KR100815566B1 - 수정 진동자 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수정 진동자 제조 방법에 관한 것으로, 수정 웨이퍼를 준비하는 단계; 상기 수정 웨이퍼 상하면에 금속막 패턴을 형성하는 단계; 상기 금속막 패턴 상에 상기 금속막 패턴을 전극으로 패터닝하기 위한 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 금속막 패턴을 식각 마스크로 상기 금속막 패턴 사이에 노출된 수정 웨이퍼를 식각하여 하나의 수정 웨이퍼를 복수의 수정편으로 형성하는 단계; 및 상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 상기 금속막 패턴을 식각하여 상기 수정편 상하면에 전극을 형성하는 단계;를 포함하며, 수정 웨이퍼를 절단하기 위해 화학적 공정인 습식식각 공정을 진행함으로써, 절단면이 평평하고 그 형태가 모두 균일한 수정 진동자를 제조할 수 있는 장점이 있다.
수정 진동자, 수정편, 습식식각, 전극, 불화암모늄

Description

수정 진동자 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF QUARTZ VIBRATOR}
도 1a 및 1b는 종래 기술에 의한 수정 웨이퍼를 절단하여 형성되는 수정편을 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 수정편의 상하부에 전극을 형성하는 공정을 나타낸 사시도.
도 3은 종래 기술에 의해 형성된 수정 진동자를 나타낸 단면도.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 다른 수정 진동자의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정단면도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
210 : 수정 웨이퍼 215 : 수정편
220 : 금속 패턴 225 : 전극
230 : 감광막 패턴 240 : 수정 진동자
본 발명은 수정 진동자의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 화학적 방법을 이용하여 수정 웨이퍼를 절단함으로써 수정 진동자의 제조시간을 단축시키며, 공정 불량을 방지할 수 있는 수정 진동자 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 수정 진동자는, 상하부에 전극이 형성되어 양전극에 전압이 인가되면 전기의 일그러짐 효과에 의해 변형력이 발생하게 되고, 변형력에 의해 진동이 발생하게 된다. 수정 진동자에 진동이 발생하게 되면 이의 압전효과에 의해 양전극에 전압이 발생하게 되어 일정한 진동수를 발생하게 된다.
이러한 진동수는 수정의 역학적 성질이나 크기에 따라 정해지며, 온도, 습도 등의 주위변화에 대해 안정적인 특징이 있다.
최근, 이러한 수정 진동자를 사용하는 개인 휴대용 단말기 및 무선 통신기는 점차적으로 소형화되고 슬림화되는 추세이며, 이들의 소형화 및 슬림화로 인해 내부에 실장되는 주변 소자들에 비해 그 크기가 상대적으로 큰 수정 진동자 또한 소형화가 요구되고 있는 실정이다.
그럼, 이하 관련도면을 참조하여 종래 기술에 의한 수정 진동자의 제조방법에 관하여 상세히 설명한다.
도 1a 및 1b는 종래 기술에 의한 수정 웨이퍼를 절단하여 형성되는 수정편을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 수정편의 상하부에 전극을 형성하는 공정을 나타낸 사시도이며, 도 3은 종래 기술에 의해 형성된 수정 진동자를 나타낸 단면도이 다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 의한 수정 진동자의 제조방법은, 먼저, 수정으로 이루어진 수정체(100)를 준비한다.
상기 준비된 수정체(100)를 얇은 막으로 절단하여 복수의 수정 웨이퍼(110)로 제작한 다음, 상기 수정 웨이퍼(110)를 종방향 및 횡방향으로 절단하여 원하는 크기의 수정편(120)으로 제작한다.
이때, 상기 수정편(120)을 만들기 위해 진행되는 수정 웨이퍼(110)의 절단공정은 와이어(wire) 또는 톱날 형상의 절삭도구를 사용하게 되는데, 상기 절단공정은 기계적인 가공공정이므로 상기 웨이퍼(110) 절단시 각각 절단 제작되는 수정편(120)의 가공 면적이 불균일하게 가공될 수 있다.
상기와 같은 방식으로 진행되는 절단공정에 의해 가공된 수정편(120)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 수정편(120)의 상면 및 하면에 금속물질의 전극을 형성하기 위해 수정편 지지대(130)에 형성된 수정편 고정구(131)에 안착된다.
그 다음으로, 상기 수정편 지지대(130)의 상하부로 전극형성판(140, 150)을 밀착시킨다. 이때, 상기 전극형성판(140, 150)은 등간격으로 형성된 다수의 통공(141, 151)을 가진다.
상기 전극형성판(140, 150)을 수정편 지지대(130)의 상하부에 밀착시킨 후 전극을 형성하기 위한 금속물질(도면 미도시)을 도포한다. 그러면, 상기 전극형성판(140, 150)의 통공(141, 151)을 통해 상기 금속물질이 유입되며, 상기 금속물질이 굳은 후 상기 전극형성판(140, 150)을 분리하게 되면, 도 3에 도시한 바와 같 이, 상기 수정편(120)의 상면 및 하면에 금속물질로 이루어진 전극(160)이 형성된다. 이에 따라, 수정편(120) 및 전극(160)으로 이루어진 수정 진동자를 제조할 수 있게 된다.
그러나, 종래에 의한 수정 진동자 제조방법은, 상기 수정 웨이퍼(110)로부터 상기 수정편(120)을 절단하기 위한 절단공정시 절삭도구로 와이어 또는 톱날을 사용함으로써, 상기 절단공정에 의해 가공되는 수정편(120)의 절단면에 절삭공정의 기계적 오차에 의해 불균일 요인이 발생함으로써, 상기 수정편(120)을 이용하여 생산될 수정 진동자의 전기적 특성이 변하게 되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 절단공정의 절삭도구를 와이어 또는 톱날을 사용할 경우 이들의 절단공정에서 발생하는 압력에 의해 상기 수정편(120)에 변형이 발생될 수 있고, 상기 절삭공정에서 발생되는 수정 웨이퍼(110)의 파편들이 주위의 수정편(120)에 안착되어 불량 발생률이 증가하는 문제점이 있었다.
또한, 상기 수정편(120)의 상하면에 전극(151)을 형성하기 위한 공정은 각각 복수개의 수정편(120)을 상기 수정편 지지대(130)의 수정편 고정구(131)에 안착시켜야하므로 공정 시간이 길어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 수정 웨이퍼 상면 및 하면에 금속 패턴을 형성한 후에 화학적 방법을 이용하여 수정 웨이퍼를 절단함으로써 공정 불량률을 감소시키고, 공정을 단순화시켜 공정시간을 단축시킬 수 있는 수정 진동자 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수정 진동자 제조방법은, 수정 웨이퍼를 준비하는 단계; 상기 수정 웨이퍼 상하면에 금속막 패턴을 형성하는 단계; 상기 금속막 패턴 상에 상기 금속막 패턴을 전극으로 패터닝하기 위한 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 금속막 패턴을 식각 마스크로 상기 금속막 패턴 사이에 노출된 수정 웨이퍼를 식각하여 하나의 수정 웨이퍼를 복수의 수정편으로 형성하는 단계; 및 상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 상기 금속막 패턴을 식각하여 상기 수정편 상하면에 전극을 형성하는 단계;를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 수정 진동자 제조방법에 있어서, 상기 수정편을 형성하기 위한 식각 공정은, 불화암모늄을 식각용액으로 사용하는 습식식각 공정으로 진행하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기 하였다.
그럼, 이하 본 발명에 따른 수정 진동자 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 다른 수정 진동자의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정단면도이다.
우선, 도 4a에 도시한 바와 같이, 수정 웨이퍼(210)를 준비한다.
상기 준비된 수정 웨이퍼(210)의 상면 및 하면에 전극을 형성하기 위한 금속 패턴(220)을 형성한다. 이때, 상기 금속 패턴(220)은 후속공정에 의해 수정 진동자의 전극으로 형성되므로 전기적으로 도통이 잘 이루어지는 도체의 금속으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속 패턴(220)은 상기 수정 웨이퍼(210)를 절단하기 위한 식각마스크로 사용되기 때문에 수정 웨이퍼(210)의 절단면적을 제외한 면 상에 형성하는 것이 바람직하다.
상기 수정 웨이퍼(210)의 상면 및 하면에 금속 패턴(220)을 형성한 다음, 상기 형성된 금속 패턴(220) 상에 감광막(도면 미도시)을 도포한다.
그런 다음, 상기 금속 패턴(220) 상에 도포된 감광막을 상기 금속 패턴(220)을 수정 진동자의 전극으로 형성하기 위한 패턴으로 형성하기 위한 노광 및 현상 공정을 거쳐 감광막 패턴(230)을 형성한다.
그 다음으로, 상기 감광막 패턴(230)이 형성된 수정 웨이퍼(210)에 습식식각 공정을 진행한다. 이때, 상기 습식식각 공정은 상기 감광막 패턴(230)과 금속 패턴(220)을 식각 마스크로 하여 상기 금속 패턴(220)과 이웃하는 금속 패턴(220) 사이의 노출된 수정 웨이퍼(210)를 식각한다.
특히, 상기 수정 웨이퍼(210)는 SiO2의 재질로 이루어져 있으므로, 상기 SiO2의 재질을 잘 녹일 수 있는 불화암모늄 등의 화학 물질을 식각용액으로 사용하여 상기 습식식각 공정을 진행하는 것이 바람직하다.
상기 불화암모늄을 식각용액으로 사용하여 습식식각을 진행하게 되면, 도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 SiO2로 이루어진 수정 웨이퍼(210) 중 상기 금속 패턴(220) 사이에 노출된 부분은 식각되어 상기 수정 웨이퍼(210)는 복수의 수정편(215)으로 패터닝된다.
이때, 상기 습식식각 공정에 의해 패터닝된 상기 수정편(215)의 절단면 'A'는 화학적 제조공정인 습식식각 공정에 의해 패터닝되기 때문에 종래 와이어 또는 톱날 등의 절삭도구를 사용하여 절단했을 때의 절단면보다 깨끗하고 평평한 절단면을 갖도록 패터닝 할 수 있다.
또한, 상기 습식식각 공정은 화학적 제조 공정이기 때문에 상기 수정 웨이퍼(210)에 어떠한 기계적 압력도 가해지지 않음으로써, 습식식각 공정에 의해 패터닝되는 수정편(215)을 변형없이 모두 균일하도록 패터닝 할 수 있다.
이와 같이 진행되는 습식식각 공정이 완료된 후, 상기 수정편(215) 상면 및 하면의 금속 패턴(220)을 전극으로 형성하기 위해 상기 감광막 패턴(230)을 식각 마스크로 하여 식각공정을 진행한다.
상기 식각공정을 진행하게 되면, 상부에 상기 감광막 패턴(230)이 형성되어 있지 않는 금속 패턴(220)은 식각되고 감광막 패턴(230) 하부에 형성되어 있는 금속 패턴(230)은 남게 되어, 도 4d에 도시한 바와 같이, 상기 수정편(215)의 상면 및 하면에 전극(225)으로 형성된다.
상기 전극(225)을 형성하기 위한 식각공정을 진행 한 후, 상기 감광막 패턴(230)을 제거하게 되면, 도 4e에 도시한 바와 같이, 수정편(215)과 상기 수정편(215)의 상면 및 하면에 형성된 전극(225)으로 이루어진 수정 진동자(240)가 형성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 수정 진동자 제조방법은, 상기 수정 웨이퍼(210)를 절단하기 위해 화학적 제조 공정인 습식식각 공정을 진행함으로써, 상기 수정 웨이퍼(210)의 절단면을 굴곡이나 경사없이 평평한 면으로 패터닝할 수 있으며, 와이어 또는 톱날 등의 절삭도구를 사용하는 절단 공정에 비해 상기 수정편(215)에 외부 압력을 가하지 않음으로써, 외적인 변형없이 모두 균일한 수정편(215)으로 패터닝 할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 수정 진동자 제조방법은, 상기 수정편(215)을 패터닝하기 위해 종래의 절삭도구를 사용하지 않고 식각공정을 진행하여 미세한 패턴 형성이 가능해짐으로써, 상기 수정편(215)을 소형화시킬 수 있으며, 원하는 모양으로 패터닝이 가능하고, 식각공정시 파편이 발생되지 않게 되어 불량률을 감소시킬 수 있는 장정이 있다.
아울러, 본 발명은 습식식각 공정 및 감광막 패턴을 이용함으로써, 수정 웨이퍼(110)를 절단하여 수정편(120)을 제작하고 수정편 지지대(130)에 각각의 수정편(120)을 안착시켜 수정 진동자(240)를 제조하는 종래 기술보다 공정을 단순화시킬 수 있게 됨에 따라, 공정시간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실싱예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 수정 진동자 제조방법은, 수정 웨이퍼를 절단하기 위해 화학적 공정인 습식식각 공정을 진행함으로써, 절단면이 평평하고 그 형태 및 크기가 모두 균일한 수정 진동자를 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 습식식각 공정을 진행하여 미세한 패턴의 형성이 가능해짐으로써, 수정 진동자를 소형화시킬 수 있고, 원하는 형태로 제조할 수 있으며, 파편으로 인한 불량률을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
아울러, 본 발명은, 감광막 패턴 및 식각 공정을 진행하여 제조공정을 단순화시킴으로써, 공정시간의 단축을 통해 수율을 향상시킬 수 있는 바, 가격 경쟁력을 갖출 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 수정 웨이퍼를 준비하는 단계;
    상기 수정 웨이퍼 상하면에 금속막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 금속막 패턴 상에 상기 금속막 패턴을 전극으로 패터닝하기 위한 감광막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 금속막 패턴을 식각 마스크로 상기 금속막 패턴 사이에 노출된 수정 웨이퍼를 식각하여 하나의 수정 웨이퍼를 복수의 수정편으로 형성하는 단계; 및
    상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 상기 금속막 패턴을 식각하여 상기 수정편 상하면에 전극을 형성하는 단계;
    를 포함하는 수정 진동자 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수정 웨이퍼는 습식식각을 이용하여 식각하는 것을 특징으로 하는 수정 진동자 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 습식식각은, 불화암모늄을 식각용액으로 사용하는 것을 특징으로 하는 수정 진동자 제조방법.
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