JP6215077B2 - Quartz processing apparatus and method - Google Patents

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Description

本発明は、厚みすべり振動素子などの水晶デバイスを製造する技術に関し、詳しくは、その製造工程で用いられる水晶加工装置及び方法に関する。   The present invention relates to a technique for manufacturing a crystal device such as a thickness shear vibration element, and more particularly to a crystal processing apparatus and method used in the manufacturing process.

厚みすべり振動素子の製造工程において、水晶ウェハの厚み分布を予め測定する測定工程と、その厚み分布に対応して水晶ウェハを一定厚みに加工する加工工程と、を含む技術が知られている（例えば特許文献１参照）。以下、この技術を関連技術の水晶加工装置及び方法として説明する。図３及び図４は関連技術の水晶加工装置を示す構成であり、図３は測定工程での動作を示し、図４は加工工程での動作を示す。   In the manufacturing process of the thickness shear vibration element, a technique including a measurement process for measuring the thickness distribution of the crystal wafer in advance and a processing process for processing the crystal wafer to a constant thickness corresponding to the thickness distribution is known ( For example, see Patent Document 1). Hereinafter, this technique will be described as a related art crystal processing apparatus and method. 3 and 4 show a configuration of a related art crystal processing apparatus. FIG. 3 shows an operation in the measurement process, and FIG. 4 shows an operation in the processing process.

関連技術の水晶加工装置１８０は、測定工程で使用するＸＹステージ１８１、金属板１８２及び電極棒１８３と、加工工程で使用する真空チャンバ１９０、ＸＹステージ１９１、金属板１９２及びイオンガン１９３と、これらを制御するコントローラ１８４と、を備えている。   The related-art quartz crystal processing apparatus 180 includes an XY stage 181, a metal plate 182 and an electrode rod 183 used in a measurement process, a vacuum chamber 190, an XY stage 191, a metal plate 192 and an ion gun 193 used in the processing process. And a controller 184 for controlling.

図３に示す測定工程では、ＡＴカットの水晶ウェハ１７０の一方の主面１７１をＸＹステージ１８１の金属板１８２上に載置し、他方の主面１７２に電極棒１８３を当接して個々の水晶片となる領域ごとに振動周波数をコントローラ１８４で測定する。その振動周波数は各領域における水晶ウェハ１７０の厚み１７３に相当する。コントローラ１８４は、測定結果を内蔵メモリに順次に記憶し、個々の水晶片となる領域について、一定の厚みとなる加工量（加工データ）を設定する。   In the measurement process shown in FIG. 3, one main surface 171 of an AT-cut crystal wafer 170 is placed on the metal plate 182 of the XY stage 181, and the electrode rod 183 is brought into contact with the other main surface 172 so that each crystal The vibration frequency is measured by the controller 184 for each region to be a piece. The vibration frequency corresponds to the thickness 173 of the quartz wafer 170 in each region. The controller 184 sequentially stores the measurement results in the built-in memory, and sets a processing amount (processing data) that provides a constant thickness for each region that becomes a crystal piece.

図４に示す加工工程では、真空チャンバ１９０内においてＸＹステージ１９１の金属板１９２上に水晶ウェハ１７０を固定し、真空チャンバ１９０内を排気して所定の真空度にした後、イオンガン１９３からのイオンビーム１９４を個々の水晶片となる領域に順次に照射して切削し、水晶ウェハ１７０を一定の厚みに加工する。この場合、コントローラ１８４は、イオンビーム１９４の照射時間を、個々の水晶片となる領域の加工データに基づき設定する。   In the processing step shown in FIG. 4, the crystal wafer 170 is fixed on the metal plate 192 of the XY stage 191 in the vacuum chamber 190, the inside of the vacuum chamber 190 is exhausted to a predetermined degree of vacuum, and then the ions from the ion gun 193 are used. A region of each crystal piece is irradiated with the beam 194 sequentially to be cut, and the crystal wafer 170 is processed to a constant thickness. In this case, the controller 184 sets the irradiation time of the ion beam 194 based on the processing data of the area that becomes each crystal piece.

特開２００４−２２１８１６号公報（図１等）JP 2004-221816 A (FIG. 1 etc.) 特開２０１０−２０９３８６号公報（図１等）JP 2010-209386 (FIG. 1 etc.)

しかしながら、関連技術の水晶加工装置１８０では、次のような誤差１、２が累積することにより、本来の位置からずれた箇所を加工してしまうことになるので、加工精度が低下していた。   However, in the related-art quartz crystal processing apparatus 180, the following errors 1 and 2 are accumulated, so that a portion shifted from the original position is processed, so that the processing accuracy is lowered.

１．水晶ウェハ１７０をＸＹステージ１８１から取り外しＸＹステージ１９１に付け直す際に発生する誤差。
２．水晶ウェハ１７０に対する電極棒１８３の位置と水晶ウェハ１７０に対するイオンガン１９３の位置との誤差。 1. An error that occurs when the crystal wafer 170 is removed from the XY stage 181 and reattached to the XY stage 191.
2. An error between the position of the electrode rod 183 relative to the crystal wafer 170 and the position of the ion gun 193 relative to the crystal wafer 170.

そこで、本発明の目的は、測定工程と加工工程との間で発生する誤差を低減することにより加工精度を向上し得る、水晶加工装置及び方法を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a crystal processing apparatus and method capable of improving processing accuracy by reducing errors generated between a measurement process and a processing process.

本発明に係る水晶加工装置は、
水晶ウェハに対する電気的な測定と前記水晶ウェハに対する電気的な加工とに兼用される電極と、
前記水晶ウェハに対する前記電極の位置を変える位置決め部と、
前記水晶ウェハの厚みを前記電極によって電気的に測定する測定部と
前記水晶ウェハを前記電極によって電気的に加工する加工部と、
前記位置決め部及び前記測定部を制御することによって前記水晶ウェハの厚みの分布を取得し、この厚みの分布に基づき前記加工する量を前記水晶ウェハに対する前記電極の位置ごとに決定し、前記位置決め部及び前記加工部を制御することによって前記水晶ウェハを加工する制御部と、
を備えたものである。 The crystal processing apparatus according to the present invention is:
An electrode used for both electrical measurement of the quartz wafer and electrical processing of the quartz wafer;
A positioning part for changing the position of the electrode with respect to the quartz wafer;
A measurement unit that electrically measures the thickness of the crystal wafer by the electrode; a processing unit that electrically processes the crystal wafer by the electrode;
A thickness distribution of the crystal wafer is acquired by controlling the positioning unit and the measurement unit, and the amount to be processed is determined for each position of the electrode with respect to the crystal wafer based on the thickness distribution, and the positioning unit And a control unit for processing the crystal wafer by controlling the processing unit,
It is equipped with.

本発明に係る水晶加工方法は、
水晶ウェハに対する電極の位置を位置決め部によって変えつつ、前記水晶ウェハの厚みを前記電極によって電気的に測定することにより、前記水晶ウェハの厚みの分布を取得する測定工程と、
前記水晶ウェハに対する前記電極の位置を前記位置決め部によって変えつつ、前記水晶ウェハを前記電極によって電気的に加工し、かつその加工の量を前記測定工程で取得した前記厚みの分布に基づき変えることにより、前記水晶ウェハを加工する加工工程と、
を含むものである。 The crystal processing method according to the present invention includes:
Measuring the thickness of the quartz wafer by electrically measuring the thickness of the quartz wafer while changing the position of the electrode with respect to the quartz wafer by the positioning unit, and obtaining the thickness distribution of the quartz wafer,
While changing the position of the electrode with respect to the quartz wafer by the positioning unit, the quartz wafer is electrically processed by the electrode, and the amount of processing is changed based on the thickness distribution obtained in the measurement step. A processing step of processing the crystal wafer;
Is included.

本発明によれば、測定工程で使用する電極及び位置決め部と加工工程で使用する電極及び位置決め部とが同じであることにより、測定工程と加工工程との間で発生する誤差を低減できるので、加工精度を向上できる。   According to the present invention, since the electrode and positioning part used in the measurement process and the electrode and positioning part used in the machining process are the same, errors generated between the measurement process and the machining process can be reduced. Processing accuracy can be improved.

実施形態１の水晶加工装置を示す構成図であり、測定工程での動作を示す。It is a block diagram which shows the crystal processing apparatus of Embodiment 1, and shows operation | movement in a measurement process. 実施形態１の水晶加工装置を示す構成図であり、加工工程での動作を示す。It is a block diagram which shows the crystal processing apparatus of Embodiment 1, and shows the operation | movement in a process. 関連技術の水晶加工装置を示す構成図であり、測定工程での動作を示す。It is a block diagram which shows the related art crystal processing apparatus, and shows the operation | movement in a measurement process. 関連技術の水晶加工装置を示す構成図であり、加工工程での動作を示す。It is a block diagram which shows the related art crystal processing apparatus, and shows the operation | movement in a process.

以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については同一の符号を用いる。図面に描かれた形状は、当業者が理解しやすいように描かれているため、実際の寸法及び比率とは必ずしも一致していない。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, the same reference numerals are used for substantially the same components. The shapes depicted in the drawings are drawn so as to be easily understood by those skilled in the art, and thus do not necessarily match the actual dimensions and ratios.

図１及び図２は実施形態１の水晶加工装置を示す構成図であり、図１は測定工程での動作を示し、図２は加工工程での動作を示す。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、プロセスガス６７及びプラズマ６８については、図２にのみ示す。   1 and 2 are configuration diagrams showing the crystal processing apparatus according to the first embodiment. FIG. 1 shows an operation in the measurement process, and FIG. 2 shows an operation in the processing process. Hereinafter, description will be given based on these drawings. However, the process gas 67 and the plasma 68 are shown only in FIG.

本実施形態１の水晶加工装置１０は、水晶ウェハ２０に対する電気的な測定と水晶ウェハ２０に対する電気的な加工とに兼用される電極３０と、水晶ウェハ２０に対する電極３０の位置を変える位置決め部４０と、水晶ウェハ２０の厚み２３を電極３０によって電気的に測定する測定部５０と、水晶ウェハ２０を電極３０によって電気的に加工する加工部６０と、位置決め部４０及び測定部５０を制御することによって水晶ウェハ２０の厚み２３の分布を取得し、この厚み２３の分布に基づき加工の量を水晶ウェハ２０に対する電極３０の位置ごとに決定し、位置決め部４０及び加工部６０を制御することによって水晶ウェハ２０を加工する制御部７０と、を備えている。   The crystal processing apparatus 10 according to the first embodiment includes an electrode 30 that is used for both electrical measurement on the crystal wafer 20 and electrical processing on the crystal wafer 20, and a positioning unit 40 that changes the position of the electrode 30 with respect to the crystal wafer 20. And controlling the measurement unit 50 that electrically measures the thickness 23 of the crystal wafer 20 with the electrode 30, the processing unit 60 that electrically processes the crystal wafer 20 with the electrode 30, the positioning unit 40, and the measurement unit 50. To obtain the distribution of the thickness 23 of the crystal wafer 20, determine the amount of processing for each position of the electrode 30 relative to the crystal wafer 20 based on the distribution of the thickness 23, and control the positioning unit 40 and the processing unit 60 to control the crystal. And a control unit 70 for processing the wafer 20.

水晶ウェハ２０は第一の主面２１及び第二の主面２２を有する。電極３０は第一の電極３１及び第二の電極３２を有する。第二の電極３２は、第二の主面２２の全体に接触する状態を維持する。測定部５０は、第一の主面２１に第一の電極３１を部分的に接触させて、第一の電極３１及び第二の電極３２によって挟まれた部分の水晶ウェハ２０の厚み２３に対応する電気的特性を測定する。位置決め部４０は、第一の主面２１に対する第一の電極３１の位置を順次変える。加工部６０は、水晶ウェハ２０の第一の主面２１に第一の電極３１を部分的に対向させて、第一の電極３１及び第二の電極３２によって挟まれた部分の水晶ウェハ２０と第一の電極３１との空間に大気圧下でエッチング用のプラズマ６８を発生させる。制御部７０は、厚み２３の分布に基づき、プラズマ６８によるエッチング量を、第一の主面２１に対する第一の電極３１の位置ごとに決定する。   The crystal wafer 20 has a first main surface 21 and a second main surface 22. The electrode 30 has a first electrode 31 and a second electrode 32. The second electrode 32 maintains a state in contact with the entire second main surface 22. The measurement unit 50 corresponds to the thickness 23 of the portion of the quartz wafer 20 sandwiched between the first electrode 31 and the second electrode 32 by bringing the first electrode 31 into partial contact with the first main surface 21. Measure the electrical characteristics. The positioning unit 40 sequentially changes the position of the first electrode 31 with respect to the first main surface 21. The processing unit 60 includes a portion of the crystal wafer 20 sandwiched between the first electrode 31 and the second electrode 32 such that the first electrode 31 is partially opposed to the first main surface 21 of the crystal wafer 20. Plasma 68 for etching is generated in the space with the first electrode 31 under atmospheric pressure. The control unit 70 determines the etching amount by the plasma 68 for each position of the first electrode 31 with respect to the first main surface 21 based on the distribution of the thickness 23.

次に、各構成要素について更に詳しく説明する。   Next, each component will be described in more detail.

水晶ウェハ２０は、ＡＴカット板であり、最終的に複数の厚みすべり振動素子に加工される。第一の電極３１は、アルミニウム合金や銅などの金属からなり、棒状に形成されたものである。第二の電極３２は、金属から平板状に形成されたものであり、接地される。   The crystal wafer 20 is an AT cut plate, and is finally processed into a plurality of thickness shear vibration elements. The first electrode 31 is made of a metal such as an aluminum alloy or copper, and is formed in a rod shape. The second electrode 32 is formed from metal in a flat plate shape and is grounded.

図中に示すＸ，Ｙ，Ｚは、三次元直交座標系の座標軸である。位置決め部４０の一例がＸＹＺステージ４１である。ＸＹＺステージ４１は、第二の電極３２を介して水晶ウェハ２０を載置し、コントローラ７１から出力された制御信号によって、水晶ウェハ２０をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向へ移動させる。例えば、ＸＹＺステージ４１はステッピングモータ、送りねじ機構などからなる市販品である。   X, Y, and Z shown in the figure are coordinate axes of a three-dimensional orthogonal coordinate system. An example of the positioning unit 40 is an XYZ stage 41. The XYZ stage 41 places the crystal wafer 20 via the second electrode 32, and moves the crystal wafer 20 in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction according to a control signal output from the controller 71. For example, the XYZ stage 41 is a commercially available product including a stepping motor, a feed screw mechanism, and the like.

なお、位置決め部４０は、ＸＹＺステージ４１に限らず、例えば、第一の電極３１をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向へ移動させるもの、水晶ウェハ２０をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させ、第一の電極３１をＺ軸方向へ移動させるもの、水晶ウェハ２０をＺ軸方向に移動させ、第一の電極３１をＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動させるもの等としてもよい。   The positioning unit 40 is not limited to the XYZ stage 41. For example, the positioning unit 40 moves the first electrode 31 in the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction, and the crystal wafer 20 in the X axis direction and the Y axis direction. For example, the first electrode 31 may be moved in the Z-axis direction, the crystal wafer 20 may be moved in the Z-axis direction, and the first electrode 31 may be moved in the X-axis direction and the Y-axis direction.

測定部５０の一例が測定器５１である。測定器５１は、第一の電極３１及び第二の電極３２によって挟まれた部分の水晶ウェハ２０を含む水晶発振回路を有し、その発振周波数（電気的特性）によって厚み２３を間接的に測定する。つまり、厚み２３をｄ［ｍ］、発振周波数をｆ［Ｈｚ］とすると、水晶ウェハ２０がＡＴカット板であることにより、ｆ＝１６７０／ｄが成り立つ。そのため、厚み２３はｄ＝１６７０／ｆで与えられる。   An example of the measuring unit 50 is a measuring instrument 51. The measuring device 51 has a crystal oscillation circuit including a portion of the crystal wafer 20 sandwiched between the first electrode 31 and the second electrode 32, and the thickness 23 is indirectly measured by the oscillation frequency (electrical characteristics). To do. In other words, when the thickness 23 is d [m] and the oscillation frequency is f [Hz], f = 1670 / d is established because the crystal wafer 20 is an AT cut plate. Therefore, the thickness 23 is given by d = 1670 / f.

なお、測定部５０は、測定器５１に限らず、例えば第一の電極３１及び第二の電極３２によって挟まれた部分の水晶ウェハ２０の静電容量（電気的特性）を測定するもの等としてもよい。その場合、厚み２３をｄ［ｍ］、静電容量をＣ［Ｆ］、第一の電極３１の接触面積をＳ［ｍ2］、水晶の誘電率をεとすると、平行平板電極間の静電容量であるＣ＝εＳ／ｄが成り立つ。そのため、厚み２３はｄ＝εＳ／Ｃで与えられる。 Note that the measuring unit 50 is not limited to the measuring device 51, and for example, measures the electrostatic capacity (electrical characteristics) of the quartz wafer 20 between the first electrode 31 and the second electrode 32. Also good. In this case, if the thickness 23 is d [m], the capacitance is C [F], the contact area of the first electrode 31 is S [m 2 ], and the dielectric constant of the crystal is ε, The capacitance C = εS / d is established. Therefore, the thickness 23 is given by d = εS / C.

加工部６０は、一例として、高周波電源６１、ガスボンベ６２、マスフローコントローラ（以下「ＭＦＣ」という。）６３、電磁弁６４、電極カバー６５、配管６６などからなる、大気開放型プラズマエッチング装置である（例えば特許文献２参照）。高周波電源６１は、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を、第一の電極３１と第二の電極３２との間に印加する。ガスボンベ６２は、例えば四フッ化炭素（ＣＦ4）及び酸素（Ｏ2）からなるプロセスガス６７、並びに、プロセスガス６７に混合されるアルゴン（Ａｒ）などのキャリアガスを、それぞれのガスごとにボンベに充填したものである。ＭＦＣ６３は、コントローラ７１からの制御信号に応じて、各ガスの流量を調整できるものである。電磁弁６４は、コントローラ７１からの制御信号に応じて、ガスの流路を「開」又は「閉」にする。電極カバー６５は、例えばポリテトラフルオロエチレンなどの絶縁物からなり、プロセスガス６７を第一の電極３１の先端へ導くノズルである。配管６６は、例えばステンレスなどからなり、ガスボンベ６２から電極カバー６５までのガスの流路となる。 The processing unit 60 is, for example, an open-air plasma etching apparatus including a high-frequency power source 61, a gas cylinder 62, a mass flow controller (hereinafter referred to as “MFC”) 63, a solenoid valve 64, an electrode cover 65, a pipe 66, and the like ( For example, see Patent Document 2). The high frequency power supply 61 applies a high frequency voltage of 13.56 MHz, for example, between the first electrode 31 and the second electrode 32. The gas cylinder 62 includes, for example, a process gas 67 made of carbon tetrafluoride (CF 4 ) and oxygen (O 2 ), and a carrier gas such as argon (Ar) mixed with the process gas 67 for each gas cylinder. Is filled. The MFC 63 can adjust the flow rate of each gas in accordance with a control signal from the controller 71. The electromagnetic valve 64 opens or closes the gas flow path in accordance with a control signal from the controller 71. The electrode cover 65 is made of an insulator such as polytetrafluoroethylene, and is a nozzle that guides the process gas 67 to the tip of the first electrode 31. The pipe 66 is made of, for example, stainless steel and serves as a gas flow path from the gas cylinder 62 to the electrode cover 65.

なお、加工部６０は、大気開放型プラズマエッチング装置に限らず、例えば真空中で使用するプラズマエッチング装置等を用いてもよい。ただし、その場合の測定工程は真空チャンバ内で行うことになる。   Note that the processing unit 60 is not limited to the open-air plasma etching apparatus, but may be a plasma etching apparatus used in a vacuum, for example. However, the measurement process in that case is performed in a vacuum chamber.

制御部７０は、一例として、コントローラ７１、電子的スイッチ７２などからなる。コントローラ７１は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インタフェース等からなるマイクロコンピュータを有する。電子的スイッチ７２は、コントローラ７１から出力された制御信号に応じて、第一の電極３１の入力配線３３を測定器５１の出力配線５２に接続したり、第一の電極３１の入力配線３３を高周波電源の出力配線６９に接続したりする切り替えスイッチである。   The control unit 70 includes, for example, a controller 71, an electronic switch 72, and the like. The controller 71 has a microcomputer including, for example, a CPU, a ROM, a RAM, an input / output interface, and the like. The electronic switch 72 connects the input wiring 33 of the first electrode 31 to the output wiring 52 of the measuring instrument 51 or connects the input wiring 33 of the first electrode 31 in accordance with a control signal output from the controller 71. It is a changeover switch that is connected to the output wiring 69 of the high frequency power source.

なお、コントローラ７１は、水晶ウェハ２０の厚み２３が水晶ウェハ２０内で同じになるようにエッチング量を設定することに限らず、例えば水晶ウェハ２０の厚み２３が水晶ウェハ２０内で変化するようにエッチング量を設定することも可能である。   The controller 71 is not limited to setting the etching amount so that the thickness 23 of the crystal wafer 20 is the same in the crystal wafer 20. For example, the thickness 71 of the crystal wafer 20 changes in the crystal wafer 20. It is also possible to set the etching amount.

次に、図１に基づき、測定工程における水晶加工装置１０の動作を説明する。   Next, based on FIG. 1, operation | movement of the crystal processing apparatus 10 in a measurement process is demonstrated.

まず、ＸＹＺステージ４１上の第二の電極３２上に、水晶ウェハ２０を真空チャックなどで固定する。続いて、コントローラ７１は、高周波電源６１及びＭＦＣ６３をオフ、電磁弁６４を閉にした状態で、測定器５１をオンにし、電子的スイッチ７２の接点を測定器５１側にし、ＸＹＺステージ４１を用いて水晶ウェハ２０上の原点に第一の電極３１の先端を接触させる。すると、測定器５１は、その位置における発振周波数すなわち厚み２３を測定し、そのデータをコントローラ７１へ出力する。そして、コントローラ７１は、ＸＹＺステージ４１を用いて水晶ウェハ２０上の第一の電極３１の接触位置を変え、測定器５１から厚み２３のデータを入力し、この動作を水晶ウェハ２０上の全体で実行することにより、厚み２３の分布を取得する。   First, the crystal wafer 20 is fixed on the second electrode 32 on the XYZ stage 41 with a vacuum chuck or the like. Subsequently, the controller 71 turns on the measuring device 51 with the high-frequency power supply 61 and the MFC 63 turned off and the electromagnetic valve 64 closed, and the electronic switch 72 is set to the measuring device 51 side, and the XYZ stage 41 is used. Then, the tip of the first electrode 31 is brought into contact with the origin on the crystal wafer 20. Then, the measuring instrument 51 measures the oscillation frequency at that position, that is, the thickness 23, and outputs the data to the controller 71. Then, the controller 71 uses the XYZ stage 41 to change the contact position of the first electrode 31 on the crystal wafer 20 and inputs data on the thickness 23 from the measuring instrument 51, and this operation is performed on the entire crystal wafer 20. By executing this, the distribution of the thickness 23 is acquired.

次に、図２に基づき、加工工程における水晶加工装置１０の動作を説明する。   Next, based on FIG. 2, operation | movement of the crystal processing apparatus 10 in a process is demonstrated.

まず、コントローラ７１は、測定器５１をオフにし、電子的スイッチ７２の接点を高周波電源６１側にし、ＸＹＺステージ４１を用いて水晶ウェハ２０上の原点に第一の電極３１を空間を介して対向させる。この状態で、コントローラ７１は、高周波電源６１及びＭＦＣ６３をオン、電磁弁６４を開にして、第一の電極３１の先端へ高周波電力及びプロセスガス６７を供給する。これにより、第一の電極３１の先端にプラズマ６８が生じて、第一の電極３１に対向する部分の水晶ウェハ２０がエッチングされる。そして、コントローラ７１は、ＸＹＺステージ４１を用いて水晶ウェハ２０上の第一の電極３１の対向位置を変え、その部分の水晶ウェハ２０を厚み２３の分布に応じてエッチングし、この動作を水晶ウェハ２０上の全体で実行することにより、水晶ウェハ２０の厚み２３を均一にする。   First, the controller 71 turns off the measuring instrument 51, sets the contact point of the electronic switch 72 to the high frequency power supply 61 side, and uses the XYZ stage 41 to oppose the first electrode 31 through the space to the origin on the crystal wafer 20. Let In this state, the controller 71 turns on the high-frequency power supply 61 and the MFC 63, opens the electromagnetic valve 64, and supplies high-frequency power and process gas 67 to the tip of the first electrode 31. As a result, plasma 68 is generated at the tip of the first electrode 31, and the quartz wafer 20 in a portion facing the first electrode 31 is etched. Then, the controller 71 changes the facing position of the first electrode 31 on the crystal wafer 20 using the XYZ stage 41, etches the crystal wafer 20 in that portion according to the distribution of the thickness 23, and performs this operation on the crystal wafer. By carrying out the entire process on 20, the thickness 23 of the crystal wafer 20 is made uniform.

このとき、コントローラ７１は、取得した厚み２３の分布に基づき、厚み２３が所定値になるように、プラズマ６８によるエッチング量を決定する。つまり、厚み２３の値が大きい箇所はエッチング量を多くし、厚み２３の値が小さい箇所はエッチング量を少なくする。一般にエッチング量は、水晶ウェハ２０と第一の電極３１との距離が近いほど、高周波電力が大きいほど、プロセスガス６７が多いほど、又は、ＸＹＺステージ４１の動きが遅いほど、多くなる。   At this time, the controller 71 determines the etching amount by the plasma 68 so that the thickness 23 becomes a predetermined value based on the acquired distribution of the thickness 23. That is, the etching amount is increased at a portion where the value of the thickness 23 is large, and the etching amount is decreased at a portion where the value of the thickness 23 is small. In general, the etching amount increases as the distance between the crystal wafer 20 and the first electrode 31 is shorter, the high frequency power is larger, the process gas 67 is larger, or the movement of the XYZ stage 41 is slower.

次に、水晶加工装置１０の作用及び効果について説明する。   Next, the operation and effect of the crystal processing apparatus 10 will be described.

（１）本実施形態１によれば、測定工程で使用する電極３０及び位置決め部４０と加工工程で使用する電極３０及び位置決め部４０とが同じであることにより、測定工程と加工工程との間で発生する誤差を低減できるので、加工精度を向上できる。以下に詳しく説明する。   (1) According to the first embodiment, since the electrode 30 and the positioning unit 40 used in the measurement process are the same as the electrode 30 and the positioning unit 40 used in the processing process, there is a difference between the measurement process and the processing process. Since the error generated in the process can be reduced, the machining accuracy can be improved. This will be described in detail below.

図３及び図４に示す関連技術では、水晶ウェハ１７０をＸＹステージ１８１から取り外し別のＸＹステージ１９１に付け直す際に誤差が発生し、かつ、水晶ウェハ１７０に対する電極棒１８３の位置と水晶ウェハ１７０に対するイオンガン１９３の位置とにも誤差が発生することにより、これらの誤差が累積して本来の位置からずれた箇所を加工してしまうので、加工精度が低下していた。   3 and 4, an error occurs when the crystal wafer 170 is removed from the XY stage 181 and reattached to another XY stage 191, and the position of the electrode rod 183 relative to the crystal wafer 170 and the crystal wafer 170 are changed. Since errors also occur in the position of the ion gun 193 with respect to the above, since these errors are accumulated and a portion deviated from the original position is processed, the processing accuracy is lowered.

これに対して、本実施形態１では、測定工程と加工工程とで水晶ウェハ２０はＸＹＺステージ４１に固定されたまま移し替える必要がないことにより、その移し替えで発生する誤差がない。これに加え、測定工程で使用する第一の電極３１は加工工程でもそのまま使用することにより、測定工程と加工工程とで異なる電極を使用した場合の電極の位置ずれも発生しない。したがって、本来の位置を的確に加工できるので、加工精度が大幅に向上する。   On the other hand, in the first embodiment, the crystal wafer 20 does not need to be transferred while being fixed to the XYZ stage 41 in the measurement process and the processing process, so that there is no error caused by the transfer. In addition to this, the first electrode 31 used in the measurement process is used as it is in the machining process, so that no electrode displacement occurs when different electrodes are used in the measurement process and the machining process. Therefore, since the original position can be accurately processed, the processing accuracy is greatly improved.

（２）本実施形態１によれば、測定工程と加工工程とで水晶ウェハ２０はＸＹＺステージ４１に固定されたまま移し替える必要がないことにより、その移し替えに要する時間を省略できるので、製造時間を短縮できる。   (2) According to the first embodiment, since the crystal wafer 20 does not need to be transferred while being fixed to the XYZ stage 41 in the measurement process and the processing process, the time required for the transfer can be omitted. You can save time.

（３）本実施形態１によれば、加工部６０として大気開放型プラズマエッチング装置を採用したことにより、真空チャンバや真空ポンプが不要になるので設備を簡素化できるとともに、所定の真空度に達するまで待つ時間も省略できるので、製造時間を短縮できる。これに加え、測定工程及び加工工程が真空チャンバ内ではなく大気圧下で行えるので、装置の操作や調整が容易になる。   (3) According to the first embodiment, the use of an open-air plasma etching apparatus as the processing unit 60 eliminates the need for a vacuum chamber and a vacuum pump, thereby simplifying the equipment and reaching a predetermined degree of vacuum. The time to wait until can be omitted, so the manufacturing time can be shortened. In addition, since the measurement process and the processing process can be performed under atmospheric pressure instead of in the vacuum chamber, the operation and adjustment of the apparatus are facilitated.

次に、本発明に係る水晶加工方法の一実施形態を、実施形態２の水晶加工方法として図１及び図２に基づき説明する。   Next, an embodiment of a crystal processing method according to the present invention will be described as a crystal processing method of Embodiment 2 with reference to FIGS.

本実施形態２の水晶加工方法は、実施形態１の水晶加工装置１０の動作を方法の発明として捉えたものであり、次の工程を含む。水晶ウェハ２０に対する電極３０の位置を位置決め部４０によって変えつつ、水晶ウェハ２０の厚み２３を電極３０によって電気的に測定することにより、水晶ウェハ２０の厚みの分布を取得する測定工程（図１）。水晶ウェハ２０に対する電極３０の位置を位置決め部４０によって変えつつ、水晶ウェハ２０を電極３０によって電気的に加工し、かつその加工の量を測定工程で取得した厚み２３の分布に基づき変えることにより、水晶ウェハ２０を加工する加工工程（図２）。以下に更に詳しく説明する。   The crystal processing method of the second embodiment captures the operation of the crystal processing apparatus 10 of the first embodiment as a method invention, and includes the following steps. A measuring step of acquiring the thickness distribution of the crystal wafer 20 by electrically measuring the thickness 23 of the crystal wafer 20 with the electrode 30 while changing the position of the electrode 30 with respect to the crystal wafer 20 by the positioning unit 40 (FIG. 1). . By changing the position of the electrode 30 with respect to the crystal wafer 20 by the positioning unit 40, the crystal wafer 20 is electrically processed by the electrode 30, and the amount of the processing is changed based on the distribution of the thickness 23 acquired in the measurement process, A processing step of processing the crystal wafer 20 (FIG. 2). This will be described in more detail below.

水晶ウェハ２０は第一の主面２１及び第二の主面２２を有する。電極３０は第一の電極３１及び第二の電極３２を有する。測定工程（図１）では、第二の主面２２の全体に第二の電極３２を接触させた状態で、第一の主面２１に第一の電極３１を部分的に接触させて、第一の電極３１及び第二の電極３２によって挟まれた部分の水晶ウェハ２０の厚み２３に対応する電気的特性を測定し、かつ、第一の主面２１に対する第一の電極３１の接触位置を位置決め部４０によって順次変えることにより、前記電気的特性に基づいて水晶ウェハ２０の厚み２３の分布を取得する。加工工程（図２）では、第二の主面２２の全体に第二の電極３２を接触させた状態で、水晶ウェハ２０の第一の主面２１に第一の電極３１を部分的に対向させて、第一の電極３１及び第二の電極３２によって挟まれた部分の水晶ウェハ２０と第一の電極３１との空間に大気圧下でエッチング用のプラズマ６８を発生させ、かつ、第一の主面２１に対する第一の電極３１の対向位置を位置決め部４０によって順次変えつつ、プラズマ６８によるエッチング量を厚み２３の分布に基づき変え、水晶ウェハ２０を加工する。   The crystal wafer 20 has a first main surface 21 and a second main surface 22. The electrode 30 has a first electrode 31 and a second electrode 32. In the measurement step (FIG. 1), the first electrode 31 is partially brought into contact with the first main surface 21 while the second electrode 32 is in contact with the entire second main surface 22. The electrical characteristics corresponding to the thickness 23 of the quartz wafer 20 in the portion sandwiched between the one electrode 31 and the second electrode 32 are measured, and the contact position of the first electrode 31 with respect to the first main surface 21 is determined. By sequentially changing the position by the positioning unit 40, the distribution of the thickness 23 of the crystal wafer 20 is acquired based on the electrical characteristics. In the processing step (FIG. 2), the first electrode 31 is partially opposed to the first main surface 21 of the crystal wafer 20 with the second electrode 32 in contact with the entire second main surface 22. Then, plasma 68 for etching is generated under atmospheric pressure in the space between the crystal electrode 20 and the first electrode 31 in a portion sandwiched between the first electrode 31 and the second electrode 32, and the first While the position of the first electrode 31 facing the main surface 21 is sequentially changed by the positioning unit 40, the etching amount by the plasma 68 is changed based on the distribution of the thickness 23, and the crystal wafer 20 is processed.

また、本実施形態２の水晶加工方法は、次の工程を更に含んでもよい。加工工程の後に、水晶ウェハ２０に対する電極３０の位置を位置決め部４０によって変えつつ、水晶ウェハ２０の厚み２３を電極３０によって電気的に再測定することにより、水晶ウェハ２０の厚み２３の分布を再取得する再測定工程。   Moreover, the crystal processing method of the second embodiment may further include the following steps. After the processing step, the thickness 23 of the crystal wafer 20 is electrically remeasured by the electrode 30 while changing the position of the electrode 30 with respect to the crystal wafer 20 by the positioning unit 40, thereby re-distributing the thickness 23 of the crystal wafer 20. Remeasurement process to be acquired.

なお、加工工程によって厚み２３が均一化された水晶ウェハ２０は、ウェットエッチングによってフレームに多数の水晶片が連結された形状となる。各水晶片は、電極が形成されて厚みすべり振動素子となる。そして、各厚みすべり振動素子は、電気的な検査を経て、フレームから切り離され、一つずつパッケージに実装される。   Note that the quartz wafer 20 having the thickness 23 made uniform by the processing step has a shape in which a large number of quartz pieces are connected to the frame by wet etching. Each crystal piece is formed with an electrode and becomes a thickness shear vibration element. Each thickness shear vibration element is separated from the frame through an electrical inspection and mounted one by one on the package.

次に、本実施形態２の水晶加工方法の作用及び効果について説明する。   Next, the operation and effect of the crystal processing method of the second embodiment will be described.

（１）本実施形態２の水晶加工方法は、実施形態１の水晶加工装置１０の動作を方法の発明として捉えたものであるから、実施形態１の水晶加工装置１０と同様の作用及び効果を奏する。   (1) Since the crystal processing method of the second embodiment captures the operation of the crystal processing apparatus 10 of the first embodiment as a method invention, the same operations and effects as the crystal processing apparatus 10 of the first embodiment are obtained. Play.

（２）再測定工程を更に含む場合は、加工工程の結果を確認でき、必要に応じてもう一度加工工程を行うことにより、加工精度をより向上できる。このように測定工程と加工工程とを何度繰り返しても、水晶ウェハ２０はＸＹＺステージ４１に固定されたまま移し替える必要がないので、その移し替えに要する時間が発生しない。   (2) When the re-measurement step is further included, the result of the processing step can be confirmed, and the processing accuracy can be further improved by performing the processing step once again as necessary. As described above, no matter how many times the measurement process and the processing process are repeated, the quartz wafer 20 does not need to be transferred while being fixed to the XYZ stage 41, so that no time is required for the transfer.

以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。例えば、上記各実施形態では厚みすべり振動素子の製造工程を採り上げたが、本発明は音叉型屈曲振動素子や輪郭すべり振動素子などの他の水晶振動素子、又は、ＳＡＷデバイス、光デバイスなどの水晶デバイスの製造工程にも適用可能である。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。   Although the present invention has been described with reference to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention. For example, in each of the embodiments described above, the manufacturing process of the thickness shear vibration element is taken up. However, the present invention is not limited to other crystal vibration elements such as a tuning fork type bending vibration element or a contour slip vibration element, or a crystal such as a SAW device or an optical device. It can also be applied to a device manufacturing process. Further, the present invention includes a combination of some or all of the configurations of the above-described embodiments as appropriate.

１０ 水晶加工装置
２０ 水晶ウェハ
２１ 第一の主面
２２ 第二の主面
２３ 厚み
３０ 電極
３１ 第一の電極
３２ 第二の電極
３３ 入力配線
４０ 位置決め部
４１ ＸＹＺステージ
５０ 測定部
５１ 測定器
５２ 出力配線
６０ 加工部
６１ 高周波電源
６２ ガスボンベ
６３ マスフローコントローラ（ＭＦＣ）
６４ 電磁弁
６５ 電極カバー
６６ 配管
６７ プロセスガス
６８ プラズマ
６９ 出力配線
７０ 制御部
７１ コントローラ
７２ 電子的スイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Quartz processing apparatus 20 Quartz wafer 21 1st main surface 22 2nd main surface 23 Thickness 30 Electrode 31 1st electrode 32 2nd electrode 33 Input wiring 40 Positioning part 41 XYZ stage 50 Measuring part 51 Measuring instrument 52 Output Wiring 60 Processing part 61 High frequency power supply 62 Gas cylinder 63 Mass flow controller (MFC)
64 Solenoid valve 65 Electrode cover 66 Piping 67 Process gas 68 Plasma 69 Output wiring 70 Controller 71 Controller 72 Electronic switch

１７０ 水晶ウェハ
１７１ 一方の主面
１７２ 他方の主面
１７３ 厚み
１８０ 水晶加工装置
１８１ ＸＹステージ
１８２ 金属板
１８３ 電極棒
１８４ コントローラ
１９０ 真空チャンバ
１９１ ＸＹステージ
１９２ 金属板
１９３ イオンガン
１９４ イオンビーム 170 Crystal wafer 171 One main surface 172 Other main surface 173 Thickness 180 Crystal processing device 181 XY stage 182 Metal plate 183 Electrode bar 184 Controller 190 Vacuum chamber 191 XY stage 192 Metal plate 193 Ion gun 194 Ion beam

Claims (5)

水晶ウェハに対する電気的な測定と前記水晶ウェハに対する電気的な加工とに兼用される電極と、
前記水晶ウェハに対する前記電極の位置を変える位置決め部と、
前記水晶ウェハの厚みを前記電極によって電気的に測定する測定部と
前記水晶ウェハを前記電極によって電気的に加工する加工部と、
前記位置決め部及び前記測定部を制御することによって前記水晶ウェハの厚みの分布を取得し、この厚みの分布に基づき前記加工する量を前記水晶ウェハに対する前記電極の位置ごとに決定し、前記位置決め部及び前記加工部を制御することによって前記水晶ウェハを加工する制御部と、
を備えた水晶加工装置。 An electrode used for both electrical measurement of the quartz wafer and electrical processing of the quartz wafer;
A positioning part for changing the position of the electrode with respect to the quartz wafer;
A measurement unit that electrically measures the thickness of the crystal wafer by the electrode; a processing unit that electrically processes the crystal wafer by the electrode;
A thickness distribution of the crystal wafer is acquired by controlling the positioning unit and the measurement unit, and the amount to be processed is determined for each position of the electrode with respect to the crystal wafer based on the thickness distribution, and the positioning unit And a control unit for processing the crystal wafer by controlling the processing unit,
Crystal processing equipment with 前記水晶ウェハは第一及び第二の主面を有し、前記電極は第一及び第二の電極を有し、
前記第二の電極は、前記第二の主面の全体に接触する状態を維持し、
前記測定部は、前記第一の主面に前記第一の電極を部分的に接触させて、前記第一及び第二の電極によって挟まれた部分の前記水晶ウェハの厚みに対応する電気的特性を測定し、
前記位置決め部は、前記第一の主面に対する前記第一の電極の位置を順次変え、
前記加工部は、前記水晶ウェハの前記第一の主面に前記第一の電極を部分的に対向させて、前記第一及び第二の電極によって挟まれた部分の前記水晶ウェハと前記第一の電極との空間に大気圧下でエッチング用のプラズマを発生させ、
前記制御部は、前記厚みの分布に基づき前記プラズマによるエッチング量を前記第一の主面に対する前記第一の電極の位置ごとに決定する、
請求項１記載の水晶加工装置。 The quartz wafer has first and second major surfaces, the electrode has first and second electrodes;
The second electrode maintains a state in contact with the entire second main surface,
The measurement unit has electrical characteristics corresponding to the thickness of the quartz wafer in a portion sandwiched between the first and second electrodes, with the first electrode partially in contact with the first main surface. Measure and
The positioning portion sequentially changes the position of the first electrode with respect to the first main surface,
The processed portion is configured such that the first electrode is partially opposed to the first main surface of the crystal wafer, and the crystal wafer and the first portion sandwiched between the first and second electrodes The plasma for etching is generated under the atmospheric pressure in the space with the electrode of
The control unit determines the etching amount by the plasma for each position of the first electrode with respect to the first main surface based on the thickness distribution.
The crystal processing apparatus according to claim 1. 水晶ウェハに対する電極の位置を位置決め部によって変えつつ、前記水晶ウェハの厚みを前記電極によって電気的に測定することにより、前記水晶ウェハの厚みの分布を取得する測定工程と、
前記水晶ウェハに対する前記電極の位置を前記位置決め部によって変えつつ、前記水晶ウェハを前記電極によって電気的に加工し、かつその加工の量を前記測定工程で取得した前記厚みの分布に基づき変えることにより、前記水晶ウェハを加工する加工工程と、
を含む水晶加工方法。 Measuring the thickness of the quartz wafer by electrically measuring the thickness of the quartz wafer while changing the position of the electrode with respect to the quartz wafer by the positioning unit, and obtaining the thickness distribution of the quartz wafer,
While changing the position of the electrode with respect to the quartz wafer by the positioning unit, the quartz wafer is electrically processed by the electrode, and the amount of processing is changed based on the thickness distribution obtained in the measurement step. A processing step of processing the crystal wafer;
Crystal processing method including 前記水晶ウェハは第一及び第二の主面を有し、前記電極は第一及び第二の電極を有し、
前記測定工程では、
前記第二の主面の全体に前記第二の電極を接触させた状態で、前記第一の主面に前記第一の電極を部分的に接触させて、前記第一及び第二の電極によって挟まれた部分の前記水晶ウェハの厚みに対応する電気的特性を測定し、かつ、
前記第一の主面に対する前記第一の電極の接触位置を前記位置決め部によって順次変えることにより、前記電気的特性に基づいて前記水晶ウェハの厚みの分布を取得し、
前記加工工程では、
前記第二の主面の全体に前記第二の電極を接触させた状態で、前記水晶ウェハの前記第一の主面に前記第一の電極を部分的に対向させて、前記第一及び第二の電極によって挟まれた部分の前記水晶ウェハと前記第一の電極との空間に大気圧下でエッチング用のプラズマを発生させ、かつ、
前記第一の主面に対する前記第一の電極の対向位置を前記位置決め部によって順次変えつつ、前記プラズマによるエッチング量を前記厚みの分布に基づき変え、前記水晶ウェハを加工する、
請求項３記載の水晶加工方法。 The quartz wafer has first and second major surfaces, the electrode has first and second electrodes;
In the measurement step,
With the second electrode in contact with the entire second main surface, the first electrode is partially in contact with the first main surface, and the first and second electrodes Measuring electrical characteristics corresponding to the thickness of the quartz wafer in the sandwiched portion; and
By sequentially changing the contact position of the first electrode with respect to the first main surface by the positioning unit, the thickness distribution of the crystal wafer is obtained based on the electrical characteristics,
In the processing step,
With the second electrode in contact with the entire second main surface, the first electrode is partially opposed to the first main surface of the quartz wafer, and the first and second Generating plasma for etching under atmospheric pressure in the space between the crystal wafer and the first electrode sandwiched between two electrodes; and
While changing the facing position of the first electrode with respect to the first main surface sequentially by the positioning portion, the etching amount by the plasma is changed based on the thickness distribution, and the quartz wafer is processed.
The crystal processing method according to claim 3. 前記加工工程の後に、前記水晶ウェハに対する前記電極の位置を前記位置決め部によって変えつつ、前記水晶ウェハの厚みを前記電極によって電気的に再測定することにより、前記水晶ウェハの厚みの分布を再取得する再測定工程を、
更に含む請求項３記載の水晶加工方法。 After the processing step, the thickness distribution of the crystal wafer is reacquired by electrically re-measuring the thickness of the crystal wafer with the electrode while changing the position of the electrode with respect to the crystal wafer by the positioning unit. Re-measurement process to
The crystal processing method according to claim 3, further comprising:
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