JP5618078B2 - Method for manufacturing piezoelectric vibrating piece - Google Patents

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Description

本発明は、圧電振動片の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece.

厚み滑り振動を主振動とする圧電振動片において、主振動のエネルギーを閉じ込める方法として、圧電基板をベベルやメサ等の形状に加工する方法が知られている。   As a method for confining energy of main vibration in a piezoelectric vibrating piece having thickness shear vibration as main vibration, a method of processing a piezoelectric substrate into a shape such as a bevel or mesa is known.

例えば、特許文献1には、メサを多段とすることにより、主振動のエネルギーを効率よく閉じ込めることを可能とする圧電振動片が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a piezoelectric vibrating piece that can efficiently confine energy of main vibration by using multiple mesas.

このような圧電振動片は、一般的に、水晶等の圧電材料からなる基板を機械加工やフォトリソグラフィー法等によって加工することにより形成される。   Such a piezoelectric vibrating piece is generally formed by processing a substrate made of a piezoelectric material such as quartz by machining or photolithography.

特許文献2には、水晶基板に形成したフォトレジスト層へのパターニングを表面側と裏面側をそれぞれ別の工程で行うことにより、表面側と裏面側のパターニングを同一の露光レンズを用いて行うことができ、圧電振動子の外形形状や溝部の形状を精度良くパターニングすることを可能とした圧電振動子の製造方法が開示されている。また、特許文献1には、外形形状と溝部の形状のパターニングを同一のフォトレジスト層を用いて行う技術が開示されている。   In Patent Document 2, patterning on a photoresist layer formed on a quartz substrate is performed in separate steps on the front surface side and the back surface side, and patterning on the front surface side and the back surface side is performed using the same exposure lens. There is disclosed a method for manufacturing a piezoelectric vibrator capable of accurately patterning the outer shape of the piezoelectric vibrator and the shape of the groove. Patent Document 1 discloses a technique for performing patterning of an outer shape and a groove shape by using the same photoresist layer.

特許文献3には、フォトレジスト層の最初のパターニングによって露出する金属膜を完全に除去するのではなく、表面層の金属膜だけを除去して下地層の金属膜を残し、この状態でフォトレジスト膜を再度パターニングすることにより、残存するフォトレジスト膜を変質させないで再度のパターニングを行うことを可能とした振動子の製造方法が開示されている。これにより、簡便な工程により凹部を有する振動子を製造できる。   In Patent Document 3, the metal film exposed by the first patterning of the photoresist layer is not completely removed, but only the surface layer metal film is removed to leave the base layer metal film. A method for manufacturing a vibrator is disclosed in which the film can be patterned again without changing the quality of the remaining photoresist film. Thereby, the vibrator having the concave portion can be manufactured by a simple process.

特許文献4には、最初に形成したフォトレジスト膜をそのまま剥離することなく使用して、圧電振動片の外形形状と振動部の凹陥形状とを加工することにより、製造工程の途中で新たなフォトレジスト膜を成膜・剥離する必要が無く、製造工程を簡略化して作業効率を向上させることができる技術が開示されている。特許文献4では、最初のパターニングで残存したフォトレジスト膜の表面層を、酸素プラズマを用いたドライエッチングで除去することにより、最初に形成したフォトレジスト膜をそのまま剥離することなく使用している。   In Patent Document 4, a photoresist film formed first is used as it is without peeling off, and a new photo is produced during the manufacturing process by processing the outer shape of the piezoelectric vibrating piece and the recessed shape of the vibrating portion. There has been disclosed a technique capable of simplifying the manufacturing process and improving work efficiency without the need to form and peel a resist film. In Patent Document 4, the surface layer of the photoresist film remaining after the first patterning is removed by dry etching using oxygen plasma, so that the photoresist film formed first is used as it is without being peeled off.

特許文献5には、同一のフォトレジスト膜を圧電振動片の外形形状の形成及び中央部の形状の形成に用いることにより、新たなフォトレジスト膜を成膜・剥離する必要が無くなり、工程を簡略化できる技術が開示されている。特許文献5では、エッチング液に晒されて感度が低下したフォトレジスト膜に対して、露光時間を通常より長くしたり、露光パワーを通常より増大させたりして、フォトレジスト膜の感度低下を補っている。また、エッチング液に晒されることにより形成されたフォトレジスト膜の表面層を、現像液等のアルカリ液で除去することにより、フォトレジスト膜の感度を元の状態に戻している。   In Patent Document 5, by using the same photoresist film for forming the outer shape of the piezoelectric vibrating piece and forming the shape of the central portion, it is not necessary to form and peel off a new photoresist film, thereby simplifying the process. A technique that can be realized is disclosed. In Patent Document 5, for a photoresist film that has been exposed to an etching solution and has a reduced sensitivity, the exposure time is made longer than usual or the exposure power is made higher than usual to compensate for the reduced sensitivity of the photoresist film. ing. Further, the sensitivity of the photoresist film is restored to its original state by removing the surface layer of the photoresist film formed by being exposed to the etching solution with an alkaline solution such as a developer.

圧電振動片の製造工程において、フォトリソグラフィー法に用いられる装置としては、例えば、特許文献6〜7に開示されている露光装置を用いることができる。   In the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece, as an apparatus used for the photolithography method, for example, an exposure apparatus disclosed in Patent Documents 6 to 7 can be used.

特開平02−57009号公報Japanese Patent Laid-Open No. 02-57009 特開2008−109648号公報JP 2008-109648 A 特開2006−86925号公報JP 2006-86925 A 特開2002−261557号公報JP 2002-261557 A 特開2001−77647号公報JP 2001-77647 A 特開平7−220990号公報JP-A-7-220990 特開昭57−153433号公報JP-A-57-153433

特許文献2〜5に記載されているように、圧電振動片の製造工程において、作業効率を高めるためには、フォトレジスト膜を成膜・剥離する工程が少ないことが望ましい。しかし、フォトレジスト膜は、エッチング液に晒されると表面層が形成され感度が低下してしまう場合がある。そのため、例えば、特許文献4に記載の圧電振動片の製造方法では、フォトレジスト膜の表面層を、酸素プラズマを用いたドライエッチングで除去することにより、最初に形成したフォトレジスト膜をそのまま剥離することなく使用している。   As described in Patent Documents 2 to 5, in the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece, it is desirable that the number of steps of forming and peeling the photoresist film is small in order to increase the working efficiency. However, when the photoresist film is exposed to an etching solution, a surface layer may be formed and the sensitivity may be lowered. Therefore, for example, in the method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece described in Patent Document 4, the surface layer of the photoresist film is removed by dry etching using oxygen plasma, and the photoresist film formed first is peeled off as it is. We are using without.

ところで、多段のメサ構造を有する圧電振動片の製造工程において、特許文献4に開示されているように、最初に形成したフォトレジスト膜を剥離することなくそのまま使用するためには、フォトレジスト膜の表面層を酸素プラズマを用いたドライエッチングで除去する工程を繰り返し行わなくてはならない。しかしながら、酸素プラズマを用いたドライエッチングによりフォトレジスト膜の表面層を繰り返し除去すると、水晶基板のエッチングの際にマスクとして用いられる耐蝕膜に焼き付きが発生してしまうという問題がある。   By the way, in the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece having a multi-stage mesa structure, as disclosed in Patent Document 4, in order to use the photoresist film formed first without being peeled off, The process of removing the surface layer by dry etching using oxygen plasma must be repeated. However, when the surface layer of the photoresist film is repeatedly removed by dry etching using oxygen plasma, there is a problem that the corrosion resistant film used as a mask during the etching of the quartz substrate is seized.

そのため、多段のメサ構造を有する圧電振動片の製造工程では、特許文献3に開示されている技術は有効ではなく、多段のメサ構造を有する圧電振動片の製造工程においても、作業効率が高く、生産性を向上できる技術が求められている。   Therefore, in the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece having a multistage mesa structure, the technique disclosed in Patent Document 3 is not effective, and the work efficiency is high in the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece having a multistage mesa structure, There is a need for technology that can improve productivity.

本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、多段のメサ構造を有する圧電振動片の製造方法であって、作業効率が高く、生産性を向上できる圧電振動片の製造方法を提供することにある。   One of the objects according to some aspects of the present invention is a method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece having a multi-stage mesa structure, and provides a method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece having high work efficiency and improved productivity. There is.

本発明に係る圧電振動片の製造方法は、
基板の少なくとも一方の主面上に多段のメサ構造を有する圧電振動片の製造方法であって、
前記基板の前記主面に耐蝕膜を成膜する工程と、
前記耐蝕膜の表面にレジスト膜を成膜する工程と、
前記レジスト膜を前記圧電振動片の外周形状に対応するように第1露光する工程と、
前記第1露光された前記レジスト膜を第1現像する工程と、
前記第1現像された前記レジスト膜をマスクとして、前記耐蝕膜を前記圧電振動片の外周形状に対応するように第1パターニングする工程と、
前記第1現像された前記レジスト膜を1段目のメサ部の外周形状に対応するように第2露光する工程と、
前記第1パターニングされた前記耐蝕膜をマスクとして前記基板をエッチングし、前記圧電振動片の外周を形成する工程と、
前記第2露光された前記レジスト膜を剥離液に浸漬して、前記レジスト膜の第1表面層を除去する工程と、
前記第1表面層が除去された前記レジスト膜を第2現像する工程と、
前記第2現像された前記レジスト膜をマスクとして、前記第1パターニングされた前記耐蝕膜を前記1段目のメサ部の外周形状に対応するように第2パターニングする工程と、
前記第2現像された前記レジスト膜を、2段目のメサ部の外周形状に対応するように第3露光する工程と、
前記第2パターニングされた前記耐蝕膜をマスクとして前記基板を当該基板の厚みの途中までエッチングし、前記1段目のメサ部の外周を形成する工程と、
前記第3露光された前記レジスト膜を剥離液に浸漬して、前記レジスト膜の第2表面層を除去する工程と、
前記第2表面層が除去された前記レジスト膜を第3現像する工程と、
前記第3現像された前記レジスト膜をマスクとして、前記第2パターニングされた前記耐蝕膜を前記2段目のメサ部の外周形状に対応するように第3パターニングする工程と、
前記第3パターニングされた前記耐蝕膜をマスクとして当該基板の厚みの途中までエッチングし、前記2段目のメサ部の外周を形成する工程と、
を含む。
A method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to the present invention includes:
A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece having a multistage mesa structure on at least one main surface of a substrate,
Forming a corrosion-resistant film on the main surface of the substrate;
Forming a resist film on the surface of the corrosion-resistant film;
First exposing the resist film so as to correspond to the outer peripheral shape of the piezoelectric vibrating piece;
First developing the first exposed resist film;
Using the first developed resist film as a mask, first patterning the corrosion-resistant film so as to correspond to an outer peripheral shape of the piezoelectric vibrating piece;
A second exposure of the first developed resist film so as to correspond to the outer peripheral shape of the first-stage mesa portion;
Etching the substrate using the first patterned corrosion-resistant film as a mask to form an outer periphery of the piezoelectric vibrating piece;
Immersing the second exposed resist film in a stripping solution to remove the first surface layer of the resist film;
Second developing the resist film from which the first surface layer has been removed;
Using the second developed resist film as a mask, second patterning the corrosion-resistant film patterned first so as to correspond to the outer peripheral shape of the first-stage mesa portion;
Performing a third exposure on the second developed resist film so as to correspond to the outer peripheral shape of the second-stage mesa portion;
Etching the substrate halfway through the thickness of the substrate using the second patterned corrosion-resistant film as a mask, and forming an outer periphery of the first mesa portion;
Immersing the third exposed resist film in a stripping solution to remove the second surface layer of the resist film;
Third developing the resist film from which the second surface layer has been removed;
Using the third developed resist film as a mask, performing a third patterning on the second patterned corrosion-resistant film so as to correspond to an outer peripheral shape of the second-stage mesa portion;
Etching halfway through the thickness of the substrate using the third patterned corrosion-resistant film as a mask, and forming an outer periphery of the second-stage mesa portion;
including.

このような圧電振動片の製造方法によれば、圧電振動片の外周(外形)を形成するために用いたレジスト膜を、1段目のメサ部の外周および2段目のメサ部の外周を形成するために用いることができる。これにより、1段目のメサ部の外周および2段目のメサ部の外周を形成するためのレジスト膜の成膜・剥離が不要となり、レジスト膜を成膜・剥離する工程を減らすことができる。したがって、作業効率を高めることができ、生産性を向上できる。   According to such a method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece, the resist film used to form the outer periphery (outer shape) of the piezoelectric vibrating piece is applied to the outer periphery of the first-stage mesa portion and the outer periphery of the second-step mesa portion. Can be used to form. This eliminates the need for film formation / peeling of the resist film for forming the outer periphery of the first-stage mesa portion and the outer periphery of the second-stage mesa portion, thereby reducing the steps of film formation / peeling of the resist film. . Therefore, work efficiency can be increased and productivity can be improved.

さらに、このような圧電振動片の製造方法によれば、剥離液に浸漬してレジスト膜の表面層を除去することにより、レジスト膜を繰り返し露光・現像することができる。例えば、酸素プラズマを用いたドライエッチングでレジスト膜の表面層を繰り返し除去すると、耐蝕膜に焼き付きが発生してしまう場合がある。本発明に係る圧電振動片の製造方法によれば、剥離液に浸漬してレジスト膜の表面層を除去しているため、このような問題が生じない。したがって、レジスト膜を繰り返し露光・現像することができる。   Furthermore, according to such a method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece, the resist film can be repeatedly exposed and developed by immersing it in a stripping solution and removing the surface layer of the resist film. For example, if the surface layer of the resist film is repeatedly removed by dry etching using oxygen plasma, the corrosion resistant film may be seized. According to the method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to the present invention, such a problem does not occur because the surface layer of the resist film is removed by dipping in a stripping solution. Therefore, the resist film can be repeatedly exposed and developed.

本発明に係る圧電振動片の製造方法において、
前記剥離液は、有機系溶液であってもよい。
In the method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to the present invention,
The stripping solution may be an organic solution.

本発明に係る圧電振動片の製造方法において、
前記剥離液は、N−メチルピロリドンを主成分とする溶液であってもよい。
In the method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to the present invention,
The stripping solution may be a solution containing N-methylpyrrolidone as a main component.

本発明に係る圧電振動片の製造方法において、
前記基板をエッチングする工程において、前記基板をフッ化水素酸を含む溶液によってエッチングしてもよい。
In the method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to the present invention,
In the step of etching the substrate, the substrate may be etched with a solution containing hydrofluoric acid.

第1実施形態に係る圧電振動片を模式的に示す平面図。FIG. 3 is a plan view schematically showing the piezoelectric vibrating piece according to the first embodiment. 第1実施形態に係る圧電振動片を模式的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the piezoelectric vibrating piece according to the first embodiment. 第1実施形態に係る圧電振動片を模式的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the piezoelectric vibrating piece according to the first embodiment. 第1実施形態に係る圧電振動片の製造工程を示すフローチャート。6 is a flowchart showing a manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece according to the first embodiment. 第1実施形態に係る圧電振動片の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る圧電振動片の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る圧電振動片の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る圧電振動片の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る圧電振動片の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る圧電振動片の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る圧電振動片の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る圧電振動片の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る圧電振動片の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る圧電振動片の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る圧電振動片の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る圧電振動片の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る圧電振動片の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る圧電振動片の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る圧電振動片の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る圧電振動片の製造工程を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece which concerns on 1st Embodiment. レジスト膜として用いられる材料の化学式。Chemical formula of material used as resist film. 第2実施形態に係る圧電振動片を模式的に示す平面図。FIG. 6 is a plan view schematically showing a piezoelectric vibrating piece according to a second embodiment. 第2実施形態に係る圧電振動片を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the piezoelectric vibrating piece which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る圧電振動片を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the piezoelectric vibrating piece which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る圧電振動片を模式的に示す平面図。The top view which shows typically the piezoelectric vibrating piece which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る圧電振動片を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the piezoelectric vibrating piece which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る圧電振動片を模式的に示す平面図。The top view which shows typically the piezoelectric vibrating piece which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る圧電振動片を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the piezoelectric vibrating piece which concerns on 3rd Embodiment.

以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の例を説明するものである。本発明は、以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も含む。なお以下の実施形態で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。   Several embodiments of the present invention will be described below. The embodiments described below illustrate examples of the present invention. The present invention is not limited to the following embodiments at all, and includes various modifications that are carried out within the scope not changing the gist of the present invention. Note that not all of the configurations described in the following embodiments are indispensable constituent requirements of the present invention.

1. 第1実施形態
1.1. 圧電振動片
まず、第1実施形態に係る圧電振動片について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態にかかる圧電振動片100を模式的に示す平面図である。図2および図3は、圧電振動片100を模式的に示す断面図である。なお、図2は、図1のII−II線断面図であり、図3は、図1のIII−III線断面である。
1. 1. First embodiment 1.1. First, the piezoelectric vibrating piece according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view schematically showing a piezoelectric vibrating piece 100 according to the present embodiment. 2 and 3 are cross-sectional views schematically showing the piezoelectric vibrating piece 100. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.

圧電振動片100は、図1〜図3に示すように、圧電基板10と、励振電極20と、を含むことができる。圧電振動片100は、多段のメサ構造を有している。   As illustrated in FIGS. 1 to 3, the piezoelectric vibrating piece 100 can include a piezoelectric substrate 10 and an excitation electrode 20. The piezoelectric vibrating piece 100 has a multistage mesa structure.

圧電基板10は、例えば、ATカット水晶基板からなる。水晶等の圧電材料は、一般的に三方晶系であり、結晶軸(X,Y,Z)を有する。X軸は電気軸であり、Y軸は機械軸であり、Z軸は光学軸である。ATカット水晶基板は、XZ平面を、X軸周りに、例えば、35°15′だけ回転させた平面に沿って、圧電材料(例えば、人工水晶)から切り出された平板である。なお、Y軸およびZ軸もX軸周りに35°15′だけ回転させて、それぞれY´軸およびZ´軸とする。すなわち、圧電基板10は、電気軸としてのX軸と、機械軸としてのY軸と、光学軸としてのZ軸と、からなる直交座標系のX軸を中心として、Z軸をY軸の−Y方向へ傾けた軸をZ’軸とし、Y軸をZ軸の+Z方向へ傾けた軸をY’軸とし、X軸とZ’軸に平行な面で構成され、前記Y’軸に平行な方向を厚みとするATカット水晶基板からなる。ATカット水晶基板は、Y´軸に直交するXZ´面(X軸およびZ´軸を含む面)が主面(励振面)となり、厚み滑り振動を主振動として振動することができる。このATカット水晶基板を加工して、圧電基板10を得ることができる。なお、圧電基板10は、ATカット水晶基板に限定されず、例えば、BTカット水晶基板等の他の水晶基板であってもよい。   The piezoelectric substrate 10 is made of, for example, an AT cut quartz substrate. Piezoelectric materials such as quartz are generally trigonal and have crystal axes (X, Y, Z). The X axis is an electrical axis, the Y axis is a mechanical axis, and the Z axis is an optical axis. The AT-cut quartz substrate is a flat plate cut out from a piezoelectric material (for example, artificial quartz) along a plane obtained by rotating the XZ plane around the X axis by, for example, 35 ° 15 ′. The Y axis and the Z axis are also rotated around the X axis by 35 ° 15 ′ to be the Y ′ axis and the Z ′ axis, respectively. That is, the piezoelectric substrate 10 has an X-axis as a Y-axis centered on an X-axis of an orthogonal coordinate system including an X-axis as an electric axis, a Y-axis as a mechanical axis, and a Z-axis as an optical axis. The axis tilted in the Y direction is the Z ′ axis, the axis tilted in the + Z direction of the Z axis is the Y ′ axis, and is composed of planes parallel to the X axis and the Z ′ axis, and is parallel to the Y ′ axis. It consists of an AT-cut quartz substrate with a thickness in a certain direction. The AT-cut quartz substrate has a main surface (excitation surface) as an XZ ′ plane (surface including the X axis and Z ′ axis) orthogonal to the Y ′ axis, and can vibrate with thickness shear vibration as the main vibration. The piezoelectric substrate 10 can be obtained by processing the AT-cut quartz substrate. The piezoelectric substrate 10 is not limited to the AT cut crystal substrate, and may be another crystal substrate such as a BT cut crystal substrate.

圧電基板10は、例えば、図1に示すように、平面視において(主面の垂線方向からみて)、矩形の形状を有している。圧電基板10は、周辺部12と、励振部14と、を有している。   For example, as shown in FIG. 1, the piezoelectric substrate 10 has a rectangular shape in a plan view (as viewed from the direction perpendicular to the main surface). The piezoelectric substrate 10 has a peripheral part 12 and an excitation part 14.

周辺部12は、図1に示すように、平面視において、励振部14の周囲を囲むように形成されている。周辺部12の厚みは、励振部14の厚みよりも小さい。   As shown in FIG. 1, the peripheral portion 12 is formed so as to surround the excitation portion 14 in a plan view. The thickness of the peripheral part 12 is smaller than the thickness of the excitation part 14.

励振部14は、2段のメサ構造になっており、1段目の第1メサ部14aと、2段目の第2メサ部14bと、を有している。励振部14が多段(2段)のメサ構造になっているため、エネルギー閉じ込め効果により屈曲モードとの結合を抑制することができる。第1メサ部14aおよび第2メサ部14bは、励振部14の両側に形成されている。すなわち、圧電基板10は、両方の主面にメサ構造を有している。第1メサ部14aおよび第2メサ部14bの平面形状は、図1に示すように、長辺と短辺とを有する矩形の形状を有する。第1メサ部14aの短辺側の端面15aと第2メサ部14bの短辺側の端面15bとの間には、図2に示すように、段差が形成されている。また、第1メサ部14aの長辺側の端面16aと第2メサ部14bの長辺側の端面16bとは、図3に示すように、1つの平面内に位置している。すなわち、第1メサ部14aの長辺側の端面16aと第2メサ部14bの長辺側の端面16bとの間には、段差が形成されていない。   The excitation unit 14 has a two-stage mesa structure, and includes a first-stage first mesa section 14a and a second-stage second mesa section 14b. Since the excitation unit 14 has a multi-stage (two-stage) mesa structure, the coupling with the bending mode can be suppressed by the energy confinement effect. The first mesa unit 14 a and the second mesa unit 14 b are formed on both sides of the excitation unit 14. That is, the piezoelectric substrate 10 has a mesa structure on both main surfaces. The planar shape of the first mesa portion 14a and the second mesa portion 14b has a rectangular shape having a long side and a short side, as shown in FIG. As shown in FIG. 2, a step is formed between the short-side end surface 15a of the first mesa portion 14a and the short-side end surface 15b of the second mesa portion 14b. Further, the end surface 16a on the long side of the first mesa portion 14a and the end surface 16b on the long side of the second mesa portion 14b are located in one plane as shown in FIG. That is, no step is formed between the long side end surface 16a of the first mesa portion 14a and the long side end surface 16b of the second mesa portion 14b.

なお、ここでは、圧電振動片100が2段のメサ構造を有しているが、メサの段数は特に限定されず、3段以上であってもよい。   Here, the piezoelectric vibrating piece 100 has a two-stage mesa structure, but the number of mesa stages is not particularly limited, and may be three or more.

周辺部12の平面形状は、図1に示すように、矩形である。第2メサ部14bは、第1メサ部14aの外縁の内側に形成され、第1メサ部14aは、周辺部12の外縁の内側に形成されている。   The planar shape of the peripheral part 12 is a rectangle as shown in FIG. The second mesa portion 14 b is formed inside the outer edge of the first mesa portion 14 a, and the first mesa portion 14 a is formed inside the outer edge of the peripheral portion 12.

励振電極20は、励振部14に形成されている。励振電極20は、図2および図3に示すように、励振部14を挟んで形成されている。励振電極20は、励振部14に電圧を印加することができる。励振部14に電圧が印加されることにより、励振部14は厚み滑り振動を主振動として振動することができる。励振電極20は、例えば、引出電極22を介して、パッド24と接続されている。パッド24は、例えば、圧電振動片100を駆動するためのICチップ(図示せず)と電気的に接続されている。励振電極20、引出電極22、およびパッド24の材質としては、例えば、圧電基板10側から、クロム、金をこの順で積層したものを用いることができる。   The excitation electrode 20 is formed in the excitation unit 14. As shown in FIGS. 2 and 3, the excitation electrode 20 is formed with the excitation unit 14 interposed therebetween. The excitation electrode 20 can apply a voltage to the excitation unit 14. By applying a voltage to the excitation unit 14, the excitation unit 14 can vibrate with thickness shear vibration as the main vibration. The excitation electrode 20 is connected to the pad 24 via the extraction electrode 22, for example. The pad 24 is electrically connected to, for example, an IC chip (not shown) for driving the piezoelectric vibrating piece 100. As the material of the excitation electrode 20, the extraction electrode 22, and the pad 24, for example, a material obtained by laminating chromium and gold in this order from the piezoelectric substrate 10 side can be used.

1.2. 圧電振動片の製造方法
次に、第1実施形態に係る圧電振動片の製造方法について説明する。図4は、本実施形態に係る圧電振動片100の製造工程を示すフローチャートである。図5〜図20は、圧電振動片100の製造工程を模式的に示す断面図である。なお、図5〜図20は、図2に対応している。
1.2. Next, a method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to the first embodiment will be described. FIG. 4 is a flowchart showing a manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece 100 according to this embodiment. 5 to 20 are cross-sectional views schematically showing the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece 100. 5 to 20 correspond to FIG.

図5に示すように、基板101の表面(主面)に耐蝕膜30を成膜する(工程S1)。図示の例では、耐蝕膜30は、基板101の表裏両面に成膜されている。基板101は、例えば、ATカット水晶基板等の水晶基板である。耐蝕膜30は、例えば、スパッタ法や真空蒸着法などにより成膜される。耐蝕膜30は、例えば、クロムおよび金をこの順で積層した積層構造を有している。耐蝕膜30は、基板101をエッチングする際に、エッチング液となる緩衝フッ酸に対して耐蝕性を有する。   As shown in FIG. 5, a corrosion resistant film 30 is formed on the surface (main surface) of the substrate 101 (step S1). In the illustrated example, the corrosion resistant film 30 is formed on both the front and back surfaces of the substrate 101. The substrate 101 is a quartz substrate such as an AT cut quartz substrate. The corrosion resistant film 30 is formed by, for example, a sputtering method or a vacuum deposition method. The corrosion resistant film 30 has, for example, a laminated structure in which chromium and gold are laminated in this order. The corrosion-resistant film 30 has corrosion resistance against buffered hydrofluoric acid that becomes an etching solution when the substrate 101 is etched.

図6に示すように、耐蝕膜30の表面にレジスト膜40を成膜する(工程S2)。レジスト膜40は、例えば、ポジ型のフォトレジスト膜である。レジスト膜40は、例えば、スピンコート法などにより成膜される。   As shown in FIG. 6, a resist film 40 is formed on the surface of the corrosion resistant film 30 (step S2). The resist film 40 is, for example, a positive type photoresist film. The resist film 40 is formed by, for example, a spin coat method.

図7に示すように、レジスト膜40を圧電振動片100の外周形状に対応するように露光(第1露光)する(工程S3)。露光は、圧電振動片100の外周形状に対応するマスクM1を用いて行われる。ここで、圧電振動片100の外周形状とは、平面視(図1参照)における圧電振動片100の形状である。レジスト膜40をマスクM1を用いて露光することにより、レジスト膜40の一部に感光部42が形成される。   As shown in FIG. 7, the resist film 40 is exposed (first exposure) so as to correspond to the outer peripheral shape of the piezoelectric vibrating piece 100 (step S3). The exposure is performed using a mask M1 corresponding to the outer peripheral shape of the piezoelectric vibrating piece 100. Here, the outer peripheral shape of the piezoelectric vibrating piece 100 is the shape of the piezoelectric vibrating piece 100 in plan view (see FIG. 1). By exposing the resist film 40 using the mask M <b> 1, a photosensitive portion 42 is formed on a part of the resist film 40.

図8に示すように、露光(第1露光)されたレジスト膜40を現像(第1現像)する(工程S4)。これにより、感光部42が除去されて、圧電振動片100の外縁の内側に対応する領域にのみレジスト膜40が残り、当該領域の外側の耐蝕膜30が露出する。現像は、例えば、露光されたレジスト膜40を現像液(アルカリ溶液)に浸すことにより行われる。   As shown in FIG. 8, the exposed (first exposed) resist film 40 is developed (first developed) (step S4). As a result, the photosensitive portion 42 is removed, and the resist film 40 remains only in a region corresponding to the inside of the outer edge of the piezoelectric vibrating piece 100, and the corrosion-resistant film 30 outside the region is exposed. The development is performed, for example, by immersing the exposed resist film 40 in a developer (alkaline solution).

図9に示すように、現像(第1現像)されたレジスト膜40をマスクとして、耐蝕膜30を圧電振動片100の外周形状に対応するようにパターニング(第1パターニング)する(工程S5)。耐蝕膜30のパターニングは、例えば、まず、ヨウ素系のエッチング液を用いて金をエッチングし、次に、硝酸セリウムアンモニウムを含有したエッチング液を用いてクロムをエッチングすることにより行われる。これにより、露出した耐蝕膜30が除去される。   As shown in FIG. 9, using the developed (first developed) resist film 40 as a mask, the corrosion-resistant film 30 is patterned (first patterning) so as to correspond to the outer peripheral shape of the piezoelectric vibrating piece 100 (step S5). The patterning of the corrosion-resistant film 30 is performed, for example, by first etching gold using an iodine-based etching solution and then etching chromium using an etching solution containing cerium ammonium nitrate. Thereby, the exposed corrosion-resistant film 30 is removed.

図10に示すように、現像(第1現像)されたレジスト膜40を、1段目のメサ部14a(図1〜図3参照)の外周形状に対応するように露光(第2露光)する(工程S6)。ここで、第1メサ部14aの外周形状とは、平面視(図1参照)における第1メサ部14aの形状である。露光は、1段目のメサ部(第1メサ部)14aの外周形状に対応するマスクM2を用いて行われる。また、露光は、基板101の表裏両面に形成されたレジスト膜40に対して行われる。   As shown in FIG. 10, the developed (first developed) resist film 40 is exposed (second exposure) so as to correspond to the outer peripheral shape of the first-stage mesa portion 14a (see FIGS. 1 to 3). (Step S6). Here, the outer periphery shape of the 1st mesa part 14a is a shape of the 1st mesa part 14a in planar view (refer FIG. 1). The exposure is performed using a mask M2 corresponding to the outer peripheral shape of the first-stage mesa portion (first mesa portion) 14a. Further, the exposure is performed on the resist film 40 formed on both the front and back surfaces of the substrate 101.

図11に示すように、パターニング(第1パターニング)された耐蝕膜30をマスクとして基板101をエッチングし、圧電振動片100の外周(外形)を形成する(工程S7)。基板101のエッチングは、例えば、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムとの混合液(緩衝フッ酸)をエッチング液として行われる。   As shown in FIG. 11, the substrate 101 is etched using the patterned (first patterning) corrosion-resistant film 30 as a mask to form the outer periphery (outer shape) of the piezoelectric vibrating piece 100 (step S7). Etching of the substrate 101 is performed using, for example, a mixed liquid of hydrofluoric acid and ammonium fluoride (buffered hydrofluoric acid) as an etching liquid.

ここで、レジスト膜40を、基板101のエッチングに用いられるエッチング液(例えば、フッ化水素酸を含む溶液)に浸漬すると、レジスト膜40の表面が変質して、表面層50が形成される。図21は、レジスト膜40として用いられる材料の化学式である。なお、レジスト膜40の材質は、図21に示す材料に限定されない。図21に示すように、レジスト膜40がエッチング液に浸漬されることにより、OHがFと入れ替わり表面層50が形成されると考えられる。そのため、表面層50は、エッチング液が接するレジスト膜40の表面に形成される。この表面層50の影響により、レジスト膜40の現像工程において、レジスト膜40の溶解現象が妨げられる。   Here, when the resist film 40 is immersed in an etching solution (for example, a solution containing hydrofluoric acid) used for etching the substrate 101, the surface of the resist film 40 is altered and the surface layer 50 is formed. FIG. 21 is a chemical formula of a material used as the resist film 40. The material of the resist film 40 is not limited to the material shown in FIG. As shown in FIG. 21, it is considered that when the resist film 40 is immersed in an etching solution, OH is replaced with F and a surface layer 50 is formed. Therefore, the surface layer 50 is formed on the surface of the resist film 40 in contact with the etching solution. Due to the influence of the surface layer 50, the dissolution phenomenon of the resist film 40 is hindered in the developing process of the resist film 40.

図12に示すように、露光(第2露光)されたレジスト膜40を剥離液に浸漬して、レジスト膜40の表面層(第1表面層)50を除去する(工程S8)。剥離液としては、例えば、有機系溶液を用いることができる。具体的には、剥離液としては、例えば、N−メチルピロリドンを主成分とする溶液を用いることができる。   As shown in FIG. 12, the exposed resist film 40 is immersed in a stripping solution to remove the surface layer (first surface layer) 50 of the resist film 40 (step S8). As the stripper, for example, an organic solution can be used. Specifically, as the stripping solution, for example, a solution containing N-methylpyrrolidone as a main component can be used.

図13に示すように、表面層(第1表面層)50が除去されたレジスト膜40を現像(第2現像)する(工程S9)。これにより、感光部42が除去されて、第1メサ部14aの外縁の内側に対応する領域にのみレジスト膜40が残り、当該領域の外側の耐蝕膜30が露出する。また、上述した工程S8において、表面層50が除去されているため、レジスト膜40の溶解現象が妨げられることがなく、良好な現像が可能となる。現像は、上述した工程S4と同様に行われる。   As shown in FIG. 13, the resist film 40 from which the surface layer (first surface layer) 50 has been removed is developed (second development) (step S9). As a result, the photosensitive portion 42 is removed, and the resist film 40 remains only in the region corresponding to the inside of the outer edge of the first mesa portion 14a, and the corrosion-resistant film 30 outside the region is exposed. Further, since the surface layer 50 is removed in the above-described step S8, the dissolution phenomenon of the resist film 40 is not hindered, and good development is possible. Development is performed in the same manner as in step S4 described above.

図14に示すように、現像(第2現像)されたレジスト膜40をマスクとして、パターニング(第1パターニング)された耐蝕膜30を、1段目のメサ部14a(図1および図2参照)の外周形状に対応するようにパターニング(第2パターニング)する(工程S10)。パターニングは、上述した工程S5と同様に行われる。   As shown in FIG. 14, the first-stage mesa portion 14a (see FIGS. 1 and 2) is formed on the corrosion-resistant film 30 patterned (first patterning) using the developed (second developed) resist film 40 as a mask. Patterning (second patterning) is performed so as to correspond to the outer peripheral shape (step S10). Patterning is performed in the same manner as in step S5 described above.

図15に示すように、現像(第2現像)されたレジスト膜40を、2段目のメサ部14b(図1〜図3参照)の外周形状に対応するように露光(第3露光)する(工程S11)。ここで、第2メサ部14bの外周形状とは、平面視(図1参照)における第2メサ部14bの形状である。露光は、2段目のメサ部(第2メサ部)14bの外周形状に対応するマスクM3を用いて行われる。また、露光は、基板101の表裏両面に形成されたレジスト膜40に対して行われる。   As shown in FIG. 15, the developed (second developed) resist film 40 is exposed (third exposure) so as to correspond to the outer peripheral shape of the second-stage mesa portion 14b (see FIGS. 1 to 3). (Step S11). Here, the outer peripheral shape of the second mesa portion 14b is the shape of the second mesa portion 14b in plan view (see FIG. 1). The exposure is performed using a mask M3 corresponding to the outer peripheral shape of the second-stage mesa portion (second mesa portion) 14b. Further, the exposure is performed on the resist film 40 formed on both the front and back surfaces of the substrate 101.

図16に示すように、パターニング(第2パターニング)された耐蝕膜30をマスクとして基板101を所定の深さまでハーフエッチングし、1段目のメサ部14aの外周(外形)を形成する(工程S12)。基板101のハーフエッチングは、例えば、緩衝フッ酸をエッチング液として行われる。本工程においても、工程S7と同様に、レジスト膜40が基板101のエッチングに用いられるエッチング液に浸漬されるため、レジスト膜40に表面層52が形成される。なお、ハーフエッチングとは、基板の厚みの途中までエッチングする技術である。   As shown in FIG. 16, the substrate 101 is half-etched to a predetermined depth using the patterned (second patterned) corrosion-resistant film 30 as a mask to form the outer periphery (outer shape) of the first-stage mesa portion 14a (step S12). ). Half etching of the substrate 101 is performed using, for example, buffered hydrofluoric acid as an etchant. Also in this step, the surface layer 52 is formed on the resist film 40 because the resist film 40 is immersed in an etching solution used for etching the substrate 101 as in step S7. Half-etching is a technique for etching halfway through the thickness of the substrate.

図17に示すように、露光(第3露光)されたレジスト膜40を剥離液に浸漬して、レジスト膜40の表面層(第2表面層)52を除去する(工程S13)。表面層52の除去は、上述した工程S8と同様に行われる。   As shown in FIG. 17, the exposed resist film 40 is immersed in a stripping solution to remove the surface layer (second surface layer) 52 of the resist film 40 (step S13). The removal of the surface layer 52 is performed in the same manner as in step S8 described above.

図18に示すように、表面層52が除去されたレジスト膜40を現像(第3現像)する(工程S14)。これにより、感光部42が除去されて、第2メサ部14b(図1〜図3参照)の外縁の内側に対応する領域にのみレジスト膜40が残り、当該領域の外側の耐蝕膜30が露出する。また、上述した工程S13において、表面層52が除去されているため、レジスト膜40の溶解現象が妨げられることがなく、良好な現像が可能となる。現像は、上述した工程S4,S9と同様に行われる。   As shown in FIG. 18, the resist film 40 from which the surface layer 52 has been removed is developed (third development) (step S14). As a result, the photosensitive portion 42 is removed, and the resist film 40 remains only in the region corresponding to the inside of the outer edge of the second mesa portion 14b (see FIGS. 1 to 3), and the corrosion-resistant film 30 outside the region is exposed. To do. Further, since the surface layer 52 is removed in the above-described step S13, the dissolution phenomenon of the resist film 40 is not hindered, and good development is possible. Development is performed in the same manner as in steps S4 and S9 described above.

図19に示すように、現像(第3現像)されたレジスト膜40をマスクとして、パターニング(第2パターニング)された耐蝕膜30を、2段目のメサ部14b(図1〜図3参照)の外周形状に対応するようにパターニング(第3パターニング)する(工程S15)。耐蝕膜30のパターニングは、工程S5,S10と同様に行われる。   As shown in FIG. 19, using the developed (third developed) resist film 40 as a mask, the patterned (second patterned) corrosion-resistant film 30 is formed on the second-stage mesa portion 14b (see FIGS. 1 to 3). Patterning (third patterning) is performed so as to correspond to the outer peripheral shape (step S15). The patterning of the corrosion resistant film 30 is performed in the same manner as in steps S5 and S10.

図20に示すように、パターニング(第3パターニング)された耐蝕膜30をマスクとして基板101を所定の深さまでハーフエッチングし、2段目のメサ部14bの外周(外形)を形成する(工程S16)。基板101のハーフエッチングは、例えば、緩衝フッ酸をエッチング液として行われる。   As shown in FIG. 20, the substrate 101 is half-etched to a predetermined depth using the patterned (third patterned) corrosion-resistant film 30 as a mask to form the outer periphery (outer shape) of the second-stage mesa portion 14b (step S16). ). Half etching of the substrate 101 is performed using, for example, buffered hydrofluoric acid as an etchant.

以上の工程により、周辺部12と、メサ部14a,14bを有する励振部14と、を含む圧電基板10を形成することができる。   Through the above steps, the piezoelectric substrate 10 including the peripheral portion 12 and the excitation portion 14 having the mesa portions 14a and 14b can be formed.

図1〜図3に示すように、レジスト膜40および耐蝕膜30を除去した後、励振電極20、引出電極22、およびパッド24を形成する。励振電極20、引出電極22、およびパッド24は、例えば、スパッタ法や真空蒸着法などにより、クロムおよび金をこの順で積層した後、該クロムおよび金を、パターニングすることによって形成される。   As shown in FIGS. 1 to 3, after removing the resist film 40 and the corrosion-resistant film 30, the excitation electrode 20, the extraction electrode 22, and the pad 24 are formed. The excitation electrode 20, the extraction electrode 22, and the pad 24 are formed by, for example, laminating chromium and gold in this order by sputtering or vacuum deposition, and then patterning the chromium and gold.

以上の工程により、本実施形態に係る圧電振動片100を製造することができる。   Through the above steps, the piezoelectric vibrating piece 100 according to this embodiment can be manufactured.

圧電振動片100の製造方法によれば、圧電振動片100の外周(外形)を形成するために用いたレジスト膜40を、1段目のメサ部14aの外周および2段目のメサ部14bの外周を形成するために用いることができる。これにより、メサ部14a,14bの外周を形成するためのレジスト膜の成膜・剥離が不要となり、レジスト膜を成膜・剥離する工程を減らすことができる。したがって、作業効率を高めることができ、生産性を向上できる。また、レジスト膜の成膜・剥離する工程は、基板101にストレスを与えるため、レジスト膜の成膜・剥離する工程を繰り返すことにより、基板101が破損してしまう場合があり生産性が低下する。圧電振動片100の製造方法によれば、レジスト膜を成膜・剥離する工程を減らすことができるため、生産性を向上できる。   According to the method for manufacturing the piezoelectric vibrating piece 100, the resist film 40 used to form the outer periphery (outer shape) of the piezoelectric vibrating piece 100 is applied to the outer periphery of the first-stage mesa portion 14 a and the second-stage mesa portion 14 b. It can be used to form the outer periphery. This eliminates the need for film formation / peeling of the resist film for forming the outer peripheries of the mesa portions 14a, 14b, thereby reducing the steps for film formation / peeling of the resist film. Therefore, work efficiency can be increased and productivity can be improved. In addition, the step of forming and peeling the resist film gives stress to the substrate 101, and thus the step of forming and peeling the resist film may be repeated, so that the substrate 101 may be damaged and productivity is lowered. . According to the method for manufacturing the piezoelectric vibrating piece 100, the number of steps of forming and peeling the resist film can be reduced, so that productivity can be improved.

圧電振動片100の製造方法によれば、剥離液に浸漬してレジスト膜40の表面層50,52を除去することにより、レジスト膜40を繰り返し露光・現像することができる。例えば、酸素プラズマを用いたドライエッチングでレジスト膜の表面層を繰り返し除去すると、耐蝕膜に焼き付きが発生してしまう場合がある。圧電振動片100の製造方法では、剥離液に浸漬してレジスト膜40の表面層50,52を除去しているため、このような問題が生じない。したがって、レジスト膜40を繰り返し露光・現像することができる。   According to the method for manufacturing the piezoelectric vibrating piece 100, the resist film 40 can be repeatedly exposed and developed by immersing it in a stripping solution and removing the surface layers 50 and 52 of the resist film 40. For example, if the surface layer of the resist film is repeatedly removed by dry etching using oxygen plasma, the corrosion resistant film may be seized. In the method of manufacturing the piezoelectric vibrating piece 100, such a problem does not occur because the surface layers 50 and 52 of the resist film 40 are removed by being immersed in a stripping solution. Therefore, the resist film 40 can be repeatedly exposed and developed.

なお、ここでは、メサの段数が2段の場合について説明したが、メサの段数は3段以上であってもよい。メサの段数が3段以上の圧電振動片であっても、工程S6〜工程S16を繰り返すことにより、圧電振動片100と同様に製造できる。メサの段数が3段以上の圧電振動片の製造工程においても、本実施形態に係る圧電振動片の製造方法を用いることにより、レジスト膜を繰り返し用いることができ、作業効率を高めることができる。
また、ここでは、基板101の両方の主面に対してフォトリソグラフィーとエッチングを同時に行うことにより、基板101の両方の主面に第1メサ部14aおよび第2メサ部14bを同時に形成する場合について説明した。これに対して、基板101の一方(例えば上側)の主面にメサ部14a,14bを形成した後に、基板101の他方(例えば下側)の主面にメサ部141,14bを形成してもよい。
Here, the case where the number of mesa stages is two has been described, but the number of mesa stages may be three or more. Even a piezoelectric vibrating piece having three or more mesas can be manufactured in the same manner as the piezoelectric vibrating piece 100 by repeating Steps S6 to S16. Also in the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece having three or more mesas, the resist film can be repeatedly used by using the method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to the present embodiment, and the working efficiency can be improved.
Here, a case where the first mesa portion 14a and the second mesa portion 14b are simultaneously formed on both main surfaces of the substrate 101 by performing photolithography and etching on both main surfaces of the substrate 101 simultaneously. explained. On the other hand, after the mesa portions 14a and 14b are formed on one main surface (for example, the upper side) of the substrate 101, the mesa portions 141 and 14b are formed on the other main surface (for example, the lower side) of the substrate 101. Good.

2. 第2実施形態
2.1. 圧電振動片
次に、第2実施形態に係る圧電振動片について、図面を参照しながら説明する。図22は、本実施形態に係る圧電振動片200を模式的に示す平面図である。図23および図24は、本実施形態に係る圧電振動片200を模式的に示す断面図である。なお、図23は、図22のXXIII−XXIII線断面図であり、図24は、図22のXXIV−XXIV線断面図である。以下、圧電振動片200において、上述した圧電振動片100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
2. Second Embodiment 2.1. Next, a piezoelectric vibrating piece according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 22 is a plan view schematically showing the piezoelectric vibrating piece 200 according to this embodiment. 23 and 24 are cross-sectional views schematically showing the piezoelectric vibrating piece 200 according to this embodiment. 23 is a sectional view taken along line XXIII-XXIII in FIG. 22, and FIG. 24 is a sectional view taken along line XXIV-XXIV in FIG. Hereinafter, in the piezoelectric vibrating piece 200, members having the same functions as those of the constituent members of the piezoelectric vibrating piece 100 described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

圧電振動片100の例では、図1〜図3に示すように、圧電基板10の励振部14の両側にメサ部14a,14bが形成されている場合について説明した。これに対して、圧電振動片200では、励振部14の一方側(図示の例では上側)にメサ部14a,14bが形成されている。そのため、エネルギー閉じ込め効果により屈曲モードとの結合を抑制することができる。   In the example of the piezoelectric vibrating piece 100, as illustrated in FIGS. 1 to 3, the case where the mesa portions 14 a and 14 b are formed on both sides of the excitation portion 14 of the piezoelectric substrate 10 has been described. On the other hand, in the piezoelectric vibrating piece 200, mesa portions 14 a and 14 b are formed on one side (upper side in the illustrated example) of the excitation portion 14. Therefore, the coupling with the bending mode can be suppressed by the energy confinement effect.

2.2. 圧電振動片の製造方法
次に、第2実施形態に係る圧電振動片200の製造方法について説明する。
2.2. Next, a method for manufacturing the piezoelectric vibrating piece 200 according to the second embodiment will be described.

圧電振動片200の製造工程では、図4〜図20に示す圧電振動片100の製造工程において、レジスト膜40を1段目のメサ部14aの外周形状に対応するように露光(第2露光)する工程S6、レジスト膜40を現像(第2現像)する工程S9、耐蝕膜30をパターニング(第2パターニング)する工程S10、レジスト膜40を2段目のメサ部14bの外周形状に対応するように露光(第3露光)する工程S11、レジスト膜40を現像(第3現像)する工程S14、耐蝕膜30をパターニング(第3パターニング)する工程S15を、基板101の主面の一方側(図示の例では上側)に形成されたレジスト膜40および耐蝕膜30に対して行う。さらに、基板101のハーフエッチングして1段目のメサ部14aを形成する工程S12、基板101のハーフエッチングして2段目のメサ部14bを形成する工程S16を、基板101の主面の一方側に対して行う。その他の工程S1〜S5,S7,S8,S13は、圧電振動片100の製造工程と同様に行う。これにより、圧電振動片200を製造することができる。   In the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece 200, in the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece 100 shown in FIGS. 4 to 20, the resist film 40 is exposed so as to correspond to the outer peripheral shape of the first-stage mesa portion 14a (second exposure). Step S6, Step S9 for developing the resist film 40 (second development), Step S10 for patterning the corrosion-resistant film 30 (second patterning), and the resist film 40 so as to correspond to the outer peripheral shape of the second mesa portion 14b. Step S11 for performing exposure (third exposure), step S14 for developing the resist film 40 (third development), and step S15 for patterning the corrosion-resistant film 30 (third patterning) are performed on one side of the main surface of the substrate 101 (illustrated). In this example, the resist film 40 and the corrosion-resistant film 30 formed on the upper side are performed. Further, the step S12 of forming the first-stage mesa portion 14a by half-etching the substrate 101 and the step S16 of forming the second-stage mesa portion 14b by half-etching the substrate 101 are performed on one of the main surfaces of the substrate 101. To the side. The other steps S1 to S5, S7, S8, and S13 are performed in the same manner as the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece 100. Thereby, the piezoelectric vibrating piece 200 can be manufactured.

3. 第3実施形態
次に、第3実施形態に係る圧電振動片について、図面を参照しながら説明する。図25は、本実施形態に係る圧電振動片300を模式的に示す平面図である。図26は、圧電振動片300を模式的に示す断面図である。なお、図26は、図25のXXVI−XXVI線断面図である。以下、圧電振動片300において、上述した圧電振動片100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
3. Third Embodiment Next, a piezoelectric vibrating piece according to a third embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 25 is a plan view schematically showing the piezoelectric vibrating piece 300 according to this embodiment. FIG. 26 is a cross-sectional view schematically showing the piezoelectric vibrating piece 300. 26 is a cross-sectional view taken along line XXVI-XXVI in FIG. Hereinafter, in the piezoelectric vibrating piece 300, members having the same functions as the constituent members of the piezoelectric vibrating piece 100 described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

圧電振動片100の例では、図1および図3に示すように、第1メサ部14aの長辺側の端面16aと第2メサ部14bの長辺側の端面16bとは、1つの平面内に位置していた。これに対して、圧電振動片300では、図25および図26に示すように、第1メサ部14aの端面16aと第2メサ部14bの端面16bとは、1つの平面内に位置しておらず、第1メサ部14aの端面16aと第2メサ部14bの端面16bとの間には、段差が形成されている。   In the example of the piezoelectric vibrating piece 100, as shown in FIGS. 1 and 3, the end surface 16a on the long side of the first mesa portion 14a and the end surface 16b on the long side of the second mesa portion 14b are within one plane. Was located at. On the other hand, in the piezoelectric vibrating piece 300, as shown in FIGS. 25 and 26, the end face 16a of the first mesa portion 14a and the end face 16b of the second mesa portion 14b are not located in one plane. First, a step is formed between the end face 16a of the first mesa portion 14a and the end face 16b of the second mesa portion 14b.

圧電振動片300の製造方法は、図4〜図20に示す圧電振動片100の製造工程において、第2メサ部14bの外周形状に対応するように露光する工程(工程S11)で、図25に示す第2メサ部14bの外周形状に対応するマスクを用いること以外は、圧電振動片100と同様であり、詳細な説明を省略する。   The method for manufacturing the piezoelectric vibrating piece 300 is a process (step S11) in which exposure is performed so as to correspond to the outer peripheral shape of the second mesa portion 14b in the manufacturing process of the piezoelectric vibrating piece 100 shown in FIGS. Except for using a mask corresponding to the outer peripheral shape of the second mesa portion 14b shown, it is the same as the piezoelectric vibrating piece 100, and detailed description thereof is omitted.

4. 第4実施形態
次に、第4実施形態に係る圧電振動片について、図面を参照しながら説明する。図27は、本実施形態に係る圧電振動片400を模式的に示す平面図である。図28は、圧電振動片400を模式的に示す断面図である。なお、図28は、図27のXXVIII−XXVIII線断面図である。以下、圧電振動片400において、上述した圧電振動片100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
4). Fourth Embodiment Next, a piezoelectric vibrating piece according to a fourth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 27 is a plan view schematically showing the piezoelectric vibrating piece 400 according to the present embodiment. FIG. 28 is a cross-sectional view schematically showing the piezoelectric vibrating piece 400. 28 is a sectional view taken along line XXVIII-XXVIII in FIG. Hereinafter, in the piezoelectric vibrating piece 400, members having the same functions as those of the constituent members of the piezoelectric vibrating piece 100 described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

圧電振動片100の例では、図1〜図3に示すように、励振電極20が励振部14の露出している部分の全部を覆うように形成されていた。これに対して、圧電振動片400では、第2メサ部14bに形成されている。すなわち、励振電極20は、励振部14の露出している部分の一部を覆うように形成されている。   In the example of the piezoelectric vibrating piece 100, as illustrated in FIGS. 1 to 3, the excitation electrode 20 is formed so as to cover the entire exposed portion of the excitation unit 14. On the other hand, in the piezoelectric vibrating piece 400, it is formed in the second mesa portion 14b. That is, the excitation electrode 20 is formed so as to cover a part of the exposed portion of the excitation unit 14.

本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。   The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications are possible. For example, the present invention includes substantially the same configuration (for example, a configuration having the same function, method, and result, or a configuration having the same purpose and effect) as the configuration described in the embodiment. In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that achieves the same effect as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. In addition, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

10 圧電基板、12 周辺部、14 励振部、14a 第1メサ部、
14b 第2メサ部、15a,15b,16a,16b 端面、20 励振電極、
22 引出電極、24 パッド、30 耐蝕膜、40 レジスト膜、42 感光部、
50,52 表面層、100 圧電振動片、101 基板、200 圧電振動片、
M1,M2,M3 マスク
10 piezoelectric substrate, 12 peripheral portion, 14 excitation portion, 14a first mesa portion,
14b 2nd mesa part, 15a, 15b, 16a, 16b end face, 20 excitation electrode,
22 extraction electrode, 24 pad, 30 corrosion-resistant film, 40 resist film, 42 photosensitive part,
50, 52 Surface layer, 100 piezoelectric vibrating piece, 101 substrate, 200 piezoelectric vibrating piece,
M1, M2, M3 mask

Claims (4)

基板の少なくとも一方の主面を加工して多段のメサ構造を形成する圧電振動片の製造方法であって、
前記基板の前記主面に耐蝕膜を成膜する工程と、
前記耐蝕膜の表面にレジスト膜を成膜する工程と、
前記レジスト膜を前記圧電振動片の外周形状に露光する第1露光工程と、
前記第1露光工程で露光された前記レジスト膜を現像する第1現像工程と、
前記第1現像工程で現像された前記レジスト膜をマスクとして、前記耐蝕膜を前記圧電振動片の外周形状にパターニングする第1パターニング工程と、
前記第1パターニング工程の後に、前記第1現像工程で現像された前記レジスト膜を1段目のメサ部の外周形状に露光する第2露光工程と、
前記第2露光工程の後に、前記第1パターニング工程でパターニングされた前記耐蝕膜をマスクとして前記基板をエッチングし、前記圧電振動片の外周を形成する工程と、
前記圧電振動片の外周を形成する工程の後に、前記第2露光工程で露光された前記レジスト膜を剥離液に浸漬して、前記レジスト膜の第1表面層を除去する工程と、
前記第1表面層が除去された前記レジスト膜を現像する第2現像工程と、
前記第2現像工程で現像された前記レジスト膜をマスクとして、前記第1パターニング工程でパターニングされた前記耐蝕膜を前記1段目のメサ部の外周形状にパターニングする第2パターニング工程と、
前記第2パターニング工程の後に、前記第2現像工程で現像された前記レジスト膜を、2段目のメサ部の外周形状に露光する第3露光工程と、
前記第3露光工程の後に、前記第2パターニング工程でパターニングされた前記耐蝕膜をマスクとして前記基板をハーフエッチングし、前記1段目のメサ部の外周を形成する工程と、
前記1段目のメサ部の外周を形成する工程の後に、前記第3露光工程で露光された前記レジスト膜を剥離液に浸漬して、前記レジスト膜の第2表面層を除去する工程と、
前記第2表面層が除去された前記レジスト膜を現像する第3現像工程と、
前記第3現像工程で現像された前記レジスト膜をマスクとして、前記第2パターニング工程でパターニングされた前記耐蝕膜を前記2段目のメサ部の外周形状にパターニングす
第3パターニング工程と、
前記第3パターニング工程でパターニングされた前記耐蝕膜をマスクとして前記基板をハーフエッチングし、前記2段目のメサ部の外周を形成する工程と、
を含む、圧電振動片の製造方法。
A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece that forms a multistage mesa structure by processing at least one main surface of a substrate,
Forming a corrosion-resistant film on the main surface of the substrate;
Forming a resist film on the surface of the corrosion-resistant film;
A first exposure step of exposing the resist film to an outer peripheral shape of the piezoelectric vibrating piece;
A first development step of developing the resist film exposed in the first exposure step ;
As a mask the resist film developed by the first developing step, a first patterning step of patterning the corrosion-resistant film on the outer peripheral shape of the piezoelectric vibrating piece,
After the first patterning step, a second exposure step of exposure light of the resist film developed by the first developing step to the outer peripheral shape of the mesa portion of the first stage,
Etching the substrate using the corrosion-resistant film patterned in the first patterning step as a mask after the second exposure step, and forming an outer periphery of the piezoelectric vibrating piece;
After the step of forming the outer periphery of the piezoelectric vibrating piece, the step of removing the first surface layer of the resist film by immersing the resist film exposed in the second exposure step in a stripping solution;
A second developing step of current image the resist film in which the first surface layer has been removed,
As a mask the resist film developed by the second developing step, a second patterning step of patterning the corrosion-resistant film that is patterned in the first patterning step in the outer peripheral shape of the mesa portion of the first stage,
After the second patterning step, the resist film which has been developed by the second developing step, a third exposure step of exposure light to the outer peripheral shape of the mesa portion of the second stage,
After the third exposure step, the substrate is half-etched using the corrosion-resistant film patterned in the second patterning step as a mask to form an outer periphery of the first mesa portion;
After the step of forming the outer periphery of the first-stage mesa portion, the step of immersing the resist film exposed in the third exposure step in a stripping solution to remove the second surface layer of the resist film;
A third developing step of current image the resist film in which the second surface layer has been removed,
As the third masking the resist film developed by the developing step, and a third patterning step of patterning the corrosion-resistant film that is patterned in the second patterning step the outer circumference shape of the mesa portion of the second stage,
Half etching the substrate using the corrosion-resistant film patterned in the third patterning step as a mask, and forming an outer periphery of the second-stage mesa portion;
A method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece, comprising:
請求項1において、
前記剥離液は、有機系溶液である、圧電振動片の製造方法。
In claim 1,
The method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece, wherein the stripping solution is an organic solution.
請求項1または2において、
前記剥離液は、N−メチルピロリドンを主成分とする溶液である、圧電振動片の製造方法。
In claim 1 or 2,
The method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece, wherein the stripping solution is a solution containing N-methylpyrrolidone as a main component.
請求項1または2において、
前記基板をエッチングする工程において、前記基板をフッ化水素酸を含む溶液によってエッチングする、圧電振動片の製造方法。
In claim 1 or 2,
In the step of etching the substrate, the piezoelectric vibrating piece manufacturing method, wherein the substrate is etched with a solution containing hydrofluoric acid.
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