特許 6424076 圧電振動子の製造方法

(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】6424076

(24)【登録日】2018年10月26日

(45)【発行日】2018年11月14日

(54)【発明の名称】圧電振動子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H03H 3/02 20060101AFI20181105BHJP

【ＦＩ】

   H03H3/02 C

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-241025(P2014-241025)

(22)【出願日】2014年11月28日

(65)【公開番号】特開2016-103741(P2016-103741A)

(43)【公開日】2016年6月2日

【審査請求日】2017年7月3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】シチズン時計株式会社

(72)【発明者】

【氏名】井口 康博

【審査官】 竹内 亨

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０６２７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１９２５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２０９８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１９８３０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｈ ３／００−３／１０

Ｈ０３Ｈ ９／００−９／７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧電振動片が形成された圧電基板の表面に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜の表面にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜を所定の形状にパターニングしてレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記金属膜をエッチングする工程と、
を有する圧電振動子の製造方法において、
前記圧電基板の表面において前記金属膜のエッチングレートが異なる第１の領域と
第２の領域を特定する工程と、
前記第１の領域のエッチングレートと前記第２の領域のエッチングレートの差に
基づいて前記の第１の領域および前記第２の領域のレジストパターンの形状を決定とする工程と、
を有することを特徴とする圧電振動子の製造方法。

【請求項2】

前記第１の領域のエッチングレートより前記第２の領域のエッチングレートが速いことを特徴とする請求項１記載の圧電振動子の製造方法。

【請求項3】

前記第２の領域は前記圧電振動片が形成される製品領域を含み、
前記第１の領域は前記圧電振動片が形成されない非製品領域を含むことを特徴とする請求項１または２記載の圧電振動子の製造方法。

【請求項4】

前記第１の領域は前記製品領域を含まないことを特徴とする請求項３記載の圧電振動子の製造方法。

【請求項5】

前記圧電基板は前記圧電基板を整列させる仕切り材を有するバスケットに収納され、
前記第１の領域は前記仕切り材に隣接する領域で、
前記第２の領域は前記仕切り材に隣接しない領域で、
あることを特徴とする請求項１〜４のいずれかひとつに記載の圧電振動子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電振動子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年電子機器の軽薄小型により電子機器を構成する部品は軽薄小型化の要求が強い。電子機器を構成する部品の一つである圧電振動子は、フォトリソグラフィ技術を利用して圧電振動片の軽薄小型化を行っている。

【0003】

図１は、フォトリソグラフィ技術を利用した圧電基板の上面図である。圧電基板１は、圧電振動片２と圧電振動片２を保持するための枠部５と圧電振動片２と枠部５を連結するための連結部６とで構成されている。圧電振動片２には励振電極３と引出電極４が形成され、枠部５にはテストパターン７が形成されている。また、圧電振動子のコスト競争に伴い圧電基板１より多くの圧電振動片２を作るため、圧電基板１の全領域を有効に活用している。

【0004】

図２（ａ）〜（ｆ）は、圧電振動片に励振電極を形成する工程を説明する図であり、圧電振動片の断面図（図１のＡ−Ａ断面）である。図２（ａ）は、金属膜を形成する前の圧電振動片の断面図で、図２（ｂ）は、第１の金属膜と第２の金属膜とを形成した圧電振動片の断面図で、図２（ｃ）は、第１のレジスト層と第２のレジスト層とを形成した圧電振動片の断面図で、図２（ｄ）は、第１のレジストパターンと第２のレジストパターンとを形成した圧電振動片の断面図で、図２（ｅ）は、レジストパターンの開口部に露出している金属膜をエッチングした圧電振動片の断面図で、図２（ｆ）は、レジストパターンを除去して励振電極を形成した圧電振動片の断面図である。図３は、圧電基板をバスケットに収納した図であって（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。

【0005】

図１に示すように、圧電基板１には、フォトリソグラフィ技術などを用いて複数の圧電振動片２が形成されている。

【0006】

図２（ｂ）に示すように、圧電振動片２に蒸着またはスパッタリングによって、第１の金属膜１１と第２の金属膜１２を形成する。第１の金属膜１１と第２の金属膜１２は下地層と表面層からなり、下地層の金属膜としてクロム（Ｃｒ）膜を５００Å程度形成し、表面層の金属膜として金（Ａｕ）を８００Å程度積層し形成する。

【0007】

図２（ｃ）に示すように、圧電振動片２の第１の金属膜１１と第２の金属膜１２の表面層上にスプレーコート法などによって、レジストを塗布し第１の金属膜１１の表面層上に第１のレジスト層１３と、第２の金属膜１２の表面層上に第２のレジスト層１４を形成する。

【0008】

圧電振動片２の第１のレジスト層１３と第２のレジスト１４層にフォトマスクを用いてレジストパターンを露光後、現像し不要なレジスト層を除去し、図２（ｄ）に示すように、第１のレジストパターン１５と、第２のレジストパターン１６を形成する。

【0009】

圧電振動片２の第１のレジストパターン１５の開口部に露出している第１の金属膜１１と第２のレジストパターン１６の開口部に露出している第２の金属膜１２をエッチングするために、バスケット３０に複数枚の圧電基板１を互いに隔てて収納して、バスケット３０をエッチング液に浸漬して、図２（ｅ）に示すように、第１の金属膜１１と第２の金属膜１２をそれぞれエッチングする。このとき、各圧電基板１は、図３に示すように、バスケット３０に形成された両端部仕切り材３１に仕切られて起立した状態で収納されている。圧電基板１を収納するバスケット３０の材料として、テフロン（登録商標）等の耐蝕性材料が用いられる。

【0010】

金属膜をエッチングする溶液として、金（Ａｕ）はヨウ素とヨウ化カリウムとの混合液を用い、クロム（Ｃｒ）は硝酸第２セリウムアンモニウム溶液を用いる。

【0011】

最後に圧電振動片２の表面上の第１のレジストパターン１５と第２のレジストパターン１６を除去することによって、図２（ｆ）に示すように、圧電振動片２に励振電極３が形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２００６−３１０６４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

前述した圧電基板上の金属膜をエッチングする工程では、生産性を高めるためにバスケット３０に複数枚の圧電基板１を収納して圧電基板上の金属膜のエッチングを行っている。図４は、圧電基板１（圧電振動片２等は不図示）をバスケット３０に収納し圧電基板１と両端部仕切り材３１との関係を表した側断面図である。バスケット３０には圧電基板１を互いに隔てて収納させるために両端部仕切り材３１により仕切ることによって、各圧電基板同士が貼りつくことなく金属膜のエッチングを行うことができるが、圧電基板１と両端部仕切り材３１が隣接する領域は、圧電基板１と両端部仕切り材３１との間隔が狭いためエッチング液の流れは少ない。圧電基板１に両端部仕切り材３１が隣接しない領域はエッチング液の流れは多い。

【0014】

すなわち、圧電基板１と両端部仕切り材３１が隣接する領域と圧電基板１と両端部仕切り材３１が隣接しない領域のエッチング液の流れが異なることにより、エッチングレートも異なり均一なエッチングが出来ない。

【0015】

バスケット３０に形成された両端部仕切り材３１に隣接する圧電基板１の領域を第１の領域４１（ハッチング部）とする。（図４）第１の領域４１は、エッチング液の流れが少なく金属膜残り１９が発生しやすい領域で、図７に示すように、枠部５に形成されたテストパターン７近傍に金属膜残り１９が発生し、均一なエッチングが出来ない。テストパターン７近傍に金属膜残り１９が発生した例を示したが、金属膜残り１９はこの箇所だけに発生するわけではない。

【0016】

バスケット３０に形成された両端部仕切り材３１が圧電基板１に隣接しない領域は第２の領域４２である。（図４）第２の領域４２はエッチング液の流れが多く金属膜残り１９が発生しない領域である。第１の領域４１のエッチング液の流れを良くするために、バスケット３０に形成された両端部仕切り材３１と圧電基板１との間隔を広げると、エッチング液の流れは良くなるが、バスケット内に収納できる圧電基板１の枚数が少なくなるため生産性が悪くなる。

【0017】

本発明の目的はエッチングレートに合わせたエッチング面積にすることで、圧電基板上の金属膜を均一なエッチングを行う方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0018】

圧電振動片が形成された圧電基板の表面に金属膜を形成する工程と、金属膜の表面層上にレジスト膜を形成する工程と、レジスト膜を所定の形状にパターニングしてレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンをマスクとして金属膜をエッチングする工程を有する圧電振動子の製造方法において、圧電基板の表面において金属膜のエッチングレートが異なる第１の領域と第２の領域を特定する工程と、第１の領域のエッチングレートと第２の領域のエッチングレートの差に基づいて第１の領域および第２の領域のレジストパターンの形状を決定する工程を有する圧電振動子の製造方法とする。これによれば、エッチングレートの差に基づきレジストパターンを形成するため、圧電基板上の金属膜は均一にエッチングされる。

【0019】

第１の領域のエッチングレートより第２の領域のエッチングレートが速い圧電振動子の製造方法とする。

【0020】

第２の領域は圧電振動片が形成される製品領域を含み、第１の領域は圧電振動片が形成されない非製品領域を含む圧電振動片の製造方法とする。

【0021】

第１の領域は製品領域を含まない圧電振動子の製造方法とする。

【0022】

圧電基板を整列させる両端部仕切り材を有するバスケットに収納され、第１の領域は両端部仕切り材に隣接する領域で、第２の領域は両端部仕切り材に隣接しない領域である圧電振動子の製造方法とする。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、圧電基板の金属膜を均一なエッチングを行う方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】フォトリソグラフィ技術を利用した圧電基板の上面図。

【図2】圧電振動片に励振電極を形成する工程を説明する図。

【図3】圧電基板をバスケットに収納した図。

【図4】圧電基板とバスケットの両端部仕切り材部との関係を表した側断面図。

【図5】厚みすべり振動片を形成した圧電基板の上面図。

【図6】本発明における厚みすべり振動片近傍の拡大図。

【図7】従来の金属膜残りを説明する圧電振動片近傍の拡大図。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下に本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。

【0026】

本実施例では、水晶からなる厚みすべり振動子の製造方法について説明する。図５は、厚みすべり振動片を形成した圧電基板の上面図である。なお本発明の範囲は以下の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また図面においては各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

【0027】

厚みすべり振動片２ａは矩形形状であり、励振する主振動の振動モードが厚みすべり振動であり小型化、高周波数化に適している。

【0028】

テストパターン７は厚みすべり振動片２ａに備えられている引出電極４と接続しており（不図示）厚みすべり振動片２ａの周波数等の特性を確認するため、測定装置のプローブピンを当接させるパターンとして使用される。テストパターンが所定の形状にならないと、周波数等の特性を確認することができない。

【0029】

先ずは、圧電基板１とバスケット３０の両端部仕切り材３１が隣接する第１の領域４１と圧電基板１とバスケット３０の両端部仕切り材３１が隣接しない第２の領域４２のエッチングレートの算出を行う。(図４)

【0030】

エッチングレートの算出は、ダミー圧電基板に下地層と表面層からなる金属膜を形成し、所定のレジストパターンを形成後バスケット３０にダミー圧電基板を収納してバスケット３０をエッチング液に浸漬して金属膜のエッチングを行う。金属膜エッチング後、第１の領域４１と第２の領域４２の金属膜のエッチング面積よりエッチングレートを算出する。前述したように第１の領域４１はエッチング液の流れが少ないために、エッチング液の流れが多い第２の領域４２に比べエッチングレートが遅い。

【0031】

図５に示すように圧電基板１に形成された厚みすべり振動片２ａと枠部５と連結部６には下地層と表面層からなる金属膜１７（不図示）が形成され、金属膜１７の表面層上に、算出したエッチングレートに基づきレジストパターン１８（不図示）が形成される。なお説明の便宜上圧電基板１の片方の面のみの説明とし従来と同様のプロセスの説明は省略する。

【0032】

図６は、厚みすべり振動片近傍の拡大図であり、図６（ａ）は、第１の領域の厚みすべり振動片近傍に形成されたレジストパターンの拡大図で、図６（ｂ）は、第２の領域の厚みすべり振動片近傍に形成されたレジストパターンの拡大図で、図６（ｃ）は、電極形成後の第１の領域の厚みすべり振動片近傍の拡大図で、図６（ｄ）は、電極形成後の第２の領域の厚みすべり振動片近傍の拡大図である。

【0033】

図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、厚みすべり振動片２ａと枠部５と連結部６の表面には下地層と表面層からなる金属膜１７が形成され、金属膜１７の表面に励振電極３と引出電極４用のレジストパターン１８ａと枠部５に形成されたテストパターン７用のレジストパターン１８ｂが形成され、第１の領域４１と第２の領域４２の励振電極３と引出電極４とテストパターン７のレジストパターン面積の差はない。

【0034】

図６(ａ)に示すように、第１の領域４１の枠部５に形成されたテストパターン７の周辺部には調整用パターン２０用のレジストパターン１８ｃが形成されているが、図６（ｂ）に示されるように、第２の領域４２の枠部５に形成されたテストパターン７の周辺部には調整用パターン２０はない。これはエッチングレートの差に基づきレジストパターンを形成しためであり、第１の領域４１のレジストパターン面積を第２の領域４２のレジストパターン面積より狭くすることで、金属膜１７は均一にエッチングされる。

【0035】

次に圧電基板１をバスケット３０に収納しバスケット３０をエッチング液に浸漬して金属膜１７のエッチングを行い、レジストパターン１８ａ、１８ｂ、１８ｃを除去することによって、第１の領域４１では、図６（ｃ）に示すように、厚みすべり振動片２ａには励振電極３と引出電極４が形成され、枠部５にはテストパターン７と調整用パターン２０が形成され、第２の領域４２では、図６（ｄ）に示すように、厚みすべり振動片２ａには励振電極３と引出電極４を枠部５にはテストパターン７が形成される。

【0036】

図６（ｃ）と図６（ｄ）に示すように、厚みすべり振動片２ａに形成された励振電極３と引出電極４の形状と枠部５に形成されたテストパターン７の形状は、第１の領域４１と第２の領域４２で差はない。

【0037】

第１の領域４１の枠部５にはテストパターン７と調整用パターン２０が形成されるが、第２の領域４２の枠部５にはテストパターン７が形成されるが、調整用パターン２０は形成されない。これはエッチングレートに基づきレジストパターンを形成したためであり、これにより金属膜残りが発生しやすい第１の領域４１での金属膜残りをなくすことができる。

【0038】

上記実施形態は厚みすべり振動片を例示したが、音叉型圧電振動片等にも適用できる。

【符号の説明】

【0039】

１ 圧電基板
２ 圧電振動片
２a 厚みすべり振動片
３ 励振電極
４ 引出電極
５ 枠部
６ 連結部
７ テストパターン
１１ 第１の金属膜
１２ 第２の金属膜
１３ 第１のレジスト層
１４ 第２のレジスト層
１５ 第１のレジストパターン
１６ 第２のレジストパターン
１７ 金属膜
１８ レジストパターン
１８ａ 励振電極と引出電極用のレジストパターン
１８ｂ テストパターン用のレジストパターン
１８ｃ 調整用パターン用のレジストパターン
１９ 金属膜残り
２０ 調整用パターン
３０ バスケット
３１ 両端部仕切り材
４１ 第１の領域
４２ 第２の領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】