JP2016178591A - 被加工基板の剥離方法および水晶デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属膜のエッチング時間を短縮する剥離方法と、その剥離方法によって製造される水晶デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】本発明の被加工基板の剥離方法は、金属膜１４０が設けられている被加工基板としての水晶基板１１０と支持基板１５０とを、金属膜１４０をエッチングすることによって剥離し、金属膜１４０は、水晶基板１１０の平面視で、水晶基板１１０のドライエッチングによる加工領域Ｂと、水晶基板１１０の外縁より内側で加工領域Ｂの外側の領域Ｃと、に形成されている。【選択図】図８

Description

本発明は、被加工基板の剥離方法および水晶デバイスの製造方法に関する。

従来、水晶基板や半導体基板などの被加工基板をドライエッチングにより加工する場合、これら被加工基板にニッケル（Ｎｉ）膜などの金属膜（無機膜）を形成し、ワックスや粘着テープなどの固着部材を用いて支持基板（補強板）を貼り合わせて、金属膜のパターニングをフォトリソグラフィによって行い、パターニングされた金属膜をエッチングマスクとしてドライエッチングを行う。被加工基板を所定の形状に加工後、金属膜をエッチング液に浸すことによってエッチングし、支持基板から被加工基板を剥離（分離）するという製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２９４２４６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の製造方法では、パターニングされた金属膜をマスクとしてドライエッチングによって被加工基板（半導体基板）を所定の形状に加工した後、エッチング液に浸して金属膜をエッチングし、支持基板から被加工基板を剥離する。その際に、金属膜が被加工基板と支持基板とによって全面が挟み込まれている状態となっているため、外部に僅かに露出している金属膜の側面、つまり、狭い領域からエッチング液を浸透させて金属膜をエッチングしなければならず、エッチング時間が長くなり、被加工基板の剥離に長時間を要するという課題があった。

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。

［適用例１］本適用例に係る被加工基板の剥離方法は、金属膜が設けられている被加工基板を固着部材を用いて支持基板上に固定し、前記被加工基板をドライエッチングで加工後、前記金属膜をエッチングすることによって、前記被加工基板と前記支持基板とを剥離する被加工基板の剥離方法であって、前記金属膜は、前記被加工基板の平面視で、前記被加工基板の前記ドライエッチングによる加工領域と、前記被加工基板の外縁より内側で前記加工領域の外側の領域と、に形成されていることを特徴とする。

本適用例によれば、金属膜をエッチングし被加工基板を剥離する際に、金属膜が被加工基板の外縁より内側に形成されているため、被加工基板の外縁まで形成されている場合に比べ、エッチングする金属膜の面積が小さい。従って、金属膜をエッチングする時間を短縮することが可能となり、被加工基板の剥離時間を短縮することができる。

［適用例２］上記適用例に記載の被加工基板の剥離方法において、前記金属膜がニッケル（Ｎｉ）を含む膜であることが好ましい。

本適用例によれば、金属膜をニッケル（Ｎｉ）を含む膜とすることにより、無電解めっきで形成することができるため、膜厚を厚くしても安定した膜を形成することができる。また、リフトオフ法によりパターニングが容易であり、更にエッチングし易いので作業性の向上を図ることができる。

［適用例３］上記適用例に記載の被加工基板の剥離方法において、前記被加工基板が水晶基板であることが好ましい。

本適用例によれば、被加工基板が水晶基板であることにより、温度特性が優れ、高いＱ値を有する水晶デバイスを得ることができる。

［適用例４］本適用例に係る水晶デバイスの製造方法は、金属膜が設けられている水晶基板を固着部材を用いて支持基板上に固定する支持基板固定工程と、前記水晶基板をドライエッチングするドライエッチング工程と、前記水晶基板と前記支持基板とを剥離する支持基板分離工程と、加工された水晶振動片を前記水晶基板から個片化する個片化工程と、前記水晶振動片をパッケージに組み込む搭載工程と、を含み、前記金属膜は、前記水晶基板の平面視で、前記水晶基板の前記ドライエッチングによる加工領域と、前記水晶基板の外縁より内側で前記加工領域の外側の領域と、に形成されていることを特徴とする。

本適用例によれば、金属膜をエッチングし支持基板から水晶基板を剥離する際に、金属膜が水晶基板の外縁より内側に形成されているため、金属膜が水晶基板の外縁まで形成されている場合に比べ、エッチングする金属膜の面積が小さい。そのため、金属膜をエッチングする時間を短縮することが可能となり、水晶基板の剥離時間を短縮することができ、水晶デバイスを短時間で製造することができる。

本実施形態に係る水晶デバイスとしての水晶振動子の構成を示す概略断面図。 本実施形態に係る水晶振動片の構成を示す概略斜視図。 複数の水晶振動片を形成する場合の水晶基板を示す概略平面図。 複数の水晶基板を固定した支持基板を示す概略平面図。 本実施形態に係る水晶デバイスとしての水晶振動子の製造方法の主要工程を示す工程図。 （ａ）〜（ｆ）本実施形態に係る水晶デバイスとしての水晶振動子の製造方法の主要工程を示す図３中のＡ−Ａ線における概略断面図。 （ｇ）〜（ｊ）本実施形態に係る水晶デバイスとしての水晶振動子の製造方法の主要工程を示す図３中のＡ−Ａ線における概略断面図。 本実施形態に係る金属膜がパターニングされた水晶基板を示す概略平面図。 本実施形態に係る金属膜がパターニングされた水晶基板の変形例を示す概略平面図。

以下に本発明を具体化した実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにして、説明を分かりやすくするため、各層や各部材の尺度を実際とは異なる尺度で記載している場合がある。また、同一または類似の構成要素には、同一または類似の参照符号を付して示す。

＜実施形態＞
［水晶振動子］
本実施形態に係る水晶振動片１０を備えた水晶デバイスとしての水晶振動子３０の構造について説明する。
図１は、本実施形態に係る水晶デバイスとしての水晶振動子３０の構成を示す概略断面図である。図１に示すように、水晶振動子３０は、水晶振動片１０と、水晶振動片１０が搭載されているパッケージ３１と、リッド３５と、を含み構成されている。
なお、図１では、水晶振動片１０を基準として、リッド３５が配置されている方向を上方向、底板３２が配置されている方向を下方向とし、底板３２、側壁３３などの各部材において、上方向に配置されている面を上面、下方向に配置されている面を下面として説明する。

（パッケージ）
まず、パッケージ３１について説明する。パッケージ３１は、底板３２と、側壁３３と、シームリング３４などから構成されている。底板３２は、パッケージ３１の底部を構成しており、側壁３３は、底板３２の上面周縁部に枠状に設けられている。パッケージ３１の外形形状は限定されず、例えば、直方体状、円柱状などとすることができる。

底板３２および側壁３３は、水晶振動片１０やリッド３５の熱膨張係数と一致、あるいは極力近い熱膨張係数を備えた材料によって形成されるのが好ましく、本実施形態ではセラミックを用いている。
具体的には、底板３２および側壁３３は、所定の形状に成形されたセラミックグリーンシートを積層し、焼結することによって形成される。セラミックグリーンシートは、例えば、所定の溶液中にセラミックのパウダーを分散させ、バインダーを添加して生成される混練物がシート状に形成されたものである。

シームリング３４は、側壁３３とリッド３５との接合材として、例えば、コバールなどの合金で形成されており、側壁３３の上面に沿って枠状（略矩形状の周状）に設けられている。

また、底板３２の上面には、水晶振動片１０を搭載する実装電極部３６が設けられている。実装電極部３６は、例えば、銀（Ａｇ）・パラジウム（Ｐｄ）などの導電ペーストあるいはタングステンメタライズなどを用い、必要とされる形状を形成後に焼成を行い、その後、ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）あるいは銀（Ａｇ）などをめっきすることによって形成される。
実装電極部３６は、外部の実装基板と接続して、水晶振動片１０に駆動電圧を供給するため、あるいは、周波数などの電気信号を出力するために使用される電極である。

実装電極部３６上に導電性接着剤３７が塗布され、更に、その導電性接着剤３７上に水晶振動片１０の基部２０の下面（第２主面１２）が導電性接着剤３７と接触するように搭載されることによって、水晶振動片１０がパッケージ３１に固定されている。

導電性接着剤３７としては、接合力を発揮する接着剤成分としての合成樹脂剤に、銀製の細粒などの導電性の粒子を含有させたシリコーン系、エポキシ系、ビスマレイミド系またはポリイミド系の導電性接着剤などを使用することができる。

実装電極部３６は、導電性接着剤３７を経由して水晶振動片１０に設けられている接続端子（図示せず）に電気的に接続されており、底板３２内の配線（図示せず）を通じて、底板３２の下面に設けられているパッド電極３８にも電気的に接続されている。

パッド電極３８は、実装電極部３６と同様に、例えば、銀（Ａｇ）・パラジウム（Ｐｄ）などの導電ペーストあるいはタングステンメタライズ上にニッケル（Ｎｉ）めっきおよび金（Ａｕ）あるいは銀（Ａｇ）めっきで形成されている。

（リッド）
次に、リッド３５は、パッケージ３１の開口を封止する平板形状を有しており、材質はパッケージ３１との熱膨張率が近似したものが適しており、セラミック、ガラス、金属などを選択することができる。特に、封止後の周波数調整を可能にするために、ガラスなどの光透過材料が適しており、例えば、硼珪酸ガラスや水晶などの板体を選択することができる。また、金属を選択する場合には、一般に他の材料よりも割れや欠けが発生し難く、機械的強度が高い利点があり、例えば、コバールなどを使用することができる。

実装電極部３６に水晶振動片１０を搭載した後、シームリング３４を介してパッケージ３１（側壁３３）とリッド３５とを接合する。接合後、パッケージ３１およびリッド３５によって形成される内部空間３９は、密閉することができるため、水晶振動片１０を減圧空間や不活性ガス雰囲気に設置することができる。

密封された内部空間３９は、その内部圧力を所望の気圧に設定できる。例えば、内部空間３９に窒素ガスを充填して大気圧としたり、通常の大気圧より低い圧力（１×１０⁵Ｐａ〜１×１０^-10Ｐａ以下（ＪＩＳ Ｚ ８１２６−１：１９９９））の気体で満たされた空間の状態（以下、真空と言う）としたりすることで、外部からの水分や塵埃の浸入を防ぎ、内部空間３９が外部に開放されている場合と比較して、安定した水晶振動片１０の振動を継続することができる。

本実施形態の内部空間３９は、真空に密閉されている。そのため、水晶振動片１０のＱ値を高められ、水晶振動子３０を低消費電力化することができ、さらに、安定した水晶振動片１０の振動を継続することができる。なお、水晶振動子３０は、内部空間３９に発振回路を備える構成としてもよい。

（水晶振動片）
次に、水晶振動片１０について説明する。図２は、本実施形態に係る水晶振動片１０の概略構成を示す斜視図である。図２に示すように、水晶振動片１０は、Ｘ軸とＸ軸に直交するＹ軸とからなる平面に展開され、互いに表裏関係にある第１主面１１と第２主面１２とを有する。なお、第１主面１１および第２主面１２に垂直な軸をＺ軸とする。水晶振動片１０の材料は水晶であるから、Ｘ軸は電気軸、Ｙ軸は機械軸、Ｚ軸は光学軸である。

水晶振動片１０は、基部２０と、基部２０の＋Ｙ軸方向の端部から＋Ｙ軸方向に延出される第１振動腕２１および第２振動腕２２と、基部２０の−Ｙ軸方向の端部から−Ｙ軸方向に延出される第３振動腕２３および第４振動腕２４と、を備えている。

基部２０と第１振動腕２１と第２振動腕２２とで１つの音叉形振動片を構成し、基部２０と第３振動腕２３と第４振動腕２４とで１つの音叉形振動片を構成している。この二つの音叉形振動片は基部２０で結合されている。このような構成の水晶振動片１０をＨ型振動片と呼ぶことがある。

なお、振動片は、Ｈ型振動片に限らず、音叉型振動片、ダブルＴ型振動片、さらに、ＡＴカット振動片、ＳＣカット振動片など各種振動片にも適用可能である。以下の説明では、他被加工基板と比較して高いＱ値が得られる被加工基板としての水晶基板１１０（図３参照）を使用して製造された水晶振動片１０を搭載した本実施形態に係る水晶デバイスとしての水晶振動子３０について説明しているが、水晶以外の圧電体材料を用いることも可能である。

水晶以外の圧電体材料としては、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、四ほう酸リチウム（Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ₇）、ランガサイト（Ｌａ₃Ｇａ₅ＳｉＯ₁₄）などの酸化物基板を挙げることができる。
また、ガラス基板、石英基板、Ｓｉ基板などの表面にＧａＮ、窒化アルミニウム、五酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）などの機能性膜を積層させて構成された積層圧電基板、あるいは圧電セラミックスなどを用いることもできる。

第１振動腕２１と第２振動腕２２は互いに平行で同じ長さ、同じ断面形状で構成され、第３振動腕２３と第４振動腕２４は互いに平行で同じ長さ、同じ断面形状で構成されている。本実施形態では、水晶振動片１０は、角速度センサー素子を例示している。
従って、第１振動腕２１と第２振動腕２２とが駆動腕（励振腕）であって、第３振動腕２３と第４振動腕２４とが検出腕である。よって、以降の説明では、第３振動腕２３を第１検出腕２３、第４振動腕２４を第２検出腕２４と表す。

本実施形態では、第１振動腕２１および第２振動腕２２は、断面形状が矩形であり、第１検出腕２３および第２検出腕２４の断面形状も、第１振動腕２１および第２振動腕２２と同じ矩形である。

また、第１振動腕２１、第２振動腕２２、第１検出腕２３および第２検出腕２４の表面、つまり、第１主面１１および第２主面１２に溝（図示せず）が設けられていてもよい。溝を設けることによって、Ｑ値が高くなり、低消費電力化された水晶振動片１０を得ることができる。

さらに、図示は省略するが、第１振動腕２１と第２振動腕２２の第１主面１１および第２主面１２、第１主面１１と第２主面１２との間の側面には駆動（励振）用の電極（図示せず）が形成されている。
また、第１検出腕２３と第２検出腕２４の第１主面１１および第２主面１２、第１主面１１と第２主面１２との間の側面には検出用の電極（図示せず）が形成されている。

駆動用の電極は、第１振動腕２１と第２振動腕２２の表面を介して基部２０の第１主面１１および第２主面１２に延出され、検出用の電極は、第１検出腕２３と第２検出腕２４の表面を介して基部２０の第１主面１１および第２主面１２に延出されている。

水晶振動片１０は、角速度センサー素子であるから、第１振動腕２１と第２振動腕２２は、それぞれ±Ｘ軸方向に変位可能である。そして、励振用の電極に励振信号（交流信号）を入力することで、第１振動腕２１と第２振動腕２２とは、±Ｘ軸方向に変位する屈曲振動をする。

励振信号を入力しているときに、検出軸であるＹ軸まわりに水晶振動片１０を回転させると、第１振動腕２１と第２振動腕２２との振動方向（面内振動）に対して直角方向にコリオリの力が発生し、このコリオリの力によって、第１振動腕２１、第２振動腕２２が±Ｚ軸方向に変位する面外振動の固有振動が励起される。
この面外振動が、基部２０を介して第１検出腕２３と第２検出腕２４に伝わり、第１検出腕２３と第２検出腕２４とに±Ｚ軸方向に変位する面外振動の固有振動が励起される。

そのとき、第１検出腕２３と第２検出腕２４には圧電効果によって、電気軸であるＸ軸方向に分極が生じる。そして、検出用の電極に発生する表面電荷量を測定することで角速度を検出することができる。

［水晶振動子の製造方法］
次に、本実施形態に係る水晶デバイスとしての水晶振動子３０の製造方法を、図３および図４を参照して説明する。
図３は、複数の水晶振動片を形成する場合の水晶基板を示す概略平面図である。図４は、複数の水晶基板を固定した支持基板を示す概略平面図である。
図３に示すように、水晶振動片１０は、単一の水晶基板１１０に複数（図３では６個）並べて配置され、基部２０と、基部２０から延出された第１振動腕２１、第２振動腕２２、第１検出腕２３、第２検出腕２４などが形成されている。この時点では、水晶振動片１０は、基部２０において連結部２８を介して水晶基板１１０と連結されている。

以下の説明では、水晶基板１１０に複数の水晶振動片１０を形成し、水晶振動片１０の集合体として一括して製造する製造方法を例示しているが、製造方法としては、このような集合体による一括製造に限らず、１枚の水晶基板１１０に対して１つの水晶振動片１０を形成する製造方法でも適用可能である。
図４に示すように、水晶振動片１０が複数（図４では６個）並べて配置されている水晶基板１１０を、シリコンなどの支持基板１５０上に複数（図４では５枚）並べて、一括して水晶振動片１０を製造してもよい。

次に、本実施形態に係る水晶デバイスとしての水晶振動子３０の製造方法の工程を、図５〜図８を参照して説明する。
図５は、本実施形態に係る水晶デバイスとしての水晶振動子の製造方法の主要工程を示すフローチャートである。図６（ａ）〜図６（ｆ）と図７（ｇ）〜図７（ｊ）とは、本実施形態に係る水晶デバイスとしての水晶振動子の製造方法の主要工程を示す図３中のＡ−Ａ線における概略断面図である。図８は、本実施形態に係る金属膜がパターニングされた水晶基板を示す概略平面図である。

水晶振動子３０の製造方法は、図５に示すように、支持基板固定工程（ＳＴ７）と、ドライエッチング工程（ＳＴ８）と、支持基板分離工程（ＳＴ９）と、個片化工程（ＳＴ１３）と、搭載工程（ＳＴ１４）と、を含んでいる。

｛下地膜形成工程（ＳＴ１）｝
先ず、下地膜形成工程（ＳＴ１）では、被加工物としての水晶基板１１０の第１主面１１０ａおよび第２主面１１０ｂに下地膜１２０を形成する。図６（ａ）は、水晶基板１１０に下地膜１２０を形成した後の概略断面図である。下地膜１２０は、スパッタリング法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、無電解めっき法などで成膜できる。下地膜１２０の材料としては、例えば、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）、アルミニウム（Ａｌ）などを使用することができる。水晶基板１１０と下地膜１２０との密着性を高めるための密着層（図示せず）が設けられていてもよい。本実施形態では、厚さ略１１０μｍの水晶基板１１０上にクロム（Ｃｒ）の密着層を介して厚さ略１００ｎｍの下地膜１２０を銅（Ｃｕ）で形成している。

｛保護膜パターニング工程（ＳＴ２）｝
保護膜パターニング工程（ＳＴ２）では、フォトリソグラフィ技術を用いて一方（＋Ｚ軸方向）の主面上にポジレジストなどの保護膜１３０をパターニングする。図６（ｂ）は、パターニング後の概略断面図である。保護膜１３０は、例えばコーターなどを使用して水晶基板１１０の第１主面１１０ａおよび第２主面１１０ｂに略１μｍの厚さで均一に塗布される。水晶基板１１０に塗布された保護膜１３０は、例えば、コンタクトアライナー、プロキシミティアライナーなどの露光装置を用いて図８に示すようにパターニングするフォトマスクを介して露光される。その後、保護膜１３０を現像することにより、平面視において、水晶基板１１０の外縁に接して開口されたパターンの保護膜１３０が形成される。所謂、保護膜１３０は、図８に示すように、後のドライエッチング工程（ＳＴ８）においてエッチングする加工領域Ｂと、水晶基板１１０外縁より内側で加工領域Ｂの外側の領域Ｃと、にパターニングされる。

｛下地膜パターニング工程（ＳＴ３）｝
下地膜パターニング工程（ＳＴ３）では、パターニングされた保護膜１３０をマスクとして第２主面１１０ｂ側の下地膜１２０をパターニングする。図６（ｃ）は、パターニング後の概略断面図である。マスクとなる保護膜１３０から露出した下地膜１２０を剥離することで、下地膜１２０は、図８に示すように、後のドライエッチング工程（ＳＴ８）においてエッチングする加工領域Ｂと、水晶基板１１０の外縁より内側で加工領域Ｂの外側の領域Ｃと、にパターニングされる。下地膜１２０の剥離方法としては、下地膜１２０に用いた材料に反応する反応性ガスなどを用いたドライエッチング法や、下地膜１２０に用いた材料を腐食溶解する液体に浸漬させるウェットエッチング法などを用いることができる。
なお、下地膜１２０のパターニング後は、保護膜１３０をレジスト剥離剤を用いたウェットエッチング法や、オゾンやプラズマを用いたドライエッチング法などを用いて剥離する。

｛保護膜パターニング工程（ＳＴ４）｝
保護膜パターニング工程（ＳＴ４）では、フォトリソグラフィ技術を用いて第１主面１１０ａ上にネガレジストなどの保護膜１３２をパターニングする。図６（ｄ）は、パターニング後の概略断面図である。保護膜１３２は、例えばコーターなどを使用して水晶基板１１０の第１主面１１０ａに略２５μｍの厚さで均一に塗布される。水晶基板１１０に塗布された保護膜１３２は、例えば、コンタクトアライナー、プロキシミティアライナーなどの露光装置を用いて図示しないフォトマスクを介して露光される。その後、保護膜１３２を現像することにより、平面視における水晶振動片１０（図３参照）の外形形状に開口されたパターンの保護膜１３２が形成される。

｛金属膜形成工程（ＳＴ５）｝
金属膜形成工程（ＳＴ５）では、水晶基板１１０をエッチングして水晶振動片１０を形成する際のマスクになる金属膜１４０を水晶基板１１０の第１主面１１０ａおよび第２主面１１０ｂ側に形成する。図６（ｅ）は、金属膜１４０を形成した後の概略断面図である。金属膜１４０は、パターニングした保護膜１３２をマスクとして露出している第１主面１１０ａ側の下地膜１２０の上と、第２主面１１０ｂ側の下地膜１２０の上と、にめっき技術により形成される。金属膜１４０は、ニッケル（Ｎｉ）を無電解めっき法により略１５μｍの厚さで形成されている。

なお、本実施形態の第２主面１１０ｂ側の下地膜１２０の上に形成された金属膜１４０は、図８に示すように、水晶基板１１０の平面視で、水晶基板１１０をドライエッチングによる加工領域Ｂと、水晶基板１１０の外縁より内側で加工領域Ｂの外側の領域Ｃと、を覆うようにパターニングされている。

また、金属膜１４０は、ドライエッチングにおいて、水晶と比較して選択比が高い材料であれば、ニッケル以外の金属や金属化合物で形成してもよいが、ニッケルで形成することによって、他の金属と比較して、膜厚を厚くしても下地膜１２０上に安定した金属膜１４０を無電解めっき技術で容易に形成することができる。更に、ニッケルはパターニングし易く、更に、剥離し易いので作業性の向上を図ることができる。

ニッケル以外の材料としては、例えば、ニッケルを含む合金めっきとしてニッケル−リン（Ｎｉ‐Ｐ）、ニッケル−ホウ素（Ｎｉ‐Ｂ）、ニッケル−タングステン−リン（Ｎｉ‐Ｗ‐Ｐ）などやクロム（Ｃｒ）などが挙げられる。

｛保護膜剥離工程（ＳＴ６）｝
保護膜剥離工程（ＳＴ６）では、保護膜１３２と下地膜１２０とを除去して金属膜１４０による金属マスクを形成する。図６（ｆ）は、保護膜１３２と下地膜１２０とを剥離した後の概略断面図である。金属膜形成工程（ＳＴ５）で下地膜１２０のマスクとして使用され不要となった保護膜１３２を剥離し、露出した下地膜１２０を除去することで、水晶振動片１０の外形形状にパターニングされた金属膜１４０による金属マスクが形成される。保護膜１３２の剥離方法としては、保護膜剥離剤を用いたウェットエッチング法や、オゾンやプラズマを用いたドライエッチング法などを用いることができる。また、下地膜１２０の剥離方法としては、下地膜１２０に用いた材料に反応する反応性ガスなどを用いたドライエッチング法や、下地膜１２０に用いた材料を腐食溶解する液体に浸漬させるウェットエッチング法などを用いることができる。

｛支持基板固定工程（ＳＴ７）｝
支持基板固定工程（ＳＴ７）では、シリコンなどの支持基板１５０上に両面接着テープなどの固着部材１６０を介して金属膜１４０による金属マスクが形成された水晶基板１１０を固定する。図７（ｇ）は、支持基板１５０上に水晶基板１１０を固定した後の概略断面図である。水晶基板１１０は固着部材１６０を介して支持基板１５０に貼り合わせた状態で、ドライエッチング装置の真空容器内への搬入と真空容器内に設けられたステージへの載置がなされる。前述のように本実施形態の水晶基板１１０は厚さが略１１０μｍと非常に薄いが、厚さが６００〜８００μｍと十分な強度を有する支持基板１５０に貼り合わせた状態で取り扱うことによって搬入時に作用する外力による水晶基板１１０の損傷を確実に防止できる。

｛ドライエッチング工程（ＳＴ８）｝
ドライエッチング工程（ＳＴ８）では、ドライエッチング装置（図示せず）を用いて金属膜１４０による金属マスクを保護部として水晶振動片１０の外形形状に水晶基板１１０をエッチングする。ドライエッチング装置には、一例として、ＩＣＰ（Inductive Coupling Plasma）型（誘導結合型）のＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置を用いる。図７（ｈ）は、水晶基板１１０をエッチングし水晶振動片１０の外形形状を形成した後の概略断面図である。

ドライエッチング工程（ＳＴ８）では、先ず、ドライエッチング装置の真空容器内に設けられたステージ上に、水晶基板１１０を固定した支持基板１５０を静電吸着によって高い密着度で固定する。その後、真空容器内を１．０Ｐａ程度まで減圧し、六フッ化エタン（Ｃ₂Ｆ₆）とヘリウム（Ｈｅ）とを含むエッチングガスをガス導入口から真空容器内に供給する。

次に、真空容器の上部に設けられているコイルに高周波電源から高周波数の大電流を流すことによって高電圧と高周波数の変動磁場により、六フッ化エタンが分解し誘導結合プラズマを発生させる。その後、ステージの電位をマイナス電位とすると、誘導結合プラズマのプラスイオンがステージに引き寄せられて、水晶基板１１０に衝突し、金属膜１４０による金属マスクで保護されていない部分の水晶基板１１０がエッチングされ、水晶振動片１０の外形が形成される。また、その時に発生するフッ素（Ｆ）、炭素（Ｃ）、ケイ素（Ｓｉ）を含む反応生成物は真空ポンプにより排気されるが、一部は側壁保護膜としてエッチングした水晶基板１１０の側壁に付着する。この側壁保護膜は水晶基板１１０の厚み方向と交差する方向へのエッチングを阻止する役目を果たす。従って、水晶基板１１０の厚み方向のみをエッチングする異方性エッチングが可能となる。

なお、ここでは、ドライエッチング装置に誘導結合型を用いた場合を説明したが、ドライエッチング装置には、コイルの部分に対向電極を用いた容量結合型（平行平板型）を用いてもよい。

｛支持基板分離工程（ＳＴ９）｝
支持基板分離工程（ＳＴ９）では、支持基板１５０側の金属膜１４０をエッチングしてドライエッチングを施した支持基板１５０から水晶基板１１０を剥離する。図７（ｉ）は、金属膜１４０をエッチングし水晶基板１１０と支持基板１５０とを剥離した後の概略断面図である。支持基板１５０上に固定された金属膜１４０が形成された水晶基板１１０を、金属膜１４０に用いた材料を腐食溶解する液体（エッチング液）に浸漬させることで、金属膜１４０がエッチングされ、水晶基板１１０が支持基板１５０から剥離される。なお、同時に、水晶基板１１０の第１主面１１０ａ側に形成された金属マスクとして機能した金属膜１４０も剥離される。

ここで、金属膜１４０は、水晶基板１１０と支持基板１５０とに挟まれているため、水晶基板１１０の外縁に近い側面からエッチングされていき、加工領域Ｂでは、下地膜１２０が剥離され金属膜１４０の表面が露出しているため、容易にエッチングが進み金属膜１４０の厚み分をエッチングすると、その後は露出した水晶基板１１０の下の側面をエッチングしていく。そのため、水晶基板１１０と支持基板１５０とに挟まれている金属膜１４０の面積が大きいとエッチングするのに非常に時間を要してしまう。従って、本実施形態の金属膜１４０が加工領域Ｂと、水晶基板１１０の外縁より内側で加工領域Ｂの外側の領域Ｃと、を覆うパターンに形成されていることにより、水晶基板１１０と支持基板１５０とに挟まれている金属膜１４０の面積を小さくすることができ、剥離時間を短縮するのに、非常に有効である。

｛下地膜剥離工程（ＳＴ１０）｝
下地膜剥離工程（ＳＴ１０）では、下地膜１２０を剥離する。図７（ｊ）は、下地膜１２０を剥離した後の概略断面図である。下地膜１２０の剥離方法としては、下地膜１２０に用いた材料に反応する反応性ガスなどを用いたドライエッチング法や、下地膜１２０に用いた材料を腐食溶解する液体に浸漬させるウェットエッチング法などを用いることができる。

｛電極形成工程（ＳＴ１１）｝
電極形成工程（ＳＴ１１）では、水晶振動片１０の外形が形成された水晶基板１１０の第１主面１１０ａ、第２主面１１０ｂ、および側面（水晶基板１１０の厚み方向に交差する方向の面）にクロム（Ｃｒ）を下地層とする金（Ａｕ）の電極膜をスパッタリング法や蒸着法などで成膜し、フォトリソグラフィ技術などにより、電極パターンが形成される。なお、同時に、水晶振動片１０の発振周波数を調整するために、各振動腕の先端部に周波数調整用の電極パターンも形成される。

｛周波数調整工程（ＳＴ１２）｝
周波数調整工程（ＳＴ１２）では、水晶振動片１０の各振動腕の発振周波数をモニタリングしながら、各振動腕の先端部に形成した周波数調整用の電極パターンをレーザー加工装置（図示せず）などを用いてトリミング（切削）して、発振周波数が調整される。

｛個片化工程（ＳＴ１３）｝
個片化工程（ＳＴ１３）では、図３に示すように、水晶基板１１０に連結部２８を介して連結されている水晶振動片１０を個片化させるために、連結部２８を、例えば、折り取り装置やダイシング装置（図示せず）などを用いて切断して個片化され、図２に示すような水晶振動片１０が得られる。

｛搭載工程（ＳＴ１４）｝
搭載工程（ＳＴ１４）では、図１に示すように、パッケージ３１の底板３２の上面に設けられている実装電極部３６に導電性接着剤３７を塗布して、その上に、個片化工程（ＳＴ１３）で個片化された水晶振動片１０を搭載する。

｛周波数調整工程（ＳＴ１５）｝
周波数調整工程（ＳＴ１５）では、パッケージ３１に搭載された際に生じるマウント応力による周波数変動を調整するために、水晶振動片１０の各振動腕の発振周波数をモニタリングしながら、先端部に形成した周波数調整用の電極パターンを、再度、レーザー加工装置などを用いてトリミング（切削）して、発振周波数が調整されるとともに、水晶振動片１０から発生する不要なノイズを低減させる。

｛封止工程（ＳＴ１６）｝
封止工程（ＳＴ１６）では、パッケージ３１のシームリング３４側にリッド３５を被せて配置し、減圧雰囲気中で、例えば、シーム溶接装置（図示せず）などを用いて、シームリング３４が溶融され、パッケージ３１とリッド３５とが接合されることによって気密封止されて水晶振動子３０が完成する。この接合は、例えば、シーム溶接の他に、プラズマ溶接、超音波接合、または接着剤などを用いて行われてもよい。

＜変形例＞
次に、水晶基板１１０の第２主面１１０ｂ側、所謂、支持基板１５０と固定する側に形成される金属膜１４０のパターンについての変形例を、図９を参照して説明する。
図９は、本実施形態に係る金属膜がパターニングされた水晶基板の変形例を示す概略平面である。
図８に示す金属膜１４０のパターンに比べ、変形例では、図９に示すように、水晶基板１１０の外縁の内側で加工領域Ｂの外側の領域Ｃが異なり、領域Ｃは分割され、各加工領域Ｂを取り囲むようにそれぞれ領域Ｃ１となっている。
このような構成とすることで、加工領域Ｂ間の金属膜１４０の面積が減少し、金属膜１４０をエッチングする時間をより短縮することが可能となり、水晶基板１１０の剥離時間をより短縮することができる。

以上で述べたように、本実施形態では、水晶基板１１０の支持基板１５０と固定する第２主面１１０ｂ側に、水晶基板１１０の平面視で、水晶基板１１０のドライエッチングによる加工領域Ｂと、水晶基板１１０の外縁より内側で加工領域Ｂの外側の領域Ｃと、を覆う金属膜１４０が形成されている。そのため、金属膜１４０をエッチングし支持基板１５０から水晶基板１１０を剥離する際に、金属膜１４０が水晶基板１１０の外縁まで形成されている場合に比べ、エッチングする金属膜１４０の面積が小さい。従って、金属膜１４０をエッチングする時間を短縮することが可能となり、水晶基板１１０の剥離時間を短縮することができ、水晶デバイスを短時間で製造することができる。

また、金属膜１４０をニッケル（Ｎｉ）を含む膜とすることにより、無電解めっきで形成することができるため、膜厚を厚くしても安定した膜を形成することができる。更に、リフトオフ法によりパターニングが容易であり、更にエッチングし易いので作業性の向上を図ることができる。

また、被加工基板として水晶基板１１０を用いることにより、温度特性が優れ、高いＱ値を有する水晶デバイスを製造することができる。

１０…水晶振動片、１１…第１主面、１２…第２主面、２０…基部、２１…第１振動腕、２２…第２振動腕、２３…第３振動腕、第１検出腕、２４…第４振動腕、第２検出腕、２８…連結部、３０…水晶デバイスとしての水晶振動子、３１…パッケージ、３２…底板、３３…側壁、３４…シームリング、３５…リッド、３６…実装電極部、３７…導電性接着剤、３８…パッド電極、３９…内部空間、１１０…被加工基板としての水晶基板、１１０ａ…第１主面、１１０ｂ…第２主面、１２０…下地膜、１３０，１３２…保護膜、１４０…金属膜、１５０…支持基板、１６０…固着部材、Ｂ…加工領域、Ｃ，Ｃ１…領域。

Claims (4)

1. 金属膜が設けられている被加工基板を固着部材を用いて支持基板上に固定し、
   前記被加工基板をドライエッチングで加工後、
   前記金属膜をエッチングすることによって、前記被加工基板と前記支持基板とを剥離する被加工基板の剥離方法であって、
   前記金属膜は、前記被加工基板の平面視で、前記被加工基板の前記ドライエッチングによる加工領域と、前記被加工基板の外縁より内側で前記加工領域の外側の領域と、に形成されていることを特徴とする被加工基板の剥離方法。
2. 請求項１に記載の被加工基板の剥離方法において、
   前記金属膜がニッケル（Ｎｉ）を含む膜であることを特徴とする被加工基板の剥離方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の被加工基板の剥離方法において、
   前記被加工基板が水晶基板であることを特徴とする被加工基板の剥離方法。
4. 金属膜が設けられている水晶基板を固着部材を用いて支持基板上に固定する支持基板固定工程と、
   前記水晶基板をドライエッチングするドライエッチング工程と、
   前記水晶基板と前記支持基板とを剥離する支持基板分離工程と、
   加工された水晶振動片を前記水晶基板から個片化する個片化工程と、
   前記水晶振動片をパッケージに組み込む搭載工程と、を含み、
   前記金属膜は、前記水晶基板の平面視で、前記水晶基板の前記ドライエッチングによる加工領域と、前記水晶基板の外縁より内側で前記加工領域の外側の領域と、に形成されていることを特徴とする水晶デバイスの製造方法。

Images