JP6457736B2 - Method for manufacturing crystal resonator element - 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振動素子を製造する技術に関し、詳しくは水晶ウェハの段階で行う水晶振動素子の周波数調整方法に関する。 The present invention relates to a technique for manufacturing a quartz crystal vibrating element such as a thickness shear vibrating element, and more particularly to a frequency adjusting method for a quartz crystal vibrating element performed at a stage of a quartz wafer.
水晶振動素子には、水晶のカット角度によって、様々なモードの発振が存在する。ここでは、水晶振動素子の一例として、ATカット板からなる厚みすべり振動素子について記載する。この水晶振動素子は、水晶片の表裏面に電極が形成され、分極方向が板面に平行であり、電圧が板厚方向に印加される。 There are various modes of oscillation in the crystal resonator element depending on the cut angle of the crystal. Here, as an example of a quartz crystal vibration element, a thickness shear vibration element made of an AT cut plate will be described. In this crystal resonator element, electrodes are formed on the front and back surfaces of a crystal piece, the polarization direction is parallel to the plate surface, and a voltage is applied in the plate thickness direction.
水晶振動素子の発振周波数は、主に水晶片の厚み及び電極膜の厚みによって決まる。つまり、発振周波数は、水晶片の厚みに反比例するので、その厚みが厚いほど低くなり、水晶片への付着物の質量が大きいほど低下するので、電極膜が厚いほど低くなる。 The oscillation frequency of the crystal resonator element is mainly determined by the thickness of the crystal piece and the thickness of the electrode film. That is, since the oscillation frequency is inversely proportional to the thickness of the crystal piece, it decreases as the thickness increases, and decreases as the mass of deposits on the crystal piece increases. Therefore, the oscillation frequency decreases as the electrode film increases.
図8は、一般的な水晶振動素子の製造方法を示す工程図である。以下、この図面に基づき説明する。 FIG. 8 is a process diagram showing a general method for manufacturing a crystal resonator element. Hereinafter, description will be given based on this drawing.
一般的な水晶振動素子の製造方法は、次の工程を含む。水晶ウェハを研磨することにより、水晶ウェハ間及び水晶ウェハ内の厚みを均一化する水晶ウェハ研磨工程201。研磨した水晶ウェハを、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に加工するウェットエッチング工程202。各水晶片の両面に電極を形成することにより、水晶振動素子を得る電極形成工程203。各水晶振動素子をフレームから切り離して、一個ずつパッケージに実装するパッケージ実装工程204。パッケージ実装後に、各水晶振動素子の発振周波数を一個ずつ調整する周波数調整工程205。
A general method for manufacturing a crystal resonator element includes the following steps. A crystal
周波数調整工程205では、一個ずつ水晶振動素子の発振周波数を測定し、目標周波数との差に応じて、例えばレーザ光やイオンビームなどによって電極膜の一部を削ったり、蒸着などによって電極膜を部分的に付加したりする。
In the
また、フレームから切り離す前に発振周波数を調整する方法や、粗調整と微調整の二回に分けて発振周波数を調整する方法もあるが、いずれの方法も一個ずつ水晶振動素子の発振周波数を測定して調整することに変わりはない(例えば特許文献1参照)。 In addition, there are a method of adjusting the oscillation frequency before separating from the frame, and a method of adjusting the oscillation frequency in two steps, coarse adjustment and fine adjustment. Both methods measure the oscillation frequency of the crystal resonator element one by one. Thus, there is no change in the adjustment (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、従来の周波数調整方法では、水晶振動素子の一個ずつ、発振周波数を測定して、例えばレーザ光などによって電極膜の一部を削るため、全ての水晶振動素子の周波数調整が完了するまでにかなりの時間を要していた。 However, in the conventional frequency adjustment method, the oscillation frequency is measured one by one for each crystal resonator element, and a part of the electrode film is scraped off by, for example, laser light, so that the frequency adjustment of all the crystal resonator elements is completed. It took a considerable amount of time.
そこで、本発明の目的は、水晶振動素子の周波数調整に要する時間を短縮し得る、水晶振動素子の周波数調整方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a frequency adjustment method for a crystal resonator element that can shorten the time required for frequency adjustment of the crystal resonator element.
本発明に係る水晶振動素子の製造方法は、
一枚の水晶ウェハから複数個の水晶振動素子を製造する水晶振動素子の製造方法において、
前記水晶ウェハを研磨する水晶ウェハ研磨工程と、
研磨した前記水晶ウェハを、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に加工するウェットエッチング工程と、
前記各水晶片の両面に電極膜を形成することにより、前記水晶振動素子を得る電極形成工程と、
開口部を有するマスクを用いて前記水晶ウェハに対してドライエッチングを施すことにより、前記開口部内の前記電極膜の一部を削り取るドライエッチング工程と、
前記水晶振動素子をフレームから切り離して、一個ずつパッケージに実装するパッケージ実装工程と、
前記パッケージに実装された前記水晶振動素子の発振周波数を一個ずつ調整する周波数調整工程とを含み、
前記マスクは、前記各工程で使用する装置及び条件と同じ装置及び条件で製造した前記水晶振動子について、前記水晶ウェハ内で発振周波数が低くなる周波数低下領域を予め調べ、この周波数低下領域に対応する位置に前記開口部を形成したものである、
ことを特徴とする。
The method for manufacturing a quartz crystal resonator element according to the present invention includes
The method of manufacturing a water crystal vibrating element you preparing a plurality of the quartz element from a single crystal wafer,
A quartz wafer polishing step for polishing the quartz wafer;
A wet etching step of processing the polished crystal wafer into a shape in which a large number of crystal pieces are connected to a frame by wet etching;
Forming an electrode film on both sides of each crystal piece to obtain the crystal resonator element; and
A dry etching step of removing a part of the electrode film in the opening by performing dry etching on the crystal wafer using a mask having an opening;
A package mounting step of separating the crystal resonator element from the frame and mounting the crystal resonator elements one by one on a package,
A frequency adjustment step of adjusting the oscillation frequency of the crystal resonator element mounted on the package one by one,
The mask is prepared by examining in advance a frequency reduction region in which the oscillation frequency is lowered in the crystal wafer, with respect to the crystal resonator manufactured under the same device and conditions as those used in the respective steps. The opening is formed at a position where
It is characterized by that.
本発明によれば、水晶ウェハ内の周波数低下領域に対してドライエッチングによって水晶ウェハの一部を一括して削り取るようにしたので、後の一個ずつ水晶振動素子の周波数を調整する工程での周波数調整量を低減できる。つまり、各水晶振動素子に対してそれぞれ個別に周波数を調整する工程(微調整)に先立って、全ての水晶振動素子に対して一括して周波数を調整(粗調整)するため、水晶振動素子の周波数調整に要する時間を短縮できる。 According to the present invention, since a part of the crystal wafer is collectively removed by dry etching with respect to the frequency lowering region in the crystal wafer, the frequency in the process of adjusting the frequency of the crystal resonator elements one by one later Adjustment amount can be reduced. In other words, prior to the step of adjusting the frequency individually for each crystal resonator element (fine adjustment), the frequency of all crystal resonator elements is adjusted collectively (coarse adjustment). The time required for frequency adjustment can be shortened.
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は、実施形態1の周波数調整方法を用いた水晶振動素子の製造方法を示す工程図である。以下、この図面に基づき説明する。 FIG. 1 is a process diagram illustrating a method for manufacturing a crystal resonator element using the frequency adjustment method according to the first embodiment. Hereinafter, description will be given based on this drawing.
水晶振動素子の製造方法は次の工程を含む。水晶ウェハを研磨することにより、水晶ウェハ間及び水晶ウェハ内の厚みを均一化する水晶ウェハ研磨工程201。研磨した水晶ウェハを、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に加工するウェットエッチング工程202。各水晶片の両面に電極を形成することにより、水晶振動素子を得る電極形成工程203。マスク作製工程101及びドライエッチング工程102(後述)。各水晶振動素子をフレームから切り離して、一個ずつパッケージに実装するパッケージ実装工程204。パッケージ実装後に、各水晶振動素子の発振周波数を一個ずつ調整する周波数調整工程205。本実施形態1の周波数調整方法100は、マスク作製工程101及びドライエッチング工程102を含む。
The manufacturing method of the crystal resonator element includes the following steps. A crystal
次に、マスク作製工程101について説明する。図2は実施形態1の周波数調整方法におけるマスク作製工程を示し、図2[A]は水晶ウェハを示す平面図、図2[B]はマスクを示す平面図、図2[C]は水晶ウェハの一部を拡大して示す断面図である。以下、図1及び図2に基づき説明する。
Next, the
マスク作製工程101では、水晶ウェハ10内で発振周波数の低くなる周波数低下領域11を予め調べ、周波数低下領域11に対応する開口部21を有するマスク20を作製しておく。水晶ウェハ10には電極膜12が形成されている。
In the
水晶ウェハ10は、ATカット板からなり、平面が円形状である。水晶ウェハ10の周縁の−X面には、オリエンテーションフラット13が形成されている。水晶ウェハの直径は例えば25.4〜50.8mm(1〜2インチ)、水晶ウェハ10の厚みは例えば50μmである。
The
また、水晶ウェハ10には、複数の水晶振動素子14及び複数の水晶振動素子14を連結するフレーム15が形成されている。各水晶振動素子14には、それぞれ電極膜12が形成されている。マスク20の材質は例えばガラスである。
In addition, the
本実施形態1では、オリエンテーションフラット13に平行で水晶ウェハ10の中央を通る帯状に、周波数低下領域11が生ずる。そのため、周波数低下領域11に対応する開口部21も、マスク20の中央を通る帯状になっている。
In the first embodiment, the
ここで、水晶ウェハ10に電極膜12が形成されるまでの工程について説明する。
Here, a process until the
水晶ウェハ研磨工程201では、水晶インゴットから切り出された水晶ウェハ10を、例えば遊星歯車機構からなる両面研磨装置を用いて所定の厚みになるまで研磨する。ただし、どのような研磨装置にも研磨の偏りいわゆる「癖」があるため、水晶ウェハ10の厚みには規則性のあるばらつきが生じる。例えば、水晶ウェハ10の周縁側が薄く、水晶ウェハ10の中央へ行くほど厚くなるような、水晶ウェハ10の厚みの不均一である。このような水晶ウェハ10の厚みのばらつきは、水晶ウェハ10内における水晶振動素子14の周波数分布に繋がる。つまり、水晶ウェハ10の厚みが厚い領域に形成された水晶振動素子14は発振周波数が低くなり、逆に水晶ウェハ10の厚みが薄い領域に形成された水晶振動素子14は発振周波数が高くなる。
In the crystal
ウェットエッチング工程202では、耐食膜のパターンが形成された水晶ウェハ10をフッ酸などのエッチング液中に浸漬することにより、水晶ウェハ10にウェットエッチングを施す。耐食膜は、例えばクロムの上に金が形成された二層膜である。これにより、水晶ウェハ10のうち耐食膜に覆われていない部分が除去され、水晶ウェハ10はフレーム15に多数の水晶片が連結された形状に加工される。なお、図面では簡略化しているが、水晶振動素子14となる水晶片は、例えば1mm×0.8mm程度の大きさであり、折り取り用の接続部以外ではフレーム15から離れており、振動面の厚みが10〜15μm程度に薄くなっている。
In the
電極形成工程203では、例えばスパッタ装置や蒸着装置などの成膜装置を用いて、水晶ウェハ10の両面に金などの電極膜12を形成する。ただし、どのような成膜装置にも成膜の偏りいわゆる「癖」があるため、電極膜12の厚みには規則性のあるばらつきが生じる。例えば、水晶ウェハ10の周縁側が薄く、水晶ウェハ10の中央へ行くほど厚くなるような、電極膜12の厚みの不均一である。このような電極膜12の厚みのばらつきは、水晶ウェハ10内における水晶振動素子14の周波数分布に繋がる。つまり、電極膜12の厚みが厚い領域に形成された水晶振動素子14は発振周波数が低くなり、逆に電極膜12の厚みが薄い領域に形成された水晶振動素子14は発振周波数が高くなる。なお、図面では簡略化しているが、電極膜12はフォトリソグラフィ及びエッチングによって励振電極、パッド電極及び配線などの所定のパターンに加工される。
In the
このように、水晶ウェハ10内で周波数低下領域11が生ずる位置は、例えば研磨装置や成膜装置の「癖」を統計的に調べることによって明らかになる。つまり、同じ装置及び同じ条件で水晶振動素子14を製造するならば、どの水晶ウェハ10にも同じ位置に周波数低下領域11が生ずる、その位置が明らかになれば、周波数低下領域11に対応する位置に開口部21を形成することにより、マスク20が得られる。このマスク20は、例えばガラス板にフォトリソグラフィ及びフッ酸によるウェットエッチングを施すことによって作製でき、寿命に至るまで何回でも使用できる。
Thus, the position where the
次に、ドライエッチング工程102について説明する。図3は、実施形態1の周波数調整方法におけるドライエッチング工程を示し、図3[A]はドライエッチング装置を示す概略図、図3[B]は水晶ウェハにマスクを重ねた状態を示す平面図、図3[C]は図3[B]におけるIIIc−IIIc線断面図である。以下、図1乃至図3に基づき説明する。
Next, the
ドライエッチング工程102では、水晶ウェハ10に対してマスク20を用いてドライエッチングを施すことにより、周波数低下領域11の水晶ウェハ10の一部を削り取る。このとき、水晶ウェハ10の一部として電極膜12の一部を削り取る。
In the
図3[A]に一例として示すドライエッチング装置30は、真空チャンバ31、高周波電源32、上部電極33、下部電極34などからなる一般的な平行平板型のプラズマエッチング装置であり、スパッタエッチング装置とも呼ばれるものである。ドライエッチング装置30は、次のように動作する。まず、真空チャンバ31内の下部電極34上に、水晶ウェハ10を載置し、その上にマスク20を載置する。つまり、図3[B][C]に示すように水晶ウェハ10にマスク20を重ねた状態で、これらを下部電極34上に固定する。続いて、真空チャンバ31内を排気して所定の真空度になったら、真空チャンバ31内へアルゴンガス35を導入し、高周波電源32から高周波電力を上部電極33と下部電極34との間に供給する。すると、上部電極33と下部電極34との間の空間に、アルゴンガス35のプラズマ36が生じる。その結果、イオン化したアルゴンガス35が、下部電極34に引き寄せられて、マスク20の開口部21を通って水晶ウェハ10にぶつかり、電極膜12を構成する金属粒子を弾き飛ばす。
The
これによって電極膜12がエッチングされる。このとき、周波数低下領域11の発振周波数と目標周波数との差が大きいほど、そのエッチング量も多くする。エッチング量は、例えばエッチング時間で調整する。エッチング時間が長いほど、エッチング量も多くなるからである。
As a result, the
なお、ドライエッチング工程102では、片面の電極膜12だけをエッチングしているが、例えば水晶ウェハ10を裏返すことにより両面の電極膜12をエッチングするようにしてもよい。その場合は、片面の電極膜12だけの電気抵抗が増大することによるクリスタルインピーダンス値の増加を抑制できる。
In the
また、図1において、本実施形態1の周波数調整方法100は、電極形成工程203とパッケージ実装工程204との間に挿入されているが、水晶ウェハ研磨工程201とウェットエッチング工程202との間、又は、ウェットエッチング工程202と電極形成工程203との間に挿入してもよい。その場合、ドライエッチング工程102では、電極膜12ではなく、水晶をエッチングすることになる。更に、本実施形態1の周波数調整方法100を、電極形成工程203における成膜とパターニングとの間に挿入してもよい。
In FIG. 1, the
次に、本実施形態1の周波数調整方法の作用及び効果について説明する。 Next, the operation and effect of the frequency adjustment method of the first embodiment will be described.
(1)水晶ウェハ10内の周波数低下領域11に対してドライエッチングによって水晶ウェハ10の一部を一括して削り取るようにしたので、後の一個ずつ水晶振動素子14の周波数を調整する周波数調整工程205での周波数調整量を低減できる。つまり、各水晶振動素子14に対してそれぞれ個別に周波数を調整する周波数調整工程205(微調整)に先立って、全ての水晶振動素子14に対して一括して周波数を調整(粗調整)するため、水晶振動素子14の周波数調整に要する時間を短縮でき、場合によっては周波数調整工程205を省略できる。近年は、水晶振動素子14の小型化と水晶ウェハ10の大判化が進展していることにより、一枚の水晶ウェハ10に形成される水晶振動素子14の個数が増大しているので、本実施形態1の効果がますます顕著になる。
(1) Since a part of the
(2)周波数調整工程205におけるレーザ光、イオンビーム等又は蒸着等によって、水晶振動素子14の特性が劣化することが知られている(例えば特許文献2参照)。つまり、レーザ光、イオンビーム等又は蒸着等によって電極膜12の表面に凹凸が形成されるため、電極膜12全体としての厚み及び質量の分布が不均一になる。その結果、例えば、主振動のクリスタルインピーダンス(CI)値が変化して、スプリアス(SP)比が悪化する。本実施形態1によれば、周波数調整工程205での周波数調整量を低減できるので、水晶振動素子14の劣化も抑制できる。なお、ドライエッチング工程102では、一個の水晶振動素子14の電極膜12全体が均等に削られるので、電極膜12の表面に凹凸が形成されることはない。
(2) It is known that the characteristics of the
(3)マスク作製工程101では電極膜12が形成された水晶ウェハ10に対して周波数低下領域11を調べておき、ドライエッチング工程102では水晶ウェハ10の一部として電極膜12の一部を削り取るようにした場合は、水晶ウェハ10の厚みのばらつきに電極膜12の厚みのばらつきが加わったことによる発振周波数のばらつきを調整できるので、より精度よく発振周波数のばらつきを調整できる。また、水晶にドライエッチングを施すことによる水晶の損傷も回避できる。
(3) In the
(4)図4のグラフは、本実施形態1の周波数調整方法による効果の一例を、発振周波数の累積度数によって示している。図4において横軸は発振周波数[MHz]であり、縦軸はパーセント[%]である。一枚の水晶ウェハ10から得られた全ての水晶振動素子14について、本実施形態1の周波数調整方法を用いて調整する前(調整前)の発振周波数を○、本実施形態1の周波数調整方法を用いて調整した後(調整後)の発振周波数を□でプロットしている。図4から明らかなように、調整前に発振周波数が高かった水晶振動素子14は調整後も変わらない一方、調整前に発振周波数が低かった水晶振動素子14は、調整後に発振周波数が高くなっている。その結果、発振周波数の最大値と最小値との差は、調整前に10800ppmであったのが、調整後に6600ppmまで減少している。このように、本実施形態1の効果が実験的に確かめられた。
(4) The graph of FIG. 4 shows an example of the effect of the frequency adjustment method of the first embodiment by the cumulative frequency of the oscillation frequency. In FIG. 4, the horizontal axis represents the oscillation frequency [MHz], and the vertical axis represents the percentage [%]. With respect to all the
次に、実施形態2の周波数調整方法について説明する。図5は、実施形態2の周波数調整方法におけるマスク作製工程を示し、図5[A]は水晶ウェハを示す平面図、図5[B]は図5[A]におけるVb−Vb線断面図、図5[C]はマスクを示す平面図である。以下、この図面に基づき説明する。 Next, a frequency adjustment method according to the second embodiment will be described. 5 shows a mask manufacturing process in the frequency adjustment method of Embodiment 2, FIG. 5A is a plan view showing a quartz wafer, FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line Vb-Vb in FIG. FIG. 5C is a plan view showing the mask. Hereinafter, description will be given based on this drawing.
本実施形態2におけるマスク作製工程では、水晶ウェハ40内で発振周波数の低くなる周波数低下領域41を予め調べ、周波数低下領域41に対応する開口部51を有するマスク50を作製しておく。水晶ウェハ40には電極膜12が形成されている。
In the mask manufacturing process according to the second embodiment, a
本実施形態2では、水晶ウェハ40の周縁側に周波数低下領域41が生ずる。そのため、周波数低下領域41に対応する開口部51も、マスク50の中心を取り囲む環状になっている。
In the second embodiment, a
本実施形態2のその他の構成、作用及び効果は、実施形態1のそれらと同様である。 Other configurations, operations, and effects of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.
次に、実施形態3の周波数調整方法について説明する。図6は、実施形態3の周波数調整方法を用いた水晶振動素子の製造方法を示す工程図である。図7は、実施形態3の周波数調整方法におけるマスク作製工程を示し、図7[A]は水晶ウェハを示す平面図、図7[B]は図7[A]におけるVIIb−VIIb線断面図、図7[C]はマスクを示す平面図である。以下、これらの図面に図1乃至図3も加えて説明する。 Next, the frequency adjustment method of Embodiment 3 will be described. FIG. 6 is a process diagram illustrating a method for manufacturing a crystal resonator element using the frequency adjustment method according to the third embodiment. 7 shows a mask manufacturing process in the frequency adjustment method of Embodiment 3, FIG. 7A is a plan view showing a quartz wafer, FIG. 7B is a sectional view taken along line VIIb-VIIb in FIG. FIG. 7C is a plan view showing the mask. Hereinafter, these drawings will be described with reference to FIGS.
図6に示すように本実施形態3の周波数調整方法110は、マスク作製工程101,111及びドライエッチング工程102,112を含む。
As shown in FIG. 6, the
以下で述べる周波数低下領域11、開口部21及びマスク20は図2に、周波数低下領域61、開口部71及びマスク70は図7に、それぞれ記載されている。また、周波数低下領域11における各水晶振動素子14の発振周波数faはf1≦fa<f2であり、周波数低下領域61(周波数低下領域11を除く。)における各水晶振動素子14の発振周波数fbはf2≦fb<f3である。
The
マスク作製工程101,111では、水晶ウェハ10内で発振周波数の低くなる程度に応じた複数の周波数低下領域11,61を予め調べ、これらの複数の周波数低下領域11,61にそれぞれ対応する開口部21,71を有する複数のマスク20,70を作製しておく。換言すると、マスク作製工程101では、図2に示すように、水晶ウェハ10内で発振周波数の低くなる周波数低下領域11を予め調べ、周波数低下領域11に対応する開口部21を有するマスク20を作製しておく。マスク作製工程111では、図7に示すように、水晶ウェハ10内で発振周波数の低くなる周波数低下領域61を予め調べ、周波数低下領域61に対応する開口部71を有するマスク70を作製しておく。
In the mask manufacturing steps 101 and 111, a plurality of
本実施形態3では、二つ周波数低下領域11,61を調べ、二枚のマスク20,70を作製する。周波数低下領域11は、最も発振周波数が低下する領域である。周波数低下領域61(周波数低下領域11を除く。)は、その次に発振周波数が低下する領域である。周波数低下領域61は、オリエンテーションフラット13に平行で水晶ウェハ10の中央を通る帯状の周波数低下領域11を含み、周波数低下領域11を挟むような幅広の帯状になっている。周波数低下領域61に対応する開口部71も、帯状の開口部21を含み、開口部21を挟むような幅広の帯状になっている。
In the third embodiment, the two
ドライエッチング工程102,112では、水晶ウェハ10に対して複数のマスク20,70を順次用いてドライエッチングを施すことにより、複数の周波数低下領域11,61の水晶ウェハ10の一部を削り取る。このとき、水晶ウェハ10の一部として電極膜12の一部を削り取る。換言すると、ドライエッチング工程102では、水晶ウェハ10に対してマスク20を用いてドライエッチングを施すことにより、周波数低下領域11の水晶ウェハ10の一部を削り取る。ドライエッチング工程112では、水晶ウェハ10に対してマスク70を用いてドライエッチングを施すことにより、周波数低下領域61の水晶ウェハ10の一部を削り取る。
In the
マスク70の開口部71はマスク20の開口部21を含む形状になっているので、周波数低下領域11はドライエッチング工程102,112にて二回エッチングされ、周波数低下領域61(周波数低下領域11を除く。)はドライエッチング工程112にて一回エッチングされる。つまり、周波数低下領域11は、最も発振周波数が低下する領域であるので、エッチング量が最も多い。周波数低下領域61(周波数低下領域11を除く。)はその次に発振周波数が低下する領域であるので、エッチング量もその次に多い。
Since the
なお、本実施形態3では、先にマスク20を用いてドライエッチングをし、続いてマスク70を用いてドライエッチングをしているが、これとは逆に、先にマスク70を用いてドライエッチングをし、続いてマスク20を用いてドライエッチングをしてもよい。
In the third embodiment, dry etching is first performed using the
次に、本実施形態3の周波数調整方法の作用及び効果について説明する。 Next, the operation and effect of the frequency adjustment method of the third embodiment will be described.
水晶ウェハ10内の最も発振周波数が低くなる周波数低下領域11に対して二回のドライエッチングによって水晶ウェハ10の一部を削り取り、かつ水晶ウェハ10内の次に発振周波数が低くなる周波数低下領域61(周波数低下領域11を除く。)に対して一回のドライエッチングによって水晶ウェハ10の一部を削り取るようにしたので、後の周波数調整工程205での周波数調整量を更に低減できる。つまり、各水晶振動素子14に対してそれぞれ個別に周波数を調整する周波数調整工程205(微調整)に先立って、全ての水晶振動素子14に対して二段階で周波数を調整(粗調整)するため、水晶振動素子14の周波数調整に要する時間を更に短縮でき、場合によっては周波数調整工程205を省略できる。近年は、水晶振動素子14の小型化と水晶ウェハ10の大判化が進展していることにより、一枚の水晶ウェハ10に形成される水晶振動素子14の個数が増大しているので、本実施形態3の効果が更にますます顕著になる。
A
本実施形態3のその他の構成、作用及び効果は、実施形態1のそれらと同様である。なお、本実施形態3では、二つ周波数低下領域11,61を調べ、二枚のマスク20,70を作製し、二回のドライエッチングをしているが、三つ以上の周波数低下領域を調べ、三枚以上のマスクを作製し、三回以上のドライエッチングをしてもよい。
Other configurations, operations, and effects of the third embodiment are the same as those of the first embodiment. In the third embodiment, the two
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, but the present invention is also applicable to the manufacturing process of other crystal vibration elements such as a tuning fork type bending vibration element and a contour sliding vibration element. Further, the present invention includes a combination of some or all of the configurations of the above-described embodiments as appropriate.
10 水晶ウェハ
11 周波数低下領域
12 電極膜
13 オリエンテーションフラット
14 水晶振動素子
15 フレーム
20 マスク
21 開口部
30 ドライエッチング装置
31 真空チャンバ
32 高周波電源
33 上部電極
34 下部電極
35 アルゴンガス
36 プラズマ
100 周波数調整方法
101 マスク作製工程
102 ドライエッチング工程
201 水晶ウェハ研磨工程
202 ウェットエッチング工程
203 電極形成工程
204 パッケージ実装工程
205 周波数調整工程
40 水晶ウェハ
41 周波数低下領域
50 マスク
51 開口部
61 周波数低下領域
70 マスク
71 開口部
110 周波数調整方法
111 マスク作製工程
112 ドライエッチング工程
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記水晶ウェハを研磨する水晶ウェハ研磨工程と、
研磨した前記水晶ウェハを、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に加工するウェットエッチング工程と、
前記各水晶片の両面に電極膜を形成することにより、前記水晶振動素子を得る電極形成工程と、
開口部を有するマスクを用いて前記水晶ウェハに対してドライエッチングを施すことにより、前記開口部内の前記電極膜の一部を削り取るドライエッチング工程と、
前記水晶振動素子をフレームから切り離して、一個ずつパッケージに実装するパッケージ実装工程と、
前記パッケージに実装された前記水晶振動素子の発振周波数を一個ずつ調整する周波数調整工程とを含み、
前記マスクは、前記各工程で使用する装置及び条件と同じ装置及び条件で製造した前記水晶振動子について、前記水晶ウェハ内で発振周波数が低くなる周波数低下領域を予め調べ、この周波数低下領域に対応する位置に前記開口部を形成したものである、
ことを特徴とする水晶振動素子の製造方法。 The method of manufacturing a water crystal vibrating element you preparing a plurality of the quartz element from a single crystal wafer,
A quartz wafer polishing step for polishing the quartz wafer;
A wet etching step of processing the polished crystal wafer into a shape in which a large number of crystal pieces are connected to a frame by wet etching;
Forming an electrode film on both sides of each crystal piece to obtain the crystal resonator element; and
A dry etching step of removing a part of the electrode film in the opening by performing dry etching on the crystal wafer using a mask having an opening;
A package mounting step of separating the crystal resonator element from the frame and mounting the crystal resonator elements one by one on a package,
A frequency adjustment step of adjusting the oscillation frequency of the crystal resonator element mounted on the package one by one,
The mask is prepared by examining in advance a frequency reduction region in which the oscillation frequency is lowered in the crystal wafer, with respect to the crystal resonator manufactured under the same device and conditions as those used in the respective steps. The opening is formed at a position where
A method for manufacturing a quartz crystal resonator element.
前記ドライエッチング工程では、前記水晶ウェハに対して前記複数のマスクを順次用いてドライエッチングを施すことにより、前記複数の周波数低下領域の前記水晶ウェハの一部を削り取る、
請求項1記載の水晶振動素子の製造方法。 The mask examines a plurality of frequency reduction region corresponding to the extent that lower the oscillation frequency within the crystal wafer preliminarily prepare a plurality having openings respectively corresponding to the plurality of frequency reduction region,
In the dry etching step, by performing dry etching using the plurality of masks sequentially with respect to the crystal wafer, a part of the crystal wafer in the plurality of frequency reduction regions is scraped off,
A method for manufacturing a crystal resonator element according to claim 1 .
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