JP2014049948A - 水晶ウェハ及び水晶片の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 水晶ウェハに複数の水晶片を密集させて水晶片の取り数を増大させる。
【解決手段】 複数の水晶片が形成された厚みＴとなるＡＴカットの水晶ウェハであって、ウェットエッチングにより水晶ウェハに形成される貫通部のＺ´軸と交差する側面がＲ面に直交する面とｍ面とで構成されており、貫通部の側面において、一方の側面におけるＲ面に直交する面とｍ面との境界部が、隣の他方の側面におけるＲ面に直交する面とｍ面との境界部と厚み方向に上下に並んで配置され、一方の側面であるｍ面上に他方の側面であるＲ面に直交する面が位置し、一方の側面であるＲ面に直交する面上に他方の側面であるｍ面が位置していることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水晶デバイスに用いられる水晶片を備えた水晶ウェハ及び水晶片の製造方法に関する。

従来より、水晶デバイスには水晶片に金属膜を設けて構成された水晶振動素子が用いられている。
この水晶片は、ＡＴカットの水晶ウェハをエッチングすることで形成することができる。
ＡＴカットの水晶ウェハは、人工水晶を切断して設けられる板材であって、水晶の結晶軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、Ｙ軸側を向く面をＸ軸まわりにθ°回転させて新たに設定されるＸ軸、Ｙ´軸、Ｚ´軸、のうちＹ軸を向いていた面がＹ´軸を向いた状態で切断されて得られる。
切断された水晶ウェハは、表面が研磨されて所定の厚さＴで仕上げられている。
このような水晶ウェハは、両主面にマスクが設けられ、水晶片とする位置と外周枠の部分と水晶片同士又は外周枠を繋ぐ接続部以外が開口した状態となっている。
なお、水晶ウェハの一方の主面側の開口の位置と他方の主面側の開口の位置とは、Ｚ´方向に距離Ｌ＝Ｔ／ｔａｎθｍだけずらして配置されている（例えば、特許文献１参照）。
この状態で、水晶ウェハをウェットエッチングすると、角度θｍ°で水晶ウェハの厚み方向に貫通した貫通部が形成される。この状態で、水晶ウェハから複数の水晶片となるように個片化する。
これにより、水晶ウェハから複数の水晶片を製造することができる。

特開平１−１７９５１３号公報

しかしながら、このようなマスクを構成する場合は、水晶ウェハを貫通せずにエッチングが止まることがないように水晶ウェハに貫通穴を設けようとすると、水晶ウェハの一方の主面に設けるマスクと他方の主面に設けるマスクとのズレ量をＺ´方向に距離Ｌ＝Ｔ／ｔａｎθｍ以上大きくする必要があり、１枚の水晶ウェハから製造される水晶片の個数が減少することとなる。

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、水晶ウェハに複数の水晶片を密集させて水晶片の取り数を増大させる水晶ウェハ及び水晶片の製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、複数の水晶片が形成された厚みＴとなるＡＴカットの水晶ウェハであって、ウェットエッチングにより前記水晶ウェハに形成される貫通部のＺ´軸と交差する側面がＲ面に直交する面とｍ面とで構成されており、前記Ｒ面に直交する面と前記ｍ面との境界部の厚み方向の位置を基準にしたときの、前記Ｒ面に直交する面側の厚みと前記ｍ面側の厚みとの比率をｍｔとし、前記比率ｍｔが、０．５≦ｍｔ＜１．０のとき、前記貫通部の側面において、一方の前記側面におけるＲ面に直交する面とｍ面との境界部が、隣の他方の前記側面におけるＲ面に直交する面とｍ面との境界部と厚み方向に上下に並んで配置され、一方の前記側面であるｍ面上に他方の側面であるＲ面に直交する面が位置し、一方の前記側面であるＲ面に直交する面上に他方の側面であるｍ面が位置していることを特徴とする。

また、本発明は、複数の水晶片が形成された厚みＴとなるＡＴカットの水晶ウェハであって、ウェットエッチングにより前記水晶ウェハに形成される貫通部のＺ´軸と交差する側面がＲ面に直交する面とｍ面とで構成されており、前記Ｒ面に直交する面と前記ｍ面との境界部の厚み方向の位置を基準にしたときの、前記Ｒ面に直交する面側の厚みと前記ｍ面側の厚みとの比率をｍｔとし、前記比率ｍｔが、０≦ｍｔ＜０．５のとき、前記貫通部の側面において、隣り合う前記水晶片のｍ面が同一平面内に位置することを特徴とする。

また、本発明は、厚みＴからなるＡＴカットの水晶ウェハにウェットエッチングにより貫通部を形成してから複数の水晶片を形成する水晶片の製造方法であって、前記貫通部のＺ´軸と交差する側面がｍ面のみ又はＲ面に直交する面とｍ面とで構成されるように、前記水晶ウェハの両主面にマスクを設け、前記マスクに前記水晶ウェハの表面が露出するようにＺ´軸方向に所定幅Ｚｗの開口部を設け、前記開口部が、前記水晶ウェハの一方の主面と他方の主面とでＺ´軸方向にズレ量ｄＺだけズレており、前記Ｒ面に直交する面と前記ｍ面との境界部の厚み方向の位置を基準にしたときの、前記Ｒ面に直交する面側の厚みと前記ｍ面側の厚みとの比率をｍｔとし、前記比率ｍｔが、０．５≦ｍｔ＜１．０のとき、このズレ量ｄＺが、ｍ面のＺ´軸方向の長さＺｍと、Ｒ面に直交する面のＺ´軸方向の長さＺｒと、ウェットエッチングにおけるサイドエッチング量Ｚｓｅとの和に等しくなっており、前記開口部の所定幅Ｚｗが、ｍ面のＺ´軸方向の長さＺｍの２倍の長さから前記ズレ量ｄＺを引いた値に等しくなっており、この状態でウェットエッチングを行って水晶ウェハに前記貫通部を形成し、個片化して前記複数の水晶片を形成することを特徴とする。

また、本発明は、厚みＴからなるＡＴカットの水晶ウェハにウェットエッチングにより貫通部を形成してから複数の水晶片を形成する水晶片の製造方法であって、前記貫通部のＺ´軸と交差する側面がＲ面に直交する面のみ又はＲ面に直交する面とｍ面とで構成されるように、前記水晶ウェハの両主面にマスクを設け、前記マスクに前記水晶ウェハの表面が露出するようにＺ´軸方向に所定幅Ｚｗの開口部を設け、前記開口部が、前記水晶ウェハの一方の主面と他方の主面とでＺ´軸方向にズレ量ｄＺだけズレており、前記Ｒ面に直交する面と前記ｍ面との境界部の厚み方向の位置を基準にしたときの、前記Ｒ面に直交する面側の厚みと前記ｍ面側の厚みとの比率をｍｔとし、前記比率ｍｔが、０≦ｍｔ＜０．５のとき、このズレ量ｄＺが、ｍ面のＺ´軸方向の長さＺｍと、Ｒ面に直交する面のＺ´軸方向の長さＺｒと、ウェットエッチングにおけるサイドエッチング量Ｚｓｅとの和に等しくなっており、前記開口部の所定幅Ｚｗが、前記水晶ウェハの厚みＴに対するｍ面のＺ´軸方向の長さＺｍの長さから前記ズレ量ｄＺを引いた値に等しくなっており、この状態でウェットエッチングを行って水晶ウェハに前記貫通部を形成し、個片化して前記複数の水晶片を形成することを特徴とする。

また、本発明は、前記開口部の所定幅Ｚｗが、厚みＴに対して５％以下の長さがさらに付加されることを特徴とする。

このような水晶ウェハによれば、貫通部のＺ´軸と交差する側面がＲ面に直交する面とｍ面とで構成されていることを用いて、Ｒ面に直交する面とｍ面との境界部の厚み方向の位置を基準にしたときの、Ｒ面に直交する面側の厚みとｍ面側の厚みとの比率をｍｔとし、比率ｍｔが、０．５≦ｍｔ＜１．０のとき、一方の側面におけるＲ面に直交する面とｍ面との境界部が、隣の他方の前記側面におけるＲ面に直交する面とｍ面との境界部と厚み方向に上下に並んで配置され、一方の側面であるｍ面上に他方の側面であるＲ面に直交する面が位置し、一方の側面であるＲ面に直交する面上に他方の側面であるｍ面が位置していることにより、隣り合う水晶片の側面となる貫通部の側面が分離された状態の距離を従来よりも小さくした位置関係とすることができる。
これにより、確実に貫通部を水晶ウェハに形成させることができつつ、水晶片の側面の形状に対応させて水晶ウェハに複数の水晶片を密集させることができる。

また、前記Ｒ面に直交する面と前記ｍ面との境界部の厚み方向の位置を基準にしたときの、前記Ｒ面に直交する面側の厚みと前記ｍ面側の厚みとの比率をｍｔとし、前記比率ｍｔが、０≦ｍｔ＜０．５のときの水晶ウェハによれば、ウェットエッチングにより前記水晶ウェハに形成される貫通部のＺ´軸と交差する側面がＲ面に直交する面とｍ面とで構成されており、前記貫通部の側面において、隣り合う前記水晶片のｍ面が同一平面内に位置していることにより、隣り合う水晶片の側面となる貫通部の側面が分離された状態の距離を従来よりも小さくした位置関係とすることができる。
これにより、確実に貫通部を水晶ウェハに形成させることができつつ、水晶片の側面の形状に対応させて水晶ウェハに複数の水晶片を密集させることができる。

また、このような水晶片の製造方法によれば、貫通部のＺ´軸と交差する側面がｍ面のみ又はＲ面に直交する面とｍ面とで構成されるように、水晶ウェハの両主面にマスクを設け、マスクに水晶ウェハの表面が露出するようにＺ´軸方向に所定幅Ｚｗの開口部を設け、開口部が水晶ウェハの一方の主面と他方の主面とでＺ´軸方向にズレ量ｄＺだけズレており、Ｒ面に直交する面とｍ面との境界部の厚み方向の位置を基準にしたときの、Ｒ面に直交する面側の厚みとｍ面側の厚みとの比率をｍｔとし、比率ｍｔが、０．５≦ｍｔ＜１．０のとき、このズレ量ｄＺが、ｍ面のＺ´軸方向の長さＺｍと、Ｒ面に直交する面のＺ´軸方向の長さＺｒと、ウェットエッチングにおけるサイドエッチング量Ｚｓｅとの和に等しくなっており、開口部の所定幅Ｚｗが、ｍ面のＺ´軸方向の長さＺｍの２倍の長さからズレ量ｄＺを引いた値に等しくなっており、この状態でウェットエッチングを行って水晶ウェハに貫通部を形成し、個片化して複数の水晶片を形成するので、確実に貫通部を水晶ウェハに形成させることができつつ、水晶片の側面の形状に対応させて水晶ウェハに複数の水晶片を密集させて水晶片の取り数を増大させることができる。

また、Ｒ面に直交する面と前記ｍ面との境界部の厚み方向の位置を基準にしたときの、Ｒ面に直交する面側の厚みとｍ面側の厚みとの比率をｍｔとし、前記比率ｍｔが、０≦ｍｔ＜０．５のときの水晶片の製造方法によれば、貫通部のＺ´軸と交差する側面がＲ面に直交する面のみ又はＲ面に直交する面とｍ面とで構成されるように、水晶ウェハの両主面にマスクを設け、マスクに水晶ウェハの表面が露出するようにＺ´軸方向に所定幅Ｚｗの開口部を設け、開口部が水晶ウェハの一方の主面と他方の主面とでＺ´軸方向にズレ量ｄＺだけズレており、このズレ量ｄＺが、ｍ面のＺ´軸方向の長さＺｍと、Ｒ面に直交する面のＺ´軸方向の長さＺｒと、ウェットエッチングにおけるサイドエッチング量Ｚｓｅとの和に等しくなっており、開口部の所定幅Ｚｗが、水晶ウェハの厚みＴに対するｍ面のＺ´軸方向の長さＺｍの長さからズレ量ｄＺを引いた値に等しくなっており、この状態でウェットエッチングを行って水晶ウェハに貫通部を形成し、個片化して複数の水晶片を形成するので、確実に貫通部を水晶ウェハに形成させることができつつ、水晶片の側面の形状に対応させて水晶ウェハに複数の水晶片を密集させて水晶片の取り数を増大させることができる。

また、このような水晶片の製造方法によれば、開口部の所定幅Ｚｗが、厚みＴに対して５％以下の長さがさらに付加されることにより、貫通部の形成を確実に行うことができつつ、水晶ウェハに形成する複数の水晶片の密集状態を維持することができる。

比率ｍｔ＝０．５のときのウェットエッチング後の水晶ウェハのｚ´方向と厚み方向の状態を示す部分断面図である。 比率ｍｔ＝０．７５のときのウェットエッチング後の水晶ウェハのｚ´方向と厚み方向の状態を示す部分断面図である。 比率ｍｔ＝１．０のときのウェットエッチング後の水晶ウェハのｚ´方向と厚み方向の状態を示す部分断面図である。 比率ｍｔ＝０．２５のときのウェットエッチング後の水晶ウェハのｚ´方向と厚み方向の状態を示す部分断面図である。 比率ｍｔ＝０のときのウェットエッチング後の水晶ウェハのｚ´方向と厚み方向の状態を示す部分断面図である。

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。なお、各構成要素について、状態をわかりやすくするために、誇張して図示している。

まず、水晶ウェハについて説明する。
ＡＴカットの水晶ウェハは、人工水晶を切断して設けられる板材であって、水晶の結晶軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、Ｙ軸側を向く面をＸ軸まわりにθ°回転させて新たに設定されるＸ軸、Ｙ´軸、Ｚ´軸、のうちＹ軸を向いていた面がＹ´軸を向いた状態で切断されて得られる。例えば図１に示すように、切断された水晶ウェハ１０は、表面が研磨されて所定の厚さＴ（μｍ）で仕上げられている。
なお、Ｘ軸及びＺ´軸と並行となる平面を主面とする。

次に、図１を用いて水晶片１０ａ（１０ｂ）について説明する。
水晶片１０ａ（１０ｂ）は、例えば、平面視で長方形となるように形成されている。このような水晶片は、長辺側の側面や短辺側の側面が主面とは直行しない面で形成される場合がある。
このとき、前記側面は、ｍ面Ｆ１のみ又はＲ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１とで構成されている。
ここで、Ｒ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１との境界部Ｐ１（図１参照）の厚み方向の位置を基準にしたときの、Ｒ面に直交する面Ｆ２側の厚みとｍ面Ｆ１側の厚みとの比率を比率ｍｔとする。
言い換えると、Ｒ面に直交する面Ｆ２の厚みＴの方向に対応した長さとｍ面Ｆ１の厚みＴ方向に対応した長さとの比を比率ｍｔとする。

次に、図１を用いて水晶片の製造方法について説明する。
まず水晶ウェハの両主面にマスクを設ける。
このマスク１１ａは、たとえば、フォトレジストが用いられる。水晶ウェハ１０の厚みに応じてメタルマスクを用いても良い。
このマスク１１ａに、水晶ウェハ１０の表面を露出させるために露光と現像を行い、水晶ウェハ１０の表面が露出する露出パターン１１ｂを形成する。
このとき、マスク１１ａには、水晶片１０ａ（１０ｂ）となる部分に対応させた部分のマスク１１ａを残しつつ水晶の結晶軸Ｚ´方向に間隔Ｚｗ（μｍ）で水晶が露出する露出パターン１１ｂが設けられており、かつ、前記一方の主面側の露出パターン１１ｂと他方の主面の側の露出パターン１１ｂとが水晶の結晶軸Ｚ´軸方向に、ずれ量ｄＺ（μｍ）でずらして設けられている。

例えば、間隔Ｚｗは、残されたマスク１１ａの水晶の結晶軸Ｚ´方向と直行する端辺から隣の残されたマスク１１ａの水晶の結晶軸Ｚ´方向と直行する端辺までの距離となる。
また、ずれ量ｄＺは、例えば、水晶ウェハ１０の一方の主面側において、前記残されたマスク１１ａの端部を基準としたとき、水晶ウェハ１０の他の主面における残されたマスク１１ａの端部の位置がずらされている距離となる。

次に、このように露出パターン１１ｂが設けられた状態でマスク１１ａを付けた水晶ウェハ１０のウェットエッチングを行う。
エッチャントに浸された水晶ウェハ１０は、露出パターン１１ｂの部分から露出する水晶が溶けて厚み方向に穴部Ｈが形成される。この穴部Ｈは、その側面が水晶片の側面となる。
穴部Ｈが形成された水晶ウェハ１０は、水晶の結晶軸であるＸ軸方向に連結しつつ、Ｚ´軸方向が分離された状態となっている。
ウェットエッチングされた水晶ウェハ１０は、個々の水晶片１０ａ（１０ｂ）の境界部分Ｐ１（Ｐ２）から個片化することで複数の水晶片１０ａ（１０ｂ）を製造することができる。

（第一の実施形態）
本発明の第一の実施形態に係る水晶ウェハと水晶片の製造方法について説明する。
図１〜図３に示すように、本発明の第一の実施形態に係る水晶ウェハを用いた水晶片の製造方法は、ＡＴカットの水晶ウェハ１０からウェットエッチングを行って水晶片１０ａ（１０ｂ）を製造する製造方法である。

本発明の第一の実施形態に係る水晶ウェハ１０は、図１〜図３に示すように、穴部Ｈの側面について、Ｒ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１との境界部Ｐ１の厚み方向の位置を基準にしたときの、Ｒ面に直交する面Ｆ２側の厚みとｍ面Ｆ１側の厚みとの比率ｍｔが、０．５≦ｍｔ＜１．０のとなっている。
また、ＡＴカットの水晶ウェハ１０は、複数の水晶片１０ａ（１０ｂ）が形成された厚みＴとなっており、ウェットエッチングにより水晶ウェハ１０に形成される穴部ＨのＺ´軸と交差する側面がＲ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１又はｍ面Ｆ１のみで構成されている。
この穴部Ｈの側面は、一方の前記側面におけるＲ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１との境界部Ｐ１が、隣の他方の前記側面におけるＲ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１との境界部Ｐ２と厚み方向に上下に並んで配置され、一方の前記側面であるｍ面Ｆ１上に他方の側面であるＲ面に直交する面Ｆ２が位置し、一方の前記側面であるＲ面に直交する面Ｆ２上に他方の側面であるｍ面Ｆ１が位置した状態となっている。

ここで、図１に示すように、比率ｍｔ＝０．５であるときは、Ｒ面に直交する面Ｆ２側の厚みとｍ面Ｆ１側の厚みとが同じとなる。つまり、Ｒ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１との境界部Ｐ１が厚みＴの中間に位置した状態となる。このとき、微小だが一方の主面側の穴部Ｈと他方の主面側の穴部Ｈとは貫通した状態となっている。
また、図２に示すように、比率ｍｔ＝０．７５であるときは、Ｒ面に直交する面Ｆ２側の厚みがｍ面Ｆ１側の厚みとより小さい状態となる。このときの穴部Ｈは、一方の主面側から他方の主面側に渡って連通した貫通穴となっている。
また、図３に示すように、比率ｍｔ＝１．０であるときは、Ｒ面に直交する面側の厚みがなくなり、ｍ面側の厚みのみの状態となる。このときの穴部Ｈは、一方の主面側から他方の主面側に渡って連通した貫通穴となっている。

このような状態の側面となる穴部Ｈとなる水晶ウェハは、比率ｍｔが、０．５≦ｍｔ＜１．０のとなるとき、
一方の前記側面におけるＲ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１との境界部Ｐ１が、隣の他方の前記側面におけるＲ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１との境界部Ｐ２と厚み方向に上下に並んで配置され、一方の前記側面であるｍ面Ｆ１上に他方の側面であるＲ面に直交する面Ｆ２が位置し、一方の前記側面であるＲ面に直交する面Ｆ２上に他方の側面であるｍ面Ｆ１が位置した状態となる。

水晶ウェハは、側面におけるＲ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１との境界部Ｐ１，Ｐ２が上下に位置する、つまり、厚み方向に並んで位置することにより、確実に穴部Ｈを水晶ウェハに形成させることができつつ、水晶片１０ａ（１０ｂ）の側面の形状に対応させて水晶ウェハ１０に複数の水晶片１０ａ（１０ｂ）を密集させることができる。

また、このように間隔Ｚｗとずれ量ｄｚとを決定するので、ｍ面Ｆ１のみの側面又はＲ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１とからなる側面となる水晶片１０ａ（１０ｂ）を形成することができる。また、Ｒ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１とからなる側面となる水晶片１０ａ（１０ｂ）が形成される場合は、ｍ面Ｆ１の大きさを変更することができる。
したがって、この水晶片１０ａ（１０ｂ）で水晶振動素子を構成した場合、ｍ面Ｆ１の大きさによって振動のエネルギー閉じ込めができる水晶片の形状に製造することができるので、水晶片の設計の自由度を向上させることができる。

次に、図１を用いて本発明の第一の実施形態に係る水晶ウェハ１０を用いた水晶片１０ａ（１０ｂ）の製造方法について説明する。
本発明の第一の実施形態に係る水晶ウェハ１０を用いた水晶片１０ａ（１０ｂ）の製造方法は、所定の厚さＴのＡＴカットの水晶ウェハ１０の両主面にマスク１１ａを設ける工程を行う。次に、所定の位置に水晶ウェハ１０の表面が露出するようにＺ´軸方向に所定幅Ｚｗの露出パターン１１ｂを設ける工程を行う。その後、ウェットエッチングを行い、水晶ウェハに穴部Ｈを形成する工程を行う。そして、穴部Ｈが形成された水晶ウェハ１０から水晶片１０ａ（１０ｂ）となる部分を個片化して水晶片１０ａ（１０ｂ）を形成する。

ここで、所定の位置に水晶ウェハ１０の表面が露出するようにＺ´軸方向に所定幅Ｚｗの露出パターン１１ｂを設ける工程は、以下のように行う。

まず、前記露出パターン１１ｂが、水晶ウェハ１０の一方の主面と他方の主面とでＺ´軸方向にズレ量ｄＺだけズレており、このズレ量ｄＺが、ｍ面Ｆ１のＺ´軸方向の長さＺｍと、Ｒ面に直交する面Ｆ２のＺ´軸方向の長さＺｒと、ウェットエッチングにおけるサイドエッチング量Ｚｓｅとの和に等しくなっている。
この状態は、以下の式１で表される。
ｄＺ＝Ｚｍ＋Ｚｒ＋Ｚｓｅ （式１）

ここで、Ｚｍは、ｍ面のＺ´軸方向の長さであり、ｍ面は、主面となす角度θｍ＝３５°で一定であるため、以下の式２ように表される。
Ｚｍ＝ｍｔ×Ｔ／（ｔａｎθｍ）＝ｍｔ×Ｔ／０．７ （式２）

また、Ｚｒは、Ｒ面に直交する面のＺ´軸方向の長さであり、主面となす角度θｒ＝８７°で一定であるため、以下の式３ように表される。
Ｚｒ＝（１−ｍｔ）×Ｔ／ｔａｎθｒ＝（１−ｍｔ）×Ｔ／１９．０８１ （式３）

さらに、Ｚｓｅは、実験により以下の式４で表される。
Ｚｓｅ＝０．１９１×ｍｔ×Ｔ／０．６５９＝（０．２８９８×ｍｔ）×Ｔ （式４）

これら式２，式３，式４を式１に代入してまとめると以下の式５となる。
ｄＺ＝（１．６６６ｍｔ＋０．０５２４）×Ｔ （式５）

次に、露出パターン１１ｂの所定幅Ｚｗが、ｍ面Ｆ１のＺ´軸方向の長さＺｍの２倍の長さから前記ズレ量ｄＺを引いた値に等しくなっており、以下の式６のように表される。
Ｚｗ＝２×Ｚｍ−ｄＺ＝（１．１９１１ｍｔ−０．０５２４）Ｔ （式６）

これら式により求められた露出パターン１１ｂの所定幅Ｚｗとズレ量ｄＺとなる状態でマスク１１ａが設けられた水晶ウェハの表面を露出させてウェットエッチングを行って穴部Ｈを形成する。
その後、個片化して水晶片１０ａ（１０ｂ）を得る。
なお、厚さＴは、たとえば、３０μｍ〜２００μｍであるのが望ましい。

ここで、式５及び式６を用いずに露出パターン１１ｂの所定幅Ｚｗとズレ量ｄＺとを決めると、水晶ウェハ１０が貫通しない場合が生じたり、水晶片１０ａ（１０ｂ）となる部分が離れすぎることとなる。
水晶ウェハ１０が貫通しないとは、ウェットエッチングでできるｍ面Ｆ１が重なり合わないか又は露出パターン１１ｂの所定幅Ｚｗにｍ面Ｆ１が位置せずに離れた位置に存在するためにｍ面Ｆ１に沿って水晶が残る状態となった貫通しない状態をいう。
これを避けるために、露出パターン１１ｂの所定幅を広くして穴部Ｈを形成すると水晶片１０ａ（１０ｂ）が密集せず、水晶ウェハ１０に形成できる水晶片１０ａ（１０ｂ）の数が少なくなってしまうこととなる。
したがって、式５及び式６から求めた露出パターン１１ｂの所定幅Ｚｗとズレ量ｄＺとを用いてマスク１１ａが設けられた水晶ウェハ１０の表面を露出させることで、確実に水晶ウェハ１０に穴部Ｈを設けることができ、かつ、水晶ウェハ１０に水晶片１０ａ（１０ｂ）を密集させることができる。

（第二の実施形態）
本発明の第二の実施形態に係る水晶ウェハと水晶片の製造方法について説明する。
本発明の第二の実施形態に係る水晶ウェハは、図３〜図５に示すように、穴部Ｈの側面について、Ｒ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１との境界部Ｐ１の厚み方向の位置を基準にしたときの、Ｒ面に直交する面Ｆ２側の厚みとｍ面Ｆ１側の厚みとの比率ｍｔが、０≦ｍｔ＜０．５となっている。
また、ＡＴカットの水晶ウェハ１０は、複数の水晶片１０ａ（１０ｂ）が形成された厚みＴとなっており、ウェットエッチングにより水晶ウェハ１０に形成される露出パターン１１ｂのＺ´軸と交差する側面がＲ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１とで構成されている。

例えば、図４に示すように、この穴部Ｈの側面は、隣り合う前記水晶片１０ａ（１０ｂ）のｍ面Ｆ１が同一平面内に位置した状態となっている。
言い換えると、穴部Ｈの側面は、一方の前記側面におけるＲ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１との境界部Ｐ１と、隣の他方の前記側面におけるＲ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１との境界部Ｐ２とが、同じｍ面Ｆ１を含む平面内に位置した状態となっている。
また、ＡＴカットの水晶ウェハ１０は、複数の水晶片１０ａ（１０ｂ）が形成された厚みＴとなっており、ウェットエッチングにより水晶ウェハ１０に形成される穴部ＨのＺ´軸と交差する側面がＲ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１又はＲ面に直交する面Ｆ２のみで構成されている。

ここで、比率ｍｔ＝０．５であるときは、第一の実施形態と同様に、図１に示すように、Ｒ面に直交する面Ｆ２側の厚みとｍ面Ｆ１側の厚みとが同じとなる。つまり、Ｒ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１との境界部Ｐ１，Ｐ２が厚みＴの中間に位置した状態となる。このとき穴部Ｈは、一方の主面から他方の主面に渡って貫通した状態となっている。
図４に示すように、比率ｍｔ＝０．２５であるときは、Ｒ面に直交する面Ｆ２側の厚みがｍ面Ｆ１側の厚みとより大きい状態となる。
また、図５に示すように、比率ｍｔ＝０であるときは、ｍ面Ｆ１側の厚みがなくなり、Ｒ面に直交する面Ｆ２側の厚みのみの状態となる。このとき穴部Ｈは、一方の主面から他方の主面に渡って貫通した状態となっている。

このように本発明の第二の実施形態に係る水晶ウェハ１０は、穴部Ｈの側面が隣り合う前記水晶片１０ａ，１０ｂのｍ面が同一平面内に位置した状態にすることにより、確実に穴部Ｈを水晶ウェハ１０に形成させることができつつ、水晶片１０ａ（１０ｂ）の側面の形状に対応させて水晶ウェハ１０に複数の水晶片１０ａ（１０ｂ）を密集させることができる。

また、本発明の第二の実施形態に係る水晶ウェハ１０は、間隔Ｚｗとずれ量ｄｚとを決定するので、Ｒ面に直交する面Ｆ２のみの側面又はＲ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１とからなる側面となる水晶片１０ａ（１０ｂ）を形成することができる。また、Ｒ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１とからなる側面となる水晶片１０ａ（１０ｂ）が形成される場合は、ｍ面Ｆ１の大きさを変更することができる。
したがって、水晶振動素子を構成した場合、ｍ面Ｆ１の大きさによって振動のエネルギー閉じ込めができる水晶片の形状に製造することができるので、水晶片１０ａ（１０ｂ）の設計の自由度を向上させることができる。

次に、図４を用いて本発明の第二の実施形態に係る水晶ウェハを用いた水晶片の製造方法について説明する。
本発明の第二の実施形態に係る水晶ウェハを用いた水晶片の製造方法は、前記水晶ウェハ１０の両主面にマスク１１ａを設ける工程を行い、穴部ＨのＺ´軸と交差する側面がＲ面に直交する面Ｆ２のみ又はＲ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１とで構成されるように、前記マスク１１ａに前記水晶ウェハ１０の表面が露出するようにＺ´軸方向に所定幅Ｚｗの露出パターン１１ｂを設ける工程を行い、この状態でウェットエッチングを行って水晶ウェハ１０に前記穴部を形成する工程を行い、個片化して前記複数の水晶片１０ａ（１０ｂ）を形成する工程を行う。

ここで、所定の位置に水晶ウェハ１０の表面が露出するようにＺ´軸方向に所定幅Ｚｗの露出パターン１１ｂを設ける工程は、以下のように行う。

まず、前記露出パターン１１ｂが、水晶ウェハ１０の一方の主面と他方の主面とでＺ´軸方向にズレ量ｄＺだけズレており、このズレ量ｄＺが、ｍ面のＺ´軸方向の長さＺｍと、Ｒ面に直交する面のＺ´軸方向の長さＺｒと、ウェットエッチングにおけるサイドエッチング量Ｚｓｅとの和に等しくなっている。
この状態は、以下の式１で表される。
ｄＺ＝Ｚｍ＋Ｚｒ＋Ｚｓｅ （式１）

ここで、Ｚｍは、ｍ面Ｆ１のＺ´軸方向の長さであり、ｍ面Ｆ１は、主面となす角度θｍ＝３５°で一定であるため、以下の式２ように表される。
Ｚｍ＝ｍｔ×Ｔ／（ｔａｎθｍ）＝ｍｔ×Ｔ／０．７ （式２）

また、Ｚｒは、Ｒ面に直交する面Ｆ２のＺ´軸方向の長さであり、主面となす角度θｒ＝８７°で一定であるため、以下の式３ように表される。
Ｚｒ＝（１−ｍｔ）×Ｔ／ｔａｎθｒ＝（１−ｍｔ）×Ｔ／１９．０８１ （式３）

さらに、Ｚｓｅは、第一の実施形態と同様に、実験により以下の式４で表される。
Ｚｓｅ＝０．１９１×ｍｔ×Ｔ／０．６５９＝（０．２８９８×ｍｔ）×Ｔ （式４）
ここで、Ｚｓｅは、必ず生じるため、第二の実施形態では、式４のｍｔを（１−ｍｔ）に代えて式を構成する。
Ｚｓｅ＝０．１９１×（１−ｍｔ）×Ｔ／０．６５９＝（−０．２８９８×ｍｔ＋０．２８９８）×Ｔ （式７）

これら式２，式３，式７を式１に代入してまとめると以下の式５となる。
ｄＺ＝（−１．０８６３×ｍｔ＋０．３４２２）×Ｔ （式８）

次に、露出パターン１１ｂの所定幅Ｚｗが、水晶ウェハ１０の厚みＴに対するｍ面Ｆ１のＺ´軸方向の長さＺｍの長さから式８によるズレ量ｄＺを引いた値に等しくなっており、以下の式９のように表される。
Ｚｗ＝Ｚｍ−ｄＺ＝（−１．０８６３ｍｔ−１．０８６３）Ｔ （式９）

これら式により求められた露出パターン１１ｂの所定幅Ｚｗとズレ量ｄＺとなる状態でマスク１１ａが設けられた水晶ウェハの表面を露出させてウェットエッチングを行って穴部Ｈを形成する。
その後、個片化して水晶片を得る。
なお、厚さＴは、たとえば、３０μｍ〜２００μｍであるのが望ましい。

ここで、式８及び式９を用いずに露出パターン１１ｂの所定幅Ｚｗとズレ量ｄＺとを決めると、水晶ウェハ１０が貫通しない場合が生じたり、水晶片１０ａ（１０ｂ）となる部分が離れすぎることとなる。
水晶ウェハ１０が貫通しないとは、ウェットエッチングでできるｍ面Ｆ１にＲ面に直交する面Ｆ２が交差した貫通しない状態をいう。
これを避けるために、露出パターン１１ｂの所定幅を広くして穴部を形成すると水晶片が密集せず、水晶ウェハに形成できる水晶片の数が少なくなってしまうこととなる。
したがって、式８及び式９から求めた露出パターン１１ｂの所定幅Ｚｗとズレ量ｄＺとを用いてマスク１１ａが設けられた水晶ウェハ１０の表面を露出させることで、確実に水晶ウェハ１０に穴部Ｈを設けることができ、かつ、水晶ウェハ１０に水晶片１０ａ（１０ｂ）を密集させることができる。

次に、本発明の第一の実施形態に係る水晶ウェハの実施例について説明する。
（実施例１）
実施例１は、ｍｔ＝０．７５、厚みＴ＝３０（μｍ）のとき、
Ｚｍ＝３２．１４３（μｍ）、
Ｚｒ＝０．３９３（μｍ）、
Ｚｓｅ＝６．５２１（μｍ）、
ｄＺ＝３９．０５７（μｍ）、
Ｚｗ＝２５．２２８（μｍ）
となり、図２の状態となる。
なお、計算結果は、小数点第４位を四捨五入しているため、Ｚｗの値の小数点第３位が異なる場合がある。

（実施例２）
実施例２は、ｍｔ＝１．０、厚みＴ＝３０（μｍ）のとき、
Ｚｍ＝４２．８５７（μｍ）、
Ｚｒ＝０（μｍ）、
Ｚｓｅ＝８．６９４（μｍ）、
ｄＺ＝５１．５５２（μｍ）、
Ｚｗ＝３４．１６１（μｍ）
となり、図３の状態となる。
なお、計算結果は、小数点第４位を四捨五入しているため、Ｚｗの値の小数点第３位が異なる場合がある。

（実施例３）
実施例３は、ｍｔ＝０．５、厚みＴ＝３０（μｍ）のとき、
Ｚｍ＝２１．４２９（μｍ）、
Ｚｒ＝０．７８６（μｍ）、
Ｚｓｅ＝４．３４７（μｍ）、
ｄＺ＝２６．５６２（μｍ）、
Ｚｗ＝１６．２９５（μｍ）
となり、図１の状態となる。
なお、計算結果は、小数点第４位を四捨五入しているため、Ｚｗの値の小数点第３位が異なる場合がある。

このように、Ｒ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１との境界部Ｐ１，Ｐ２が上下に並んだ状態となって、水晶ウェハに水晶片を密集せさせた状態を得ることができた。

次に、本発明の第二の実施形態に係る水晶ウェハの実施例について説明する。
（実施例４）
実施例４は、ｍｔ＝０．２５、厚みＴ＝３０（μｍ）のとき、
Ｚｍ＝１０．７１４（μｍ）、
Ｚｒ＝１．１７９（μｍ）、
Ｚｓｅ＝６．５２１（μｍ）、
ｄＺ＝１８．４１３（μｍ）、
Ｚｗ＝２４．４４２（μｍ）
となり、図４の状態となる。
また、実施例４は、図４に示すように、隣り合う前記水晶片１０ａ（１０ｂ）のｍ面Ｆ１が同一平面となるｍ面Ｆ１内に位置した状態を得ることができた。
言い換えると、実施例４は、図４に示すように、隣り合う前記水晶片１０ａ（１０ｂ）のＲ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１との境界部Ｐ１，Ｐ２が同一平面となるｍ面Ｆ１内に位置した状態を得ることができた。
なお、計算結果は、小数点第４位を四捨五入しているため、Ｚｗの値の小数点第３位が異なる場合がある。

（実施例５）
実施例５は、ｍｔ＝０、厚みＴ＝３０（μｍ）のとき、
Ｚｍ＝４２．８５７（μｍ）、
Ｚｒ＝１．５７２（μｍ）、
Ｚｓｅ＝８．６９４（μｍ）、
ｄＺ＝１０．２６６（μｍ）、
Ｚｗ＝３２．５８９（μｍ）
となり、図５の状態となる。
なお、計算結果は、小数点第４位を四捨五入しているため、Ｚｗの値の小数点第３位が異なる場合がある。
また、実施例５は、図５に示すように、隣り合う前記水晶片１０ａ（１０ｂ）のＲ面に直交する面Ｆ２とｍ面Ｆ１との境界部Ｐ１，Ｐ２が同一平面となるｍ面Ｆ１内に位置した状態を得ることができた。

１０ 水晶ウェハ
１０ａ，１０ｂ 水晶片
１１ａ マスク
１１ｂ 露出パターン
Ｈ 穴部
Ｆ１ ｍ面
Ｆ２ Ｒ面に直交する面
Ｐ１，Ｐ２ 境界部

Claims (5)

1. 複数の水晶片が形成された厚みＴとなるＡＴカットの水晶ウェハであって、
   ウェットエッチングにより前記水晶ウェハに形成される貫通部のＺ´軸と交差する側面がＲ面に直交する面とｍ面とで構成されており、
   前記Ｒ面に直交する面と前記ｍ面との境界部の厚み方向の位置を基準にしたときの、
   前記Ｒ面に直交する面側の厚みと前記ｍ面側の厚みとの比率をｍｔとし、
   前記比率ｍｔが、０．５≦ｍｔ＜１．０のとき、
   前記貫通部の側面において、
   一方の前記側面におけるＲ面に直交する面とｍ面との境界部が、隣の他方の前記側面におけるＲ面に直交する面とｍ面との境界部と厚み方向に上下に並んで配置され、
   一方の前記側面であるｍ面上に他方の側面であるＲ面に直交する面が位置し、
   一方の前記側面であるＲ面に直交する面上に他方の側面であるｍ面が位置していることを特徴とする水晶ウェハ。
2. 複数の水晶片が形成された厚みＴとなるＡＴカットの水晶ウェハであって、
   ウェットエッチングにより前記水晶ウェハに形成される貫通部のＺ´軸と交差する側面がＲ面に直交する面とｍ面とで構成されており、
   前記Ｒ面に直交する面と前記ｍ面との境界部の厚み方向の位置を基準にしたときの、
   前記Ｒ面に直交する面側の厚みと前記ｍ面側の厚みとの比率をｍｔとし、
   前記比率ｍｔが、０≦ｍｔ＜０．５のとき、
   前記貫通部の側面において、
   隣り合う前記水晶片のｍ面が同一平面内に位置することを特徴とする水晶ウェハ。
3. 厚みＴからなるＡＴカットの水晶ウェハにウェットエッチングにより貫通部を形成してから複数の水晶片を形成する水晶片の製造方法であって、
   前記貫通部のＺ´軸と交差する側面がｍ面のみ又はＲ面に直交する面とｍ面とで構成されるように、
   前記水晶ウェハの両主面にマスクを設け、
   前記マスクに前記水晶ウェハの表面が露出するようにＺ´軸方向に所定幅Ｚｗの開口部を設け、
   前記開口部が、前記水晶ウェハの一方の主面と他方の主面とでＺ´軸方向にズレ量ｄＺだけズレており、
   前記Ｒ面に直交する面と前記ｍ面との境界部の厚み方向の位置を基準にしたときの、
   前記Ｒ面に直交する面側の厚みと前記ｍ面側の厚みとの比率をｍｔとし、
   前記比率ｍｔが、０．５≦ｍｔ＜１．０のとき、
   このズレ量ｄＺが、ｍ面のＺ´軸方向の長さＺｍと、Ｒ面に直交する面のＺ´軸方向の長さＺｒと、ウェットエッチングにおけるサイドエッチング量Ｚｓｅとの和に等しくなっており、
   前記開口部の所定幅Ｚｗが、ｍ面のＺ´軸方向の長さＺｍの２倍の長さから前記ズレ量ｄＺを引いた値に等しくなっており、
   この状態でウェットエッチングを行って水晶ウェハに前記貫通部を形成し、
   個片化して前記複数の水晶片を形成することを特徴とする水晶片の製造方法。
4. 厚みＴからなるＡＴカットの水晶ウェハにウェットエッチングにより貫通部を形成してから複数の水晶片を形成する水晶片の製造方法であって、
   前記貫通部のＺ´軸と交差する側面がＲ面に直交する面のみ又はＲ面に直交する面とｍ面とで構成されるように、
   前記水晶ウェハの両主面にマスクを設け、
   前記マスクに前記水晶ウェハの表面が露出するようにＺ´軸方向に所定幅Ｚｗの開口部を設け、
   前記開口部が、前記水晶ウェハの一方の主面と他方の主面とでＺ´軸方向にズレ量ｄＺだけズレており、
   前記Ｒ面に直交する面と前記ｍ面との境界部の厚み方向の位置を基準にしたときの、
   前記Ｒ面に直交する面側の厚みと前記ｍ面側の厚みとの比率をｍｔとし、
   前記比率ｍｔが、０≦ｍｔ＜０．５のとき、
   このズレ量ｄＺが、ｍ面のＺ´軸方向の長さＺｍと、Ｒ面に直交する面のＺ´軸方向の長さＺｒと、ウェットエッチングにおけるサイドエッチング量Ｚｓｅとの和に等しくなっており、
   前記開口部の所定幅Ｚｗが、前記水晶ウェハの厚みＴに対するｍ面のＺ´軸方向の長さＺｍの長さから前記ズレ量ｄＺを引いた値に等しくなっており、
   この状態でウェットエッチングを行って水晶ウェハに前記貫通部を形成し、
   個片化して前記複数の水晶片を形成することを特徴とする水晶片の製造方法。
   
5. 前記開口部の所定幅Ｚｗが、厚みＴに対して５％以下の長さがさらに付加されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の水晶片の製造方法。

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