特許 5758642 水晶振動子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5758642

(24)【登録日】2015年6月12日

(45)【発行日】2015年8月5日

(54)【発明の名称】水晶振動子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H03H 3/02 20060101AFI20150716BHJP

   H01L 41/18 20060101ALI20150716BHJP

   H01L 41/22 20130101ALI20150716BHJP

   H01L 41/09 20060101ALI20150716BHJP

【ＦＩ】

   H03H3/02 C

   H01L41/18 101A

   H01L41/22 Z

   H01L41/08 C

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2011-25722(P2011-25722)

(22)【出願日】2011年2月9日

(65)【公開番号】特開2012-165303(P2012-165303A)

(43)【公開日】2012年8月30日

【審査請求日】2014年1月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000166948

【氏名又は名称】シチズンファインデバイス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズンホールディングス株式会社

(72)【発明者】

【氏名】井口 康博

(72)【発明者】

【氏名】丸山 貴史

【審査官】 ▲高▼橋 徳浩

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５７−１７４９１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２６９７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０７２４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２６３４２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４２７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２５２７６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０２７３１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｈ３／００７−Ｈ０３Ｈ３／１０

Ｈ０３Ｈ９／００−Ｈ０３Ｈ９／７６

Ｈ０１Ｌ ４１／０９

Ｈ０１Ｌ ４１／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一主表面と、第一主表面に対向する第二主表面とを備え、複数の水晶振動子が形成される製品領域を備えた水晶ウェハにおいて、
前記水晶ウェハの前記第一主表面と前記第二主表面に、耐蝕膜を成膜する工程と、
前記第一主表面の前記耐蝕膜上に第一レジストを塗布する工程と、
前記第二主表面の前記耐蝕膜上に第二レジストを塗布する工程と、
前記第一主表面の製品領域外に、アライメントマークを露光する工程と、
前記第一レジストを現像し、前記耐蝕膜を露出させ、前記アライメントマークを形成する工程と、
前記アライメントマークを認識して前記第一主表面に水晶振動子の外形パターンを露光する工程と、
前記第一主表面の前記アライメントマークを用いて第二主表面に水晶振動子の外形パターンを露光する工程と、
前記水晶ウェハを現像液に浸漬し、前記第一レジストと前記第二レジストとを同時に現像する工程と、
水晶振動子の外形パターンが形成された前記第一レジストおよび前記第二レジストを用いて、前記第一主表面と前記第二主表面の耐蝕膜をエッチングする工程と、
前記水晶ウェハをエッチングし、水晶振動子を形成する工程と、
を有することを特徴とする水晶振動子の製造方法。

【請求項2】

前記アライメントマークを形成する工程では、
前記製品領域外で、かつ前記アライメントマークを含む領域の前記第一レジストを現像することを特徴とする請求項１記載の水晶振動子の製造方法。

【請求項3】

第一主表面と、第一主表面に対向する第二主表面とを備え、複数の水晶振動子が形成される製品領域を備えた水晶ウェハにおいて、
前記水晶ウェハの前記第一主表面と前記第二主表面に、耐蝕膜を成膜する工程と、
前記第一主表面の前記耐蝕膜上に第一レジストを塗布する工程と、
前記第二主表面の前記耐蝕膜上に第二レジストを塗布する工程と、
前記第一主表面の製品領域に水晶振動子の外形パターンと製品領域外にアライメントマークとを露光する工程と、
前記水晶ウェハの製品領域外で、かつ前記アライメントマークを含む領域の前記第一レジストを現像し、前記耐蝕膜を露出させ、前記アライメントマークを形成する工程と、
前記アライメントマークを用いて第二主表面に水晶振動子の外形パターンを露光する工程と、
前記水晶ウェハを現像液に浸漬し、前記第一レジストと前記第二レジストを同時に現像する工程と、
水晶振動子の外形パターンが形成された前記第一レジストおよび前記第二レジストを用いて、前記第一主表面と前記第二主表面の耐蝕膜をエッチングする工程と、
前記水晶ウェハをエッチングし、水晶振動子を形成する工程と、
を有することを特徴とする水晶振動子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水晶ウェハから、エッチングによって水晶振動子を製造する方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、電子機器の小型化・薄型化に伴い、圧電振動デバイス、たとえば、クロック用の水晶振動子等も小型化への対応が求められている。

【0003】

特許文献１に示されるように、フォトリソグラフィ技術およびウェットエッチングによって、一枚の水晶ウェハから多数の水晶振動子を製造する方法が、知られている。

【0004】

従来の水晶振動子の製造方法を説明する。図３、図４、図５は、従来の水晶振動子の製造方法を説明するの工程フロー図である。
まず、図３(ａ)：水晶ウェハ１の第一主表面２ａと第二主表面２ｂとに水晶エッチング用の耐蝕膜３を、蒸着やスパッタで成膜する。
図３（ｂ）：耐蝕膜３は、例えば、クロム層３ａと金層３ｂとからなる。
図３（ｃ）：耐蝕膜３を成膜した水晶ウェハ１の第一主表面２ａと第二主表面２ｂにスピンコーターやスプレーコーターを用いてレジスト４を塗布する。第一主表面２ａのレジストを第一レジスト４ａ、第二主表面２ｂのレジストを第二レジスト４ｂとする。
図４（ａ）：所定の露光マスクを用いて、水晶ウェハ１の第一主表面２ａの第一レジスト４ａを露光する。
図４（ｂ）：露光した第一レジスト４ａを現像し、アライメントマーク５や、水晶振動子の外形パターンなど所定のパターンを形成する。
図４（ｃ）：水晶ウェハ１のアライメントマーク５を認識し、所定の露光マスクを用いて、水晶ウェハ１の第二主表面２ｂの第二レジスト４ｂを露光する。
図４（ｄ）：露光した第二レジスト４ｂを現像し、所定のパターンを形成する。
図５（ａ）：所定のパターンが形成されたレジスト４をマスクとして、耐蝕膜３の金層３ｂを、エッチングする。
図５(ｂ)：金層３ｂが除去されて露出したクロム層３ａをエッチングし、耐蝕膜３に水晶振動子の外形パターンなど所定のパターンを形成する。
図５(ｃ)：耐蝕膜３に形成した所定のパターンで、水晶ウェハ１を、フッ酸溶液をエッチング液として、ウェットエッチングを行い、水晶ウェハ１の製品領域９に複数の水晶振動子を形成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−２６９７３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来の水晶振動子の製造方法では、水晶ウェハの第一主表面の製品領域に水晶振動子の外形パターンと製品領域外にアライメントマークとを露光して、第一レジストの現像を行い、耐蝕膜を露出して外形パターンとアライメントマークとした後、露出したアライメントマークを認識して、第二主表面の水晶振動子の外形パターンを露光して、第二レジストの現像を行っているため、第二レジストの現像の時に、既に第一レジストは一度現像を行っているので、第一レジストについては二度現像されてしまう。従って、第一レジストと第二レジストの現像条件が異なるため、水晶ウェハの第一主表面と第二主表面とで、レジストパターン形状に差異が発生し、耐蝕膜に形成する水晶振動子の外形パターンが、水晶ウェハの第一主表面と第二主表面とで一致せず、高精度に水晶振動子の外形パターンが出来ないという問題があった。

【0007】

本発明は、高精度に水晶振動子の外形パターンを形成する水晶振動子の製造方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

第一主表面と、第一主表面に対向する第二主表面とを備え、複数の水晶振動子が形成される製品領域を備えた水晶ウェハにおいて、前記水晶ウェハの前記第一主表面と前記第二主表面に、耐蝕膜を成膜する工程と、前記第一主表面の前記耐蝕膜上に第一レジストを塗布する工程と、前記第二主表面の前記耐蝕膜上に第二レジストを塗布する工程と、前記第一主表面の製品領域外に、アライメントマークを露光する工程と、前記第一レジストを現像し、前記耐蝕膜を露出してアライメントマークを形成する工程と、露出した前記アライメントマークを認識して前記第一主表面に水晶振動子の外形パターンを露光する工程と、前記第一主表面の前記アライメントマークを用いて第二主表面に水晶振動子の外形パターンを露光する工程と、前記水晶ウェハを現像液に浸漬し、前記第一レジストと前記第二レジストとを同時に現像する工程と、水晶振動子の外形パターンが形成された前記第一レジストおよび前記第二レジストを用いて、前記第一主表面と前記第二主表面の耐蝕膜をエッチングする工程と、前記水晶ウェハをエッチングし、水晶振動子を形成する工程と、を有する水晶振動子の製造方法とする。

【0010】

前記第一レジストを現像し、前記耐蝕膜を露出してアライメントマークを形成する工程では、前記製品領域外で、かつ前記アライメントマークを含む領域の前記第一レジストを現像する水晶振動子の製造方法とする。

【0011】

第一主表面と、第一主表面に対向する第二主表面とを備え、複数の水晶振動子が形成される製品領域を備えた水晶ウェハにおいて、前記水晶ウェハの前記第一主表面と前記第二主表面に、耐蝕膜を成膜する工程と、前記第一主表面の前記耐蝕膜上に第一レジストを塗布する工程と、前記第二主表面の前記耐蝕膜上に第二レジストを塗布する工程と、前記第一主表面の製品領域に水晶振動子の外形パターンと製品領域外にアライメントマークとを露光する工程と、前記水晶ウェハの製品領域外で、かつ前記アライメントマークを含む領域の前記第一レジストを現像し、前記耐蝕膜を露出してアライメントマークを形成する工程と、露出した前記アライメントマークを用いて第二主表面に水晶振動子の外形パターンを露光する工程と、前記水晶ウェハを現像液に浸漬し、前記第一レジストと前記第二レジストを同時に現像する工程と、水晶振動子の外形パターンが形成された前記第一レジストおよび前記第二レジストを用いて、前記第一主表面と前記第二主表面の耐蝕膜をエッチングする工程と、前記水晶ウェハをエッチングし、水晶振動子を形成する工程と、を有する水晶振動子の製造方法とする。

【発明の効果】

【0013】

水晶ウェハの第一主表面の製品領域外にあるアライメントマークを利用して、第一主表面と第二主表面の製品領域にそれぞれ水晶振動子の外形パターンを露光することで水晶ウェハの第一主表面と第二主表面との露光精度を向上し、かつ、製品領域のレジストへの現像条件を揃えることで、水晶ウェハ両面の耐蝕膜に水晶振動子の外形パターンを一致させることが可能となる。

【0014】

本発明によって、高精度に水晶振動子の外形パターンを形成する水晶振動子の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明における実施例１の水晶振動子の製造方法を説明する工程フロー図

【図2】本発明における実施例２の水晶振動子の製造方法を説明する工程フロー図

【図3】従来の水晶振動子の製造方法を説明する工程フロー図

【図4】従来の水晶振動子の製造方法を説明する工程フロー図

【図5】従来の水晶振動子の製造方法を説明する工程フロー図

【図6】水晶振動子が形成された水晶ウェハの上面図

【図7】溝付き音叉型水晶振動子の上面図

【発明を実施するための形態】

【0016】

音叉型水晶振動子を例に実施の形態を、以下に説明する。図１は、本発明における実施例１の水晶振動子の製造方法を説明する工程フロー図である。図２は、本発明における実施例２の水晶振動子の製造方法を説明する工程フロー図である。図６は、水晶振動子が形成された水晶ウェハの上面図である。

【実施例1】

【0017】

まず、水晶ウェハ１の第一主表面２ａと第二主表面２ｂに耐蝕膜３をスパッタリングなどの方法によりに成膜する。耐蝕膜３としては、例えば金を使用して、下地をクロムとする。

【0018】

次に、クロム層３ａ及び金層３ｂからなる耐蝕膜３が形成された水晶ウェハ１の第一主表面２ａと第二主表面２ｂに、スピンコートなどの方法によりレジスト４を均一に塗布する。第一主表面２ａに塗布されたレジスト４を第一レジスト４ａ、第二主表面２ｂに塗布されたレジスト４を第二レジスト４ｂとする。水晶ウェハ１に、耐蝕膜３、レジスト４を形成する工程は、図３に示す従来の製造方法と同様である

【0019】

次に、図１（ａ）に示すように、露光装置を用いて、マスクに描かれたアライメントマーク５を第一レジスト４ａが塗布された水晶ウェハ１の第一主表面２ａの製品領域外に露光する。

【0020】

次に、図１(ｂ)に示すように、第一主表面２ａの第一レジスト４ａを現像液を用いて現像し、金層３ｂを露出させてアライメントマークを形成する。このとき、水晶ウェハ１の第一主表面２ａの製品領域９に対応する第一レジスト４ａと、水晶ウェハ１の第二主表面２ｂの第二レジスト４ｂとは、未露光であり、アライメントマーク５を露出する現像の影響を受けない。

【0021】

次に、図１(ｃ)に示すように、露光装置を用いて第一主表面２ａの製品領域９に対応し、かつ未露光の第一レジスト４ａに、マスクに描かれた音叉型水晶振動子の外形パターンを、第一主表面２ａに形成したアライメントマーク５を認識して露光する。

【0022】

次に、図１（ｄ）に示すように、水晶ウェハ１の第二主表面２ｂの第二レジスト４ｂも、第一主表面２ａに形成したアライメントマーク５を認識して、音叉型水晶振動子の外形パターンを露光する。尚、第一レジスト４ａと第二レジスト４ｂの製品領域９への露光は、同時に行っても良い。

【0023】

次に、図１（ｅ）に示すように、水晶ウェハ１の第一主表面２ａの第一レジスト４ａと第二主表面２ｂの第二レジスト４ｂとを、現像液を用いて同条件で現像し、露光した音叉型水晶振動子の外形パターンを形成する。現像方法は、現像条件を揃えることが出来れば、水晶ウェハ１を現像液に浸漬させても、第一主表面２ａと第二主表面２ｂとを別々に行っても良い。

【0024】

さらに、レジスト４を現像し露出した耐蝕膜３の金層３ｂを、例えば、ヨウ素とヨウ化カリウムの水溶液を用いて、エッチングする。金層３ｂが除去されて露出したクロム層３ａを、例えば、硝酸第二セリウムアンモニウムと酢酸の水溶液でエッチングする。金層とクロム層をエッチングする事によって、耐蝕膜に水晶振動子の外形パターンを形成する。

【0025】

次に、フッ酸溶液をエッチング液として、レジスト４および耐蝕膜３から露出した水晶ウェハ１を、音叉型水晶振動子になるようにウェットでエッチングを行う。このエッチングは表裏両面から同時にエッチングが進行し、図４に示すように、水晶ウェハ１の製品領域９に複数の音叉型水晶振動子１０を形成することができる。耐蝕膜３のエッチング、水晶ウェハ１のエッチングは、図５に示す従来の製造方法と同様である。

【0026】

レジストへの音叉型水晶振動子の外形パターンが正確に形成されることで、耐蝕膜のパターン、そして音叉型水晶振動子の外形形状を、高精度に形成することが可能となる。

【実施例2】

【0027】

実施例１では、水晶ウェハの第一主表面の第一レジストへの露光を、アライメントマークと水晶振動子の外形パターンとを異なるプロセスとしたが、実施例２では、第一レジストへの露光を、アライメントマークと水晶振動子の外形パターンとを同時に行う。尚、水晶ウェハへの耐蝕膜の成膜、およびレジストの塗布に関しては、実施例１と同様であるので、省略する。

【0028】

図２（ａ）に示すように、水晶ウェハ１の第一主表面２ａの第一レジスト４ａの製品領域外にアライメントマークを、製品領域９に音叉型水晶振動子の外形パターンを、露光装置で露光する。

【0029】

次に、図２（ｂ）に示すように、第一主表面２ａの第一レジスト４ａのアライメントマーク領域のみを、現像液を用いて部分的に現像し、金層を露出させて、アライメントマークを形成する。

【0030】

次に、図２（ｃ）に示すように、露光装置で水晶ウェハ１の第二主表面２ｂの第二レジスト４ｂに、マスクに描かれた音叉型水晶振動子の外形パターンを、第一主表面２ａの形成したアライメントマーク５を認識して露光する。

【0031】

次に、図２（ｄ）に示すように、水晶ウェハ１の第一主表面２ａの第一レジスト４ａと第二主表面２ｂの第二レジスト４ｂとを現像液を用いて同条件で現像し、露光した音叉型水晶振動子の外形パターンを形成する。現像方法は、現像条件を揃えることが出来れば、水晶ウェハ１を現像液に浸漬させても、第一主表面と第二主表面とを別々に行っても良い。

【0032】

さらに、レジストから露出した金層を例えば、ヨウ素とヨウ化カリウムの水溶液を用いて、金層をエッチングする。金層が除去されて露出したクロム層を例えば、硝酸第二セリウムアンモニウムと酢酸の水溶液でエッチングする。金層とクロム層をエッチングする事によって、耐蝕膜に水晶振動子の外形パターンを形成する。

【0033】

次に、フッ酸溶液をエッチング液として、レジストおよび耐蝕膜から露出した水晶ウェハを、音叉型水晶振動子になるようにウェットでエッチングを行う。このエッチングは表裏両面から同時にエッチングが進行し、図６に示すように、水晶ウェハ１の製品領域９に複数の音叉型水晶振動子１０を形成することができる。耐蝕膜３のエッチング、水晶ウェハ１のエッチングは、図５に示す従来の製造方法と同様である。

【0034】

実施例１および実施例２では、音叉型水晶振動子の形成について記載したが、音叉型水晶振動子の外形形状に限らず、音叉腕への溝形成にも本発明を用いることで、図７に示すような溝付き音叉型水晶振動子の外形と溝とを、高精度で形成することが可能である。

【符号の説明】

【0035】

１ 水晶ウェハ
２ａ 第一主表面
２ｂ 第二主表面
３ 耐蝕膜
３ａ クロム層
３ｂ 金層
４ レジスト
４ａ 第一レジスト
４ｂ 第二レジスト
５ アライメントマーク
６ 水晶音叉腕
７ 水晶音叉基部
８ 溝
９ 製品領域
１０ 音叉型水晶振動子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】