KR20090131546A

KR20090131546A - 수정진동자 제조방법

Info

Publication number: KR20090131546A
Application number: KR1020080057477A
Authority: KR
Inventors: 전종열
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2008-06-18
Filing date: 2008-06-18
Publication date: 2009-12-29
Also published as: KR100956235B1

Abstract

본 발명은 수정진동자 제조방법에 관한 것으로, 수정웨이퍼를 마련하는 단계; 상기 수정웨이퍼의 상하면에 금속층을 증착하는 단계; 상기 금속층에 복수개의 금속 전극 패턴을 형성하기 위한 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 금속층을 식각하여 복수개의 금속 전극을 형성하는 단계; 상기 복수개의 금속 전극 및 수정웨이퍼의 상하면에 복수개의 수정진동자를 분리하기 위한 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제2 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 수정진동자를 분리하는 단계;를 포함한다.

수정 블랭크(Crystal blank), 수정진동자

Description

수정진동자 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING CRYSTAL UNIT}

본 발명은 수정진동자 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수정진동자에 사용되는 수정 블랭크(Crystal Blank)를 제조하기 위한 공정을 줄여 리드타임을 개선하고, 수정진동자를 고정밀도로 제조함으로써 더욱 정밀한 제품을 제공하기 위한 수정진동자 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 수정진동자(Crystal Unit)는 뛰어난 압전특성을 갖는 수정을 사용하는데, 외부에서 전압을 가하면 수정의 압전 현상에 의하여 진동을 하고, 그 진동을 통해서 주파수를 발생시키는 장치이다.

일반적인 수정진동자는 안정된 주파수를 얻을 수 있어 컴퓨터, 통신기기의 발진회로에 사용된다. 일반적인 수정진동자보다 한 단계 더 응용된 전압조정형 수정진동자(VCXO), 온도보상형 수정진동자(TCXO), 항온조정용 수정진동자(OCXO) 등의 제품은 보다 세밀하게 주파수 조정을 가능하게 하며, 모든 신호의 기준이 되는 핵심 부품으로 사용된다.

최근 휴대폰 등의 이동통신 단말기와 같은 전자 제품에서는 통신 및 멀티미디어 시스템의 기능이 다양화되고, 복합화됨에 따라 이에 사용되는 부품 또한 소형화 및 박형화가 요구되고 있다. 특히, 휴대폰의 핵심 부품인 수정발진디바이스(Crystal Device)의 소형화 및 박형화가 요구되고 있다. 따라서 수정발진디바이스를 소형화, 박형화하기 위한 부품의 공법 개발이 필요하다.

이러한 수정발진디바이스의 소형화를 위한 수정 블랭크(Crystal Blank)의 제작 공법에 있어서 수정 블랭크를 소형화 및 박형화하기 위해서는 고정밀도가 요구되고, 특별히 외형 형상에 기인한 경사 진동을 억제하고 잡음 성분을 적게 할 수 있는 공법 개발이 필요하다.

일반적으로 수정진동자에 이용되는 수정 블랭크를 제조하는 공정은, 석영으로 이루어진 원석을 바 형태로 럼버드 가공한 후, AT-CUT 각도에 맞게 앵글을 측정한 후 일정 두께로 바 형태의 원석을 절단하여 소판을 만들고, 이러한 소판을 연마한 후 컷 앵글을 측정한다.

이때, 수정 소판을 만들기 위해 진행되는 절단 공정은 절삭 도구를 사용한 기계적인 가공공정이므로 절단된 소판의 가공 면적이 불균일하게 가공될 수 있다.

이어서 복수개의 소판을 접합하고, 접합한 소판을 가로, 세로 길이에 맞게 컷팅 및 연마하여 원하는 외형 치수로 가공한 후 접합한 소판을 분리한다.

분리된 소판에 작업하고자 하는 주파수를 인지하여 그 주파수에 맞게 베벨링 공정을 거친다. 그리고 이를 에칭 세척 후 주파수를 검사하여 수정진동자용 수정 블랭크를 제공하게 된다.

그러나 기계적인 가공 방법을 이용하여 수정진동자용 수정 블랭크를 제작하는 경우에 기계적 오차로 인한 제품의 정밀도가 떨어지고, 컷팅시 커팅 면에 대한 외형 특성으로 인하여 경사 진동이 발생하여 잡음 성분이 생기는 문제점이 있다. 또한 수정진동자용 블랭크를 제조하는 공정이 복잡하여 생산성에 대한 효율이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수정웨이퍼에 대해 기계적인 절단 없이 화학적 에칭 또는 레이저 컷팅 방식을 통해 수정진동자용 수정 블랭크를 분리하여 수정진동자를 형성함으로써, 제품의 우수한 정밀도와 안정적인 성능을 확보하고, 생선성을 향상시키는 수정진동자 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수정진동자 제조방법은 수정웨이퍼를 마련하는 단계; 상기 수정웨이퍼의 상하면에 금속층을 증착하는 단계; 상기 금속층에 복수개의 금속 전극 패턴을 형성하기 위한 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 금속층을 식각하여 복수개의 금속 전극을 형성하는 단계; 상기 복수개의 금속 전극 및 수정웨이퍼의 상하면에 복수개의 수정진동자를 분리하기 위한 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제2 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 복수개의 수정진동자를 분리하는 단계;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 복수개의 금속 전극을 형성한 후, 남아있는 포토레지스트 막을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 복수개의 수정진동자를 분리한 후, 남아있는 포토레지스트 막을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 마련된 수정 웨이퍼를 표면 연마하는 단계를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 금속층은 Cr, Ni 및 이들의 합금 중 어느 하나를 포함하는 1차 도전막 및 Au, Ag 및 이들의 합금 중 어느 하나를 포함하는 2차 도전막의 적층으로 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 복수개의 수정진동자를 분리하는 단계는 건식 식각 방식, 습식 식각 방식 또는 레이저 컷팅 방식 중 어느 하나에 의해 수행될 수 있다.

본 발명에 따르면, 수정진동자용 수정 블랭크를 웨이퍼 레벨 공정을 이용해 화학적 에칭방식 또는 레이저 컷팅 방식으로 분할함으로써 제품의 우수한 정밀도 및 안정적인 성능을 확보할 수 있고 소형화 및 박형화가 가능해지며 일괄 공정이 가능해져 공정의 리드타임을 개선할 수 있으므로, 생산 효율을 증대시키는 효과가 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 수정진동자 제조방법에 대한 공정 흐름도이다.

도 1a는, 수정웨이퍼(100)의 상하면에 각각 금속층(110)을 적층하는 공정을 설명하기 위한 것이다.

먼저, 수정진동자용 수정 블랭크를 제조하기 위한 수정웨이퍼(100)를 마련한다. 수정웨이퍼는(100)는 수정(Quartz) 원석을 바 형태가 아닌 사각 또는 원형 형태로 가공한 후 일정 두께로 절단하여 사용한다. 그러나 수정웨이퍼의 형태를 사각 또는 원형 형태로 한정하는 것은 아니며, 다각형의 다양한 형태로 구현할 수 있다.

사각 또는 원형 형태로 가공된 수정웨이퍼(100)에는 그 두께를 줄이기 위하여 표면 연마 공정이 추가로 수행될 수 있다.

그런 다음, 도 1a에 도시된 바와 같이, 준비된 수정웨이퍼(100)의 상하면에 금속 전극을 형성할 금속층(110)을 증착한다.

이때, 금속층(110)은 이때 Cr, Ni 및 이들의 합금 등을 포함하는 그룹 중 어느 하나로 이루어진 1차 도전막과, Au, Ag 및 이들의 합금 등을 포함하는 그룹 중 어느 하나로 이루어진 2차 도전막으로 형성될 수도 있다.

도 1b는, 수정웨이퍼(100)의 상하면에 증착된 금속층(110)에 복수의 금속 전극을 형성하기 위한 제1 포토레지스트 패턴(120)을 형성하는 공정을 설명하기 위한 것이다.

수정웨이퍼(100)에 증착된 금속층(110) 상에 제1 포토레지스트 막을 코팅한다. 그런 다음, 포토마스크(미도시)를 수정웨이퍼(100)와 정렬한 후 노광 장치(미도시)를 이용해 노광시켜 제1 포토레지스트 막에 복수개의 금속 전극을 형성하기 위한 패턴(이하, 복수개의 금속 전극 패턴이라 함)을 전사한다. 포토마스크는 석영 유리 등으로 이루어진 광투과성 재질로 이루어지며, 그 표면에는 전사할 패턴에 대응되는 마스크 패턴을 크롬(Cr) 등으로 이루어진 불투과성 금속막으로 형성된다.

금속층(110) 상에 복수개의 금속 전극 패턴이 전사된 노광 웨이퍼를 현상액으로 현상한다. 그러면, 도 1b에 도시된 바와 같이, 제1 포토레지스트 패턴(120)이 형성된다. 제1 포토레지스트 패턴(120)은 이후 금속층(110)을 식각하여 금속 전극(130)을 형성하기 위한 패턴이다.

도 1c는, 제1 포토레지스트 막에 전사된 금속 전극 패턴, 즉 제1 포토레지스트 패턴(120)을 식각 마스크로 하여 금속층(110)을 식각하여 복수의 금속 전극(130)을 형성하는 공정을 설명하기 위한 것이다.

먼저, 도 1b에 도시된 제1 포토레지스트 패턴(120)을 식각 마스크로 하여 금속층(110)을 식각한다. 식각은 액체나 가스 상태의 화학적 에칭 방식인 습식 에칭 또는 건식 에칭에 의해 수행될 수 있다. 식각 후, 제1 포토레지스트 막을 제거한다.

그러면, 도 1c에 도시된 바와 같이, 수정웨이퍼(100)의 표면에는 제1 포토레지스트 패턴(120)에 대응되는, 금속층(110)으로 이루어진 복수개의 금속 전극(130)이 형성된다.

도 1d는, 복수개의 금속 전극(130) 및 수정웨이퍼(100)의 상하면에 복수개의 수정진동자를 형성하기 위한 제2 포토레지스트 패턴(140)을 형성하는 공정을 설명하기 위한 것이다.

복수의 금속 전극(130)이 형성된 수정웨이퍼(100)에 제2 포토레지스트 막을 코팅한다. 포토마스크(미도시)를 수정웨이퍼(100)와 정렬한 후 노광장치(미도시)를 이용해 복수개의 수정진동자를 형성하기 위한 패턴을 전사하여 도 1d에 도시된 바 와 같이, 제2 포토레지스트 패턴(140)을 형성한다.

도 1e는, 제2 포토레지스트 패턴(140)을 마스크로 하여 수정웨이퍼(100)를 식각하여 복수개의 수정진동자를 형성하는 공정을 설명하기 위한 것이다.

제2 포토레지스트 패턴(140)을 마스크로 하여 수정웨이퍼(100)를 각각의 수정진동자로 분리시킨다. 수정웨이퍼(100)를 각각의 수정진동자로 분리하는 방법으로는 일반적으로 액체나 가스 상태의 화학적 제조 공정인 건식 에칭 및 습식 에칭과 레이저 가공 방법 등이 있으며, 레이저 가공 방법을 사용할 경우에는, 포토레지스트 막을 사용하지 않을 수도 있다. 그리고, 식각 방법을 사용할 경우에는, 수정웨이퍼(100)의 식각 공정에 의해, 제2 포토레지스트 패턴(140)에 따라 수정웨이퍼(100)의 표면에 형성된 노출부가 식각되어 관통되면서 수정진동자가 분리된다.

이러한 방법에 의해 분리된 수정진동자의 수정 블랭크(150)는 기계적인 가공 방법으로 절단된 경우보다 표면이 깨끗하고 외적인 변형이 일어나지 않는다.

이후 분리된 각 수정진동자의 수정 블랭크(150)의 양면에 남아있는 제2 포토레지스트 막을 제거한다. 이러한 공정을 통해 도 1e에 도시된 바와 같이, 원하는 수정진동자가 제조된다.

이렇게 제공되는 수정진동자의 수정 블랭크(150)의 절단면은 기계적인 가공을 거치지 않음으로써 더욱 정밀한 가공이 가능해지고 이에 따라 수정진동자의 안정적인 성능을 확보할 수 있게 된다. 또한 금속 전극을 형성하는 공정과 수정진동자를 분리하는 공정이 일체로 이루어져 공정의 리드타임이 개선될 수 있고 생산성이 증대될 수 있다.

도 1f는, 도 1a 내지 도 1e에 나타낸 공정을 통하여 제조된 수정진동자(200)의 단면도이다.

도 2a는 도 1a 내지 도 1d에 도시된 공정 방법을 이용하여 원형 웨이퍼에 복수개의 금속 전극 및 제2 포토레지스트 패턴을 형성한 경우의 평면도이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 수정웨이퍼로 원형 웨이퍼(300)를 이용하고, 그 위에 복수개의 금속 전극을 형성한 후 제2 포토레지스트 패턴(310)을 형성한다. 그런 다음, 제2 포토레지스트 패턴(310)을 마스크로 하여 수정진동자를 분리한다.

도 2b는 도 1a 내지 도 1d에 도시된 공정 방법을 이용하여 사각 웨이퍼에 복수개의 금속 전극 및 제2 포토레지스트 패턴을 형성한 경우의 평면도이다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 수정웨이퍼로 사각 웨이퍼(400)를 이용하고, 그 위에 복수개의 금속 전극을 형성한 후 제2 포토레지스트 패턴(410)을 형성한다. 그런 다음, 제2 포토레지스트 패턴(410)을 마스크로 하여 수정진동자를 분리한다. 원형 페이퍼를 사용하는 경우보다, 사각 페이퍼(400)를 사용할 경우, 더 많은 수의 수정진동자의 제조가 가능하다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따른 수정진동자 제조방법에 대한 공정 흐름도,

도 2a는 도 1a 내지 도 1d에 도시된 공정 방법을 이용하여 원형 웨이퍼에 복수개의 금속 전극 및 제2 포토레지스트 패턴을 형성한 경우의 평면도, 그리고,

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

100. 수정웨이퍼 110. 금속층

120. 제1 포토레지스트 패턴 130. 금속 전극

140. 제2 포토레지스트 패턴 150. 수정 블랭크

200. 수정진동자

Claims

수정웨이퍼를 마련하는 단계;

상기 수정웨이퍼의 상하면에 금속층을 증착하는 단계;

상기 금속층에 복수개의 금속 전극 패턴을 형성하기 위한 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;

상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 금속층을 식각하여 복수개의 금속 전극을 형성하는 단계;

상기 복수개의 금속 전극 및 수정웨이퍼의 상하면에 복수개의 수정진동자를 분리하기 위한 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및

상기 제2 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 수정웨이퍼를 분리하는 단계;

를 포함하는 수정진동자 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 복수개의 금속 전극을 형성한 후, 남아있는 포토레지스트 막을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수정진동자 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 복수개의 수정진동자를 분리한 후, 남아있는 포토레지스트 막을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수정진동자 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 마련된 수정웨이퍼를 표면 연마하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수정진동자 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 금속층은 Cr, Ni 및 이들의 합금 중 어느 하나를 포함하는 1차 도전막 및 Au, Ag 및 이들의 합금 중 어느 하나를 포함하는 2차 도전막의 적층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수정진동자 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 복수개의 수정진동자를 분리하는 단계는 건식 식각 방식, 습식 식각 방식 또는 레이저 컷팅 방식 중 어느 하나에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 수정진동자 제조방법.