過した前記参照光の反射光を撮影して画像データを生成し、前記画像データが示す平面座標を分割して分割平面を形成し、前記分割平面ごとの反射光強度と所定の閾値との大小関係を算出し、前記分割平面のうち、前記閾値よりも低い反射光強度を有する複数の分割平面の集合体の形状から前記画像データ中のエッチング欠陥を識別することにより、前記圧電振動片ウェハ中のエッチング欠陥を検出することを特徴とする圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査方法。

上記方法により、反射光は、電極形成前の圧電振動片ウェハの表面における表面反射と圧電振動片ウェハの裏面における裏面反射とが合わさったものとなる。ここでエッチング欠陥がある領域では参照光が散乱されるため、反射光強度はその領域では小さくなる。よって画像として示される反射光強度の分布において反射光強度の小さい領域でエッチング欠陥を平面視した形状として検出することができる。また参照光は圧電振動片ウェハ面に垂直に照射されるため、圧電振動片ウェハのエッジからの散乱光を低減でき、前記エッチング欠陥に起因する反射光強度の小さい領域と前記エッチング欠陥がない領域の反射光強度の強い領域とのコントラストを向上させ、エッチング欠陥の検出精度を高めることができる。

前記圧電振動片ウェハの母材は、Ｚ軸を結晶成長方向としたＺ板水晶であることを特徴とする。
Ｚ板水晶の素板を用いた圧電振動片が多く用いられている。この場合、圧電振動片ウェハ面は結晶のＺ軸をほぼ法線方向として形成されている。またエッチング欠陥の原因となるエッチチャンネルの伸びる方向はＺ軸の方向に近いものが多い。よって圧電振動片ウェハの厚み方向にエッチング欠陥が伸びるため、上記方法により圧電振動片ウェハの面方向の射影成分が短くなり、エッチング欠陥の集積度の高い画像をえることができるため、上述同様に画像のコントラストを向上させることができる。

［適用例２］前記エッチング欠陥は、水晶原石の製造過程において前記圧電振動片ウェハの厚み方向に延びて形成された非晶質のエッチチャンネル欠陥が、前記圧電振動片ウェハをエッチングする工程において貫通孔に成長したものであることを特徴とする適用例１に記載の圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査方法。

圧電振動片ウェハに電極を施して形成された圧電振動子が、面方向に振動する場合、振動部分の外形領域にこのようなエッチング欠陥があると断面二次モーメント、すなわち曲げ剛性が小さくなるため、衝撃等により破損する虞がある。よってこのようなエッチング欠陥を有する圧電振動片ウェハを確実に選別して、その後に形成される圧電振動片、圧電振動子の歩留まりを向上させ、コストダウンを図ることができる。

［適用例３］前記圧電振動片ウェハの前記参照光が透過した側には、透過した参照光の戻り光が前記圧電振動片ウェハに到達することを防止する光吸収手段が配設されたことを特徴とする適用例１または２に記載の圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査方法。

これにより戻り光が圧電振導片ウェハに混入することを防止して反射光強度の大きい領域と小さい領域とのコントラストの低下を防止し、エッチング欠陥の検出効率を高めることができる。

［適用例４］参照光を発生する光源と、前記参照光を反射して、Ｚ軸を結晶成長方向としたＺ板水晶をエッチングして形成した圧電振動片ウェハに垂直に前記参照光を入射させ、前記参照光の反射光を透過させるハーフミラーと、前記ハーフミラーを透過した前記反射光を撮影して画像データを出力する撮像手段と、前記画像データが示す平面座標を分割して分割平面を形成し、前記分割平面ごとの反射光強度と所定の閾値との大小関係を算出し、前記分割平面のうち、前記閾値よりも低い反射光強度を有する複数の分割平面の集合体の形状から前記画像データ中のエッチング欠陥を識別することにより、前記圧電振動片ウェハ中のエッチング欠陥を検出する検出部と、を有することを特徴とする圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査システム。

上記構成により、反射光は、電極形成前の圧電振動片ウェハの表面における表面反射と圧電振動片ウェハの裏面における裏面反射とが合わさったものとなる。ここでエッチング欠陥がある領域では参照光が散乱されるため、反射光強度はその領域では小さくなる。よって画像として示される反射光強度の分布において反射光強度の小さい領域をエッチング欠陥を平面視した形状として検出することができる圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査システムとなる。また参照光は圧電振動片ウェハ面に垂直に照射されるため、圧電振動片ウェハのエッジからの散乱光を低減でき、前記エッチング欠陥に起因する反射光強度の小さい領域と前記エッチング欠陥がない領域の反射光強度の強い領域とのコントラストを向上させ、エッチング欠陥の検出精度を高めた圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査システムとなる。

［適用例５］前記圧電振動片ウェハの前記参照光が透過した側には、透過した参照光の戻り光が前記圧電振動片ウェハに到達することを防止する光吸収手段が配設されたことを特徴とする適用例４に記載の圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査システム。

これにより戻り光が圧電振動片ウェハに混入することを防止して反射光強度の大きい領域と小さい領域とのコントラストの低下を防止し、エッチング欠陥の検出効率を高めた圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査システムとなる。

本実施形態に係るエッチング欠陥検査システムの模式図である。 本実施形態の検査対象の圧電振動片ウェハの模式図である。 圧電振動片ウェハに照射される参照光の模式図である。 本実施形態に係るエッチング欠陥検査システムの画像処理の模式図である。 エッチング工程により、エッチチャンネル欠陥がエッチング欠陥に成長する過程を示す図である。 エッチング工程により、エッチチャンネル欠陥がエッチング欠陥に成長する過程を示す図である。

以下、本発明に係る圧電振動子及び圧電デバイスを図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

本実施形態に係る圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査方法、及びこれを具現化した圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査システム１０を図１に示す。
本実施形態に係る圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査方法は、参照光をハーフミラーに反射させて前記参照光をエッチングによって形成された圧電振動片ウェハに垂直に照射し、前記圧電振動片ウェハに反射され、前記ハーフミラーを透過した前記参照光の反射光を撮影し、撮影された画像中の前記反射光の強度の低い領域を、前記圧電振動片ウェハ内に形成されたエッチング欠陥として検出するものであり、これを具現化する圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査システム１０は、鏡筒２０、光源２２、ハーフミラー２４、撮像手段であるカメラ２６、試料台２８、検出手段となる検出部４０とから構成され、圧電振動片ウェハ１２を検査対象としている。

圧電振動片ウェハ１２は、Ｚ軸を結晶の成長方向とする水晶原石を、Ｚ軸を法線とする面でワイヤーソー等により切り出した素板の両面を鏡面研磨したのち、フォトリソで外形パターンを形成し、その後ウェットエッチングにより複数の圧電振動片の外形形状が形成されたものであり、電極が形成される前段階のウェハである。

Ｚ軸を結晶の成長方向とする水晶原石にはＺ軸方向に伸びたエッチチャンネルが形成される。これは、Ｚ軸方向の結晶成長の速度より、Ｚ軸方向と垂直な方向の結晶成長の速度が遅いことに起因する。このエッチチャンネルは原石やそれから切り出した素板の段階では検出することは可能であるが目視検査のため正確な位置の検出は困難である。しかしこのエッチチャンネルは後段の圧電振動片の外形を形成するウェットエッチング工程により、エッチチャンネルの素板の表面に露出した部分からエッチング液が侵入することにより、欠陥のない領域と比べてエッチングレートの速いエッチチャンネル領域がエッチングされて内径が拡大し、貫通孔のような形態を有するエッチング欠陥１４（図３（ａ）参照）として表れることになる。圧電振動片として例えば、図２に示すようなＷＴ型のジャイロ振動片１６（図２（ａ））や音叉型圧電振動片１８（図２（ｂ））を形成した場合、これらの振動腕１６ａ、１８ａは面方向に振動することになるが、このような振動腕の根元部分１６ｂ、１８ｂの外形領域にエッチング欠陥を有すると、振動腕の２次モーメントが小さく、すなわち曲げ剛性が小さくなり、またエッチング欠陥に応力が集中して、衝撃等により容易に破損することになる。また同様に、振動腕１６ａ、１８ａに形成された溝１６ｃ、１８ｃにエッチング欠陥を有すると衝撃等により容易に破損することになる。

なお、溝１６ｃを設けると、ジャイロ振動片１６の振動腕１６ａのｓ−ｓ‘断面を表した図２（ｃ）において矢印が示すように、溝１６ｃと側面との間に電気力線が形成されるので電界効率が高まり、図２（ａ）の振動ＡのＱ値を高くすることができる。なお、Ｑ値確保できる場合は溝を設けなくても良い。同様に音叉型圧電振動片１８に設けた溝１８ｃも振動ＢのＱ値を高くする効果がある。

次に、図５（ａ）〜（ｅ）、図６（ｆ）〜（ｈ）を用いて、圧電の素板として水晶ウェハを用いた場合において、エッチチャンネル欠陥がエッチング欠陥に成長する過程を説明する。振動腕５２には、エッチチャンネル欠陥５６、５８、６０があり、振動腕５４にはエッチチャンネル欠陥がないものとする。

図５（ａ）のように、水晶５０にＣｒ、Ａｕの順にスパッタまたは蒸着して、耐蝕膜６４を形成し、次に、耐蝕膜６４に外形パターンのレジスト６６を形成する。
図５（ｂ）のように、レジスト６６に覆われた部分を残して耐蝕膜６４をエッチングして除去する。その後、図５（ｃ）のように耐蝕膜６４に溝のパターンのレジスト６８を形成する。

次に、バッファードフッ酸を用いて、水晶５０をエッチングすると、図５（ｄ）（ｅ）のように水晶のエッチングが進行して、外形が形成される。また、エッチングレートが結晶方位で異なることによって、＋Ｘ軸側の側面には突出部６２が形成される。ここでエッチチャンネル欠陥は、水晶にガラス（広義には、非晶質）が埋まっている構造であると考えられ、周りの水晶よりもエッチングレートが高い。そのため、エッチチャンネル欠陥５６がエッチングされ、貫通孔などのエッチング欠陥７０（エッチング欠陥１４）に成長する。一方、耐蝕膜６４で覆われているエッチチャンネル欠陥５８、６０は、エッチング液によって侵食されず、ガラスが埋まった状態を維持する。

次に図６（ｆ）のように溝を形成する領域の耐蝕膜６４をエッチングによって除去した後、図６（ｇ）のように、水晶５０をエッチングして溝７４を形成する。ここで溝７４にあるエッチチャンネル欠陥５８は、水晶よりもエッチングレートが高いため、貫通孔などのエッチング欠陥７４（エッチング欠陥１４）に成長する。
次に図６（ｈ）のように、レジスト６８及び耐蝕膜６４を剥離したウェハに対して、エッチング欠陥検査を行う。

つまり、エッチチャンネル欠陥は、外形のエッジ近傍や溝領域では貫通孔などのエッチング欠陥に成長するので、振動腕の曲げ剛性を弱めたり、応力が集中する箇所となって強度が低下し、割れ欠け不良の原因となる。一方、水晶がエッチングされない領域のエッチチャンネル欠陥はガラスが埋まった状態を維持するので強度が維持される。したがって、水晶の素板ではエッチチャンネル欠陥を検出しても、それが不良となるか否か判定ができないが、外形及び溝が形成された状態ではエッチチャンネルがエッチング欠陥に成長するので、不良判定が可能になる。
そして、エッチング欠陥検査を行った後、溝７４および側面７６（図６（ｈ））に図示しない励振電極を形成した後、ウェハから個片に分けることで圧電振動片を得る。

鏡筒２０は、光源２２、ハーフミラー２４、カメラ２６を保持するものである。鏡筒２０は全体として円筒形の形状を有しており、光の乱反射を防止するため鏡筒２０の内壁は艶消し塗装等により光を吸収できるように処理されている。また鏡筒２０は垂直に立てられ、試料台２８若しくは系外の所定部材（不図示）によって固定されている。

鏡筒２０の上端の開口部２０ａ、下端の開口部２０ｂは平面視して互いに重なる位置に形成されている。そして上端の開口部２０ａにはカメラ２６が取り付けられ、下端の開口部２０ｂは試料台に向けられている。鏡筒２０の中央部には水平方向に分岐管３０が取り付けられており、分岐管３０の先端には参照光３２を発生する光源２２が取り付けられている。

ハーフミラー２４は、鏡筒２０の開口部２０ａと開口部２０ｂの中心を結ぶ線上（光軸Ｏ）であって分岐管３０と同じ高さ位置に取り付けられている。ハーフミラー２４はミラー面を垂直方向からほぼ４５°上端側を分岐管３０側に傾けた状態で鏡筒２０の内壁に取り付けられている。ハーフミラー２４の透過率及び反射率はそれぞれ一定の割合を有していればよいが、カメラ２６が捕らえる光の強度を最大とするためには、透過率、反射率をそれぞれ５０％にすればよい。

光源２２はカメラ２６が検知可能でかつ、ハーフミラー２４及び圧電振動片ウェハ１２が光吸収しない周波数帯域を有するものを用いる。また光源２２の後段にはレンズ２２ａが配設され参照光３２を平行光にして出射できるようにしている。光源２２は所定の周波数帯域に広がったスペクトルを有するもの（白色光）でも良いが、レンズ２２ａの色収差を考慮すると単色光であることが望ましい。参照光３２を平行光とすることにより光路上で参照光３２が拡散してカメラ２６に到達する参照光３２の反射光３４の強度が減少することを防ぐことができるとともに、圧電振動片ウェハ１２に到達する参照光３２が全て圧電振動片ウェハ１２のウェハ面（表面１２ａ）に垂直に入射されるため、圧電振動片ウェハ１２のエッジからの散乱光がカメラ２６に迷光として混入することを防ぎ、後述のコントラストの低下を防止できる。

鏡筒２０の上端の開口部２０ａに取り付けられたカメラ２６は圧電振動片ウェハ１２で反射された参照光３２の反射光３４を撮影するものである。カメラ２６はレンズ２６ａと撮像素子２６ｂとにより形成されている。カメラ２６の光軸Ｏは垂直であり鏡筒２０の円形の開口部２０ａ、２０ｂの中心同士を結ぶ線と一致させている。同様にハーフミラー２４の中央部も光軸Ｏが通過する。以上の光学系により、光源２２から発せられた参照光３２の一部は平行光の状態でハーフミラー２４に垂直下方に反射され、圧電振動片ウェハ１２で垂直上方に反射され、ハーフミラー２４を透過した一部の反射光３４が平行光の状態を維持してカメラ２６に到達する。

カメラ２６の撮像素子２６ｂは、撮像面の法線が光軸Ｏと一致する。カメラ２６の焦点は圧電振動片ウェハ１２の表面１２ａに合わせるようにレンズ位置が調整されている。よって撮像素子２６ｂは圧電振動片ウェハ１２の表面１２ａに焦点を合わせた画像を撮影可能となる。なお、カメラ２６の焦点を圧電振動片ウェハ１２の表面１２ａに合わせるのは、焦点が合っている表面１２ａ近くのエッチング欠陥１４の像と、焦点が合っている裏面１２ｂ近くエッチング欠陥１４の像とを比べた場合、表面１２ａ近くのエッチング欠陥１４の像のほうがシャープに見え、焦点を合わせやすいからである。

鏡筒２０の下方には圧電振動片ウェハ１２を載せる試料台２８が配置されている。試料台２８は空洞状に形成され上端には開口部２８ａが形成されている。開口部２８ａは平面視して鏡筒の開口部２０ａ、２０ｂと重なる位置（光軸Ｏ上）に形成されている。この開口部２８ａを塞ぐように圧電振動片ウェハ１２が載置される。また空洞内部は艶消し塗装等により光が乱反射することを防止する光吸収手段２８ｂを有している。よって圧電振動片ウェハ１２を透過し、空洞内に入った光が再び開口部２８ａから外部に出て再び圧電振動片ウェハ１２に進入し、これが迷光としてカメラ２６に混入することを防ぎ、後述のコントラストの低下を防止できる。

図３に反射光の模式図、及びカメラから見える画像の模式図を示す。
図３（ａ）に示すように、圧電振動片ウェハ１２に参照光３２が垂直に入射されると、参照光３２は圧電振動片ウェハ１２の表面１２ａで反射される第１反射光３４ａと、表面１２ａを透過して裏面１２ｂで（または表面１２ａと裏面１２ｂとの間で多重反射を繰り返して）反射される第２反射光３４ｂと、裏面１２ｂを（または表面１２ａと裏面１２ｂとの間で多重反射を繰り返して）透過する透過光３６に分けられる。そして第１反射光３４ａ、及び第２反射光３４ｂが合わさった反射光３４がカメラ２６に到達することになる。このとき表面１２ａにエッチング欠陥１４が露出していた場合には、その露出した領域において参照光３２が散乱されるため、第１反射光３４ａの強度分布においてその露出した領域の形状に倣って反射光強度は小さくなる。また表面１２ａを透過した参照光３２はエッチング欠陥１４を平面視した領域において、エッチング欠陥１４によって散乱され、さらに裏面１２ｂで反射した光も同様にエッチング欠陥１４を平面視した領域で散乱されるため、第２反射光３４ｂの強度分布において、エッチング欠陥１４を平面視した外形に倣って反射光強度が小さくなる。またカメラ２６は圧電振動片ウェハ１２の表面１２ａに焦点を合わせているので、圧電振動片ウェハ１２の表面１２ａが反射光強度の大きい領域と小さい領域とのコントラストが最も大きくなり、表面１２ａから深さ方向に離れていくに従ってコントラストが低下していく。ただしエッチング欠陥１４の伸びる方向が圧電振動片ウェハ１２面に垂直に近い状態である場合は、エッチング欠陥１４の集積度の高い画像を得ることができるため、コントラストの高い画像となる。

よって、図３（ｂ）に示すように、撮像素子２６ｂは、この第１反射光３４ａ及び第２反射光３４ｂが足し合わさった画像を得ることができるが、エッチング欠陥１４が表面に露出した領域１４ａが最も反射光強度が小さくなる。また、エッチング欠陥１４を平面視した形状の領域においてはエッチング欠陥１４がない領域より反射光強度は小さいが、上述の理由により表面１２ａから離れるほどコントラストが低下するのでエッチング欠陥１４が表面１２ａから深くなる領域ほど反射光強度が大きくなって見えることになる。よって、撮像素子２６ａは平面視したエッチング欠陥１４を全体的にグラデーションがかかったようなネガ画像として得ることができる。なお、図３（ｂ）においては反射光強度が低い領域を黒く、逆に高い領域を白く描かれている。

撮像素子２６ｂによって得られた画像データ３８は検出部４０に出力される。画像データ３８は、例えば撮像素子２６ｂの撮像面２６ｃと同一面を形成する平面座標を有し、撮像素子２６ｂの中心（光軸Ｏ）を平面座標の原点とし、撮像素子２６ｂを構成する撮像面２６ｃに並べられた受光素子（不図示）の間隔を平面分解能とし、各受光素子の平面座標の座標位置ごとの反射光強度を有するものである。
検出部４０は、画像データ３８が示す反射光強度の分布から所定の閾値以下になる領域を抽出することによりエッチング欠陥１４を検出するものである。

図４に画像処理の模式図を示す。検出部３８における画像処理は、例えば、図４に示すように画像データ３８が示す平面座標を所定の大きさの分割平面３８ａに分割する。このとき分割平面３８ａの最小単位は受光素子（不図示）の面積（画素の面積）である。そして分割平面３８ａごとに反射光強度を例えば２５６段の強度レベルに簡略化する。そして強度レベルが１００以下の分割平面３８ａが所定の個数直線状に並んで存在する場合には（図４（ｂ）は１０個）その領域にエッチング欠陥１４があるものと判断して検出信号を外部に出力すればよい。このように検出部４０において、分割平面３８ａの大きさ、強度レベルの段数、強度レベルの閾値を適切に設定することにより、圧電振動片ウェハ１２中のエッチング欠陥１４を検出することができる。

以上述べたように、本実施形態に係る圧電振動片ウェハ１２のエッチング欠陥検査方法、及びこれを具現化した検査システムによれば、反射光３４は、電極形成前の圧電振動片ウェハ１２の表面１２ａにおける表面反射と圧電振動片ウェハ１２の裏面１２ｂにおける裏面反射とが合わさったものとなる。ここでエッチング欠陥１４がある領域では参照光３２が散乱されるため、反射光強度はその領域では小さくなる。よって画像として示される画像データ３８が示す反射光強度の分布において反射光強度の小さい領域でエッチング欠陥１４を平面視した形状として検出することができる。また参照光３２は圧電振動片ウェハ１２面に垂直に照射されるため、圧電振動片ウェハ１２のエッジからの散乱光を低減でき、前記エッチング欠陥１４に起因する反射光強度の小さい領域と前記エッチング欠陥１４がない領域の反射光強度の強い領域とのコントラストを向上させ、エッチング欠陥１４の検出精度を高めることができる。

また、Ｚ板水晶の素板を用いた圧電振動片が多く用いられている。この場合、圧電振動片ウェハ１２面は結晶のＺ軸をほぼ法線方向として形成されている。またエッチング欠陥１４の原因となるエッチチャンネルの伸びる方向はＺ軸の方向に近いものが多い。よって圧電振動片ウェハ１２の厚み方向にエッチング欠陥１４が伸びるため、上記方法により圧電振動片ウェハの面方向の射影成分が短くなり、エッチング欠陥１４の集積度の高い画像を得ることができるため、上述同様に画像のコントラストを向上させることができる。さらに、圧電振動片ウェハ１２に電極を施して形成された圧電振動子が、面方向に振動する場合、振動部分の外形領域にこのようなエッチング欠陥１４があると断面二次モーメント、すなわち曲げ剛性が小さくなるため、衝撃等により破損する虞がある。よってこのようなエッチング欠陥１４を有する圧電振動片ウェハ１２を確実に選別して、その後に形成される圧電振動片、圧電振動子の歩留まりを向上させ、コストダウンを図ることができる。

そして、前記圧電振動片ウェハ１２の前記参照光３２が透過した側には、透過した参照光３２（透過光３６）の戻り光が前記圧電振動片ウェハ１２に到達することを防止する光吸収手段２８ｂが配設されたことにより戻り光が圧電指導片ウェハ１２に混入することを防止して反射光強度の大きい領域と小さい領域とのコントラストの低下を防止し、エッチング欠陥の検出効率を高めることができる。

１０………エッチング欠陥検査システム、１２………圧電振動片ウェハ、１４………エッチング欠陥、１６………ジャイロ振動片、１８………音叉型圧電振動片、２０………鏡筒、２２………光源、２４………ハーフミラー、２６………カメラ、２８………試料台、３０………分岐管、３２………参照光、３４………反射光、３６………透過光、３８………画像データ、４０………検出部、５０………水晶、５２………振動腕、５４………振動腕、５６………エッチチャンネル欠陥、５８………エッチチャンネル欠陥、６０………エッチチャンネル欠陥、６２………突出部、６４………耐蝕膜、６６………レジスト、６８………レジスト、７０………エッチング欠陥、７２………エッチング欠陥、７４………溝、７６………側面。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
第１の形態に係る圧電振動片ウェハのエッチング検査方法は、Ｚ軸を結晶成長方向としたＺ板水晶をエッチングして形成した第１面及び第２面を有する圧電振動片ウェハに対し、ハーフミラーに反射させた参照光を前記第１面側から照射し、前記参照光のうち前記第１面において反射された第１反射光と、前記参照光のうち前記第１面を透過し前記第２面において反射された第２反射光と、が合わさった反射光を前記ハーフミラーに透過させ、前記ハーフミラーを透過した前記反射光を撮影して画像データを生成し、前記画像データの前記反射光の強度の低い領域を、前記圧電振動片ウェハに形成されたエッチング欠陥として検出することを特徴とする。
第２の形態に係る圧電振動片ウェハのエッチング検査方法は、前記画像データが示す平面座標を分割して分割平面を形成し、前記分割平面ごとの反射光強度と閾値との大小関係を算出し、前記分割平面のうち、前記閾値よりも低い反射光強度を有する複数の分割平面の集合体の形状から前記画像データ中のエッチング欠陥を識別することにより、前記圧電振動片ウェハの前記エッチング欠陥を検出することを特徴とする。
第３の形態に係る圧電振動片ウェハのエッチング検査方法は、前記エッチング欠陥は、水晶原石の製造過程において前記圧電振動片ウェハの厚み方向に延びて形成された非晶質のエッチチャンネル欠陥が、前記圧電振動片ウェハをエッチングする工程において貫通孔に成長したものであることを特徴とする。
第４の形態に係る圧電振動片ウェハのエッチング検査方法は、前記圧電振動片ウェハの前記参照光が透過した側に、透過した参照光の戻り光が前記圧電振動片ウェハに到達することを防止する光吸収手段を配設したことを特徴とする。
第１の形態に係る圧電振動片ウェハのエッチング検査システムは、参照光を発生する光源と、前記参照光を反射して、Ｚ軸を結晶成長方向としたＺ板水晶をエッチングして形成した第１面及び第２面を有する圧電振動片ウェハに対し、前記第１面側から前記参照光を入射させ、前記参照光のうち前記第１面において反射された第１反射光と、前記参照光のうち前記第１面を透過し前記第２面において反射された第２反射光と、が合わさった反射光を透過させるハーフミラーと、前記ハーフミラーを透過した前記反射光を撮影して画像データを出力する撮像手段と、前記画像データの前記反射光の強度の低い領域を、前記圧電振動片ウェハに形成されたエッチング欠陥として検出する検出部と、を有することを特徴とする。
第２の形態に係る圧電振動片ウェハのエッチング検査システムは、前記検出部は、前記画像データが示す平面座標を分割して分割平面を形成し、前記分割平面ごとの反射光強度と閾値との大小関係を算出し、前記分割平面のうち、前記閾値よりも低い反射光強度を有する複数の分割平面の集合体の形状から前記画像データ中のエッチング欠陥を識別することにより、前記圧電振動片ウェハの前記エッチング欠陥を検出することを特徴とする。
第３の形態に係る圧電振動片ウェハのエッチング検査システムは、前記圧電振動片ウェハの前記参照光が透過した側には、透過した参照光の戻り光が前記圧電振動片ウェハに到達することを防止する光吸収手段が配設されていることを特徴とする。
［適用例１］参照光をハーフミラーに反射させて前記参照光を、Ｚ軸を結晶成長方向としたＺ板水晶をエッチングして形成した圧電振動片ウェハに垂直に照射し、前記圧電振動片ウェハに反射され、前記ハーフミラーを透過した前記参照光の反射光を撮影して画像データを生成し、前記画像データが示す平面座標を分割して分割平面を形成し、前記分割平面ごとの反射光強度と所定の閾値との大小関係を算出し、前記分割平面のうち、前記閾値よりも低い反射光強度を有する複数の分割平面の集合体の形状から前記画像データ中のエッチング欠陥を識別することにより、前記圧電振動片ウェハ中のエッチング欠陥を検出することを特徴とする圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査方法。

Claims (5)

1. 参照光をハーフミラーに反射させて前記参照光を、Ｚ軸を結晶成長方向としたＺ板水晶をエッチングして形成した圧電振動片ウェハに垂直に照射し、
   前記圧電振動片ウェハに反射され、前記ハーフミラーを透過した前記参照光の反射光を撮影して画像データを生成し、
   前記画像データが示す平面座標を分割して分割平面を形成し、前記分割平面ごとの反射光強度と所定の閾値との大小関係を算出し、前記分割平面のうち、前記閾値よりも低い反射光強度を有する複数の分割平面の集合体の形状から前記画像データ中のエッチング欠陥を識別することにより、前記圧電振動片ウェハ中のエッチング欠陥を検出することを特徴とする圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査方法。
2. 前記エッチング欠陥は、水晶原石の製造過程において前記圧電振動片ウェハの厚み方向に延びて形成された非晶質のエッチチャンネル欠陥が、前記圧電振動片ウェハをエッチングする工程において貫通孔に成長したものであることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査方法。
3. 前記圧電振動片ウェハの前記参照光が透過した側には、透過した参照光の戻り光が前記圧電振動片ウェハに到達することを防止する光吸収手段が配設されたことを特徴とする請求項１または２に記載の圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査方法。
4. 参照光を発生する光源と、
   前記参照光を反射して、Ｚ軸を結晶成長方向としたＺ板水晶をエッチングして形成した圧電振動片ウェハに垂直に前記参照光を入射させ、前記参照光の反射光を透過させるハーフミラーと、
   前記ハーフミラーを透過した前記反射光を撮影して画像データを出力する撮像手段と、
   前記画像データが示す平面座標を分割して分割平面を形成し、前記分割平面ごとの反射光強度と所定の閾値との大小関係を算出し、前記分割平面のうち、前記閾値よりも低い反射光強度を有する複数の分割平面の集合体の形状から前記画像データ中のエッチング欠陥を識別することにより、前記圧電振動片ウェハ中のエッチング欠陥を検出する検出部と、を有することを特徴とする圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査システム。
5. 前記圧電振動片ウェハの前記参照光が透過した側には、透過した参照光の戻り光が前記圧電振動片ウェハに到達することを防止する光吸収手段が配設されたことを特徴とする請求項４に記載の圧電振動片ウェハのエッチング欠陥検査システム。

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