JPH10290135A - 水晶基板のエッチング方法 - Google Patents

水晶基板のエッチング方法

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JPH10290135A
JPH10290135A JP9779197A JP9779197A JPH10290135A JP H10290135 A JPH10290135 A JP H10290135A JP 9779197 A JP9779197 A JP 9779197A JP 9779197 A JP9779197 A JP 9779197A JP H10290135 A JPH10290135 A JP H10290135A
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JP
Japan
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quartz substrate
etching
protective film
section
cross
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JP9779197A
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English (en)
Inventor
Fumitaka Kitamura
文孝 北村
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水晶基板を弗酸、弗化アンモニウム等でエッ
チングすると、断面が垂直とならず突起が生じる。音叉
振動子などをこの手法で加工すると突起のため音叉断面
が対称とならず、特性の劣化を引き起こしてしまう。 【解決手段】 水晶基板1を溶解するエッチング液に対
して耐腐蝕性を有する下層保護膜5と、水晶基板1を溶
解するガスのイオンプラズマに対して耐腐蝕性を有する
上層保護膜6を形成し、2層の保護膜を所望の形状にパ
ターニングし、上層保護膜6をマスクとしてエッチング
液により、水晶基板1をエッチングする工程と、エッチ
ングを行った断面に生じる突起部分を水晶基板1を溶解
するガスのイオンプラズマにより、下層保護膜5をマス
クとしてエッチングし、断面を垂直にする工程により、
水晶基板を加工する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水晶振動子・水晶
ジャイロセンサー等の水晶デバイスの製造に使用される
水晶基板のエッチング方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の技術としては、水晶基板を、弗酸
や、弗酸と弗化アンモニウムの混合液、あるいは重弗化
アンモニウム溶液等のエッチング液で長時間エッチング
し、水晶基板のエッチングした断面に生じた突起をでき
るだけ小さくしていたにすぎなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、水
晶基板のエッチングした断面は完全に垂直とはならなか
った。なぜなら、水晶基板をウェットエッチングした場
合、水晶の結晶の異方性から、必ず断面に突起が生じる
向きがあるからである。これは、月間Semicond
uctor Worldの1990年12月号の208
ページ図6に記載してあるとおりである。
【0004】水晶を用いた振動子や、例えばジャイロ等
のセンサー類では、水晶基板をエッチングして形を作り
込むことが多い。例えば、時計用に用いられる32KH
zの水晶振動子では、弗酸と弗化アンモニウムの混合液
を用いて音叉型にエッチング加工している。しかし、こ
のような方法ではエッチングした水晶基板の断面の片側
または両側に突起が生じてしまうという課題を有してい
た。例えば、音叉型の振動子では、Z板と呼ばれる水晶
原石から切り出した水晶基板より加工されるが、この場
合、音叉の片側の断面は垂直になり、もう片側の断面は
突起が生じる。突起が生じた場合、水晶振動子の音叉は
非対称となり、振動するとき、断面に突起がある方向で
は振動しにくくなり、特性が劣ってしまうという課題を
有していた。
【0005】本発明は、上記のような課題を解決するた
めのもので、その目的とするところは、エッチングを行
った断面を垂直にする水晶基板のエッチング方法を提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の水晶基板のエッ
チング方法は、(1)水晶基板をエッチングして、所望
の形を形成する工程が、水晶基板上に水晶基板を溶解す
るエッチング液に対して耐腐蝕性を有する保護膜を形成
し、保護膜を所望の形状にパターニングし、保護膜をマ
スクとして前記エッチング液により、水晶基板をエッチ
ングする工程と、前記水晶基板のエッチングを行った断
面に生じる突起以外の部分、またはエッチングをこれ以
上行わない部分を、水晶基板を溶解するガスのイオンプ
ラズマに対して耐腐蝕性を有する膜で保護し、前記水晶
基板のエッチングを行った断面に生じる突起をエッチン
グし、断面を垂直にする工程からなることを特徴とす
る。
【0007】そして、(2)上記水晶基板を溶解するエ
ッチング液が、弗酸あるいは弗化アンモニウムのいずれ
か一方を少なくとも含み、水晶基板を溶解するガスのイ
オンプラズマに対して耐腐蝕性を有する膜がアルミニウ
ムまたは弗化アルミニウムを少なくとも含む膜であり、
水晶基板を溶解するガスのイオンプラズマがCFガス
のイオンプラズマであることを特徴とする。
【0008】また、(3)水晶基板をエッチングして、
所望の形を形成する工程が、水晶基板上に水晶基板を溶
解するエッチング液に対して耐腐蝕性を有する保護膜を
上層に、水晶基板を溶解するガスのイオンプラズマに対
して耐腐蝕性を有する保護膜を下層に形成し、保護膜を
所望の形状にパターニングし、保護膜をマスクとして前
記エッチング液により、水晶基板をエッチングする工程
と、エッチングを行った断面に生じる突起部分を水晶基
板を溶解するガスのイオンプラズマにより、前記保護膜
をマスクとしてエッチングし、断面を垂直にする工程か
らなることを特徴とする。
【0009】そして、(4)上記水晶基板を溶解するエ
ッチング液に対して耐腐蝕性を有する保護膜がAuであ
り、水晶基板を溶解するガスのイオンプラズマに対して
耐腐蝕性を有する膜がCr、Ti、Wのいずれかを含
み、かつAlまたは弗化アルミニウムを含む膜であるこ
とを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の水晶基板のエッチング方
法の好適な例について、詳細に説明する。
【0011】(実施例1)図1と図2は、本発明の一実
施例の水晶基板のエッチング方法を示す工程断面図であ
る。図1には、水晶基板上に水晶基板を溶解するエッチ
ング液に対して耐腐蝕性を有する保護膜を形成し、保護
膜を所望の形状にパターニングし、保護膜をマスクとし
てエッチング液により、水晶基板をエッチングし、保護
膜を除去するまでを示した。図2は、水晶基板のエッチ
ングを行った断面に生じる突起以外の部分または、エッ
チングをこれ以上行わない部分を、水晶基板を溶解する
ガスのイオンプラズマに対して耐腐蝕性有する膜で保護
し、水晶基板のエッチングを行った断面に生じる突起を
エッチングし、断面を垂直にするまでを示している。
【0012】図1(a)で示された水晶基板1の表面の
両側に図1(b)のようにウェットエッチングの保護膜
2を形成する。このウェットエッチングの保護膜2とし
ては水晶基板を弗酸などでウェットエッチングする場
合、このエッチャントに溶解しないものでマスクとなる
ものが使用され、一般にCr、Auの2層膜が用いられ
る。さらにウェットエッチングの保護膜2の上にフォト
レジスト3が塗布される(図1(c))。
【0013】次に、このフォトレジスト3を露光し、現
像することにより水晶基板1に形成したい所望の形のフ
ォトレジストパターンを形成する(図1(d))。フォ
トレジスト3のパターンをマスクとしてウェットエッチ
ングの保護膜2をエッチングする(図1(e))。続い
て、水晶基板1をエッチングする(図1(f))。この
図ではフォトレジスト3は剥離せず、水晶基板1をエッ
チングしているが、ウェットエッチングの保護膜2が実
際のマスクとなるため、水晶基板1のエッチング前に剥
離しておいてもかまわない。図1(f)では水晶基板1
がZ板と呼ばれる方位に切り出された基板を想定してお
り、図の横方向がX軸方向、縦がZ軸方向であるとす
る。この場合、水晶基板1をエッチングした断面の+X
軸方向に突起が生じる。−X軸方向では、エッチングを
ある程度行うと突起は消失し、ほぼ垂直の形状となる。
+X方向に生じた突起はエッチング時間を増やしても無
くなることはない。
【0014】続いて、図1(g)のようにウェットエッ
チングの保護膜2を剥離する。
【0015】図2では図1以降の工程断面を示してい
る。ウェットエッチングで外形をウェットエッチングさ
れた水晶基板1にドライエッチングの保護膜4を形成す
る(図2(a))。このドライエッチングの保護膜4は
ドライエッチングを行うガスによって異なるが、例えば
CFを用いた場合Alを用いることが多い。
【0016】つぎに、図2(b)のようにフォトレジス
ト3を塗布する。この場合、スピンコートでは、フォト
レジスト3を塗布できないためスプレーなどで塗布する
と便利である。
【0017】図2(c)では水晶基板1のエッチングし
た断面に生じた突起部分のレジスト3を露光と現像によ
って除去したものである。断面が所望の形状になってい
る部分についてはフォトレジスト3の除去を行う必要は
ない。
【0018】さらに、図2(d)のようにフォトレジス
ト3をマスクとしてドライエッチングの保護膜4をエッ
チングする。ドライエッチングの保護膜4がAlである
なら例えば燐酸などで簡単にウェットエッチングができ
る。エッチングによってドライエッチングする部分、す
なわち水晶基板1の断面に生じた突起上のドライエッチ
ングの保護膜4を除去した後、図2(e)で示されるよ
うにCFを成分とするリアクティブイオンエッチン
グ(RIE)により水晶基板1の断面に生じた突起をエ
ッチングする。図2(e)ではフォトレジスト3を除去
してからドライエッチングしているが、フォトレジスト
3は残したままエッチングしてもかまわない。また、ド
ライエッチングを行うとき水晶基板1のエッチング比と
ドライエッチングの保護膜4のエッチング比が問題とな
る。すなわち、ドライエッチングの保護膜4はプラズマ
によってスパッタエッチングされるため、このエッチン
グレートが大きいと水晶基板1の断面に生じた突起が除
去される以前に表面のドライエッチングの保護膜4がな
くなってしまう。これを防止するためにはドライエッチ
ングのガス圧、パワー等の条件を最適化しなくてはなら
ない。
【0019】次に、図2(f)のように水晶基板上1の
ドライエッチングの保護膜4を除去して完成にいたる。
【0020】(実施例2)図3は、本発明の第2の実施
例の水晶基板のエッチング方法を示す工程断面図であ
る。実施例1で記した水晶基板の断面の突起をドライエ
ッチングする場合、図2(c)のように突起の部分のみ
を露光し、フォトレジスト3を形成するのは、突起が比
較的小さい場合は困難となる。そこでこのような場合に
ついての水晶基板のエッチング方法について図3を用い
て説明する。
【0021】図3(a)のような水晶基板1の両面に図
3(b)に示したように下層保護膜5を成膜する。さら
に、その両面には上層保護膜6が成膜される(図3
(c))。上層保護膜6の働きはウェットエッチングを
行う場合、エッチャントに対して溶解せず、エッチング
のマスクとなることである。下層保護膜5の働きは上層
保護膜6と水晶基板1との密着性を保つためのバインダ
ーとなる働きを持つことと、ドライエッチングを行う場
合に、水晶を溶解するガスのイオンプラズマに対して耐
性を持ちドライエッチングの保護膜となる働きを有す
る。ここで、上層保護膜6にはAuやPtの金属膜など
が一例として用いられる。また下層保護膜5としてはA
lまたはAl中にCr、Ti、Wを含有する膜が一例と
して用いられる。
【0022】上層保護膜6上にフォトレジスト3が塗布
され(図3(d))、さらに露光、現像を行いフォトレ
ジストで所望のパターンを形成する(図3(e))。
【0023】そして、上層保護膜6のエッチング(図3
(f))、下層保護膜5のエッチング(図3(g))を
行う。
【0024】以降、図3(h)では水晶基板1をウェッ
トエッチングし、図3(i)で水晶基板1の断面に生じ
た突起をドライエッチングによって除去し、不要となっ
た膜をすべて剥離し完成に至る(図3(j))。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、水晶基板をエッチング
し、所望の形状に加工するとき、その断面を垂直にでき
る。また、水晶振動子や水晶ジャイロセンサーに適用し
た場合、特性が良くなるという効果を有する。
【0026】さらに、水晶基板を用いて所望の形状に断
面が垂直な貫通窓を形成できるため、従来のシリコン基
板を用いたマイクロマシンを水晶基板に置き換えること
が可能となり、コストを押さえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の水晶基板のエッチング方法
を示す工程断面図。
【図2】本発明の一実施例の水晶基板のエッチング方法
を示す工程断面図。
【図3】本発明の第2の実施例の水晶基板のエッチング
方法を示す工程断面図。
【符号の説明】
1 水晶基板 2 ウェットエッチングの保護膜 3 フォトレジスト 4 ドライエッチングの保護膜 5 下層保護膜 6 上層保護膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水晶基板をエッチングして、所望の形を
    形成する工程が、水晶基板上に該水晶基板を溶解するエ
    ッチング液に対して耐腐蝕性を有する保護膜を形成し、
    該保護膜を所望の形状にパターニングし、該保護膜をマ
    スクとして該エッチング液により水晶基板をエッチング
    する工程と、前記水晶基板のエッチングを行った断面に
    生じる突起以外の部分、またはエッチングをこれ以上行
    わない部分を、水晶基板を溶解するガスのイオンプラズ
    マに対して耐腐蝕性を有する膜で保護し、該水晶基板の
    エッチングを行った断面に生じる突起をエッチングし、
    断面を垂直にする工程、からなることを特徴とする水晶
    基板のエッチング方法。
  2. 【請求項2】 前記水晶基板を溶解するエッチング液
    が、弗酸あるいは弗化アンモニウムのいずれか一方を少
    なくとも含み、水晶基板を溶解するガスのイオンプラズ
    マに対して耐腐蝕性を有する膜が、アルミニウムまたは
    弗化アルミニウムを少なくとも含む膜であり、水晶基板
    を溶解するガスのイオンプラズマがCFガスのイオン
    プラズマであることを特徴とする請求項1記載の水晶基
    板のエッチング方法。
  3. 【請求項3】 水晶基板をエッチングして、所望の形を
    形成する工程が、水晶基板上に該水晶基板を溶解するエ
    ッチング液に対して耐腐蝕性を有する保護膜を上層に、
    水晶基板を溶解するガスのイオンプラズマに対して耐腐
    蝕性を有する保護膜を下層に形成し、該保護膜を所望の
    形状にパターニングし、該保護膜をマスクとして該エッ
    チング液により、水晶基板をエッチングする工程と、エ
    ッチングを行った断面に生じる突起部分を水晶基板を溶
    解するガスのイオンプラズマにより、前記保護膜をマス
    クとしてエッチングし、断面を垂直にする工程からなる
    ことを特徴とする水晶基板のエッチング方法。
  4. 【請求項4】 前記水晶基板上に該水晶基板を溶解する
    エッチング液に対して耐腐蝕性を有する保護膜がAuで
    あり、水晶基板を溶解するガスのイオンプラズマに対し
    て耐腐蝕性を有する膜がCr、Ti、Wのいずれかを含
    み、かつAlを含む膜であることを特徴とする請求項3
    記載の水晶基板のエッチング方法。
JP9779197A 1997-04-15 1997-04-15 水晶基板のエッチング方法 Withdrawn JPH10290135A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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