JP6677490B2 - 水晶ウエハおよび水晶ウエハ製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウエハ処理による水晶振動素子を大量生産する際に使用する水晶ウエハの構造の改良に関するものである。

移動通信機器等の電子機器に搭載される水晶デバイスに用いられる水晶振動素子は、略矩形形状の水晶片と水晶片に設けられている金属パターンとから構成されている。このような水晶振動素子は、水晶片が連結腕部により連結され、かつ、水晶片となる部分に金属パターンが形成されている水晶ウエハから水晶片ごとに個片化され形成されている。水晶ウエハには、複数の水晶振動素子（所定の金属パターンが設けられている水晶片）と、水晶振動素子に連結されている連結腕部と、連結腕部により水晶振動素子が連結されている桟部と、桟部の外縁に桟部と一体化され桟部より上下方向の厚みが厚い枠部と、枠部と同じ上下方向の厚みで枠部の内壁面に連結されている梁部と、から構成されている。このとき、枠部の上下方向の厚みは、水晶振動素子、連結腕部および桟部の上下方向の厚みより厚くなっている。

このような水晶ウエハの製造方法は、水晶板形成工程と、枠部形成工程と、水晶片外形形成工程と、金属パターン形成工程と、から構成されている。水晶板形成工程では、所定のカットアングルとなるように切断され、所定の厚みまで研磨された水晶板が形成される。枠部形成工程では、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術により、水晶板の枠部および梁部を除く部分がエッチングされる。次に、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術により、枠部および梁部を除く部分がエッチングされた水晶板を用いて、水晶片、連結腕部および桟部が形成される。金属パターン形成工程では、水晶片、連結腕部および桟部が形成されている水晶板の全面に蒸着技術またはスパッタリング技術によって金属膜が設けられた後、フォトリソグラウフィー技術およびエッチング技術により、所定の金属パターンが形成される（例えば、特許文献１参照）。

特許第４７８４７００号

従来の水晶ウエハは、枠部および梁部の上下方向の厚みが、連結腕部および水晶片の上下方向の厚みと比較して厚くなっている。従って、従来の水晶ウエハでは、金属パターン形成工程時に、梁部または枠部の影になり水晶ウエハの上面および水晶ウエハの下面に接続している面（水晶ウエハの側面および内壁面）に金属膜を形成することができなくなる虞がある。このため、従来の水晶ウエハでは、上下方向の厚みが厚い部分が原因で、水晶ウエハの上面および水晶ウエハの下面に接続している面に金属膜を形成することができず、水晶ウエハの上面と水晶ウエハの下面との導通ができなくなってしまう。

本発明では、水晶ウエハの強度を保ちつつ、上下方向の厚みが厚い部分が原因で生じる導通不良を低減することができる水晶ウエハを提供することを目的とする。

前述した課題を解決するために、本発明に係る水晶デバイスは、平面視して略矩形形状になっている複数の水晶振動素子と、水晶振動素子の所定の一辺から延出されている連結腕部と、水晶振動素子を保持するように連結腕部と連結されており、連結腕部より上下方向の厚みが厚い桟部と、連結腕部が連結されている桟部の周辺部分に形成されている凹部と、桟部の外縁に前記桟部と一体化されており、桟部の上下方向の厚みと同じ厚みとなっている枠部と、を備え、凹部の上下方向の深さは、桟部の上下方向の厚みと連結腕部の上下方向の厚みの差と同じとなっている水晶ウエハにおいて、水晶ウエハを平面視して、連結腕部が一対となっており、連結腕部が水晶振動素子の所定の一辺の両端部に連結されており、凹部の開口部が略矩形形状となっており、水晶振動子側を向く凹部の辺が水晶振動子側を向く桟部の辺と重なっており、水晶振動子側を向く凹部の辺の長さが、水晶振動素子の所定の一辺の長さ以上となっており、水晶振動素子の所定の一辺と垂直な向きに、凹部の底面から突出するように設けられている凸部と、を備えている。

本発明に係る水晶デバイスは、平面視して略矩形形状になっている複数の水晶振動素子と、水晶振動素子の所定の一辺から延出されている連結腕部と、水晶振動素子を保持するように連結腕部が連結されており、連結腕部より上下方向の厚みが厚い桟部と、桟部の、連結腕部が連結されている桟部の周辺部分に形成されている凹部と、桟部の外縁に桟部と一体化されており、桟部の上下方向の厚みと同じ厚みとなっている枠部と、を備え、凹部の上下方向の深さは、桟部の上下方向の厚みと連結腕部の上下方向の厚みの差と同じとなっている水晶ウエハにおいて、水晶ウエハを平面視して、連結腕部が一対となっており、連結腕部が水晶振動素子の所定の一辺の両端部に連結されており、凹部の開口部が略矩形形状となっており、水晶振動子側を向く凹部の辺が水晶振動子側を向く桟部の辺と重なっており、水晶振動子側を向く凹部の辺の長さが、水晶振動素子の所定の一辺の長さ以上となっており、水晶振動素子の所定の一辺と垂直な向きに、凹部の底面から突出するように設けられている凸部と、を備えているので、水晶振動素子側の桟部の上下方向の厚みが部分的に枠部の上下方向の厚みと比較して薄くなっている。従って、桟部により水晶ウエハの強度を保つことができ、かつ、金属パターン形成工程時に、桟部の影になり水晶ウエハの上面および水晶ウエハの下面に接続している面（水晶ウエハの側面および内壁面）に金属膜を形成されている部分を確実に設けることが可能となる。このため、本発明に係る水晶ウエハでは、上下方向の厚みが厚い部分が原因で、水晶ウエハの上面および水晶ウエハの下面に接続している面に金属膜を形成することができず、水晶ウエハの上面と水晶ウエハの下面との導通ができなくなってしまうことを低減させることができる。

本実施形態に係る水晶ウエハの平面図である。 金属パターンが設けられていない本実施形態に係る水晶ウエハの平面図である。 図１のＡ部の部分拡大図である。 （ａ）は、図２のＢ−Ｂ断面における断面図であり、（ｂ）は、図２のＣ−Ｃ断面における断面図である。 金属パターンが設けられていない状態の図１のＡ部の部分拡大図である。 図５のＤ−Ｄ断面における断面図である。 本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法のフローチャート図である。

本実施形態に係る水晶ウエハは、移動通信機器等の電子機器に搭載される水晶デバイスに用いられる水晶振動素子が複数連結された状態で形成されている水晶ウエハである。本実施形態に係る水晶ウエハ１００は、水晶部材が用いられている。本実施形態に係る水晶ウエハ１００は、複数の水晶振動素子と、連結腕部１１２と、凹部１１５が形成されている桟部１１７と、枠部１１８と、検査電極部１２３とから構成されている。

水晶振動素子は、安定した機械振動を得ることができ、電子機器等の基準信号を発信するためのものである。水晶振動素子は、水晶片１１１と励振電極部１２１と引出部１２２とからなる。

水晶片１１１は、安定した機械振動をする圧電材料が用いられ、例えば、水晶部材が用いられる。水晶片１１１は、平面視して、略矩形形状となっている。水晶片１１１は、その上下方向の厚みが水晶デバイスの周波数に合わせて決定されており、周波数が高くなるにつれて、その上下方向の厚みが薄くなっている。水晶片１１１は、例えば、平面視して、長辺の長さが０．６ｍｍ〜２．０ｍｍとなっており、短辺の長さが０．３ｍｍ〜１．０ｍｍとなっている。また、水晶片１１１の上下方向の厚みは、３２μｍ〜８２μｍとなっている。なお、本実施形態では、水晶片１１１が略直方体形状の場合について図示しているが、水晶片１１１の周辺部の上下方向の厚みが薄くなっているメサ形状となっていてもよい。

励振電極部１２１は、水晶片１１１に電圧を印加するためのものであり、水晶片１１１の両主面に設けられている。励振電極部１２１は、一対で設けられている。一方の励振電極部１２１ａは、水晶片１１１の一方の主面に設けられており、他方の励振電極部１２１ｂは、水晶片１１１の他方の主面に設けられている。

引出部１２２は、水晶振動素子の外部から励振電極部１２１に電圧を印加するためのものである。引出部１２２は、一対で設けられている。一方の引出部１２２ａは、一端が一方の励振電極部１２１ａに接続されており、他端が水晶片１１１の一方の短辺の一端まで延設されている。他方の引出部１２２ｂは、一端が他方の励振電極部１２１ｂに接続されており、他端が水晶片１１１の一方の短辺の他端まで延設されている。

ここで、水晶振動素子の動作について説明する。水晶振動素子は、外部から引出部１２２に電圧が印加されると、引出部１２２を介して励振電極部１２１に電圧が印加される。これにより、一対の励振電極部１２１には、極性が反対の電荷が蓄積されることとなり、逆圧電効果により励振電極部１２１に挟まれている水晶片１１１の一部に歪みが生じ、変形する。その結果、水晶片１１１は、変形前の姿に戻ろうとするため、圧電効果により励振電極部１２１に最初に蓄積された電荷とは反対の極性の電荷が蓄積されることとなる。つまり、励振電極部１２１に電圧が印加されると、水晶振動素子は、圧電効果および逆圧電効果により、励振電極部１２１に挟まれた水晶片１１１の一部が振動する。従って、水晶振動素子に交番電圧が印加されると、励振電極部１２１に反対の極性の電荷が交互に蓄積され変形することとなり、励振電極部１２１に挟まれている水晶片１１１の一部を振動させることができる。

連結腕部１１２は、水晶振動素子を保持するためのものであり、水晶振動素子の所定の一辺から延出されている。連結腕部１１２は、図３および図５に示したように、例えば、一対となっている。一方の連結腕部１１２は、平面視して、水晶片１１１の所定の一辺の一端から延出されており、他方の連結腕部１１２は、平面視して、水晶片１１１の所定の一辺の他端から延出されている。本実施形態では、一対の連結腕部１１２は、平面視して、水晶片１１１の一方の短辺の両端部から延出されている状態を図示している。このように、一対の連結腕部１１２を水晶片１１１の所定の一辺、具体的には、水晶片１１１の一方の短辺の両端部から延出させることで、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術により水晶ウエハ内に水晶片１１１を形成させた際に、水晶片１１１の一方の短辺の端部がエッチングされ形状が複雑となることを低減させることができる。連結腕部１１２の上下方向の厚みは、水晶片１１１の上下方向の厚みと同じとなっており、例えば、３２μｍ〜８２μｍとなっている。

ここで、本実施形態に係る水晶ウエハを平面視したとき、図５に示したように、水晶片１１１の所定の一辺（水晶片１１１の一方の短辺）と一対の連結腕部１１２と桟部１１７とで囲まれている空間を、折り取り用貫通孔１１４とする。また、本実施形態に係る水晶ウエハを平面視したとき、図２および図５に示したように、水晶片１１１の所定の他の三辺に沿った空間を素子形成用貫通孔１１３とする。

桟部１１７は、水晶振動素子を保持するように連結腕部１１２と連結されている。別の観点では、連結腕部１１２は、一端が水晶片１１１に接続されており、他端が桟部１１７に接続されている状態となっているといえる。桟部１１７は、平面視して、連結腕部１１２が設けられている辺から複数の連結腕部１１２が延出され、複数の水晶片１１１がこの連結腕部１１２が設けられている辺と平行に並んで配置されている。桟部１１７は、その上下方向の厚みが、連結腕部１１２の上下方向の厚みより厚くなっている。このように、桟部１１７の上下方向の厚みを連結腕部１１２の上下方向の厚みより厚くすることで、水晶片１１１の上下方向の厚みが薄い場合であっても、水晶ウエハの強度を高めることができる。

枠部１１８は、図２に示したように、桟部１１７の外縁に桟部１１７と一体的に形成されている。別の観点では、複数の桟部１１７が枠部１１８内に並んで状態で配置されているといえる。このとき、桟部１１７の両端部は、枠部１１８の内側の面に接続されている。また、枠部１１８は、その上下方向の厚みが桟部１１７の上下方向の厚みと同じとなっている。

検査電極部１２３は、複数形成されている水晶振動素子の周波数や等価直列抵抗値といった電気的特性を検査するためのものである。検査電極部１２３は、桟部１１７の主面に設けられている。検査電極部１２３は、一対となっており、一方の検査電極部１２３ａは、一方の引出部１２２ａおよび一方の励振電極部１２１ａと電気的に接続されており、他方の検査電極部１２３ｂは、他方の引出部１２２ｂおよび他方の励振電極部１２１ｂと電気的に接続されている。このとき、検査電極部１２３は、その一部が折り取り用貫通孔１１４の内壁面に設けられている。

なお、本実施形態では、検査電極部１２３、水晶振動素子の引出部１２２および水晶振動素子の励振電極部１２１を合わせて金属パターン１２０としている。金属パターン１２０は、例えば、蒸着技術、スパッタリング技術またはフォトリソグラフィー技術を用いて形成されている。いずれの場合であっても、まず、蒸着源またはターゲット材から金属粒子が飛散し水晶ウエハの所定の位置に被着することで、金属膜が水晶ウエハに設けられる。

凹部１１５は、図２乃至図６に示したように、水晶ウエハを平面視して、桟部１１７に設けられており、連結腕部１１２の周辺部に形成されている。別の観点では、連結腕部１１２の周辺部の桟部１１７の上下方向の厚みは、桟部１１７の上下方向の厚みと比較して薄くなっているといえる。このようにすることで、連結腕部１１２および連結腕部１１２の上下方向の厚みと同じとなっている桟部１１７で水晶振動素子を確実に保持しつつ、励振電極部１２１、引出部１２２および検査電極部１２３から構成されている金属パターン１２０を設ける際に、桟部１１７の上下方向の厚みが水晶片１１１および連結腕部１１２の上下方向の厚みと比較して厚いことが原因で折り取り用貫通孔１１４の内壁面まで金属粒子が到達せず折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成できなくなることを減少させることが可能となる。この結果、折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成することができるので、励振電極部１２１と検査電極部１２３とを確実に電気的に接続させることが可能となる。

また、凹部１１５の上下方向の深さは、桟部１１７の上下方向の厚みと連結腕部１１２の上下方向の厚みとの差と同じとなっている。従って、図４に示したように、断面視したとき、凹部１１５の底面と連結腕部１１２の上面（または水晶片１１１の上面）とが同一平面上に位置するようになっている。このようにすることで、凹部１１５が形成されている桟部１１７の上下方向の厚みが水晶片１１１および連結腕部１１２の上下方向の厚みと比較し厚いことが原因で折り取り用貫通孔１１４の内壁面まで金属粒子が到達せず折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成することができなくなることを減少させることができる。この結果、折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成することができるので、励振電極部１２１と検査電極部１２３とを更に確実に電気的に接続させることが可能となる。

また、凹部１１５は、水晶ウエハを平面視して、その凹部１１５の開口部が矩形形状となっている。このとき、凹部１１５の水晶振動素子側を向く辺は、水晶振動素子側を向く桟部１１７の辺と重なっている。また、この凹部１１５の水晶振動素子が側を向く辺の長さは、水晶振動素子の所定の一辺の長さ以上となっている。別の観点では、折り取り用貫通孔１１４の周辺部の桟部１１７の上下方向の厚みは、桟部１１７の上下方向の厚みより薄くなっているといえる。従って、金属パターン１２０を形成する際に、桟部１１７の上下方向の厚みが水晶片１１１および連結腕部１１２の上下方向の厚みと比較して厚いことが原因で折り取り用貫通孔１１４の内壁面まで金属粒子が到達せず折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成できなくなることを減少させることが可能となる。この結果、折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成することができるので、励振電極部１２１と検査電極部１２３とを確実に電気的に接続させることが可能となる。

また、凹部１１５には、凹部１１５の底面から突出するように凸部１１６が設けられている。このとき、凸部１１６は、水晶ウエハを平面視して、水晶振動素子の所定の一辺と垂直となる向きに設けられている。別の観点では、凸部１１６が設けられている桟部１１７の上下方向の厚みは、凹部１１５が形成されている桟部１１７の上下方向の厚みと比較して厚くなっているといえる。従って、凹部１１５の底面に凸部１１６を設けることで、凹部１１５が形成されている桟部１１７の剛性を高めることが可能となり、桟部１１７に凹部１１５を形成しても、なお、水晶ウエハの強度を確保することができる。また、水晶ウエハを平面視して、水晶振動素子の所定の一辺と垂直となる向きに凸部１１６を設けることで、金属パターン１２０を形成する際に、凸部１１６が形成されている桟部１１７の上下方向の厚みが水晶片１１１および連結腕部１１２の上下方向の厚みと比較して厚いことが原因で折り取り用貫通孔１１４の内壁面まで金属粒子が到達せず折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成できなくなることを減少させることが可能となる。この結果、折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成することができるので、励振電極部１２１と検査電極部１２３とを確実に電気的に接続させることが可能となる。

また、凸部１１６は、水晶ウエハを平面視して、略矩形形状となっている。このとき、凸部１１６の水晶振動素子とは反対側を向く辺は、凹部１１５の水晶振動素子とは反対側を向く辺と重なっている。また、凸部１１６の水晶振動素子側を向く辺は、凹部１１５の水晶振動素子側を向く辺と重なっていない。従って、凸部１１６は、凹部１１５の水晶振動素子側の縁部には設けられていない。別の観点では、凹部１１５が形成されている桟部１１７の上下方向の厚みは、凸部１１６が設けられていない水晶振動素子側では、凸部１１６が設けられている桟部１１７の上下方向の厚みと比較して薄くなっているといえる。このため、金属パターン１２０を形成する際に、凸部１１６が形成されている桟部１１７の上下方向の厚みが水晶片１１１および連結腕部１１２の上下方向の厚みと比較して厚いことが原因で折り取り用貫通孔１１４の内壁面まで金属粒子が到達せず折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成できなくなることを減少させることが可能となる。この結果、折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成することができるので、励振電極部１２１と検査電極部１２３とを確実に電気的に接続させることが可能となる。

また、水晶ウエハを平面視して、凹部１１５には、凸部１１６が複数形成されている。この複数の凸部１１６は、水晶振動素子の所定の一辺と平行となるように配置されている。別の観点では、複数の凸部１１６が桟部１１７の延設されている方向に沿って凹部１１５に設けられているといえる。このようにすることで、凹部１１５が形成されている桟部１１７の剛性をより高めることが可能となり、桟部１１７に凹部１１５を形成しても、なお、水晶ウエハの強度を確保することができる。また、複数の凸部１１６を水晶振動素子の所定の一辺と平行となるように配置することで、金属パターン１２０を形成する際に、凸部１１６が形成されている桟部１１７の上下方向の厚みが水晶片１１１および連結腕部１１２の上下方向の厚みと比較して厚いことが原因で折り取り用貫通孔１１４の内壁面まで金属粒子が到達せず折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成できなくなることを減少させることが可能となる。この結果、折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成することができるので、励振電極部１２１と検査電極部１２３とを確実に電気的に接続させることが可能となる。

枠部１１８は、桟部１１７の外縁に桟部１１７と一体化されており、本実施形態に係る水晶ウエハの外縁に沿って設けられている。枠部１１８は、その上下方向の厚みが、桟部１１７の上下方向の厚みと同じとなっている。枠部１１８は、その上下方向の厚みが、例えば、４０μｍ〜１００μｍとなっている。

本実施形態に係る水晶ウエハは、平面視して略矩形形状になっている複数の水晶振動素子と、水晶振動素子の所定の一辺から延出されている連結腕部１１２と、水晶振動素子を保持するように連結腕部１１２と連結されており、連結腕部１１２より上下方向の厚みが厚い桟部１１７と、連結腕部１１２が連結されている桟部１１７の周辺部分に形成されている凹部１１５と、桟部１１７の外縁に桟部１１７と一体化されており、桟部１１７の上下方向の厚みと同じ厚みとなっている枠部１１８と、を備えている。従って、本実施形態に係る水晶ウエハでは、凹部１１５が連結腕部１１２の周辺部の桟部１１７に設けられているといえる。また、別の観点では、連結腕部１１２の周辺部の桟部１１７の上下方向の厚みは、桟部１１７の上下方向の厚みと比較して薄くなっているといえる。このようにすることで、連結腕部１１２および連結腕部１１２の上下方向の厚みと同じとなっている桟部１１７で水晶振動素子を確実に保持しつつ、励振電極部１２１、引出部１２２および検査電極部１２３から構成されている金属パターン１２０を設ける際に、桟部１１７の上下方向の厚みが水晶片１１１および連結腕部１１２の上下方向の厚みと比較して厚いことが原因で折り取り用貫通孔１１４の内壁面まで金属粒子が到達せず折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成できなくなることを減少させることが可能となる。この結果、折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成することができるので、励振電極部１２１と検査電極部１２３とを確実に電気的に接続させることが可能となる。

また、本実施形態に係る水晶ウエハは、凹部１１５の上下方向の深さは、桟部１１７の上下方向の厚みと連結腕部１１２の上下方向の厚みの差と同じとなっている。従って、図４に示したように、断面視したとき、凹部１１５の底面と連結腕部１１２の上面（または水晶片１１１の上面）とが同一平面上に位置するようになっている。このようにすることで、凹部１１５が形成されている桟部１１７の上下方向の厚みが水晶片１１１および連結腕部１１２の上下方向の厚みと比較し厚いことが原因で折り取り用貫通孔１１４の内壁面まで金属粒子が到達せず折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成することができなくなることを減少させることができる。この結果、折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成することができるので、励振電極部１２１と検査電極部１２３とを更に確実に電気的に接続させることが可能となる。

また、本実施形態に係る水晶ウエハでは、凹部１１５は、水晶ウエハを平面視して、その凹部１１５の開口部が矩形形状となっている。このとき、凹部１１５の水晶振動素子側を向く辺は、水晶振動素子側を向く桟部１１７の辺と重なっている。また、この凹部１１５の水晶振動素子が側を向く辺の長さは、水晶振動素子の所定の一辺の長さ以上となっている。別の観点では、折り取り用貫通孔１１４の周辺部の桟部１１７の上下方向の厚みは、桟部１１７の上下方向の厚みより薄くなっているといえる。従って、金属パターン１２０を形成する際に、桟部１１７の上下方向の厚みが水晶片１１１および連結腕部１１２の上下方向の厚みと比較して厚いことが原因で折り取り用貫通孔１１４の内壁面まで金属粒子が到達せず折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成できなくなることを減少させることが可能となる。この結果、折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成することができるので、励振電極部１２１と検査電極部１２３とを確実に電気的に接続させることが可能となる。

また、本実施形態に係る水晶ウエハでは、凹部１１５の底面から突出するように凸部１１６が設けられている。このとき、凸部１１６は、水晶ウエハを平面視して、水晶振動素子の所定の一辺と垂直となる向きに設けられている。別の観点では、凸部１１６が設けられている桟部１１７の上下方向の厚みは、凹部１１５が形成されている桟部１１７の上下方向の厚みと比較して厚くなっているといえる。従って、凹部１１５の底面に凸部１１６を設けることで、凹部１１５が形成されている桟部１１７の剛性を高めることが可能となり、桟部１１７に凹部１１５を形成しても、なお、水晶ウエハの強度を確保することができる。このように、凸部１１６を設けることで、 桟部１１７に凹部１１５を形成しても、なお、水晶ウエハの強度を確保することができる。また、水晶ウエハを平面視して、水晶振動素子の所定の一辺と垂直となる向きに凸部１１６を設けることで、金属パターン１２０を形成する際に、凸部１１６が形成されている桟部１１７の上下方向の厚みが水晶片１１１および連結腕部１１２の上下方向の厚みと比較して厚いことが原因で折り取り用貫通孔１１４の内壁面まで金属粒子が到達せず折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成できなくなることを減少させることが可能となる。この結果、折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成することができるので、励振電極部１２１と検査電極部１２３とを確実に電気的に接続させることが可能となる。

また、本実施形態に係る水晶ウエハでは、凸部１１６は、水晶ウエハを平面視して、略矩形形状となっている。このとき、凸部１１６の水晶振動素子とは反対側を向く辺は、凹部１１５の水晶振動素子とは反対側を向く辺と重なっている。また、凸部１１６の水晶振動素子側を向く辺は、凹部１１５の水晶振動素子側を向く辺と重なっていない。従って、凸部１１６は、凹部１１５の水晶振動素子側の縁部には設けられていない。別の観点では、凹部１１５が形成されている桟部１１７の上下方向の厚みは、凸部１１６が設けられていない水晶振動素子側では、凸部１１６が設けられている桟部１１７の上下方向の厚みと比較して薄くなっているといえる。このため、金属パターン１２０を形成する際に、凸部１１６が形成されている桟部１１７の上下方向の厚みが水晶片１１１および連結腕部１１２の上下方向の厚みと比較して厚いことが原因で折り取り用貫通孔１１４の内壁面まで金属粒子が到達せず折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成できなくなることを減少させることが可能となる。この結果、折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成することができるので、励振電極部１２１と検査電極部１２３とを確実に電気的に接続させることが可能となる。

また、本実施形態に係る水晶ウエハでは、水晶ウエハを平面視して、凸部１１６が複数形成されている。この複数の凸部１１６は、水晶振動素子の所定の一辺と平行となるように配置されている。別の観点では、複数の凸部１１６が桟部１１７の延設されている方向に沿って凹部１１５に設けられているといえる。このようにすることで、凹部１１５が形成されている桟部１１７の剛性をより高めることが可能となり、桟部１１７に凹部１１５を形成しても、なお、水晶ウエハの強度を確保することができる。また、複数の凸部１１６を水晶振動素子の所定の一辺と平行となるように配置することで、金属パターン１２０を形成する際に、凸部１１６が形成されている桟部１１７の上下方向の厚みが水晶片１１１および連結腕部１１２の上下方向の厚みと比較して厚いことが原因で折り取り用貫通孔１１４の内壁面まで金属粒子が到達せず折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成できなくなることを減少させることが可能となる。この結果、折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成することができるので、励振電極部１２１と検査電極部１２３とを確実に電気的に接続させることが可能となる。

（製造方法）
次に、本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法について説明する。本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法は、本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法であって、図７に示すように、水晶板形成工程と、第一エッチング工程と、第二エッチング工程と、第三エッチング工程と、金属パターン形成工程と、からなる。

水晶板形成工程は、所定のカットアングルの水晶板を形成する工程である。水晶板形成工程では、互いに直交するＸ軸とＹ軸とＺ軸とからなる結晶軸を有した人工水晶体が所定のカットアングルとなるように切断され、所定の厚みとなるまで両主面が研磨される。水晶板形成工程で形成される水晶板の主面は、Ｘ軸とＺ軸に平行となっている面を、Ｘ軸を中心に、Ｘ軸の負の方向を見て反時計回りに所定の角度、例えば、３０°〜５０°回転させた面と平行となっている。ここで、水晶板形成工程後の水晶板は、例えば、略矩形形状の平板状となっており、平面視したときの寸法が、所定の一辺の寸法が。１０．０〜１０１．６ｍｍとなっており、所定の一辺に接続している他の一辺の寸法が、１０．０〜１０１．６ｍｍとなっている。このとき、水晶板の上下方向の厚みは、桟部１１７および枠部１１８の上下方向と同じ厚みとなっており、例えば、４０μｍ〜１００μｍとなっている。

第一エッチング工程は、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、水晶ウエハの水晶片１１１となる部分、連結腕部１１２となる部分の周辺部をエッチングし、水晶片１１１および連結腕部１１２の上下方向の厚みまでエッチングする工程である。第一エッチング工程では、まず、水晶板の両主面に金属膜が形成され、金属膜上に感光性レジストが塗付される。次に、感光性レジストを露光・現像し、水晶板の一部、具体的には、水晶片１１１となる部分、連結腕部１１２となる部分、水晶片１１１の周辺部および連結腕部１１２の周辺部となる部分を露出させる。最後に、一部が露出している水晶板を所定のエッチング溶液に浸漬させ、露出している水晶板の上下方向の厚みが所定の厚み、具体的には、水晶片１１１の上下方向の厚みとなるまで、エッチングし、水晶板に残っている感光性レジストおよび金属膜を剥離させる。

第二エッチング工程では、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、凹部１１５となる部分をエッチングする工程である。第二エッチング工程では、まず、水晶板の両主面に金属膜が形成され、金属膜上に感光性レジストが塗付される。次に、感光性レジストを露光・現像し、水晶板の一部、具体的には、凹部１１５となる部分を露出させる。最後に、一部が露出している水晶板を所定のエッチング溶液に浸漬させ、露出している水晶板の上下方向の厚みが所定の厚み、具体的には、所定の深さになるまで、エッチングし、水晶板に残っている感光性レジストおよび金属膜を剥離させる。なお、第二エッチング工程は、第一エッチング工程と同時に行ってもよい。第二エッチング工程では、桟部１１７に凹部１１５が形成されると同時に凸部１１６が形成される。

第三エッチング工程は、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、水晶片１１１となる部分の周辺部および連結腕部１１２の周辺部をエッチングする工程である。第三エッチング工程では、素子形成用貫通孔１１３および折り取り用貫通孔１１４が形成される。第三エッチング工程では、まず、水晶板の両主面に金属膜が形成され、金属膜上に感光性レジストが塗付される。次に、感光性レジストを露光・現像し、水晶板の一部、具体的には、素子形成用貫通孔１１３となる部分および折り取り用貫通孔１１４となる部分を露出させる。最後に、一部が露出している水晶板を所定のエッチング溶液に浸漬させ、露出している水晶板が貫通するまでエッチングし、水晶板に残っている感光性レジストおよび金属膜を剥離させる。第三エッチング工程では、素子用貫通孔１１３および折り取り用貫通孔１１４が形成される。

金属パターン形成工程は、水晶板の所定の位置に所定の金属パターン１２０を形成する工程である。金属パターン形成工程では、例えば、スパッタリング技術、蒸着技術、または、フォトリソグラフィー技術が用いられる。いずれの場合であっても、まず、蒸着源またはターゲット材から金属粒子が飛散し水晶ウエハの所定の位置に被着することで、金属膜が水晶ウエハに設けられる。金属パターン形成工程で形成される金属パターン１２０は、励振電極部１２１、引出部１２２および検査用電極部１２３からなる。励振電極部１２１は、水晶片１１１の両主面に互いが対向するように設けられている。引出部１２２は、励振電極部１２１から水晶片１１１の一方の短辺の縁部まで延設されている。このとき、引出部１２２は、水晶片１１１の両主面および折り取り用貫通孔１１４の内壁面に設けられており、折り取り用貫通孔１１４の内壁面に設けられている部分により水晶片１１１の上面と下面とが電気的に接続されている。検査用電極部１２３は、引出部１２２から桟部１１７まで延出されている。このとき、検査用電極部１２３は、連結腕部１１２の両主面、折り取り用貫通孔１１４の内壁面、凹部１１５の底面、凸部１１６および桟部１１７の上面に形成されており、折り取り用貫通孔１１４の内壁面に設けられている部分により水晶板の上面と下面とが電気的に接続されている。

本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法では、凹部１１５が水晶板を平面視したとき、桟部１１７の連結腕部１１２の周辺部に形成され、所定の金属パターン１２０が形成されている。従って、本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法では、連結腕部１１２の周辺部の桟部１１７の上下方向の厚みは、桟部１１７の上下方向の厚みと比較して薄くなるように形成された状態で、所定の金属パターン１２０が形成される。このため、励振電極部１２１、引出部１２２および検査電極部１２３から構成されている金属パターン１２０を設ける際に、桟部１１７の上下方向の厚みが水晶片１１１および連結腕部１１２の上下方向の厚みと比較して厚いことが原因で折り取り用貫通孔１１４の内壁面まで金属粒子が到達せず折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成できなくなることを減少させることが可能となる。この結果、折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成することができるので、励振電極部１２１と検査電極部１２３とを確実に電気的に接続させることが可能となり、生産性を向上させることができる。

また、本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法では、第二エッチング工程で形成された凹部１１５の上下方向の深さが、桟部１１７の上下方向の厚みと連結腕部１１２の上下方向の厚みの差と同じとなっている。従って、本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法では、凹部の底面と連結腕部１１２の上面（または水晶片１１１の上面）とが同一平面上に位置するように形成している。このため、本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法では、凹部１１５が形成されている桟部１１７の上下方向の厚みが水晶片１１１および連結腕部１１２の上下方向の厚みと比較し厚いことが原因で折り取り用貫通孔１１４の内壁面まで金属粒子が到達せず折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成することができなくなることを減少させることができる。この結果、折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成することができるので、励振電極部１２１と検査電極部１２３とを更に確実に電気的に接続させることが可能となり、生産性を向上させることができる。

また、本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法では、平面視して、一対の連結腕部１１２が水晶振動素子の所定の一辺の両端部に連結されている。また、開口部が略矩形形状の凹部１１５の水晶振動素子側を向く辺が、水晶振動素子側を向く桟部１１７の辺と重なっている。このとき、凹部１１５の水晶振動素子側を向く辺の長さが水晶振動素子の所定の一辺の長さ以上となるように形成されている。従って、金属パターン１２０を形成する際に、桟部１１７の上下方向の厚みが水晶片１１１および連結腕部１１２の上下方向の厚みと比較して厚いことが原因で折り取り用貫通孔１１４の内壁面まで金属粒子が到達せず折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成できなくなることを減少させることが可能となる。この結果、折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成することができるので、励振電極部１２１と検査電極部１２３とを確実に電気的に接続させることが可能となり、生産性を向上させることができる。

また、本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法では、凹部１１５の底面から突出するように凸部１１６が設けられる。このとき、凸部１１６は、水晶ウエハを平面視して、水晶振動素子の所定の一辺と垂直となる向きに設けられている。別の観点では、凸部１１６が設けられている桟部１１７の上下方向の厚みは、凹部１１５が形成されている桟部１１７の上下方向の厚みと比較して厚くなっているといえる。従って、凹部１１５の底面に凸部１１６を設けることで、凹部１１５が形成されている桟部１１７の剛性を高めることが可能となり、桟部１１７に凹部１１５を形成しても、なお、水晶ウエハの強度を確保することができる。このように、凸部１１６を設けることで、 桟部１１７に凹部１１５を形成しても、なお、水晶ウエハの強度を確保することができる。また、水晶ウエハを平面視して、水晶振動素子の所定の一辺と垂直となる向きに凸部１１６を設けることで、金属パターン１２０を形成する際に、凸部１１６が形成されている桟部１１７の上下方向の厚みが水晶片１１１および連結腕部１１２の上下方向の厚みと比較して厚いことが原因で折り取り用貫通孔１１４の内壁面まで金属粒子が到達せず折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成できなくなることを減少させることが可能となる。この結果、折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成することができるので、励振電極部１２１と検査電極部１２３とを確実に電気的に接続させることが可能となり、生産性を向上させることができる。

また、本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法では、平面視して、略矩形形状の凸部１１６が形成されている。このとき、凸部１１６の水晶振動素子と反対側を向く辺が凹部１１５の水晶振動素子と反対側を向く辺と重なっている。また、凸部１１６の水晶振動素子側を向く辺が凹部１１５の水晶振動素子側を向く辺と重なっている。従って、凸部１１６は、凹部１１５の水晶振動素子側の縁部には設けられていない。別の観点では、凹部１１５が形成されている桟部１１７の上下方向の厚みは、凸部１１６が設けられていない水晶振動素子側では、凸部１１６が設けられている桟部１１７の上下方向の厚みと比較して薄くなっているといえる。このため、金属パターン１２０を形成する際に、凸部１１６が形成されている桟部１１７の上下方向の厚みが水晶片１１１および連結腕部１１２の上下方向の厚みと比較して厚いことが原因で折り取り用貫通孔１１４の内壁面まで金属粒子が到達せず折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成できなくなることを減少させることが可能となる。この結果、折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成することができるので、励振電極部１２１と検査電極部１２３とを確実に電気的に接続させることが可能となり、生産性を向上させることができる。

また、本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法では、水晶ウエハを平面視して、凸部１１６が複数形成されている。この複数の凸部１１６は、水晶振動素子の所定の一辺と平行となるように配置されている。別の観点では、複数の凸部１１６が桟部１１７の延設されている方向に沿って凹部１１５に設けられているといえる。このようにすることで、凹部１１５が形成されている桟部１１７の剛性をより高めることが可能となり、桟部１１７に凹部１１５を形成しても、なお、水晶ウエハの強度を確保することができる。また、複数の凸部１１６を水晶振動素子の所定の一辺と平行となるように配置することで、金属パターン１２０を形成する際に、凸部１１６が形成されている桟部１１７の上下方向の厚みが水晶片１１１および連結腕部１１２の上下方向の厚みと比較して厚いことが原因で折り取り用貫通孔１１４の内壁面まで金属粒子が到達せず折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成できなくなることを減少させることが可能となる。この結果、折り取り用貫通孔１１４の内壁面に所定の金属パターン１２０を形成することができるので、励振電極部１２１と検査電極部１２３とを確実に電気的に接続させることが可能となり、生産性を向上させることができる。

また、本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法では、第三エッチング工程で、水晶片となる部分を形成させることで、第一エッチング工程および第二エッチング工程を経て、第三エッチング工程で水晶片となる部分を形成することで、水晶ウエハに連結腕部１１２および水晶片１１１の上下方向の厚みより厚い桟部１１７および枠部１１８を形成することができる。このため、水晶ウエハの上下方向の厚みを部分的に厚くすることができるので、水晶ウエハの強度を確保することができる。

１１１・・・水晶片
１１２・・・連結腕部
１１３・・・素子形成用貫通孔
１１４・・・折り取り用貫通孔
１１５・・・凹部
１１６・・・凸部
１１７・・・桟部
１１８・・・枠部
１２０・・・金属パターン
１２１・・・励振電極部
１２２・・・引出部
１２３・・・検査用電極部

Claims (4)

1. 平面視して略矩形形状になっている複数の水晶振動素子と、
   前記水晶振動素子の所定の一辺から延出されている連結腕部と、
   前記水晶振動素子を保持するように前記連結腕部と連結されており、前記連結腕部より上下方向の厚みが厚い桟部と、
   前記連結腕部が連結されている前記桟部の周辺部分に形成されている凹部と、
   前記桟部の外縁に前記桟部と一体化されており、前記桟部の上下方向の厚みと同じ厚みとなっている枠部と、を備え、
   前記凹部の上下方向の深さは、前記桟部の上下方向の厚みと前記連結腕部の上下方向の厚みの差と同じとなっている水晶ウエハにおいて、
   前記水晶ウエハを平面視して、
   前記連結腕部が一対となっており、
   前記連結腕部が前記水晶振動素子の所定の一辺の両端部に連結されており、
   前記凹部の開口部が略矩形形状となっており、
   前記水晶振動子側を向く前記凹部の辺が前記水晶振動子側を向く前記桟部の辺と重なっており、
   前記水晶振動子側を向く前記凹部の辺の長さが、前記水晶振動素子の所定の一辺の長さ以上となっており、
   前記水晶振動素子の所定の一辺と垂直な向きに、前記凹部の底面から突出するように設けられている凸部と、を備えていることを特徴とする水晶ウエハ。
2. 請求項１に記載の水晶ウエハであって、
   前記水晶ウエハを平面視して、
   前記凸部が矩形形状となっており、
   前記水晶振動素子と反対側を向く前記凸部の辺が前記水晶振動子素子と反対側を向く前記凹部の辺と重なっており、
   前記水晶振動素子側を向く前記凸部の辺が前記水晶振動素子側を向く前記凹部の辺と重なっていない
   ことを特徴とする水晶ウエハ。
3. 請求項２に記載の水晶ウエハであって、
   前記水晶ウエハを平面視して、
   前記凸部が複数形成されており、
   前記複数の凸部が前記水晶振動素子の所定の一辺と平行となるように配置されている
   ことを特徴とする水晶ウエハ。
4. 所定のカットアングルの水晶板を形成する水晶板形成工程と、
   フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、前記水晶片となる部分、前記連結腕部となる部分、前記水晶片となる部分の周辺部および前記連結腕部となる部分の周辺部をエッチングし、前記水晶片および前記連結腕部の上下方向の厚みまでエッチングする第一エッチング工程と、
   フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、前記凹部となる部分をエッチングする第二エッチング工程と、
   フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術を用いて、前記水晶片となる部分の周辺部および前記連結腕部の周辺部をエッチングする第三エッチング工程と、
   前記水晶板に所定の金属パターンを形成する金属パターン形成工程と、
   を備えた請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の水晶ウエハの製造方法。
   

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