JP6617928B2

JP6617928B2 - Method for manufacturing piezoelectric vibration element

Info

Publication number: JP6617928B2
Application number: JP2016225257A
Authority: JP
Inventors: 尚士大島
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-11-18
Filing date: 2016-11-18
Publication date: 2019-12-11
Anticipated expiration: 2036-11-18
Also published as: CN108075741B; TW201830850A; TWI705661B; CN108075741A; JP2018082396A

Description

本発明は、圧電振動素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric vibration element.

発振装置や帯域フィルタなどに用いられる基準信号の信号源に、例えば人工水晶からなる圧電振動素子が広く用いられている。圧電振動素子は、圧電基板の互いに対向する主面に、互いに対向する励振電極を備えている。圧電振動素子の製造工程において、例えば圧電基板の外形形状を形成する際、圧電性を有する基板の両面においてフォトレジスト層をパターニングし、当該基板の両面からエッチングを実施する。片面露光機を用いて両面のフォトレジストにパターンを形成する場合、両面パターンの位置合わせが必要となる。例えば特許文献１には、フォトレジスト層を形成する前に基板にアライメントマークを形成し、フォトマスクのアライメントマークとフォトレジスト層のアライメントマークとを合わせることで両面パターンの位置を合わせる方法が開示されている。 For example, a piezoelectric vibration element made of artificial quartz is widely used as a signal source of a reference signal used for an oscillation device, a band filter, or the like. The piezoelectric vibration element includes excitation electrodes opposed to each other on main surfaces facing each other of the piezoelectric substrate. In the manufacturing process of the piezoelectric vibration element, for example, when forming the outer shape of the piezoelectric substrate, the photoresist layer is patterned on both surfaces of the piezoelectric substrate and etching is performed from both surfaces of the substrate. When a pattern is formed on a double-sided photoresist using a single-sided exposure machine, it is necessary to align the double-sided pattern. For example, Patent Document 1 discloses a method of aligning a double-sided pattern by forming an alignment mark on a substrate before forming a photoresist layer and aligning the alignment mark of the photomask with the alignment mark of the photoresist layer. ing.

特開２００４−４５９３３号公報JP 2004-45933 A

基板の第１主面側の第１フォトレジストに第１パターン及び第１アライメントマークを転写し、第１フォトレジストを現像し、第２主面側の第２フォトレジストに第２パターン及び第２アライメントマークを転写し、第２フォトレジストを現像する場合、第１アライメントマークが現像において溶け出して外形寸法が変化し、第１アライメントマークと第２アライメントマークとの位置合わせの精度が低下する可能性がある。 The first pattern and the first alignment mark are transferred to the first photoresist on the first main surface side of the substrate, the first photoresist is developed, and the second pattern and the second pattern are applied to the second photoresist on the second main surface side. When the alignment mark is transferred and the second photoresist is developed, the first alignment mark is melted during the development, and the outer dimensions are changed, so that the alignment accuracy between the first alignment mark and the second alignment mark can be lowered. There is sex.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、加工精度の向上を図ることができる圧電振動素子の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a piezoelectric vibration element capable of improving processing accuracy.

本発明の一側面に係る圧電振動素子の製造方法は、第１主面と第１主面に対向する第２主面とを有する圧電性を有する基板を準備する工程と、基板の第１主面側に第１フォトレジスト層を形成し、第２主面側に第２フォトレジスト層を形成する工程と、第１フォトマスクを用いて第１フォトレジスト層を露光し、第１フォトレジスト層に第１パターン及び第１アライメントマークを転写する第１露光工程と、第２フォトマスクの第２アライメントマークを撮影し、第２アライメントマークの撮影画像を記録する工程と、第１フォトレジスト層の第１アライメントマークと第２アライメントマークの撮影画像とに基づいて基板の第２フォトマスクに対する相対位置を調整する工程と、第２フォトマスクを用いて第２フォトレジスト層を露光し、第２フォトレジスト層に第２パターンを転写する第２露光工程と、第１及び第２フォトレジスト層を現像する工程と、を含む。 According to one aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a piezoelectric vibration element, comprising: preparing a piezoelectric substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface; Forming a first photoresist layer on the surface side and forming a second photoresist layer on the second main surface side; exposing the first photoresist layer using the first photomask; and A first exposure step of transferring the first pattern and the first alignment mark, a step of photographing the second alignment mark of the second photomask and recording a photographed image of the second alignment mark, and a step of forming the first photoresist layer. Adjusting the relative position of the substrate with respect to the second photomask based on the first alignment mark and the captured image of the second alignment mark; and exposing the second photoresist layer using the second photomask; 2 includes a second exposure step of transferring a second pattern in the photoresist layer, a step of developing the first and second photoresist layer.

上記態様によれば、現像工程を経ていないため第１フォトレジスト層の第１アライメントマークの形状が変化せず、第１フォトレジスト層の第１アライメントマークと、第２フォトマスクの第２アライメントマークと、の位置合わせの精度を向上させることができる。これにより、エッチング工程の加工精度の向上を図ることできる。 According to the above aspect, since the development process is not performed, the shape of the first alignment mark of the first photoresist layer does not change, and the first alignment mark of the first photoresist layer and the second alignment mark of the second photomask are not changed. , And the positioning accuracy can be improved. As a result, the processing accuracy of the etching process can be improved.

本発明によれば、加工精度の向上を図ることができる圧電振動素子の製造方法を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the manufacturing method of the piezoelectric vibration element which can aim at the improvement of a process precision.

図１は、本発明の実施形態に係る圧電振動素子の製造方法における基板のエッチングを示すフローチャートである。FIG. 1 is a flowchart showing etching of a substrate in a method for manufacturing a piezoelectric vibration element according to an embodiment of the invention. 図２は、露光機にセットする直前の基板を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing the substrate just before being set in the exposure machine. 図３は、露光機にセットした基板を示す図である。FIG. 3 is a view showing the substrate set in the exposure machine. 図４は、第１フォトレジストを露光する工程を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a process of exposing the first photoresist. 図５は、第２フォトマスクの第２アライメントマークを撮影する工程を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a process of photographing the second alignment mark of the second photomask. 図６は、アライメントマークを用いて位置調整する工程を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a process of adjusting the position using the alignment mark. 図７は、第２フォトレジストを露光する工程を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a process of exposing the second photoresist. 図８は、現像後の基板を示す図である。FIG. 8 shows the substrate after development. 図９は、圧電振動子の一例の分解斜視図である。FIG. 9 is an exploded perspective view of an example of a piezoelectric vibrator. 図１０は、図９に示した圧電振動子のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。10 is a cross-sectional view of the piezoelectric vibrator shown in FIG. 9 taken along line XX. 図１１は、変形例にかかる圧電振動素子の斜視図である。FIG. 11 is a perspective view of a piezoelectric vibration element according to a modification.

以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。 Embodiments of the present invention will be described below. In the following description of the drawings, the same or similar components are denoted by the same or similar reference numerals. The drawings are exemplary, the dimensions and shapes of each part are schematic, and the technical scope of the present invention should not be limited to the embodiment.

＜実施形態＞
図１〜図８を参照しつつ、本発明の実施形態に係る圧電振動素子の製造方法について説明する。ここで、図１は、本発明の実施形態に係る圧電振動素子の製造方法における基板のエッチングを示すフローチャートである。図２は、露光機にセットする直前の基板を示す断面図である。図３は、露光機にセットした基板を示す図である。図４は、第１フォトレジストを露光する工程を示す図である。図５は、第２フォトマスクの第２アライメントマークを撮影する工程を示す図である。図６は、アライメントマークを用いて位置調整する工程を示す図である。図７は、第２フォトレジストを露光する工程を示す図である。図８は、現像後の基板を示す図である。 <Embodiment>
A method for manufacturing a piezoelectric vibration element according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a flowchart showing etching of the substrate in the method of manufacturing a piezoelectric vibration element according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing the substrate just before being set in the exposure machine. FIG. 3 is a view showing the substrate set in the exposure machine. FIG. 4 is a diagram illustrating a process of exposing the first photoresist. FIG. 5 is a diagram illustrating a process of photographing the second alignment mark of the second photomask. FIG. 6 is a diagram illustrating a process of adjusting the position using the alignment mark. FIG. 7 is a diagram illustrating a process of exposing the second photoresist. FIG. 8 shows the substrate after development.

図１を参照し、圧電性を有する基板として圧電材料からなる基板１１０の片面露光機を用いたエッチングについて説明する。なお、以下の実施形態の説明において、例えば、圧電振動素子とは水晶振動素子（ＱｕａｒｔｚＣｒｙｓｔａｌＲｅｓｏｎａｔｏｒ）であり、圧電基板とは水晶片（ＱｕａｒｔｚＣｒｙｓｔａｌＢｌａｎｋ）であり、集合圧電基板とは水晶ウェハ（ＱｕａｒｔｚＣｒｙｓｔａｌＷａｆｅｒ）である。但し、本発明に係る実施形態は、これらに限定されるものではない。 With reference to FIG. 1, the etching using the single-sided exposure machine of the board | substrate 110 which consists of a piezoelectric material as a board | substrate which has piezoelectricity is demonstrated. In the following description of the embodiments, for example, the piezoelectric vibrating element is a quartz vibrating element (Quartz Crystal Resonator), the piezoelectric substrate is a quartz piece (Quartz Crystal Blank), and the collective piezoelectric substrate is a quartz wafer ( Quartz Crystal Wafer). However, the embodiment according to the present invention is not limited to these.

まず、工程を開始する前に、圧電材料である人工水晶の平板からなる基板１１０を準備する。このとき、人工水晶である基板１１０は、Ｘ軸及びＺ´軸によって特定される面と平行な面（以下、「ＸＺ´面」と呼ぶ。他の軸によって特定される面についても同様である。）が主面となるように形成され、Ｙ´軸が主面の法線方向と平行となる。なお、Ｙ´軸及びＺ´軸は、それぞれ、人工水晶の結晶軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、Ｙ軸及びＺ軸をＸ軸の周りにＹ軸からＺ軸の方向に３５度１５分±１分３０秒回転させた軸である。 First, before starting a process, the board | substrate 110 which consists of a flat plate of the artificial quartz which is a piezoelectric material is prepared. At this time, the substrate 110 which is an artificial crystal is a plane parallel to a plane specified by the X axis and the Z ′ axis (hereinafter referred to as “XZ ′ plane”. The same applies to the plane specified by the other axis. .) Is the main surface, and the Y ′ axis is parallel to the normal direction of the main surface. The Y ′ axis and the Z ′ axis are respectively the X axis, the Y axis, and the Z axis, which are the crystal axes of the artificial quartz crystal, the Y axis and the Z axis around the X axis in the direction from the Y axis to the Z axis. It is an axis rotated at 35 degrees 15 minutes ± 1 minute 30 seconds.

次に、基板１１０の各主面１１１，１１２に金属層１２１，１２２を形成する（Ｓ１１）。図２に示すように、第１金属層１２１は基板１１０の第１主面１１１の上に形成され、第２金属層１２２は第１主面１１１と対向する第２主面１１２の上に形成される。第１金属層１２１及び第２金属層１２２は、水晶をエッチングする際に用いられるエッチング液（例えば、フッ化アンモニウムあるいは緩衝フッ酸）に対する耐蝕膜として機能する。このような耐蝕膜としては、例えば、クロム（Ｃｒ）層と金（Ａｕ）層とからなる多層膜が用いられる。金属層は蒸着法やスパッタ法によって形成され、Ｃｒ層が基板１１０の第１主面１１１及び第２主面１１２の上に設けられている。Ａｕ層が基板１１０に設けられたＣｒ層の上に積層して設けられている。下地層のＣｒ層は金属層の基板１１０に対する密着力を高め、表面層のＡｕ層は金属層の耐蝕性を高める。なお、金属層１２１又は１２２が、３層以上の多層膜である場合、Ｃｒ層がＡｕ層より基板１１０に近い側に位置し、Ａｕ層がＣｒ層より基板１１０から遠い側に位置するように設ければよい。 Next, metal layers 121 and 122 are formed on the main surfaces 111 and 112 of the substrate 110 (S11). As shown in FIG. 2, the first metal layer 121 is formed on the first main surface 111 of the substrate 110, and the second metal layer 122 is formed on the second main surface 112 facing the first main surface 111. Is done. The first metal layer 121 and the second metal layer 122 function as a corrosion-resistant film against an etching solution (for example, ammonium fluoride or buffered hydrofluoric acid) used when etching the crystal. As such a corrosion-resistant film, for example, a multilayer film composed of a chromium (Cr) layer and a gold (Au) layer is used. The metal layer is formed by vapor deposition or sputtering, and the Cr layer is provided on the first main surface 111 and the second main surface 112 of the substrate 110. The Au layer is provided by being laminated on the Cr layer provided on the substrate 110. The Cr layer as the underlayer enhances the adhesion of the metal layer to the substrate 110, and the Au layer as the surface layer enhances the corrosion resistance of the metal layer. When the metal layer 121 or 122 is a multilayer film of three or more layers, the Cr layer is positioned closer to the substrate 110 than the Au layer, and the Au layer is positioned farther from the substrate 110 than the Cr layer. What is necessary is just to provide.

次に、第１金属層１２１の上に第１フォトレジスト層１３１を形成する（Ｓ１２）。次に、第２金属層１２２の上に第２フォトレジスト層１３２を形成する（Ｓ１３）。第１フォトレジスト層１３１は、フォトレジスト材料を含むフォトレジスト溶液を金属層１２１の上に塗布し、加熱により溶媒を揮発させることで成膜される。フォトレジスト溶液は、例えば、スプレー法やスピンコート法によって塗布される。第２フォトレジスト層１３２も、第１フォトレジスト層１３１と同様に成膜される。以上の工程によって、図２に示すように第１主面１１１側及び第２主面１１２側の両面側にフォトレジスト層を備える基板１１０が得られる。フォトレジスト層は、感光性樹脂であれば特に限定されるものではないが、現像して得られるパターンの加工精度の観点から、露光された部分の溶解性が高くなるポジ型の感光性樹脂を用いる。 Next, a first photoresist layer 131 is formed on the first metal layer 121 (S12). Next, a second photoresist layer 132 is formed on the second metal layer 122 (S13). The first photoresist layer 131 is formed by applying a photoresist solution containing a photoresist material on the metal layer 121 and volatilizing the solvent by heating. The photoresist solution is applied by, for example, a spray method or a spin coat method. The second photoresist layer 132 is also formed in the same manner as the first photoresist layer 131. Through the above steps, as shown in FIG. 2, a substrate 110 having a photoresist layer on both the first main surface 111 side and the second main surface 112 side is obtained. The photoresist layer is not particularly limited as long as it is a photosensitive resin, but from the viewpoint of processing accuracy of a pattern obtained by development, a positive photosensitive resin that increases the solubility of the exposed portion is used. Use.

次に、第１フォトレジスト層１３１に第１フォトマスク１５１の第１パターンＰＴ１及び第１アライメントマークＭＫ１を転写する（Ｓ１４）。本工程Ｓ１４は、第１フォトレジスト層１３１を露光する第１露光工程である。具体的には、図３に示すように、まず基板１１０を片面露光機のステージ１４０の上にセットする。ステージ１４０は突出した支持部１４１を有し、第２フォトレジスト層１３２が支持部１４１に接触するように設置される。つまり、第２フォトレジスト層１３２がステージ１４０側に位置し、第１フォトレジスト層１３１がステージ１４０とは反対側に位置する。ステージ１４０は、基板１１０と対向する位置に設けられた窓部１４２を有する。窓部１４２は、ステージ１４０を貫通する開口部であり、ステージ１４０の反対側を観察可能にするものである。つまり、図３に示した状態では、ステージ１４０の基板１１０が位置する側とは反対側から、ステージ１４０の窓部１４２を通して第２フォトレジスト層１３２の表面が観察できる。なお、窓部１４２は、複数設けられていてもよい。 Next, the first pattern PT1 and the first alignment mark MK1 of the first photomask 151 are transferred to the first photoresist layer 131 (S14). This step S14 is a first exposure step of exposing the first photoresist layer 131. Specifically, as shown in FIG. 3, the substrate 110 is first set on the stage 140 of a single-sided exposure machine. The stage 140 has a protruding support part 141 and is installed so that the second photoresist layer 132 is in contact with the support part 141. That is, the second photoresist layer 132 is located on the stage 140 side, and the first photoresist layer 131 is located on the opposite side to the stage 140. The stage 140 has a window part 142 provided at a position facing the substrate 110. The window 142 is an opening that penetrates through the stage 140 and allows the opposite side of the stage 140 to be observed. That is, in the state shown in FIG. 3, the surface of the second photoresist layer 132 can be observed through the window 142 of the stage 140 from the side opposite to the side where the substrate 110 is located. A plurality of window portions 142 may be provided.

図４は、第１フォトレジスト層１３１を露光する工程を、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図で示したものである。ステージ１４０は駆動部１４３によって駆動され、第１フォトレジスト層１３１の第１フォトマスク１５１に対する位置調整がなされる。その後、光源１４４から光束１４５が第１フォトレジスト層１３１に照射される。第１フォトマスク１５１には第１パターンＰＴ１及び第１アライメントマークＭＫ１が描画されている。第１フォトマスク１５１は、第１パターンＰＴ１及び第１アライメントマークＭＫ１に従って光束１４５を透過又は遮光する。すなわち、第１フォトマスク１５１を用いた露光により、第１フォトレジスト層１３１には、第１パターンＰＴ１及び第１アライメントマークＭＫ１が転写される。第１フォトレジスト層１３１において転写された第１パターンＰＴ１及び第１アライメントマークＭＫ１は、溶解性などの物性が周囲とは相違しており、後の現像工程では溶解性の相違を利用して溶媒での洗浄によって第１フォトレジスト層１３１の一部を除去する。物性の相違は光学特性にも及んでおり、第１フォトレジスト層１３１中の第１パターンＰＴ１及び第１アライメントマークＭＫ１は、現像しなくても光学的に識別可能となっている。なお、第１フォトレジスト層１３１中の第１パターンＰＴ１及び第１アライメントマークＭＫ１の識別性を高めるため、第１フォトレジスト層１３１はフォトクロミック材料を有していてもよい。これによれば、第１フォトレジスト層１３１は、光束１４５によって第１パターンＰＴ１及び第１アライメントマークＭＫ１に応じて変色する。 FIG. 4 shows a step of exposing the first photoresist layer 131 in a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. The stage 140 is driven by the driving unit 143 to adjust the position of the first photoresist layer 131 with respect to the first photomask 151. Thereafter, the first photoresist layer 131 is irradiated with a light beam 145 from the light source 144. On the first photomask 151, the first pattern PT1 and the first alignment mark MK1 are drawn. The first photomask 151 transmits or blocks the light beam 145 according to the first pattern PT1 and the first alignment mark MK1. That is, by the exposure using the first photomask 151, the first pattern PT1 and the first alignment mark MK1 are transferred to the first photoresist layer 131. The first pattern PT1 and the first alignment mark MK1 transferred in the first photoresist layer 131 have different physical properties such as solubility from the surroundings. A part of the first photoresist layer 131 is removed by washing with. The difference in physical properties extends to the optical characteristics, and the first pattern PT1 and the first alignment mark MK1 in the first photoresist layer 131 can be optically identified without being developed. Note that the first photoresist layer 131 may include a photochromic material in order to improve the discrimination between the first pattern PT1 and the first alignment mark MK1 in the first photoresist layer 131. According to this, the first photoresist layer 131 changes color according to the first pattern PT1 and the first alignment mark MK1 by the light beam 145.

次に、第２フォトマスク１５２の第２アライメントマークＭＫ２を撮影し撮影画像１６３を記録する（Ｓ１５）。この工程Ｓ１５について、図５を参照しつつ説明する。まず、基板１１０をセットしていない状態で、第２パターンＰＴ２及び第２アライメントマークＭＫ２が描画された第２フォトマスク１５２をセットする。次に、第２フォトマスク１５２に光束１４５を照射し、第２アライメントマークＭＫ２を画像処理装置１６０のカメラ１６１によって撮影する。撮影装置のカメラ１６１は、ステージ１４０の第２フォトマスク１５２が位置する側とは反対側に位置し、及びステージ１４０の窓部１４２を通して第２フォトマスク１５２の第２アライメントマークＭＫ２を撮影する。そして、画像処理装置１６０は、カメラ１６１によって撮影した第２アライメントマークＭＫ２の画像をモニタ１６２に伝達し、撮影画像１６３として記録する。 Next, the second alignment mark MK2 of the second photomask 152 is photographed and a photographed image 163 is recorded (S15). Step S15 will be described with reference to FIG. First, in a state where the substrate 110 is not set, the second photomask 152 on which the second pattern PT2 and the second alignment mark MK2 are drawn is set. Next, the second photomask 152 is irradiated with the light beam 145, and the second alignment mark MK2 is photographed by the camera 161 of the image processing device 160. The camera 161 of the photographing apparatus is located on the opposite side of the stage 140 from the side where the second photomask 152 is located, and photographs the second alignment mark MK2 of the second photomask 152 through the window 142 of the stage 140. Then, the image processing device 160 transmits the image of the second alignment mark MK2 captured by the camera 161 to the monitor 162 and records it as a captured image 163.

次に、撮影画像１６３と第１フォトレジスト層１３１とでアライメントマークＭＫ１，ＭＫ２が重なるように位置調整する（Ｓ１６）。この工程Ｓ１６について、図６を参照しつつ説明する。まず、支持部１４１が第１フォトレジスト層１３１に接触するように、すなわち第１フォトレジスト層１３１がカメラ１６１側を向くように、ステージ１４０の上に基板１１０をセットする。次に、画像処理装置１６０は、カメラ１６１を通して、第１フォトレジスト層１３１の第１アライメントマークＭＫ１の画像を取り込む。次に、第２フォトマスク１５２の光源１４４に対する位置を工程Ｓ１５での位置に固定したまま、駆動部１４３によってステージ１４０を駆動させる。そして、記録された撮影画像１６３の第２アライメントマークＭＫ２に対して画像取り込みを行っている第１フォトレジスト層１３１の第１アライメントマークＭＫ１が合うように、基板１１０（第１フォトレジスト層１３１、第２フォトレジスト層１３２）の位置を調整する。 Next, position adjustment is performed so that the alignment marks MK1 and MK2 overlap the captured image 163 and the first photoresist layer 131 (S16). Step S16 will be described with reference to FIG. First, the substrate 110 is set on the stage 140 so that the support portion 141 is in contact with the first photoresist layer 131, that is, the first photoresist layer 131 faces the camera 161 side. Next, the image processing apparatus 160 captures an image of the first alignment mark MK1 of the first photoresist layer 131 through the camera 161. Next, the stage 140 is driven by the drive unit 143 while the position of the second photomask 152 relative to the light source 144 is fixed at the position in step S15. Then, the substrate 110 (the first photoresist layer 131, the first photoresist layer 131, so that the first alignment mark MK1 of the first photoresist layer 131 that is capturing an image matches the second alignment mark MK2 of the recorded photographed image 163). The position of the second photoresist layer 132) is adjusted.

次に、第２フォトレジスト層１３２に第２フォトマスク１５２の第２パターンＰＴ２を転写する（Ｓ１７）。本工程Ｓ１７は、第２フォトレジスト層１３２を露光する第２露光工程である。図７に示すように、第２フォトレジスト層１３２の露光は、第１フォトレジスト層１３１の露光と同様である。本工程Ｓ１７により、第２フォトレジスト層１３２に、第２パターンＰＴ２及び第２アライメントマークＭＫ２が転写される。 Next, the second pattern PT2 of the second photomask 152 is transferred to the second photoresist layer 132 (S17). This step S17 is a second exposure step in which the second photoresist layer 132 is exposed. As shown in FIG. 7, the exposure of the second photoresist layer 132 is the same as the exposure of the first photoresist layer 131. Through this step S17, the second pattern PT2 and the second alignment mark MK2 are transferred to the second photoresist layer 132.

次に、第１フォトレジスト層１３１及び第２フォトレジスト層１３２を現像する（Ｓ１８）。露光によって生じた現像液に対する溶解性の差異を利用し、現像液によって第１フォトレジスト層１３１及び第２フォトレジスト層１３２の不要な部分を洗い流す。図８に示す例では、第２フォトレジスト層１３２はポジ型の感光性樹脂であり、露光によって溶解性が増大しており、露光された第２パターンＰＴ２及び第２アライメントマークＭＫ２に応じて第２フォトレジスト層１３２が除去されている。なお、図８に示すように、第１アライメントマークＭＫ１は複数設けられていてもよく、第２アライメントマークＭＫ２も複数設けられていてもよい。第１アライメントマークＭＫ１を複数設ける場合、複数の第１アライメントマークＭＫ１は、互いに離れていた方が位置合わせの精度を向上させる点で有利である。 Next, the first photoresist layer 131 and the second photoresist layer 132 are developed (S18). Using the difference in solubility in the developer generated by the exposure, unnecessary portions of the first photoresist layer 131 and the second photoresist layer 132 are washed away by the developer. In the example shown in FIG. 8, the second photoresist layer 132 is a positive photosensitive resin, and its solubility is increased by exposure, and the second photoresist layer 132 is changed according to the exposed second pattern PT2 and second alignment mark MK2. 2 The photoresist layer 132 has been removed. As shown in FIG. 8, a plurality of first alignment marks MK1 may be provided, and a plurality of second alignment marks MK2 may be provided. When a plurality of first alignment marks MK1 are provided, it is advantageous that the plurality of first alignment marks MK1 are separated from each other in terms of improving the alignment accuracy.

次に、エッチングする（Ｓ１９）。本工程Ｓ１９では、まず、第１パターンＰＴ１に応じた第１金属層１２１の除去、及び第２パターンＰＴ２に応じた第２金属層１２２の除去が行われる。次に、第１パターンＰＴ１及び第２パターンに応じた基板１１０の除去が行われる。金属層の除去は、例えばヨウ素系のエッチング溶液を用いたウエットエッチングによって処理される。水晶の除去は、例えばフッ酸系のエッチング溶液を用いたウエットエッチングによって処理される。 Next, etching is performed (S19). In this step S19, first, the removal of the first metal layer 121 corresponding to the first pattern PT1 and the removal of the second metal layer 122 corresponding to the second pattern PT2 are performed. Next, the substrate 110 is removed according to the first pattern PT1 and the second pattern. The metal layer is removed by wet etching using, for example, an iodine-based etching solution. The removal of the crystal is processed, for example, by wet etching using a hydrofluoric acid-based etching solution.

上記においては、基板１１０の中に複数の圧電基板を形成する工程における本実施形態の適用例について説明した。すなわち、第１パターンＰＴ１及び第２パターンＰＴ２は、基板１１０の中に複数の圧電基板の外形を形成するためのパターンである。この場合、第１フォトレジスト層１３１の第１パターンＰＴ１は、基板１１０の第１主面１１１の法線方向から平面視したときの圧電基板の外形パターンであり、第２フォトレジスト層１３２の第２パターンＰＴ２は、基板１１０の第２主面１１２の法線方向から平面視したときの圧電基板の外形パターンである。第１フォトレジスト層１３１の第１パターンＰＴ１は、第１主面１１１の法線方向において、第２フォトレジスト層１３２の第２パターンＰＴ２と精度よく重なることが望ましい。 In the above, the application example of this embodiment in the process of forming a plurality of piezoelectric substrates in the substrate 110 has been described. That is, the first pattern PT1 and the second pattern PT2 are patterns for forming the outer shapes of a plurality of piezoelectric substrates in the substrate 110. In this case, the first pattern PT1 of the first photoresist layer 131 is an external pattern of the piezoelectric substrate when viewed from the normal direction of the first major surface 111 of the substrate 110, and the first pattern PT1 of the second photoresist layer 132 is the first pattern PT1. The two patterns PT2 are external patterns of the piezoelectric substrate when viewed from the normal direction of the second main surface 112 of the substrate 110. The first pattern PT1 of the first photoresist layer 131 desirably overlaps with the second pattern PT2 of the second photoresist layer 132 with high accuracy in the normal direction of the first main surface 111.

但し、本実施形態に係る圧電振動素子の製造方法は、両面にフォトレジスト層を形成しそれぞれのフォトレジスト層へのパターニングに位置合わせを必要とする工程であれば、いずれの工程にも適用可能である。例えば、基板１１０が複数の圧電基板を有する集合圧電基板であり、第１パターンＰＴ１及び第２パターンＰＴ２が、それぞれ、圧電基板の一部の厚みを変化させるためのパターンであってもよい。第１パターンＰＴ１及び第２パターンＰＴ２がメサ型構造を形成するためのパターンである場合、第１フォトレジスト層１３１の第１パターンＰＴ１及び第２フォトレジスト層１３２の第２パターンＰＴ２は、圧電基板の中央に位置する振動部に重なるように形成されるパターンであり、第１主面１１１の法線方向において互いに精度よく重なることが望ましい。そして、エッチングする工程Ｓ１９では、基板１１０にハーフエッチングがなされる。また、例えば、第１パターンＰＴ１及び第２パターンＰＴ２が、それぞれ、圧電基板に各種電極を形成するためのパターンであってもよい。この場合、第１パターンＰＴ１は、第１励振電極を形成するために圧電基板の振動部に重なるように形成されるパターンを含み、第２パターンＰＴ２は、第２励振電極を形成するために圧電基板の振動部に重なるように形成されるパターンを含む。第１フォトレジスト層１３１の第１パターンＰＴ１のうち第１励振電極に対応する部分は、第１主面１１１の法線方向において、第２フォトレジスト層１３２の第２パターンＰＴ２のうち第２励振電極に対応する部分と精度よく重なることが望ましい。そして、エッチングする工程Ｓ１９では、第１金属層１２１及び第２金属層１２２がエッチングされ、基板１１０はエッチングされない。 However, the method of manufacturing a piezoelectric vibration element according to the present embodiment can be applied to any process as long as a photoresist layer is formed on both surfaces and alignment is required for patterning on each photoresist layer. It is. For example, the substrate 110 may be a collective piezoelectric substrate having a plurality of piezoelectric substrates, and each of the first pattern PT1 and the second pattern PT2 may be a pattern for changing the thickness of a part of the piezoelectric substrate. When the first pattern PT1 and the second pattern PT2 are patterns for forming a mesa structure, the first pattern PT1 of the first photoresist layer 131 and the second pattern PT2 of the second photoresist layer 132 are piezoelectric substrates. It is desirable that the pattern is formed so as to overlap with the vibration portion located in the center of the first main surface 111 and overlap with each other in the normal direction. Then, in the etching step S19, the substrate 110 is half-etched. Further, for example, the first pattern PT1 and the second pattern PT2 may be patterns for forming various electrodes on the piezoelectric substrate. In this case, the first pattern PT1 includes a pattern that is formed so as to overlap the vibration portion of the piezoelectric substrate in order to form the first excitation electrode, and the second pattern PT2 is a piezoelectric pattern that forms the second excitation electrode. A pattern formed so as to overlap with the vibration part of the substrate is included. The portion corresponding to the first excitation electrode in the first pattern PT1 of the first photoresist layer 131 is the second excitation in the second pattern PT2 of the second photoresist layer 132 in the normal direction of the first main surface 111. It is desirable to overlap with the part corresponding to the electrode with high accuracy. In the etching step S19, the first metal layer 121 and the second metal layer 122 are etched, and the substrate 110 is not etched.

圧電振動素子の製造においては、上記の工程の後、集合圧電基板となった基板１１０から、圧電基板を分離して小片化する工程が実施される。集合圧電基板から分離された圧電基板は、各種電極を備えた圧電振動素子として取得される。 In the manufacture of the piezoelectric vibration element, after the above steps, a step of separating the piezoelectric substrate from the substrate 110 that has become the collective piezoelectric substrate and making it into small pieces is performed. The piezoelectric substrate separated from the collective piezoelectric substrate is obtained as a piezoelectric vibration element including various electrodes.

以上のとおり、本実施形態によれば、第１主面１１１と第１主面１１１に対向する第２主面１１２とを有する圧電性を有する基板１１０を準備する工程と、基板１１０の第１主面１１１側に第１フォトレジスト層１３１を形成し、第２主面１１２側に第２フォトレジスト層１３２を形成する工程と、第１フォトマスク１５１を用いて第１フォトレジスト層１３１を露光し、第１フォトレジスト層１３１に第１パターンＰＴ１及び第１アライメントマークＭＫ１を転写する第１露光工程と、第２フォトマスク１５２の第２アライメントマークＭＫ２を撮影し、第２アライメントマークＭＫ２の撮影画像１６３を記録する工程と、第１フォトレジスト層１３１の第１アライメントマークＭＫ１と第２アライメントマークＭＫ２の撮影画像１６３とに基づいて基板１１０の第２フォトマスク１５２に対する相対位置を調整する工程と、第２フォトマスク１５２を用いて第２フォトレジスト層１３２を露光し、第２フォトレジスト層１３２に第２パターンＰＴ２を転写する第２露光工程と、第１及び第２フォトレジスト層１３１，１３２を現像する工程と、を含む圧電振動素子の製造方法、が提供される。 As described above, according to the present embodiment, the step of preparing the piezoelectric substrate 110 having the first main surface 111 and the second main surface 112 opposite to the first main surface 111, and the first of the substrate 110 The first photoresist layer 131 is formed on the main surface 111 side, the second photoresist layer 132 is formed on the second main surface 112 side, and the first photoresist layer 131 is exposed using the first photomask 151. Then, the first exposure step of transferring the first pattern PT1 and the first alignment mark MK1 to the first photoresist layer 131, the second alignment mark MK2 of the second photomask 152, and the second alignment mark MK2 are photographed. A step of recording the image 163, and a captured image 163 of the first alignment mark MK1 and the second alignment mark MK2 of the first photoresist layer 131; And adjusting the relative position of the substrate 110 with respect to the second photomask 152, exposing the second photoresist layer 132 using the second photomask 152, and transferring the second pattern PT2 to the second photoresist layer 132. There is provided a method of manufacturing a piezoelectric vibration element including a second exposure step of developing, and a step of developing the first and second photoresist layers 131 and 132.

上記の実施形態によれば、現像工程を経ていないため第１フォトレジスト層の第１アライメントマークの形状が変化せず、第１フォトレジスト層の第１アライメントマークと、第２フォトマスクの第２アライメントマークと、の位置合わせの精度を向上させることができる。これにより、エッチング工程の加工精度が向上し、圧電振動素子の製造工程における歩留りを向上させることができる。従って、製造コストを低減することができる圧電振動素子の製造方法を提供することが可能となる。 According to the above embodiment, since the development process is not performed, the shape of the first alignment mark of the first photoresist layer does not change, and the first alignment mark of the first photoresist layer and the second alignment mark of the second photomask are not changed. The alignment accuracy with the alignment mark can be improved. Thereby, the processing accuracy of the etching process is improved, and the yield in the manufacturing process of the piezoelectric vibration element can be improved. Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing a piezoelectric vibration element that can reduce the manufacturing cost.

第１フォトレジスト層１３１は、第１露光工程において、第１フォトレジスト層１３１を第１パターンＰＴ１及び第１アライメントマークＭＫ１に応じて変色させるような材料を含んでもよい。例えば、第１フォトレジスト層１３１は、光を照射されることで可逆的に変色する、いわゆるフォトクロミック材料を含む。これによれば、撮影画像の中の第１アライメントマークの境界部分をより鮮明に識別することができるため、位置合わせの精度を向上させることができる。 The first photoresist layer 131 may include a material that changes the color of the first photoresist layer 131 according to the first pattern PT1 and the first alignment mark MK1 in the first exposure step. For example, the first photoresist layer 131 includes a so-called photochromic material that changes color reversibly when irradiated with light. According to this, since the boundary portion of the first alignment mark in the captured image can be identified more clearly, the alignment accuracy can be improved.

第１及び第２フォトレジスト層１３１，１３２を形成する工程の前に、基板１１０の第１主面１１１上に第１金属層１２１を形成し、第２主面１１２上に第２金属層１２２を形成し、第１及び第２フォトレジスト層１３１，１３２を形成する工程は、第１金属層１２１上に第１フォトレジスト層１３１を形成し、第２金属層１２２上に第２フォトレジスト層１３２を形成することを含んでもよい。これにより、第１及び第２金属層を圧電基板のエッチング工程における防蝕膜として機能させ、エッチング工程の加工精度を向上させることができる。また、第１金属層及び第２金属層を各種電極に加工することもできる。 Prior to the step of forming the first and second photoresist layers 131 and 132, the first metal layer 121 is formed on the first main surface 111 of the substrate 110 and the second metal layer 122 is formed on the second main surface 112. Forming the first and second photoresist layers 131 and 132 includes forming the first photoresist layer 131 on the first metal layer 121 and the second photoresist layer on the second metal layer 122. Forming 132 may be included. Thereby, the first and second metal layers can function as a corrosion protection film in the etching process of the piezoelectric substrate, and the processing accuracy of the etching process can be improved. In addition, the first metal layer and the second metal layer can be processed into various electrodes.

第１パターンＰＴ１が第１励振電極のパターンを含む電極パターンであり、第２パターンＰＴ２が圧電基板を挟んで第１励振電極と対向する第２励振電極のパターンを含む電極パターンであってもよい。これによれば、第１励振電極及び第２励振電極の相対位置の精度を向上させ、励振電極を形成する工程における不良品の発生率を低減することができる。 The first pattern PT1 may be an electrode pattern including a pattern of a first excitation electrode, and the second pattern PT2 may be an electrode pattern including a pattern of a second excitation electrode facing the first excitation electrode across the piezoelectric substrate. . According to this, it is possible to improve the accuracy of the relative positions of the first excitation electrode and the second excitation electrode, and to reduce the incidence of defective products in the process of forming the excitation electrode.

第１及び第２パターンＰＴ１，ＰＴ２は、第１主面１１１の法線方向から平面視したときの圧電基板の外形パターンであってもよい。本実施形態の製造方法を圧電基板の外形形状の形成に適用することで、基板をエッチングして複数の圧電基板を有する集合圧電基板とする工程における不良品の発生率を低減することができる。 The first and second patterns PT1 and PT2 may be external patterns of the piezoelectric substrate when viewed from the normal direction of the first main surface 111. By applying the manufacturing method of the present embodiment to the formation of the outer shape of the piezoelectric substrate, it is possible to reduce the incidence of defective products in the process of etching the substrate into a collective piezoelectric substrate having a plurality of piezoelectric substrates.

第１及び第２パターンＰＴ１，ＰＴ２は、圧電基板の一部の厚みを変化させるためのパターンであってもよい。これによれば、圧電基板を平板状から例えばメサ型構造に加工する工程における不良品の発生率を低減することができる。 The first and second patterns PT1, PT2 may be patterns for changing the thickness of a part of the piezoelectric substrate. According to this, it is possible to reduce the incidence of defective products in the process of processing the piezoelectric substrate from a flat plate shape into, for example, a mesa structure.

第１及び第２アライメントマークＭＫ１，ＭＫ２は、それぞれ、少なくとも２箇所に設けられていてもよい。これによれば、アライメントマーク同士を重ねて位置合わせをする際に、基板全面の位置調整の正確性を向上させることができる。 The first and second alignment marks MK1 and MK2 may be provided at at least two locations, respectively. This makes it possible to improve the accuracy of position adjustment over the entire surface of the substrate when aligning the alignment marks with each other.

さらに、基板１１０をエッチングによって複数の圧電基板を有する集合圧電基板とする工程と、集合圧電基板から圧電基板を分離して圧電振動素子とする工程と、を含んでもよい。上記工程を経て製造された圧電振動素子は、周波数特性のばらつきを抑制することができるため、不良品の発生率を抑制し、製造コストを低減することができる。 Further, the substrate 110 may include a step of forming a collective piezoelectric substrate having a plurality of piezoelectric substrates by etching and a step of separating the piezoelectric substrate from the collective piezoelectric substrate to form a piezoelectric vibration element. Since the piezoelectric vibration element manufactured through the above steps can suppress variation in frequency characteristics, the generation rate of defective products can be suppressed and the manufacturing cost can be reduced.

次に、図９及び図１０を参照しつつ、本実施形態に係る圧電振動素子を利用して製造される圧電振動子の構成例について説明する。なお、以下においては、圧電基板として水晶片（ＱｕａｒｔｚＣｒｙｓｔａｌＢｌａｎｋ）を利用した水晶振動子（ＱｕａｒｔｚＣｒｙｓｔａｌＲｅｓｏｎａｔｏｒＵｎｉｔ）を例に挙げて説明する。ここで、図９は、圧電振動子の一例の分解斜視図である。図１０は、図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 Next, a configuration example of a piezoelectric vibrator manufactured using the piezoelectric vibration element according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. In the following description, a quartz resonator (Quartz Crystal Resonator Unit) using a quartz piece (Quartz Crystal Blank) as a piezoelectric substrate will be described as an example. Here, FIG. 9 is an exploded perspective view of an example of the piezoelectric vibrator. 10 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG.

図９に示すように、水晶振動子１は、水晶振動素子（ＱｕａｒｔｚＣｒｙｓｔａｌＲｅｓｏｎａｔｏｒ）１０と、蓋部材２０と、ベース部材３０とを備える。蓋部材２０及びベース部材３０は、水晶振動素子１０を収容するための保持器である。図９に示す例では、蓋部材２０は凹状をなしており、ベース部材３０は平板状をなしている。逆に、蓋部材２０が平板状、ベース部材３０が凹状であってもよい。 As shown in FIG. 9, the crystal resonator 1 includes a crystal resonator element (Quartz Crystal Resonator) 10, a lid member 20, and a base member 30. The lid member 20 and the base member 30 are holders for housing the crystal resonator element 10. In the example shown in FIG. 9, the lid member 20 has a concave shape, and the base member 30 has a flat plate shape. Conversely, the lid member 20 may be flat and the base member 30 may be concave.

水晶振動素子１０は、ＡＴカット型の水晶片（ＱｕａｒｔｚＣｒｙｓｔａｌＢｌａｎｋ）１１を有する。ＡＴカット型の水晶片１１は、人工水晶の結晶軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、Ｙ軸及びＺ軸をＸ軸の周りにＹ軸からＺ軸の方向に３５度１５分±１分３０秒回転させた軸をそれぞれＹ´軸及びＺ´軸とした場合、Ｘ軸及びＺ´軸によって特定される面と平行な面（以下、「ＸＺ´面」と呼ぶ。）を主面として切り出されたものである。水晶片１１は、ＸＺ´面において矩形状であり、Ｘ軸方向に平行な長辺が延在する長辺方向と、Ｚ´軸方向に平行な短辺が延在する短辺方向と、Ｙ´軸方向に平行な厚さが延在する厚さ方向を有する。水晶片１１は、互いに対向するＸＺ´面である第１主面１２ａ及び第２主面１２ｂと、短辺に沿って延在し両主面を繋ぐ端面１２ｃと、を有する。 The quartz resonator element 10 includes an AT-cut type quartz piece (Quartz Crystal Blank) 11. The AT-cut crystal piece 11 has an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis which are crystal axes of artificial quartz, and the Y-axis and the Z-axis are 35 degrees 15 minutes around the X-axis from the Y-axis to the Z-axis When the axes rotated by ± 1 minute 30 seconds are defined as the Y ′ axis and the Z ′ axis, respectively, a plane parallel to the plane specified by the X axis and the Z ′ axis (hereinafter referred to as “XZ ′ plane”). It was cut out as the main surface. The crystal piece 11 has a rectangular shape on the XZ ′ plane, a long side direction in which a long side parallel to the X-axis direction extends, a short side direction in which a short side parallel to the Z′-axis direction extends, and Y A thickness direction parallel to the 'axis direction extends. The crystal piece 11 has a first main surface 12a and a second main surface 12b which are XZ ′ surfaces facing each other, and an end surface 12c extending along the short side and connecting the two main surfaces.

ＡＴカット水晶片を用いた水晶振動素子は、広い温度範囲で極めて高い周波数安定性を有し、また、経時変化特性にも優れている上、低コストで製造することが可能である。また、ＡＴカット水晶振動素子は、厚みすべり振動モード（ＴｈｉｃｋｎｅｓｓＳｈｅａｒＭｏｄｅ）を主振動として用いられる。なお、水晶片のカット角度は、ＡＴカット以外の異なるカット（例えばＢＴカットなど）を適用してもよい。また、水晶片１１は、ＸＺ´面において矩形状をなしているが、これに限定されるものではなく、櫛歯型であってもよい。 A quartz resonator element using an AT-cut quartz piece has extremely high frequency stability over a wide temperature range, is excellent in aging characteristics, and can be manufactured at low cost. In addition, the AT-cut crystal resonator element uses a thickness shear vibration mode as a main vibration. In addition, you may apply different cuts (for example, BT cut etc.) other than AT cut for the cut angle of a crystal piece. Further, although the crystal piece 11 has a rectangular shape on the XZ ′ plane, it is not limited to this and may be a comb-teeth type.

水晶振動素子１０は、一対の電極を構成する第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂを有する。第１励振電極１４ａは、第１主面１２ａの中央部に設けられている。また、第２励振電極１４ｂは、第２主面１２ｂの中央部に設けられている。第１励振電極１４ａと第２励振電極１４ｂは、水晶片１１を挟んで互いに対向して設けられている。第１励振電極１４ａと第２励振電極１４ｂとは、ＸＺ´面において略全体が重なり合うように配置されている。 The crystal resonator element 10 includes a first excitation electrode 14a and a second excitation electrode 14b that constitute a pair of electrodes. The first excitation electrode 14a is provided at the center of the first main surface 12a. The second excitation electrode 14b is provided at the center of the second main surface 12b. The first excitation electrode 14a and the second excitation electrode 14b are provided to face each other with the crystal piece 11 in between. The first excitation electrode 14a and the second excitation electrode 14b are disposed so as to substantially overlap each other on the XZ ′ plane.

水晶振動素子１０は、一対の引出電極１５ａ，１５ｂと、一対の接続電極１６ａ，１６ｂと、を有する。接続電極１６ａは、引出電極１５ａを介して第１励振電極１４ａと電気的に接続されている。また、接続電極１６ｂは、引出電極１５ｂを介して第２励振電極１４ｂと電気的に接続されている。接続電極１６ａ及び１６ｂは、第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂをベース部材３０に電気的に接続するための端子である。第１主面１２ａにおいて、第１励振電極１４ａ、引出電極１５ａ、及び接続電極１６ａは連続して設けられている。さらに、接続電極１６ａは、端面１２ｃ及び第２主面１２ｂに亘って延在している。第２主面１２ｂにおいても同様に、第２励振電極１４ｂ、引出電極１５ｂ、及び接続電極１６ｂが連続して設けられている。また、接続電極１６ｂは、端面１２ｃ及び第１主面１２ａに亘って延在している。図７に示した構成例では、接続電極１６ａ及び１６ｂは、水晶片１１の短辺方向（Ｚ´軸方向）に沿って配列されている。なお、接続電極１６ａ及び１６ｂは、水晶片１１の長辺方向（Ｘ軸方向）に沿って配列されていてもよい。また、接続電極１６ａ及び１６ｂは、水晶片１１の長辺又は短辺の中央付近に配置されてもよく、それぞれ水晶片１１の別の辺に配置されてもよい。 The crystal resonator element 10 has a pair of extraction electrodes 15a and 15b and a pair of connection electrodes 16a and 16b. The connection electrode 16a is electrically connected to the first excitation electrode 14a via the extraction electrode 15a. The connection electrode 16b is electrically connected to the second excitation electrode 14b through the extraction electrode 15b. The connection electrodes 16 a and 16 b are terminals for electrically connecting the first excitation electrode 14 a and the second excitation electrode 14 b to the base member 30. On the first main surface 12a, the first excitation electrode 14a, the extraction electrode 15a, and the connection electrode 16a are provided continuously. Further, the connection electrode 16a extends over the end surface 12c and the second main surface 12b. Similarly, on the second main surface 12b, the second excitation electrode 14b, the extraction electrode 15b, and the connection electrode 16b are continuously provided. The connection electrode 16b extends over the end surface 12c and the first main surface 12a. In the configuration example shown in FIG. 7, the connection electrodes 16 a and 16 b are arranged along the short side direction (Z′-axis direction) of the crystal piece 11. The connection electrodes 16a and 16b may be arranged along the long side direction (X-axis direction) of the crystal piece 11. Further, the connection electrodes 16 a and 16 b may be arranged near the center of the long side or the short side of the crystal piece 11, or may be arranged on different sides of the crystal piece 11.

導電性保持部材３６ａ，３６ｂは、ベース部材３０の一対の電極パッドに、接続電極１６ａ及び１６ｂをそれぞれ電気的に接続する。導電性保持部材３６ａ，３６ｂは、例えば、紫外線硬化樹脂などの導電性接着剤によって形成される。導電性保持部材３６ａは、例えば、第２主面１２ｂ及び端面１２ｃの接続電極１６ａと接触している。導電性保持部材３６ｂについても同様である。導電性保持部材と接続電極との接触面積を増加させることで、電極パッドと接続電極との導電性を向上させることができる。 The conductive holding members 36 a and 36 b electrically connect the connection electrodes 16 a and 16 b to the pair of electrode pads of the base member 30, respectively. The conductive holding members 36a and 36b are formed of a conductive adhesive such as an ultraviolet curable resin, for example. For example, the conductive holding member 36a is in contact with the connection electrodes 16a on the second main surface 12b and the end surface 12c. The same applies to the conductive holding member 36b. By increasing the contact area between the conductive holding member and the connection electrode, the conductivity between the electrode pad and the connection electrode can be improved.

蓋部材２０は、ベース部材３０に接合され、これによって水晶振動素子１０を内部空間２６に収容する。蓋部材２０は、内面２４及び外面２５を有し、ベース部材３０の第３主面３２ａに向かって開口した凹状をなしている。蓋部材２０は、ベース部材３０の第３主面３２ａに対向する天面部２１と、天面部２１の外縁に接続されておりかつ天面部２１の主面に対して交差する方向に延在する側壁部２２とを有する。蓋部材２０は、凹状の開口縁（側壁部２２の端面）においてベース部材３０の第３主面３２ａに対向する対向面２３を有し、この対向面２３は、水晶振動素子１０の周囲を囲むように枠状に延在している。 The lid member 20 is joined to the base member 30, and thereby accommodates the crystal resonator element 10 in the internal space 26. The lid member 20 has an inner surface 24 and an outer surface 25, and has a concave shape that opens toward the third main surface 32 a of the base member 30. The lid member 20 has a top surface portion 21 that faces the third main surface 32 a of the base member 30, and a side wall that is connected to the outer edge of the top surface portion 21 and extends in a direction intersecting the main surface of the top surface portion 21. Part 22. The lid member 20 has a facing surface 23 that faces the third main surface 32 a of the base member 30 at the concave opening edge (end surface of the side wall portion 22), and this facing surface 23 surrounds the periphery of the crystal resonator element 10. It extends like a frame.

ベース部材３０は水晶振動素子１０を励振可能に支持するものである。具体的には、水晶振動素子１０は導電性保持部材３６ａ，３６ｂを介してベース部材３０の第３主面３２ａに励振可能に保持されている。ベース部材３０は基体３１を有する。基体３１は、互いに対向するＸＺ´面である第３主面３２ａ及び第４主面３２ｂを有する。基体３１は、例えば絶縁性セラミック（アルミナ）などの焼結材である。 The base member 30 supports the crystal resonator element 10 so that it can be excited. Specifically, the crystal resonator element 10 is held on the third main surface 32a of the base member 30 through the conductive holding members 36a and 36b so as to be able to be excited. The base member 30 has a base 31. The base 31 has a third main surface 32a and a fourth main surface 32b that are XZ ′ surfaces facing each other. The base 31 is a sintered material such as insulating ceramic (alumina).

ベース部材３０は、第３主面３２ａに設けられた電極パッド３３ａ，３３ｂと、第２主面に設けられた外部電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄと、を有する。電極パッド３３ａ，３３ｂは、ベース部材３０と水晶振動素子１０とを電気的に接続するための端子である。また、外部電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄは、図示しない実装基板と水晶振動子１とを電気的に接続するための端子である。電極パッド３３ａは、Ｙ´軸方向に延在するビア電極３４ａを介して外部電極３５ａに電気的に接続され、電極パッド３３ｂは、Ｙ´軸方向に延在するビア電極３４ｂを介して外部電極３５ｂに電気的に接続されている。ビア電極３４ａ，３４ｂは基体３１をＹ´軸方向に貫通するビアホール内に形成される。 The base member 30 has electrode pads 33a and 33b provided on the third main surface 32a and external electrodes 35a, 35b, 35c and 35d provided on the second main surface. The electrode pads 33 a and 33 b are terminals for electrically connecting the base member 30 and the crystal resonator element 10. The external electrodes 35a, 35b, 35c, and 35d are terminals for electrically connecting a mounting substrate (not shown) and the crystal unit 1. The electrode pad 33a is electrically connected to the external electrode 35a via a via electrode 34a extending in the Y′-axis direction, and the electrode pad 33b is an external electrode via a via electrode 34b extending in the Y′-axis direction. It is electrically connected to 35b. The via electrodes 34a and 34b are formed in via holes that penetrate the base 31 in the Y′-axis direction.

ベース部材３０の電極パッド３３ａ，３３ｂは、第３主面３２ａ上においてベース部材３０のＸ軸負方向側の短辺付近に設けられ、ベース部材３０の短辺から離れてかつ当該短辺方向に沿って配列されている。電極パッド３３ａは、導電性保持部材３６ａを介して水晶振動素子１０の接続電極１６ａに接続され、他方、電極パッド３３ｂは、導電性保持部材３６ｂを介して水晶振動素子１０の接続電極１６ｂに接続される。 The electrode pads 33a and 33b of the base member 30 are provided in the vicinity of the short side of the base member 30 on the X axis negative direction side on the third main surface 32a, away from the short side of the base member 30 and in the short side direction. Are arranged along. The electrode pad 33a is connected to the connection electrode 16a of the crystal resonator element 10 via the conductive holding member 36a, while the electrode pad 33b is connected to the connection electrode 16b of the crystal resonator element 10 via the conductive holding member 36b. Is done.

複数の外部電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄは、第４主面３２ｂのそれぞれの角付近に設けられている。例えば、外部電極３５ａ，３５ｂが、電極パッド３３ａ，３３ｂの直下に配置されている。これによってＹ´軸方向に延在するビア電極３４ａ，３４ｂによって、外部電極３５ａ，３５ｂを電極パッド３３ａ，３３ｂに電気的に接続することができる。４つの外部電極３５ａ〜３５ｄのうち、ベース部材３０のＸ軸負方向側の短辺付近に配置された外部電極３５ａ，３５ｂは、水晶振動素子１０の入出力信号が供給される入出力電極である。また、ベース部材３０のＸ軸正方向側の短辺付近に配置された外部電極３５ｃ，３５ｄは、水晶振動素子１０の入出力信号が供給されないダミー電極となっている。このようなダミー電極には、水晶振動子１が実装される図示しない実装基板上の他の電子素子の入出力信号も供給されない。あるいは、外部電極３５ｃ，３５ｄは、接地電位が供給される接地用電極であってもよい。蓋部材２０が導電性材料からなる場合、蓋部材２０を接地用電極である外部電極３５ｃ，３５ｄに接続することによって、蓋部材２０にシールド機能を付加することができる。 The plurality of external electrodes 35a, 35b, 35c, and 35d are provided near the respective corners of the fourth main surface 32b. For example, the external electrodes 35a and 35b are disposed immediately below the electrode pads 33a and 33b. Accordingly, the external electrodes 35a and 35b can be electrically connected to the electrode pads 33a and 33b by the via electrodes 34a and 34b extending in the Y′-axis direction. Out of the four external electrodes 35a to 35d, the external electrodes 35a and 35b arranged near the short side of the base member 30 on the negative X-axis direction are input / output electrodes to which the input / output signals of the crystal resonator element 10 are supplied. is there. The external electrodes 35c and 35d arranged near the short side of the base member 30 on the X axis positive direction side are dummy electrodes to which input / output signals of the crystal resonator element 10 are not supplied. Such dummy electrodes are not supplied with input / output signals of other electronic elements on a mounting board (not shown) on which the crystal unit 1 is mounted. Alternatively, the external electrodes 35c and 35d may be grounding electrodes to which a ground potential is supplied. When the lid member 20 is made of a conductive material, a shielding function can be added to the lid member 20 by connecting the lid member 20 to the external electrodes 35c and 35d, which are grounding electrodes.

基体３１の第３主面３２ａには、封止枠３７が設けられている。例えば、封止枠３７は、第３主面３２ａの法線方向から平面視したときに矩形の枠状をなしている。また、電極パッド３３ａ，３３ｂは、封止枠３７の内側に配置されており、封止枠３７は水晶振動素子１０を囲むように設けられている。封止枠３７は、導電材料により構成されている。封止枠３７上には後述する接合部材４０が設けられ、これによって、蓋部材２０が接合部材４０及び封止枠３７を介してベース部材３０に接合される。例えば、ベース部材３０の電極パッド３３ａ，３３ｂ、外部電極３５ａ〜ｄ及び封止枠３７はいずれも金属膜から構成されている。当該金属膜は、例えば、基体３１に近づく側（下層）から離間する側（上層）にかけて、モリブデン（Ｍｏ）層、ニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層がこの順に積層されて構成されている。また、ビア電極３４ａ，３４ｂは、基体３１のビアホールにモリブデン（Ｍｏ）などの金属材料を充填して形成することができる。 A sealing frame 37 is provided on the third main surface 32 a of the base 31. For example, the sealing frame 37 has a rectangular frame shape when viewed from the normal direction of the third major surface 32a. The electrode pads 33 a and 33 b are disposed inside the sealing frame 37, and the sealing frame 37 is provided so as to surround the crystal resonator element 10. The sealing frame 37 is made of a conductive material. A joining member 40 described later is provided on the sealing frame 37, whereby the lid member 20 is joined to the base member 30 via the joining member 40 and the sealing frame 37. For example, the electrode pads 33a and 33b, the external electrodes 35a to 35d, and the sealing frame 37 of the base member 30 are all made of a metal film. The metal film is configured, for example, by laminating a molybdenum (Mo) layer, a nickel (Ni) layer, and a gold (Au) layer in this order from a side closer to the base 31 (lower layer) to a side separated (upper layer). Yes. The via electrodes 34a and 34b can be formed by filling the via hole of the base 31 with a metal material such as molybdenum (Mo).

蓋部材２０及びベース部材３０の両者が封止枠３７及び接合部材４０を介して接合されることによって、水晶振動素子１０が、蓋部材２０とベース部材３０とによって囲まれた内部空間（キャビティ）２６に封止される。この場合、内部空間２６の圧力は大気圧力よりも低圧な真空状態であることが好ましく、これにより第１励振電極１４ａ，第２励振電極１４ｂの酸化による水晶振動子１の周波数特性の経時変化などが低減できる。 When both the lid member 20 and the base member 30 are joined via the sealing frame 37 and the joining member 40, the quartz resonator element 10 is surrounded by the lid member 20 and the base member 30 (cavity). 26 is sealed. In this case, the pressure in the internal space 26 is preferably in a vacuum state lower than the atmospheric pressure, so that the frequency characteristics of the crystal resonator 1 change with time due to oxidation of the first excitation electrode 14a and the second excitation electrode 14b. Can be reduced.

接合部材４０は、蓋部材２０及びベース部材３０の各全周に亘って設けられている。具体的には、接合部材４０は封止枠３７上に設けられている。封止枠３７及び接合部材４０が、蓋部材２０の側壁部２２の対向面２３と、ベース部材３０の第３主面３２ａと、の間に介在することによって、水晶振動素子１０が蓋部材２０及びベース部材３０によって封止される。 The joining member 40 is provided over the entire circumference of the lid member 20 and the base member 30. Specifically, the joining member 40 is provided on the sealing frame 37. Since the sealing frame 37 and the joining member 40 are interposed between the facing surface 23 of the side wall portion 22 of the lid member 20 and the third main surface 32a of the base member 30, the crystal resonator element 10 is covered with the lid member 20. And the base member 30 is sealed.

本構成例に係る水晶振動素子１０は、水晶片１１の長辺方向の一方端（導電性保持部材３６ａ，３６ｂが配置される側の端部）が固定端であり、その他方端が自由端となっている。また、水晶振動素子１０、蓋部材２０、及びベース部材３０は、ＸＺ´面において、それぞれ矩形状をなしており、互いに長辺方向及び短辺方向が同一である。 In the crystal resonator element 10 according to this configuration example, one end of the crystal piece 11 in the long side direction (the end on the side where the conductive holding members 36a and 36b are disposed) is a fixed end, and the other end is a free end. It has become. In addition, the crystal resonator element 10, the lid member 20, and the base member 30 have rectangular shapes on the XZ ′ plane, and the long side direction and the short side direction are the same.

但し、水晶振動素子１０の固定端の位置は特に限定されるものではなく、水晶片１１の長辺方向の両端においてベース部材３０に固定されていてもよい。この場合、水晶振動素子１０を水晶片１１の長辺方向の両端において固定する態様で、水晶振動素子１０及びベース部材３０の各電極を形成すればよい。 However, the position of the fixed end of the crystal resonator element 10 is not particularly limited, and may be fixed to the base member 30 at both ends in the long side direction of the crystal piece 11. In this case, the crystal resonator element 10 and the electrodes of the base member 30 may be formed in such a manner that the crystal resonator element 10 is fixed at both ends of the crystal piece 11 in the long side direction.

本構成例に係る水晶振動子１においては、ベース部材３０の外部電極３５ａ，３５ｂを介して、水晶振動素子１０における一対の励振電極１４ａ，１４ｂの間に交番電界を印加する。これにより、厚みすべり振動モードなどの所定の振動モードによって水晶片１１が振動し、該振動に伴う共振特性が得られる。 In the crystal resonator 1 according to this configuration example, an alternating electric field is applied between the pair of excitation electrodes 14 a and 14 b in the crystal resonator element 10 via the external electrodes 35 a and 35 b of the base member 30. As a result, the crystal piece 11 vibrates in a predetermined vibration mode such as a thickness shear vibration mode, and resonance characteristics associated with the vibration are obtained.

以上のような水晶振動子を製造する場合に、本実施形態に係る製造方法を適用した水晶振動素子を用いることで、水晶振動素子の加工精度の向上により水晶振動子の性能のばらつきを抑制することができる。 When manufacturing the crystal resonator as described above, by using the crystal resonator element to which the manufacturing method according to the present embodiment is applied, it is possible to suppress variation in the performance of the crystal resonator by improving the processing accuracy of the crystal resonator element. be able to.

次に、圧電振動子の変形例について説明する。以下の変形例では、上記実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については逐次言及しない。 Next, a modified example of the piezoelectric vibrator will be described. In the following modified example, description of matters common to the above embodiment is omitted, and only different points will be described. In particular, the same operation effect by the same configuration will not be mentioned sequentially.

＜変形例＞
図１１は、変形例に係る圧電振動素子の斜視図である。変形例は、圧電振動素子２１０の形状が音叉型である点で、図９に示した構成例と相違している。具体的には、圧電基板２１１が互いに平行に配置された２つの音叉腕部２１９ａ，２１９ｂを有する。音叉腕部２１９ａ，２１９ｂは、Ｘ軸方向に延在し、Ｚ´軸方向に並び、端面２１２ｃ側の連結部２１９ｃで互いに連結されている。音叉腕部２１９ａでは、ＸＺ´面に平行であり互いに対向する一対の主面にそれぞれ励振電極２１４ａが設けられ、当該一対の主面と交差し互いに対向する一対の側端面にそれぞれ励振電極２１４ｂが設けられている。音叉腕部２１９ｂでは、一対の主面にそれぞれ励振電極２１４ｂが設けられ、一対の側端面にそれぞれ励振電極２１４ａが設けられている。なお、圧電振動素子２１０の構成は特に限定されるものではなく、音叉腕部の形状や励振電極の配置などが異なっていてもよい。 <Modification>
FIG. 11 is a perspective view of a piezoelectric vibration element according to a modification. The modification is different from the configuration example shown in FIG. 9 in that the shape of the piezoelectric vibration element 210 is a tuning fork type. Specifically, the piezoelectric substrate 211 has two tuning fork arm portions 219a and 219b arranged in parallel to each other. The tuning fork arm portions 219a and 219b extend in the X-axis direction, are aligned in the Z′-axis direction, and are connected to each other by a connecting portion 219c on the end face 212c side. In the tuning fork arm portion 219a, excitation electrodes 214a are provided on a pair of main surfaces that are parallel to the XZ 'plane and face each other, and excitation electrodes 214b are provided on a pair of side end faces that cross the pair of main surfaces and face each other. Is provided. In the tuning fork arm portion 219b, an excitation electrode 214b is provided on each of the pair of main surfaces, and an excitation electrode 214a is provided on each of the pair of side end surfaces. The configuration of the piezoelectric vibration element 210 is not particularly limited, and the shape of the tuning fork arm, the arrangement of the excitation electrodes, and the like may be different.

以上のような変形例においても、上記したのと同様の効果を得ることができる。 Even in the above modification, the same effect as described above can be obtained.

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 The embodiments described above are for facilitating the understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. The present invention can be changed / improved without departing from the spirit thereof, and the present invention includes equivalents thereof. In other words, those obtained by appropriately modifying the design of each embodiment by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention as long as they include the features of the present invention. For example, each element included in each embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be changed as appropriate. In addition, each element included in each embodiment can be combined as much as technically possible, and combinations thereof are included in the scope of the present invention as long as they include the features of the present invention.

１１０…圧電性を有する基板１１１…第１主面１１２…第２主面
１２１…第１金属層１２２…第２金属層
１３１…第１フォトレジスト層１３２…第２フォトレジスト層
１４０…ステージ１４２…窓部１４３…駆動部１４４…光源１４５…光束
１５１…第１フォトマスクＭＫ１…第１アライメントマークＰＴ１…第１パターン
１５２…第２フォトマスクＭＫ２…第２アライメントマークＰＴ２…第２パターン
１６０…画像処理装置１６１…カメラ１６２…モニタ１６３…撮影画像 DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Substrate which has piezoelectricity 111 ... 1st main surface 112 ... 2nd main surface 121 ... 1st metal layer 122 ... 2nd metal layer 131 ... 1st photoresist layer 132 ... 2nd photoresist layer 140 ... Stage 142 ... Window part 143 ... Drive part 144 ... Light source 145 ... Light flux 151 ... First photomask MK1 ... First alignment mark PT1 ... First pattern 152 ... Second photomask MK2 ... Second alignment mark PT2 ... Second pattern 160 ... Image processing Device 161 ... Camera 162 ... Monitor 163 ... Photographed image

Claims

Preparing a piezoelectric substrate having a first main surface and a second main surface facing the first main surface;
Forming a first photoresist layer on the first principal surface side of the substrate and forming a second photoresist layer on the second principal surface side;
A first exposure step of exposing the first photoresist layer using a first photomask, and transferring a first pattern and a first alignment mark to the first photoresist layer;
Photographing the second alignment mark of the second photomask, and recording a photographed image of the second alignment mark;
Adjusting a relative position of the substrate with respect to the second photomask based on the first alignment mark of the first photoresist layer and the captured image of the second alignment mark;
Exposing the second photoresist layer using the second photomask and transferring a second pattern to the second photoresist layer; and
Developing the first and second photoresist layers;
A method for manufacturing a piezoelectric vibration element including:

The first photoresist layer includes
2. The method of manufacturing a piezoelectric vibration element according to claim 1, wherein the first exposure step includes a material that changes a color of the first photoresist layer according to the first pattern and the first alignment mark. 3.

The method for manufacturing a piezoelectric vibration element according to claim 2, wherein the first photoresist layer includes a photochromic material.

Before the step of forming the first and second photoresist layers, forming a first metal layer on the first main surface of the substrate, forming a second metal layer on the second main surface;
The step of forming the first and second photoresist layers includes forming the first photoresist layer on the first metal layer and forming the second photoresist layer on the second metal layer. The manufacturing method of the piezoelectric vibration element of any one of Claim 1 to 3 containing.

The first pattern is an electrode pattern including a pattern of a first excitation electrode;
5. The method of manufacturing a piezoelectric vibration element according to claim 4, wherein the second pattern is an electrode pattern including a pattern of a second excitation electrode facing the first excitation electrode across a piezoelectric substrate.

5. The piezoelectric vibration element according to claim 1, wherein the first and second patterns are external patterns of a piezoelectric substrate when viewed in plan from the normal direction of the first main surface. 6. Method.

5. The method for manufacturing a piezoelectric vibrating element according to claim 1, wherein the first and second patterns are patterns for changing a thickness of a part of the piezoelectric substrate.

8. The method of manufacturing a piezoelectric vibration element according to claim 1, wherein the first and second alignment marks are provided in at least two places, respectively.

Furthermore, the step of making the substrate a collective piezoelectric substrate having a plurality of piezoelectric substrates by etching,
The method for manufacturing a piezoelectric vibration element according to claim 1, further comprising: separating the piezoelectric substrate from the collective piezoelectric substrate to form a piezoelectric vibration element.