JP2014110477A - 水晶片の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 水晶片の側面に略V字型のスジが生じるのを防いでCI値の悪化を防ぐ。
【解決手段】 複数の水晶片をATカットの水晶ウェハから形成する水晶片の製造方法であって、X軸、Y軸、Z軸の結晶軸を有する水晶から形成されたATカットの水晶ウェハの結晶軸であるX軸、Y軸、Z´軸のうち、水晶片の形状に対応させたマスクの向きをX軸に対して0°<θ<+0.5°又は、−0.5°<θ<0°の範囲となるように水晶ウェハの両主面に設け、この状態でウェットエッチングを行うことで複数の水晶片を形成す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ウェット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軸まわりに所定の角度で回転させて新たに設定されるX軸、Y´軸、Z´軸を向いた面が形成されるように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で仕上げられている。
図5(a)〜(g)に示すように、このような水晶ウェハWは、両主面に水晶片10の形状に対応した所定のパターンのマスクM1,M2が設けられ、水晶片10とする位置と外周枠の部分以外が開口した状態となっている。
この状態でウェットエッチングを行うことにより、水晶ウェハWから複数の水晶片10を製造することができる(例えば、特許文献1参照)。
特開平1−179513号公報
しかしながら、ATカットの水晶ウェハWをウェットエッチングすると、図5(h)〜(i)に示すように、水晶片10のX軸と平行となるように形成した側面にスジ11が形成される場合があった。
これは、水晶ウェハWに設けられるマスクM1,M2がX軸と平行にならないことで生じるものと推測される。
例えば、前記マスクM1,M2のパターンのうち、水晶片10のX軸と平行となる部分において、このX軸と並行となる部分が、X軸に対して所定の角度で回転して水晶ウェハWに設けられた状態となる場合がある。
この状態でウェットエッチングを行うと、製造された水晶片のX軸と平行とすべき側面に略V字型のスジが生じてしまう。
このような水晶片は、CI(クリスタル・インピーダンス)値が悪化する傾向がある。
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、水晶片の側面に略V字型のスジ11が生じるのを防いでCI値の悪化を防ぐ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、複数の水晶片をATカットの水晶ウェハから形成する水晶片の製造方法であって、X軸、Y軸、Z軸の結晶軸を有する水晶から形成されたATカットの水晶ウェハの結晶軸であるX軸、Y軸、Z´軸のうち、前記水晶片の形状に対応させた前記マスクの向きをX軸に対して0°<θ<+0.5°又は、−0.5°<θ<0°の範囲となるように前記水晶ウェハの両主面に設け、この状態でウェットエッチングを行うことで複数の水晶片を形成することを特徴とする。
このような水晶片の製造方法では、前記水晶片の形状に対応させた前記マスクの向きをX軸に対して0°<θ<+0.5°又は、−0.5°<θ<0°の範囲となるように前記水晶ウェハの両主面に設けたので、水晶片のX軸と平行となる側面に略V字のスジが生じず、このスジによるCI値の悪化を防ぐことができる。
本発明の実施形態に係る水晶片の状態の一例を示す概念図である。 本発明の水晶片の製造方法で製造された水晶片における温度とCI値との関係を示すグラフである。 従来の水晶片の製造方法で製造された水晶片の温度とCI値との関係を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る水晶片の状態の他の例を示す概念図である。 従来の水晶片の製造方法を示す概念図である。
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。
(第一の実施形態)
本発明の第一の実施形態に係る水晶片の製造方法は、ATカットの水晶ウェハからウェットエッチングを行って水晶片を製造する製造方法である。
まず、水晶ウェハについて説明する。
前記したように、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る。たとえば、ATカットの水晶ウェハは、水晶の結晶軸であるX軸、Y軸、Z軸において、Y軸側を向く面をX軸まわりに所定の角度で回転させて新たに設定されるX軸、Y´軸、Z´軸を向いた面が形成されるように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で仕上げられている。以下、ATカットの水晶ウェハを単に「水晶ウェハ」と呼称する。
なお、X軸及びZ´軸と並行となる平面を主面とする。
次に、水晶片について説明する。
水晶片は、例えば、図1に示すように、平面視で長方形の平板となるように形成されている。また、この水晶片は、たとえば、短辺がX軸側を向き、長辺がZ´軸側を向くように形成される。
ここで、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耐食膜を設け、その後、耐食膜の上にフォトレジストを設ける。
このフォトレジストに水晶片の外形形状と対応させたパターンが形成されるように露光を行い、不要となるフォトレジストを除去する現像を行い、また耐食膜を除去するパターニングを行う。このパターニングは、たとえば、フォトレジスト及び水晶ウェハを溶かさないエッチャントを用いたウェットエッチングにて行われる。
なお、このように耐食膜にパターニングされた状態であって、耐食膜の上にフォトレジストが設けられた状態を「マスク」とする。
耐食膜が除去されて形成されたパターンの部分は、水晶ウェハの表面が露出した状態となっている(例えば、図5(a)〜(e)参照)。
このとき、耐食膜が除去されて形成されたパターンのうち、Z´軸側を向く側面がX軸に対して0°<θ<+0.5°となる角度θだけ回転させて設けられている(図1参照)。
このようにパターニングされた状態で水晶が溶けるエッチャントを用いたウェットエッチングを行う。
これにより、水晶ウェハから複数の水晶片10を製造することができる。
ここで、角度が0°となる場合は、設計値のとおりにマスクが水晶ウェハWに設けられた状態で製造されることを意味する。
角度θが0.5°以上となる場合は、水晶片10の長手方向の側面に略V字型のスジが生じる。これは、角度θがθ≧+0.5°となる場合、水晶片の長辺側の側面にX軸と平行ではない多数の結晶面が生じ、側面にスジ状の模様が現れてしまうからである。
しかし、角度θが0°<θ<+0.5°となることにより、従来において水晶片10の長手方向の側面に生じていた略V字型のスジが生じなくすることができる。
これは、角度θが0°<θ<+0.5°となる場合、長辺側の側面にX軸に平行な結晶面が現れることにより、スジ状の模様は現れないからである。
ここで、従来の製造方法で製造した水晶片と本発明の製造方法で製造した水晶片との温度とCI値との関係をグラフで比較すると、まず、図2に示すように、本発明の製造方法で製造した水晶片は、−40℃〜100℃の温度範囲において、CI値が40Ω〜60Ωの間に収まりつつ、前記温度範囲においてばらつきが少ないCI値となった、しかし、従来の製造方法で製造した水晶片は、同様の温度範囲において、特に40℃〜100℃の間でCI値が高くなる変化しており、CI値が悪化していることが確認できた。
したがって、このように本発明の水晶片の製造方法を構成したので、水晶片のZ´軸方向を向く側面に略V字型のスジが生じず、CI値が悪化するのを防ぐことができる。
(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片の製造方法は、耐食膜が除去されて形成されたパターンのうち、Z軸側を向く側面がX軸に対して−0.5°<θ<0°となる角度θだけ回転させて設けられている点で第一の実施形態と異なる。
本発明の第二の実施形態に係る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耐食膜を設け、その後、耐食膜の上にフォトレジストを設ける。
このフォトレジストに水晶片の外形形状と対応させたパターンが形成されるように露光を行い、不要となるフォトレジストを除去する現像を行い、また耐食膜を除去するパターニングを行う。このパターニングは、たとえば、フォトレジスト及び水晶ウェハを溶かさないエッチャントを用いたウェットエッチングにて行われる。
なお、このように耐食膜にパターニングされた状態であって、耐食膜の上にフォトレジストが設けられた状態を「マスク」とする。
耐食膜が除去されて形成されたパターンの部分は、水晶ウェハの表面が露出した状態となっている。
このとき、耐食膜が除去されて形成されたパターンのうち、Z´軸側を向く側面がX軸に対して−0.5°<θ<0°となる角度θだけ回転させて設けられている(図4参照)。
このようにパターニングされた状態で水晶が溶けるエッチャントを用いたウェットエッチングを行う。
これにより、水晶ウェハから複数の水晶片10を製造することができる。
ここで、角度が0°となる場合は、設計値のとおりにマスクが水晶ウェハに設けられた状態で製造されることを意味する。
角度θが−0.5°からマイナスの値が大きくなる場合は、水晶片の長手方向の側面に略V字型のスジが生じる。これは、角度θが−0.5°からマイナスの値が大きくなる場合、水晶片の長辺側の側面にX軸と平行ではない多数の結晶面が生じ、側面にスジ状の模様が現れてしまうからである。
しかし、角度θが−0.5°<θ<0°となることにより、従来において水晶片の長手方向の側面に生じていた略V字型のスジが生じなくすることができる。
これは、第一の実施形態と同様に、長辺側の側面にX軸に平行な結晶面が現れることにより、スジ状の模様は現れないからである。
このように本発明の第二の実施形態に係る水晶片の製造方法を構成しても第一の実施形態と同様の効果を奏する。
10 水晶片

Claims (1)

  1. 複数の水晶片をATカットの水晶ウェハから形成する水晶片の製造方法であって、
    X軸、Y軸、Z軸の結晶軸を有する水晶から形成されたATカットの水晶ウェハの結晶軸であるX軸、Y軸、Z´軸のうち、
    前記水晶片の形状に対応させた前記マスクの向きをX軸に対して
    0°<θ<+0.5°又は、−0.5°<θ<0°
    の範囲となるように前記水晶ウェハの両主面に設け、この状態でウェットエッチングを行うことで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。
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