JP2014131174A

JP2014131174A - 圧電ウェハの製造方法

Info

Publication number: JP2014131174A
Application number: JP2012287801A
Authority: JP
Inventors: Koichi Iwata; 浩一岩田; Kohei Sasaoka; 康平笹岡
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2014-07-10

Abstract

【課題】圧電片とこの圧電片より厚みのある支持部とを備える圧電ウェハを容易に製造する。
【解決手段】複数の圧電片と支持部とが一体で形成される圧電ウェハの製造方法であって、圧電板３の両主面に耐食膜Ｔ、フォトレジストＲの順に設ける耐食膜フォトレジスト形成工程と、圧電片となる部分の外形形状のパターン２１を圧電板の両主面に形成する外形パターン形成工程と、圧電片となる部分のフォトレジストを感光させる露光工程と、露出する圧電板に対してウェットエッチングを行い外形形状を形成する外形形状形成工程と、圧電片となる部分のフォトレジストを剥離し露出した耐食膜を除去する第一耐食膜フォトレジスト除去工程と、露出した圧電板に対してウェットエッチングを行い圧電片を形成する圧電片形成工程と、圧電板に残されているフォトレジストを剥離し露出した耐食膜を除去する第二耐食膜フォトレジスト除去工程と、を含んで構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電振動素子に用いられる圧電片が設けられた圧電ウェハの製造方法に関する。

従来より、電子機器には、圧電振動子や圧電発振器が使われている。この圧電振動子や圧電発振器には、圧電振動素子が用いられている。圧電振動素子は、圧電片の両主面に金属膜を対抗するように設けた構造となっている。例えば、圧電片が水晶から成る場合は、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。以後、水晶を例にして説明する。
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に複数の水晶片を設ける場合、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて水晶ウェハの縁部分の厚みより水晶片となる部分の厚みが薄くなるようにする水晶片の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これにより、水晶ウェハの破損を軽減することができる。
また、水晶ウェハをラップ棒で研磨しながら所定幅の溝を形成して振動部となる部分と支持部となる部分とを備えた水晶ウェハを製造し、所定の幅で厚みのある部分と溝とした部分とを切断して、振動部と支持部とを備えた水晶片の製造方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１１−０７８１１８号公報特開２００１−１４４５７８号公報

しかしながら、従来から提案されている水晶ウェハの製造方法は、水晶ウェハに振動部となる部分より厚みのある支持部を有する水晶ウェハが構成されているが、特許文献１では、水晶ウェハの縁部分と水晶片となる部分との境目でフォトレジストの液溜りが生じてしまい、素子形状を形成するための露光が不完全となる恐れがある。
また、特許文献１で提案される水晶ウェハを用いて、振動部とこれよりも厚みのある支持部を備えた水晶片を形成する場合、水晶ウェハの縁部分が水晶片の支持部よりもさらに厚みがあるため、水晶片の振動部とマスクとの間の間隔が広がってしまい、精細なパターンを形成するのが困難となることが懸念される。
また、特許文献２で提案される水晶ウェハは、研磨を用いて振動部を形成するため、研磨中に水晶片の振動部となる部分が破損する恐れがある。
また、水晶振動素子を構成する水晶片の大きさが小さくなると励振電極の形成やパッケージへの搭載に手間がかかる恐れがある。

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、圧電片の破損を防ぎ、容易に複数の圧電片を設けることができる圧電ウェハ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、複数の圧電片と支持部とが一体で形成される圧電ウェハの製造方法であって、圧電板の両主面に耐食膜、フォトレジストの順に設ける耐食膜フォトレジスト形成工程と、圧電片となる部分の外形形状のパターンを圧電板の両主面に形成する外形パターン形成工程と、前記圧電片となる部分のフォトレジストを感光させる露光工程と、露出する圧電板に対してウェットエッチングを行い外形形状を形成する外形形状形成工程と、前記圧電片となる部分のフォトレジストを剥離し露出した耐食膜を除去する第一耐食膜フォトレジスト除去工程と、露出した前記圧電板に対してウェットエッチングを行い前記圧電片を形成する圧電片形成工程と、前記圧電板に残されているフォトレジストを剥離し露出した耐食膜を除去する第二耐食膜フォトレジスト除去工程と、を含んで構成されることを特徴とする。
また、本発明は、前記圧電片の形成は、前記圧電板の両主面から行われることを特徴とする。

このような圧電ウェハの製造方法によれば、圧電片となる部分のフォトレジストの露光を行った後、このフォトレジストの現像を行わずに圧電板に対して圧電片となる部分の外形形状を形成するウェットエッチングを行い、その後、感光したフォトレジストの剥離と耐食膜の除去とを続けて行いつつ圧電板に対するウェットエッチングを行うことにより、厚みの異なる部分を有する圧電板に対して耐食膜とフォトレジストの繰り返しの形成と除去・剥離を行わずに済むため、圧電片の破損の危険性を軽減しつつ、容易に厚みの異なる部分を有する圧電ウェハを製造することができる。

また、圧電片の形成を圧電板の両主面から行うことで、圧電板の厚みの範囲の内部側に圧電片の両主面が位置する圧電ウェハを容易に製造することができる。

（ａ）は圧電板に耐食膜とフォトレジストを設けた状態の一例を示す概念図であり、（ｂ）は第一マスクを重ねた状態の一例を示す概念図であり、（ｃ）は外形形状のパターンで露光した状態の一例を示す概念図であり、（ｄ）は感光したフォトレジストを剥離した状態の一例を示す概念図であり、（ｅ）は露出した耐食膜を除去した一例を示す概念図であり、（ｆ）は第二マスクを重ねた状態の一例を示す概念図であり、（ｇ）は、圧電片のパターンで露光した状態の一例を示す概念図である。（ａ）は外形形状を形成した状態の一例を示す概念図であり、（ｂ）は感光したフォトレジストを剥離した状態の一例を示す概念図であり、（ｃ）は露出した耐食膜を除去した状態の一例を示す概念図であり、（ｄ）は圧電片を形成した状態の一例を示す概念図であり、（ｅ）はフォトレジストを剥離した状態の一例を示す概念図であり、（ｆ）は露出した耐食膜を除去して圧電ウェハとした状態の一例を示す概念図である。圧電ウェハの概念の一例を示す部分斜視図である。圧電片の概念の一例を示す斜視図である。

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。

本発明の実施形態に係る圧電ウェハの製造方法は、耐食膜フォトレジスト形成工程、外形パターン形成工程、露光工程、外形形状形成工程、第一耐食膜フォトレジスト除去工程、圧電片形成工程、第二耐食膜フォトレジスト除去工程、を含んで構成されている。

ここで、圧電ウェハについて説明する。
図３に示すように、圧電ウェハ１０は、複数の圧電片１とこれら圧電片１と繋ぐ枠部２とが圧電板に形成されて構成されている。例えば、圧電板を水晶から成る水晶板とし、圧電片１を水晶からなる水晶片１とし、圧電ウェハを水晶から成る水晶ウェハとして説明する。水晶ウェハ１０は、ＡＴカットの板状の所定の厚みを有する水晶板３から形成され、平面視における外形形状が四角形状又は円形形状となっている。本実施形態では、四角形状の水晶板について説明する。この水晶ウェハ１０は、複数の水晶片１が設けられている。なお、枠部２は、水晶片１よりも厚く形成されており、枠部２の厚み内部側に水晶片１が位置している。

水晶片１は、図４に示すように、水晶ウェハ１０内で隣り合うように配置されて形成されている。
なお、水晶片１は、例えば、平面視において矩形形状に形成されており、長辺側の側面には、例えば、水晶の結晶面であるＲ面と直交する面とｍ面が形成されている。また、水晶片１は、長辺がＸ軸と並行であり、短辺がＺ軸に対して所定の角度で回転して新たに設定されたＺ´軸と平行になっている。
なお、圧電ウェハ１０は、水晶以外に、圧電材料であれば適宜用いることができる。

（圧電ウェハの製造方法）
次に圧電ウェハ１０である水晶ウェハ１０の製造方法について説明する。
本発明の実施形態に係る圧電ウェハ１０である水晶ウェハ１０の製造方法は、前記のとおり、耐食膜フォトレジスト形成工程、外形パターン形成工程、露光工程、外形形状形成工程、第一耐食膜フォトレジスト除去工程、圧電片形成工程、第二耐食膜フォトレジスト除去工程、を含んで構成されている。

まず、板状に形成された水晶板３を所定の厚みに形成する。この状態で耐食膜フォトレジスト形成工程を行う。
耐食膜フォトレジスト形成工程は、圧電板３である水晶板３の両主面に耐食膜Ｔ、フォトレジストＲの順に設ける工程である。
図１（ａ）に示すように、この水晶板３に耐食膜Ｔを設ける。耐食膜Ｔは、例えば、蒸着技術やスパッタ技術を用いて水晶板３の両主面に設けることができる。
この耐食膜Ｔ上にフォトレジストＲを設ける。フォトレジストＲは、例えば、スピンコータを用いて水晶板３に設けた耐食膜Ｔ上に設けることができる。

次に外形パターン形成工程を行う。
図１（ｂ）〜（ｅ）に示すように、外形パターン形成工程は、圧電片１である水晶片１となる部分の外形形状のパターン２１を圧電板３である水晶板３の両主面に形成する工程である。

図１（ｂ）に示すように、第一マスク２０は、水晶板３に形成する複数の水晶片１の外形形状に対応させて貫通した部分を有している。この貫通した部分は、水晶片１の外形形状のパターン２１となる。例えば、第一マスク２０は、水晶片１となる部分と水晶板３との接続部分が塞がれ、隣り合う水晶片１の間と水晶板３と接続しない部分が貫通した状態で形成されている。この第一マスク２０を水晶板３に設けられたフォトレジストＲに重ねる。

この状態で、図（ｃ）に示すように、第一マスク２０が重ねられた水晶板３に対して露光を行い、第一マスク２０に設けられた外形形状のパターン２１の形状でフォトレジストＲを感光させる。図（ｄ）に示すように、第一マスク２０を外して、フォトレジストＲに対して現像を行い、感光したフォトレジストＲを剥離する。図（ｅ）に示すように、感光したフォトレジストＲを剥離して露出した耐食膜Ｔに対してウェットエッチングを行い、露出した耐食膜Ｔを除去して水晶板３の表面を露出させる。
これにより、水晶板３に水晶片１の外形パターンが形成された状態となる。

次に露光工程を行う。
この露光工程は、水晶片１となる部分のフォトレジストＲを感光させる工程である。
図１（ｆ）に示すように、第二マスク３０は、水晶板３に形成する複数の水晶片１の形状に対応させて貫通した部分を有している。この貫通した部分は、水晶片１の形状のパターン３１となる。この第二マスク３０を水晶板３に設けられたフォトレジストＲに重ねる。

この状態で、図（ｇ）に示すように、第二マスク３０が重ねられた水晶板３に対して露光を行い、第二マスク３０に設けられた水晶片１の形状のパターン３１の形状でフォトレジストＲを感光させる。その後、第二マスク３０を外して、次の外形形状形成工程を行う。

外形形状形成工程は、露出する圧電板３に対してウェットエッチングを行い外形形状を形成する工程である。前記したように、第二マスク３０を重ねて露光工程を行ったが、図２（ａ）に示すように、感光させたフォトレジストＲの剥離を行わずに、露出している水晶板３の表面に対してウェットエッチングを行う。これにより、感光したフォトレジストＲはそのままにして、水晶板３に貫通した部分を形成する。この貫通した部分が水晶片１の外形形状となる。

次に第一耐食膜フォトレジスト除去工程を行う。
第一耐食膜フォトレジスト除去工程は、水晶片１となる部分のフォトレジストＲを剥離し露出した耐食膜Ｔを除去する工程である。
外形形状形成工程で水晶片１の外形形状が形成された後に、図２（ｂ）に示すように、感光しているフォトレジストＲの剥離を行う。次に図２（ｃ）に示すように、フォトレジストＲの剥離を行って露出する耐食膜Ｔに対してウェットエッチングを行う。これにより、枠部２となる部分に耐食膜Ｔとフォトレジストが残り、水晶片１となる部分の水晶板３の表面が露出した状態となる。

水晶片１の形成のために次の圧電片形成工程を行う。
前記したように、圧電片形成工程は、露出した圧電板３である水晶板３に対してウェットエッチングを行い圧電片１である水晶片１を形成する工程である。
この圧電片形成工程では、図２（ｄ）に示すように、水晶片１となる部分が所定の厚みとなるまでウェットエッチングを行う。この圧電片形成工程で水晶片１の形成はほぼ完成しているが、余分な材料の除去を行う。

この余分な材料の除去のために次の第二耐食膜フォトレジスト除去工程を行う。
第二耐食膜フォトレジスト除去工程は、図２（ｅ）に示すように、圧電板３である水晶板３に残されているフォトレジストＲを剥離しかつ図２（ｆ）に示すように、露出した耐食膜Ｔを除去する工程である。
前記した各工程で耐食膜Ｔ及びフォトレジストＲを除去または剥離を行ってきたが、水晶ウェハ１０の枠部２には、耐食膜ＴとフォトレジストＲが残っているので、これらをフォトレジストＲと耐食膜Ｔとをなくし、水晶のみで水晶ウェハ１０を構成する。

このように、本発明の実施形態に係る圧電ウェハの製造方法によれば、圧電片１となる部分のフォトレジストＲの露光を行った後、このフォトレジストＲの剥離を行わずに圧電板３に対して圧電片１となる部分の外形形状を形成するウェットエッチングを行い、その後、感光したフォトレジストＲの剥離と耐食膜を除去とを続けて行いつつ圧電板３に対するウェットエッチングを行うことにより、厚みの異なる部分を有する圧電板３に対して耐食膜ＴとフォトレジストＲの繰り返しの形成と除去・剥離を行わずに済むため、圧電片１の破損の危険性を軽減しつつ、容易に厚みの異なる部分を有する圧電ウェハを製造することができる。
また、圧電片１の形成を圧電板３の両主面から行うことで、圧電板３の厚みの範囲の内部側に圧電片１の両主面が位置する圧電ウェハ１０を容易に製造することができる。

このような圧電ウェハ１０によれは、枠部２に複数の圧電片１が設けられた状態となるため、励振電極の形成などの作業が行いやすくなり、かつ枠部２が圧電片１よりも厚みがあるため圧電片１の破損を防ぐことができる。

なお、本発明の圧電ウェハの製造方法は、本実施形態に限定されず、適宜変更が可能である。例えば、フォトレジストは、ポジ型又はネガ型のいずれかを用いることは言うまでもない。
また、圧電片のパターンは、圧電片となる部分の個々の形状に対応させて形成しても良いし、複数の圧電片を跨ぐように大きく開口した形状としても良い。
また、圧電片１と支持部３との間に貫通部を別途設けた構成としても良い。この場合、前記貫通部は、第一マスクと第二マスクとに前記貫通部に対応した形状の貫通部分を形成することで形成することができる。
さらに、第二マスクを水晶ウェハの両主面に重ねて両主面側からウェットエッチングを行っているがこれに限定されず、片側の主面のみに重ねて、この片側の主面からウェットエッチングを行っても良い。

また、枠部と圧電片とを一体となるように切断して厚みの異なる圧電片を構成しても良い。

１０圧電ウェハ（水晶ウェハ）
１圧電片（水晶片）
２枠部
３圧電板（水晶板）
Ｔ耐食膜
Ｒレジスト

Claims

複数の圧電片と支持部とが一体で形成される圧電ウェハの製造方法であって、
圧電板の両主面に耐食膜、フォトレジストの順に設ける耐食膜フォトレジスト形成工程と、
圧電片となる部分の外形形状のパターンを圧電板の両主面に形成する外形パターン形成工程と、
前記圧電片となる部分のフォトレジストを感光させる露光工程と、
露出する圧電板に対してウェットエッチングを行い外形形状を形成する外形形状形成工程と、
前記圧電片となる部分のフォトレジストを剥離し露出した耐食膜を除去する第一耐食膜フォトレジスト除去工程と、
露出した前記圧電板に対してウェットエッチングを行い前記圧電片を形成する圧電片形成工程と、
前記圧電板に残されているフォトレジストを剥離し露出した耐食膜を除去する第二耐食膜フォトレジスト除去工程と、
を含んで構成されることを特徴とする圧電ウェハの製造方法。
前記圧電片の形成は、前記圧電板の両主面から行われることを特徴とする請求項１に記載の圧電ウェハの製造方法。