JP2007097046A - Processing method of crystal base plate and crystal vibrating piece - Google Patents
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- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Abstract
【課題】 水晶素板を、断面テーパー形状または断面コンベックス形状に比較的容易に制御して加工することができる加工方法、及び振動特性に優れた水晶振動片を提供する。
【解決手段】 水晶素子片1aに、感度の異なるフォトレジストR1〜R5を、水晶素子片1aの表面から上層に向かって感度が高いものとなるように塗り重ねて積層させる。次に、フォトマスク8を介して露光光を照射して露光してから、フォトレジストR1〜R5の現像を行なう。フォトレジストR1〜R5は、下層にいくに従って未露光部分が多くなるため、現像後のフォトレジストパターンは、水晶素子片1aの表面側にいくほど外側に広がる断面テーパー形状が形成される。そして、RIE(リアクティブイオンエッチング)法により水晶ウェハ1をドライエッチングすると、水晶素子片1aの端面に略断面テーパー形状が形成される。
【選択図】 図2
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a machining method capable of relatively easily controlling a quartz base plate to have a cross-sectional tapered shape or a convex-convex shape and a crystal vibrating piece excellent in vibration characteristics.
Photoresist R1 to R5 having different sensitivities are overlaid and laminated on a crystal element piece 1a so as to increase the sensitivity from the surface of the crystal element piece 1a toward the upper layer. Next, after exposure is performed by irradiating exposure light through the photomask 8, the photoresists R1 to R5 are developed. Since the photoresists R1 to R5 have more unexposed portions as they go to the lower layer, the photoresist pattern after development has a cross-sectional taper shape that spreads outward toward the surface of the crystal element piece 1a. Then, when the crystal wafer 1 is dry-etched by the RIE (reactive ion etching) method, a substantially cross-sectional taper shape is formed on the end face of the crystal element piece 1a.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、水晶素板の加工方法に係り、特に水晶素板を断面テーパー形状または断面コンベックス形状に加工する水晶素板の加工方法に関する。 The present invention relates to a method for processing a crystal base plate, and more particularly to a method for processing a crystal base plate for processing a crystal base plate into a tapered cross section or a convex convex shape.
従来より、各種情報・通信機器やOA機器、また、民生機器等の電子機器には、電子回路のクロック源等として圧電振動子を備えた圧電デバイスが広く使用されている。特に情報通信機器の分野では、携帯電話等に代表される装置に小型化・薄型化が進むのに伴なって圧電振動子のより小型化・薄型化が図られ、また装置の回路基板への実装に適した表面実装型の圧電デバイスが要求されている。 Conventionally, in various information / communication equipment, OA equipment, and electronic equipment such as consumer equipment, a piezoelectric device including a piezoelectric vibrator is widely used as a clock source of an electronic circuit. Especially in the field of information and communication equipment, the piezoelectric vibrators have become smaller and thinner as devices such as mobile phones become smaller and thinner. There is a demand for a surface-mount type piezoelectric device suitable for mounting.
表面実装型の圧電デバイスとして代表的なものには、水晶材料の矩形の薄板からなる水晶振動片に励振電極を形成したものを、その基端部においてパッケージの接続端子に導電性接着剤で片持ち支持するように接合する構造を有する水晶振動子が多く採用されている。このように矩形薄板の水晶振動片においては、例えば、水晶振動片断面を矩形ではなく、励振電極を形成する中央部から端部に向けて除々に厚みを薄くしたコンベックス形状にすることが提案されている。水晶振動片を断面コンベックス形状にすると、水晶振動片端部での振動変位の減衰量を大きくしてエネルギの閉じ込め効果を高め、Q値等の振動特性を向上させ得ることによるものである(特許文献1)。さらに、上記の断面コンベックス形状によれば、水晶振動片の振動特性の向上を、矩形断面の場合よりも小さいサイズで図れることが知られている。 A typical surface-mount type piezoelectric device is one in which an excitation electrode is formed on a quartz crystal vibrating piece made of a rectangular thin plate of quartz material, and a conductive adhesive is applied to the connection terminal of the package at its base end. Many crystal resonators having a structure that is joined so as to be held and supported are used. In this way, in the rectangular thin plate crystal resonator element, for example, it is proposed that the crystal resonator element cross section is not rectangular but a convex shape in which the thickness is gradually reduced from the central portion to the end portion where the excitation electrode is formed. ing. This is because if the quartz crystal resonator element has a convex convex cross section, the amount of vibration displacement attenuation at the end of the quartz crystal resonator element can be increased to enhance the energy confinement effect and improve the vibration characteristics such as the Q value (Patent Literature). 1). Furthermore, according to the above-described convex shape, it is known that the vibration characteristics of the quartz crystal resonator element can be improved with a size smaller than that of the rectangular cross section.
従来、このような断面コンベックス形状の水晶振動片を形成するために、例えばバレル研磨機が使用されている。バレル研磨機は、水晶素板(水晶ウェハ)から断面矩形の短冊状に切り出した数百〜数千個もの多数の水晶素子片を、研磨剤と共にポットに入れ、このポットを一定の速度で所定時間回転させることにより、上向き凸状をなす断面コンベックス形状を形成するものである。 Conventionally, for example, a barrel grinder has been used to form such a quartz-crystal vibrating piece having a convex shape in cross section. A barrel polishing machine puts hundreds to thousands of crystal element pieces cut out from a quartz base plate (crystal wafer) into a rectangular shape with a polishing agent into a pot together with an abrasive and puts the pot at a predetermined speed. By rotating for a time, a convex convex cross section is formed.
特許文献1には、更に、水晶振動片のコンベックス形状を近似的に階段形状に置き換えること、及びこの階段形状を、エッチングレジスト寸法を段階的に変えてエッチングする化学的加工法により製造する方法が記載されている。
Further,
しかしながら、上述した従来のバレル研磨機による加工は、第一に、長時間を要するために、製造効率及び生産性が低いという問題がある。例えば4MHz程度の低周波数帯で使用する水晶振動片の場合、40時間以上もの加工時間を要する。 However, the above-described processing by the conventional barrel polishing machine has a problem that manufacturing efficiency and productivity are low because it takes a long time. For example, in the case of a crystal vibrating piece used in a low frequency band of about 4 MHz, a processing time of 40 hours or more is required.
また、上述したバレル研磨機による加工は、コンベックス形状の制御が困難で加工精度が比較的低い。しかも、バルク内での個々の水晶振動片の加工を制御できないために断面形状のばらつきが大きくなる。更に、水晶振動片の表面全体に研磨剤が作用するので中央領域が面荒れし、そのためCI値等の周波数特性を劣化させる虞があり、これを回避するために、再度ライトエッチングする等の化学的加工法を併用することが必要となって工程が複雑になっている。 Further, the processing by the barrel polishing machine described above is difficult to control the convex shape, and the processing accuracy is relatively low. In addition, since the processing of individual quartz crystal vibrating pieces in the bulk cannot be controlled, the variation in cross-sectional shape becomes large. Furthermore, since the polishing agent acts on the entire surface of the quartz crystal vibrating piece, the center region is roughened, and therefore there is a risk of deteriorating the frequency characteristics such as the CI value. To avoid this, a chemical such as light etching is performed again. The process is complicated because it is necessary to use a general processing method together.
他方、特許文献1に記載されるように、エッチングレジストの寸法を段階的に変えてエッチングする方法は、その工程が複雑で工数が多く掛かるので、生産性の低下及びコストの増加を招く虞がある。
そこで、本発明は、上記問題を解消するためになされたものであって、その目的は、水晶素板を、比較的容易な加工方法で、断面テーパー形状または断面コンベックス形状に少なくとも近似な形状に加工する加工方法を提供することにある。
On the other hand, as described in
Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to make a quartz base plate into a shape that is at least approximate to a cross-sectional taper shape or a cross-sectional convex shape by a relatively easy processing method. It is to provide a processing method for processing.
上記課題を解決するために、本発明では、水晶素板に、感度の異なる複数の感光性樹脂を層状に塗り重ねる塗布工程と、感光性樹脂にパターン形状を露光する露光工程と、感光性樹脂を現像する現像工程と、水晶素板をエッチングするエッチング工程と、を少なくとも有し、塗布工程では、水晶素板の表面から上方にいくにしたがって感度が高い感光性樹脂を塗り重ね、エッチング工程では、ドライエッチング法を用いて水晶素板をエッチングし、水晶素板を、断面テーパー形状または断面コンベックス形状に近似な形状に加工することを主旨とする。 In order to solve the above-described problems, in the present invention, a quartz base plate is coated with a plurality of photosensitive resins having different sensitivities, an exposure step of exposing a pattern shape to the photosensitive resin, and a photosensitive resin. At least a developing step for developing the substrate and an etching step for etching the quartz base plate. In the coating step, a photosensitive resin having a higher sensitivity is applied as it goes upward from the surface of the quartz base plate. The main purpose is to etch the crystal base plate using a dry etching method, and to process the crystal base plate into a shape approximate to a cross-sectional taper shape or a cross-sectional convex shape.
この構成によれば、層状に塗り重ねた複数の感光性樹脂は、下層にいくに従って未露光部分が多くなるため、現像後の感光性樹脂パターンは、水晶素板の表面側にいくほど外側に広がる断面テーパー形状が形成される。そして、水晶素板をドライエッチングすると、水晶素板の端面に断面テーパー形状または断面コンベックス形状を形成することができる。これにより、従来のバレル研磨機による断面テーパー形状加工に比べ、短時間にて断面テーパー形状を有する水晶素子片を製造することが可能である。また、バレル研磨機による機械的な断面テーパー加工によって発生し易い水晶の割れや欠け、あるいは表面の荒れ等が回避できるので、再度エッチングを施すなど工程を煩雑化することなく、高品質な水晶振動片を得ることができる。また、ドライエッチングはエッチング異方性に優れており、特にイオンの作用によるRIE(リアクティブイオンエッチング)法によれば、フォトレジストの現像パターン直下の水晶が側面方向からエッチングされる所謂アンダーカットが起こり難いので、本発明の断面テーパー形状の加工方法の作用を効果的に活かすことができる。さらに、複数使用する各フォトレジストの感度の選定や塗布条件、及び、パターニング条件を制御することによって、断面テーパー形状の角度や滑らかさ等をある程度任意に制御することが可能である。従って、所望の断面テーパー形状または断面コンベックス形状に制御された水晶振動片を、比較的容易に加工することが可能となる。 According to this configuration, the plurality of photosensitive resins applied in layers increase in the number of unexposed portions as they go down, so that the photosensitive resin pattern after development becomes more outward as it goes to the surface side of the quartz base plate. An expanding cross-sectional taper shape is formed. When the quartz base plate is dry-etched, a tapered cross section or a convex convex shape can be formed on the end face of the quartz base plate. Thereby, it is possible to manufacture a quartz element piece having a cross-sectional taper shape in a short time as compared with a cross-section taper shape processing by a conventional barrel polishing machine. In addition, since it is possible to avoid crystal cracking and chipping or surface roughness that are likely to occur due to mechanical cross-section taper processing by a barrel polishing machine, high-quality quartz vibration can be achieved without complicating the process such as etching again. You can get a piece. Also, dry etching is excellent in etching anisotropy. In particular, according to the RIE (reactive ion etching) method by the action of ions, a so-called undercut in which the crystal immediately below the development pattern of the photoresist is etched from the side surface direction. Since it does not occur easily, the action of the processing method of the tapered cross section of the present invention can be effectively utilized. Furthermore, the angle and smoothness of the cross-section taper shape can be arbitrarily controlled to some extent by selecting the sensitivity of each photoresist to be used and controlling the coating conditions and patterning conditions. Therefore, it is possible to relatively easily process the crystal vibrating piece controlled to have a desired cross-sectional taper shape or cross-sectional convex shape.
本発明では、前記露光工程は、複数の前記感光性樹脂を一度に露光する工程であってもよい。 In the present invention, the exposure step may be a step of exposing a plurality of the photosensitive resins at a time.
この構成によれば、露光工程の短縮を図ることができる。 According to this configuration, the exposure process can be shortened.
本発明では、塗布工程からエッチング工程までの工程を、両面または片面ごとに施すようにしてもよい。 In this invention, you may make it perform the process from an application | coating process to an etching process for every double side | surface or single side | surface.
この構成によれば、水晶素板の表面と裏面から、それぞれ異なるエッチング加工をすることができるので、表面側と裏面側の断面形状を任意に変えることも可能であり、所望の周波数を有するように任意の断面テーパー形状に加工できる加工方法を提供することができる。 According to this configuration, since different etching processes can be performed from the front surface and the back surface of the quartz base plate, the cross-sectional shapes on the front surface side and the back surface side can be arbitrarily changed, and the desired frequency is obtained. Further, it is possible to provide a processing method capable of processing into an arbitrary cross-sectional taper shape.
本発明の水晶振動片は、上記記載の加工方法を用いて加工されている。 The quartz crystal vibrating piece of the present invention is processed using the above-described processing method.
上記した本発明の加工方法を用いて製造される水晶振動片は、任意の断面テーパー形状が形成されている。例えば、断面がコンベックス形状を有する水晶振動片は、最も厚い中央部分に一対の励振電極が形成され、中央部分から両側の端部に向けてそれぞれ凸状に薄くなっている。この水晶振動片に、励振電極を通じて電界を印加すると発生する振動エネルギは、中央部の厚みが厚く質量が大きい部分に集中し、薄くなっている両端部に向かって振動エネルギの減衰率が矩形断面の場合よりも向上する。これにより、振動片のサイズを大きくすることなく、マウント部に振動エネルギが多く伝わって起こる振動エネルギのロスを抑制することができる。また、水晶振動片の輪郭からの反射によって生じる多種の副振動(スプリアス振動)モードを減衰させ、高いQ値を得ることができる。従って、より小型で、振動特性に優れた水晶振動片を提供することが可能となる。
また、上記の本発明の加工方法によれば、フォトリソグラフィによって断面テーパー加工を行なうので、表裏両面または両端部分のそれぞれに、異なる断面テーパー加工を施すことが可能である。したがって、比較的自由度のある断面形状の形成をすることができ、所望の周波数特性を備え、基板等への接合が容易な水晶振動片を製造することができる。
The quartz crystal resonator element manufactured using the above-described processing method of the present invention has an arbitrary cross-sectional taper shape. For example, in a quartz crystal resonator element having a convex shape in cross section, a pair of excitation electrodes is formed at the thickest central portion, and the convex portions become thinner from the central portion toward both end portions. The vibration energy generated when an electric field is applied to the quartz vibrating piece through the excitation electrode is concentrated in the thick central portion and the mass is large, and the damping rate of the vibration energy is rectangular in cross section toward the thin end portions. It will be better than As a result, loss of vibration energy caused by a large amount of vibration energy transmitted to the mount portion can be suppressed without increasing the size of the vibration piece. Further, various sub-vibration (spurious vibration) modes caused by reflection from the outline of the quartz crystal vibrating piece can be attenuated to obtain a high Q value. Therefore, it is possible to provide a quartz crystal resonator element that is smaller and has excellent vibration characteristics.
Further, according to the processing method of the present invention described above, since the cross-section taper processing is performed by photolithography, it is possible to perform different cross-section taper processing on both the front and back surfaces or both end portions. Therefore, it is possible to form a crystal resonator element that can be formed into a cross-sectional shape having a relatively high degree of freedom, has a desired frequency characteristic, and can be easily bonded to a substrate or the like.
(第1の実施形態)
以下、本発明に係る水晶素板の加工方法の第1の実施形態について図面に従って説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a method for processing a crystal blank according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(a)は、本発明の水晶素板の加工方法によって製造される水晶振動片10の正面図であって、同図(b)は長手方向断面を示す同図(a)中のA−A線断面図、同図(c)は幅方向断面を示す同図(a)のA´―A´線断面図である。
Fig.1 (a) is a front view of the quartz
水晶振動片10は、水晶から切り出されたATカットの短冊状の水晶素板に、後述する面加工を施すことにより、断面コンベックス形状が形成された水晶素子片1aを本体としている。水晶素子片1aの幅方向の断面は、表裏それぞれの中央部に平坦部を有し、両端部に向かってそれぞれ凸状のコンベックス形状が形成された所謂バイコンベックス形状を有している(図1(c))。また、水晶素子片1aの長手方向の断面も、表裏それぞれの略中央部に平坦部を有し、この中央部から両端部に向かって凸状のコンベックス形状が形成されたバイコンベックス形状を有している(図1(b))。
The quartz
水晶素子片1aの表裏両面には一対の対向電極である励振電極2a,2bがそれぞれ形成されている。また、水晶素子片1aの裏面の一端部には、外部接続用電極4a,4bが形成されている。水晶素子片1aの表面側に形成された励振電極2aからは、他端部側面を経て外部接続用電極4aとの間には外部引き出し用電極3aが設けられ、励振電極2aと外部接続用電極4aとが電気的に接続されている。また、水晶素子片1aの裏面側の励振電極2bと外部接続用電極4bとの間には、外部引き出し用電極3bが設けられ、励振電極2bと外部接続用電極4bとが電気的に接続されている。これら励振電極2a,2b、外部引き出し用電極3a,3b及び外部接続用電極4a,4bは、一般に電極材料のスパッタリング又は蒸着によって水晶素子片1aの表面に電極膜を形成している。
上記した構成による水晶振動片10は、外部から外部接続用電極4a,4bに入力する電気信号により励振電極2a,2b間に電界を印加すると、その形状や寸法などにより決定される所定の周波数で振動するようになっている。
When the electric field is applied between the
次に、上記の水晶振動片10を製造する方法における、水晶素子片1aの断面コンベックス形状を形成するための加工方法について、説明の便宜上テーパー面形成方法として図面に従って説明する。
図2(a)〜(i)は、矩形断面を有する水晶ウェハ1に断面テーパー形状を形成して水晶素子片1aを得る過程を模式的に示す、水晶ウェハ1または水晶素子片1aの部分断面図である。
Next, a processing method for forming a cross-sectional convex shape of the
FIGS. 2A to 2I schematically show a process of forming a
まず、図2(a)に示すように、表裏両面が鏡面研磨された水晶ウェハ1の表面に感光性樹脂である液状のフォトレジストR1〜R5を順次積層させるように塗布・乾燥を繰り返して形成する。フォトレジストR1〜R5は、水晶ウェハ1表面に最初に塗布されるフォトレジストR1の感度が最も低く、フォトレジストR1からフォトレジストR2、フォトレジストR3、フォトレジストR4、フォトレジストR5と、上方にいくに従って順に感度の高いものが塗布されている。液状のフォトレジストR1〜R5を積層させるように重ね塗りする方法は、まず、例えばスピンコート法によって水晶ウェハ1の表面に均一にフォトレジストR1を塗布してから、フォトレジストR1の塗膜の少なくとも表面が固化する程度の仮乾燥を行なう。これと同様の方法にて、フォトレジストR2、フォトレジストR3、フォトレジストR4、フォトレジストR5の順に塗り重ねてフォトレジストR1〜R5を積層させる。このとき、仮乾燥した下層のフォトレジストが、その上層として塗布される液状のフォトレジストに溶解して双方が混ざり合うのを抑制するために、二層目以降のフォトレジストR2〜R5は溶媒分を極力減らしたものが望ましい。または、二層目以降のフォトレジストR2〜R5を塗布するときに、塗布部分に温風を当てる等して強制的に乾燥させながら所定の厚みに塗布していく方法を用いてもよい。この場合の塗布方法には、スプレー法等を用いて、液状レジストを微粒子状にして塗布するとより短時間で固化され積層界面でフォトレジストが混ざり合うのを抑制できるので好ましい。
First, as shown in FIG. 2 (a), coating and drying are repeated so that liquid photoresists R1 to R5, which are photosensitive resins, are sequentially laminated on the surface of a
次に、図2(b)に示すように、水晶ウェハ1上に積層して塗布されたフォトレジストR1〜R5に、フォトマスク8を介して水銀ランプ等から露光光を照射して露光する。フォトマスク8には、最終的に水晶素子片1aに形成されるテーパー形状の基点となる位置にクロム(Cr)等により露光パターン9が形成されていて、フォトレジストR1〜R5に照射される露光光を遮断している。
露光後には、アルカリ性の現像液によりフォトレジストR1〜R5の現像を行なう。本実施形態では、フォトレジストR1〜R5は、露光光が照射された部分が光反応によって現像液に可溶となる所謂ポジ型のフォトレジストを用いている。最も感度が高い最表層のフォトレジストR5は、フォトマスク8の露光パターン9を最も反映して露光されている。一方、感度が悪いフォトレジストは未露光部分を生じ易く、得られる現像パターンの端部はフォトマスク8の露光パターン9よりも外側に形成され、この傾向はフォトレジストの感度が悪いほど顕著になる。また、積層させて塗布されたフォトレジストR1〜R5は、厚み方向の下側にいくほど露光光の光エネルギの到達率が減衰するので、現像パターンの外側への広がりが増長する。更に、フォトレジストが現像されるときの現像レートの関係で、現像パターン端部断面の裾広がり傾向も、感度が悪いフォトレジストほど顕著化する。以上のことにより、フォトレジストR1〜R5は、下層にいくに従って未露光部分が多くなるので、現像後のフォトレジストパターンの端部は、水晶ウェハ1の表面側にいくほど外側に広がる裾広がりの断面テーパー形状あるいは断面階段形状が形成される(図2(c))。
Next, as shown in FIG. 2B, the photoresist R1 to R5 laminated and applied on the
After the exposure, the photoresists R1 to R5 are developed with an alkaline developer. In the present embodiment, the photoresists R1 to R5 are so-called positive photoresists in which the portions irradiated with the exposure light are soluble in the developer by a photoreaction. The most sensitive photoresist R5 with the highest sensitivity is exposed reflecting the exposure pattern 9 of the
次に、上記したようにフォトレジストパターンが形成された水晶ウェハ1をエッチングして、水晶素子片1aの断面テーパー形状を形成する過程を説明する(図2(d)〜(h)。
本実施形態では、反応性ガス例えばCHF3を用いたRIE(リアクティブイオンエッチング)法により水晶ウェハ1をドライエッチングする。図2(d)は、水晶ウェハ1のエッチング開始直後の状態を示している。RIE法によるドライエッチングは異方性に優れており、フォトレジストR1〜R5の現像パターンの端部直下の水晶がエッチングされる所謂アンダーカットも起こりにくいので、フォトレジストR1〜R5のテーパー形状になっている端部側面に沿ってエッチングが進んでいく。さらに、水晶ウェハ1のエッチングが進むのに伴なって、フォトレジストR5の表面およびフォトレジストR1〜R5の側面と端部が僅かづつ削られる所謂膜減りも進行していく。このような水晶ウェハ1のエッチングとフォトレジストR1〜R5の膜減りが進行していく過程を図2(d)〜(h)は模式的に示している。なお、図2(h)では、最終的にフォトレジストR5及びR4が膜減りによってなくなりR3の一部が再上層に残っている状態を図示している。
上記のようにして、図2(h)に示すように、端部側面に断面テーパー形状が形成された水晶素子片1aが形成される。そして、最後にフォトレジストR1〜R5を剥離して、断面テーパー形状の水晶素子片1aを得る(図2(i))。なお、本実施形態の方法において、複数使用する各フォトレジストの感度の選定や濃度調整あるいはそれぞれの塗布厚み、及び、加工工程における露光量や現像条件、あるいはエッチング条件等を制御することによって、断面テーパー形状の角度や滑らかさ等をある程度任意に形成することができる。これにより、断面コンベックス形状や断面ベベル形状を形成することが可能である。
また、本実施形態では、フォトレジストが5層の例について述べたが、複数層のレジストであれば、同様な効果を有する。実際の製造工程では、水晶ウェハ1上に多数の水晶素子片1aを同時にパターニング可能な多数個取りのフォトマスク8を用いて、断面テーパー加工を施した後、ダイシング等の機械的加工によって、個片の水晶振動片10に分割する方法がとられる。
Next, a process of etching the
In this embodiment, the
As described above, as shown in FIG. 2 (h), the
In the present embodiment, the example in which the photoresist has five layers has been described. However, if the resist has a plurality of layers, the same effect can be obtained. In an actual manufacturing process, a plurality of
次に、上記実施形態の効果を以下に記載する。 Next, the effect of the said embodiment is described below.
(1)上記第1の実施形態では、水晶ウェハ1に、複数の感度の違うフォトレジストR1〜R5を積層させるように塗布して、フォトリソグラフィにより、略断面テーパー形状を形成して水晶振動片10を得る構成とした。
(1) In the first embodiment, the quartz crystal vibrating piece is formed by applying a plurality of photoresists R1 to R5 having different sensitivities to the
この構成によれば、従来のバレル研磨機による断面テーパー形状加工に比べ、短時間にて断面テーパー形状を有する水晶素子片1aを製造することが可能である。また、バレル研磨機による機械的な断面テーパー加工によって発生し易い水晶の割れや欠け、あるいは表面の荒れ等が回避できるので、再度エッチングを施すなど工程を煩雑化することなく、高品質な水晶振動片10を得ることができる。さらに、各フォトレジストの感度や濃度あるいは塗布厚み、及び、加工工程での露光量や現像条件、あるいはエッチング条件等の制御によって、断面テーパー形状の角度や滑らかさ等を制御して、任意の断面テーパー形状や断面コンベックス形状を形成することが可能である。従って、比較的容易な加工方法で、所望の振動特性を有するように任意の断面テーパー形状または断面コンベックス形状が形成可能であるので、優れた振動特性を備えた水晶振動片10を製造することができる。
According to this configuration, it is possible to manufacture the
(2)上記第1の実施形態では、ドライエッチング法の一種であるRIE法を用いて水晶ウェハ1のエッチングをする構成とした。
この構成によれば、イオンの作用によるRIE法はエッチング異方性に優れており、フォトレジストの現像パターン直下の水晶が側面方向からエッチングされる所謂アンダーカットが起こり難いので、上記実施形態による加工方法の作用を効果的に活かすことができる。これにより、所望の断面テーパー形状または断面コンベックス形状を有する水晶振動片10を製造することが可能となる。
(2) In the first embodiment, the
According to this configuration, the RIE method based on the action of ions is excellent in etching anisotropy, and the so-called undercut in which the crystal immediately below the development pattern of the photoresist is etched from the side surface direction hardly occurs. The effect of the method can be effectively utilized. Thereby, it becomes possible to manufacture the quartz
(第2の実施形態)
上記第1の実施形態では、水晶素子片1aの断面テーパー形状を形成するための加工方法、及びそれによって得られる水晶振動片10について説明した。これに限らず、上記第1の実施形態で説明した水晶素板の加工方法によれば、図3に示す断面ベベル形状を有する水晶振動片20を提供することができる。
(Second Embodiment)
In the said 1st Embodiment, the processing method for forming the cross-sectional taper shape of the
図3は、断面ベベル形状が形成された水晶振動片の例を示す説明図である。図3(a)は、本実施形態の断面ベベル形状を有する水晶振動片20の正面図であり、図3(b)は長手方向断面を示す同図(a)のB−B線断面図である。
水晶振動片20は、矩形短冊状の水晶薄板であって、表裏両面の長手方向両端部がベベル加工された括れ形状部T1〜T4を有している。そして、その括れ形状部T1〜T4を両端部とする振動部21aと、該振動部21aと一体化されている振動部21aより厚く形成された支持部25a,25bとから構成されている。振動部21aの表裏両面の略中央部には対向電極である励振電極22a,22bがそれぞれ形成され、外部引き出し電極23a,23bを介して、支持部25a,25bにそれぞれ設けられた外部接続電極24a,24bと電気的に接続されている。この構成によれば、振動部21aの振動エネルギは、略中央部に設けられた励振電極22a,22bの直下に閉じ込められ、振動変位は振動部21aの中央部で最大になり端部に向かうほど減衰する。しかも、振動部21aの両端部断面はベベル形状に加工されているので振動変位の減衰量が大きくなる。さらに、通常の水晶振動片のように長手方向の一端部が導電性接着剤等で実装基板に実装されるのではなく、一体化されて備えた支持部25a,25bによって両側から支持される外部接合構造をとることができる。このとき、上記した括れ形状部T1〜T4の作用により、振動部21aの振動は支持部25a,25bに漏れ難く、また、支持部25a,25bが外部と接合されたときの接合部の影響が振動部21aに及び難い。従って、基板等への実装が容易で且つ接合強度に優れ、振動特性に優れた水晶振動子20の提供に供することができる。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an example of a quartz crystal resonator element having a cross-sectional bevel shape. 3A is a front view of the quartz
The
(第3の実施形態)
上記第1及び第2の実施形態では、水晶素子片1aまたは振動部21aの断面テーパー形状を形成するための加工方法、及びそれによって得られる断面コンベックス形状を有する水晶振動片10及び断面ベベル形状を有する水晶振動片20について説明した。これに限らず、上記第1の実施形態で説明した水晶素板の加工方法によれば、図4に示すプラノコンベックス形状を有する水晶振動片30を提供することができる。
(Third embodiment)
In the said 1st and 2nd embodiment, the processing method for forming the cross-sectional taper shape of the crystal |
図4は、所謂プラノコンベックス断面を有する水晶振動片30の概略構造の例を示す説明図である。図4(a)は、本実施形態のプラノコンベックス断面を有する水晶振動片30の正面図であり、図4(b)は同図(a)のC−C線断面図である。
水晶振動片30は、円筒形に加工された水晶素板の片面(表面)に凸状のコンベックス形状が形成された所謂プラノコンベックス断面を有する水晶素子片31aを本体としている。水晶素子片31aの表裏両面の略中央部には円形の対向電極である励振電極32a,32bがそれぞれ形成され、外部引き出し電極33a,33bを介して水晶素子片31aの側面に設けられた外部接続電極34a,34bとそれぞれ電気的に接続されている。この構成によれば、水晶振動片30に、励振電極32a,32bを通じて電界を印加すると発生する振動エネルギが、中央部の厚みが厚く質量が大きい部分に集中し、励振電極32a,32bのない部分の振動エネルギの減衰率が矩形断面の場合よりも向上する。これにより、振動片のサイズを大きくすることなく、振動エネルギのロスを抑制することができる。また、水晶振動片30の輪郭からの反射によって生じる多種の副振動(スプリアス振動)モードを減衰させ、温度特性が改善されると同時に高いQ値を得ることができる。従って、より小型で、周波数特性に優れ、信頼性の高い水晶振動片を提供することが可能となる。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a schematic structure of the quartz
The
本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、以下の変形例を実施することもできる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and the following modifications can also be implemented.
(変形例1) 上記第1の実施形態では、感度の異なる複数の液状のフォトレジストR1〜R5を水晶ウェハ1の表面に塗り重ねてパターニングしていく方法を示したが、これに限らない。感度の異なる複数のドライフィルムタイプのフォトレジストを用いて、感度の悪いものから順に水晶ウェハ1表面に貼り合わせて積層させ、パターニングしていく方法をとることも可能である。この方法によれば、フォトレジスト乾燥工程が不要となるとともに、フォトレジストの積層界面で上下のフォトレジストが混ざり合うことがなく、各フォトレジストの感光特性を保持してパターニングに供することが可能となる。
(Modification 1) In the first embodiment, a method of applying a plurality of liquid photoresists R1 to R5 having different sensitivities on the surface of the
(変形例2) 上記第1〜第3の実施形態では、断面バイコンベックス形状を有する水晶振動片10及び断面ベベル形状を有する水晶振動片20、あるいはプラノコンベックス形状を有する水晶振動片30について説明した。これに限らず、水晶素板の表裏両面のそれぞれに、フォトレジストの感度や濃度あるいは塗布条件、またはフォトマスクの露光パターンや現像条件あるいはエッチング条件を制御することにより、水晶素板に任意の断面形状を形成することが可能である。しかも、表面側と裏面側の断面形状を任意に変えることも可能である。例えば、水晶振動片の一方の面がコンベックス形状で他方の面が平坦な断面形状を形成することも可能であるので、その平坦な面を用いてパッケージに容易に且つより強固に接合することができる。従って、水晶振動片の設計の自由度が比較的高く、振動特性や組み立て性等に優れた水晶振動片の製造に供することが可能である。
(Modification 2) In the first to third embodiments, the
1…水晶素板としての水晶ウェハ、1a,31a…水晶振動片の本体である水晶素子片、21a…水晶振動片の本体である振動部、10,20,30…水晶振動片、R1〜R5…感光性樹脂としてのフォトレジスト。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記塗布工程では、前記水晶素板の表面から上方にいくにしたがって感度が高い前記感光性樹脂を塗り重ね、前記エッチング工程では、ドライエッチング法を用いて前記水晶素板をエッチングし、
前記水晶素板を、断面テーパー形状または断面コンベックス形状に近似な形状に加工することを特徴とする水晶素板の加工方法。 A coating process for applying a plurality of photosensitive resins having different sensitivities to the quartz base plate in layers, an exposure process for exposing a pattern shape to the photosensitive resin, a developing process for developing the photosensitive resin, and the quartz element And at least an etching step for etching the plate,
In the coating process, the photosensitive resin is coated with higher sensitivity as it goes upward from the surface of the crystal blank, and in the etching process, the crystal blank is etched using a dry etching method,
A method for processing a crystal base plate, comprising processing the crystal base plate into a shape approximate to a cross-sectional taper shape or a cross-sectional convex shape.
前記露光工程は、複数の前記感光性樹脂を一度に露光する工程であることを特徴とする水晶素板の加工方法。 In the processing method of the quartz base plate of Claim 1,
The method for processing a quartz base plate, wherein the exposing step is a step of exposing a plurality of the photosensitive resins at a time.
前記塗布工程から前記エッチング工程までの工程を、両面または片面ごとに施すことを特徴とする水晶素板の加工方法。 In the processing method of the quartz base plate of Claim 1 or 2,
A method of processing a quartz base plate, wherein the steps from the coating step to the etching step are performed on both sides or one side.
A quartz crystal vibrating piece processed using the processing method according to claim 1.
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| JP2010258930A (en) * | 2009-04-28 | 2010-11-11 | Kyocera Kinseki Corp | Manufacturing method of crystal unit |
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