JPH11199400A - 水晶基板のエッチング方法 - Google Patents
水晶基板のエッチング方法Info
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Abstract
液にてエッチングを行う場合、エッチングした断面形状
を垂直に近づけるには長時間のエッチング時間が必要で
あった。 【解決手段】 エッチング液に溶解させる部分のすべて
あるいは一部分にあらかじめレーザー照射を行い変質層
を形成する。その後にエッチング液に浸してエッチング
する。
Description
など水晶を用いた素子を水晶基板のウエットエッチング
により形成する場合の水晶基板のエッチングに関する。
ーザーを照射するようなことはなかった。この工程を図
6を用いて説明する。図6は従来の工程を示した図であ
りエッチングする水晶基板の断面を示している。
チング液に溶解しない耐腐食膜2を形成している。この
耐腐食膜2としては一般には2層の金属膜からなり下地
にクロムまたはチタンなどが用いられ上層に金等が使用
される。この上に図6(b)のように感光性のフォトレ
ジスト材3を塗布する。次に、図6(c)のように露
光、現像によって所望のフォトレジストのパターン4を
形成する。そして、図6(d)のように耐腐食膜2をエ
ッチングし、図6(e)のように水晶基板1をエッチング
する。ここでエッチングに用いるエッチング液は重弗化
アンモニウム液や弗化アンモニウム液と弗化水素酸の混
合液などが用いられる。エッチング後フォトレジストの
パターン4と耐腐食膜2を除去することにより図6
(f)のように所望の形の水晶基板を得ることができ
る。以上のように本発明のごとくエッチング前にレーザ
ーを照射するようなことはなかった。
晶基板のエッチングした断面は完全に垂直とはならな
ず、振動子やセンサーなど水晶を用いた素子で断面が垂
直となって欲しい部分があった場合、長時間エッチング
して可能な限り断面を垂直にしていた。したがって長時
間エッチングしなければばらないという課題を有してい
た。また、長時間エッチングを行うためには、図6
(c)でフォトレジストのパターン4の大きさをエッチ
ング時間に見合っただけ大きくしておかなくてはならず
設計の自由度が失われるという課題を有していた。ここ
で、断面が垂直にならない理由は、水晶基板をウェット
エッチングした場合、水晶の結晶の異方性から、必ず断
面に突起が生じる向きがあるからである。これは、月間
Semiconductor Worldの1990年
12月号の208ページ図6に記載してあるとおりであ
る。
めになされ、その目的とするところは、エッチングを行
った断面を垂直にする水晶基板のエッチング方法を提供
することにあり、長時間のエッチングを必要とせず、ま
た設計の自由度も失われることのない水晶基板のエッチ
ング方法を提供する。
チング方法は、エッチング液に溶解させる部分のすべて
あるいは一部分にあらかじめレーザー照射を行い、その
後にエッチング液に浸してエッチングすることを特徴と
する。
を中止し、エッチング液に溶解させる部分のすべてある
いは一部分にレーザーを照射し、さらに水晶基板を溶解
するエッチング液を用いてエッチングすること、あるい
は上記のエッチングとレーザー照射を繰り返すことを特
徴とする。
すべてあるいは一部分にレーザーを照射し、さらに水晶
基板を溶解するエッチング液を用いてエッチングを行う
こと、あるいは上記のレーザー照射とエッチングを繰り
返すことを特徴とする。
法の好適な例について、詳細に説明する。
基板のエッチング方法についての概要について説明す
る。
る。この図1では水晶基板1を断面から見た方向で示し
ている。
ーン5とフォトレジストのパターン4がすでに形成され
終わっている状態である。ここでフォトレジストのパタ
ーン4は今後水晶基板1のエッチングを行う際には必要無
いためあってもなくてもかまわない。図1ではある状態
で示している。そして、従来例では水晶基板1のエッチ
ングを行うが、本発明では図1(b)のごとくレーザー
照射を行う。この図ではレーザー光6を模式的に示して
ある。レーザー光6を照射する部分はエッチング液に溶
解させる部分のすべてあるいは一部分である。このこと
については後で説明する。図1の実施例では、レーザー
光の照射をエッチング液に溶解させる部分の一部分に設
定してある。
から内部にレーザー光6のエネルギーによって水晶基板
1に熱エネルギーが伝わる。熱エネルギーが一定値以上
高温になれば水晶基板1の結晶の相転移などを生じさ
せ、変質層7を形成する。この変質層7を必要な部分に
必要数形成する。
層7をレーザー光7によって形成しているところを示し
たものである。
チングを行う。エッチング液は水晶基板1を溶解する弗
化水素水などが用いられる。この時、変質層7は水晶基
板1に比較してかなり早く溶解する。したがってエッチ
ング時間を非常に短くすることが可能である。
ストのパターン4と耐腐食膜のパターン5を取り去れば
図1(e)のようになり、所望の水晶形状が得られる。
ーザー照射位置を示す断面図を示す。これを用いて変質
層を形成する位置について説明する。
分のすべてにレーザー照射によって変質層7を形成した
ものである。この場合、フォトレジストのパターン4と
耐腐食膜のパターン5の近傍までレーザー照射を行い変
質層7を形成するにはレーザー照射装置の制御が重要で
ある。
ジストのパターン4と耐腐食膜のパターン5の近傍まで
レーザー照射を行い変質層7を形成しているが、エッチ
ング液に溶解させる部分のすべてにレーザー照射によっ
て変質層7を形成しているわけではない。これは、水晶
のZ板と呼ばれる水晶基板1を用いた場合では+X軸方
向で突起が生ずることから、エッチング後に残る水晶基
板1の+X軸方向の近傍のみに変質層7を形成し、この
部分のエッチング液に対する溶解速度を増加し、+X軸
方向の突起を減ずるものである。−X側のフォトレジス
トのパターン4と耐腐食膜のパターン5の近傍は水晶の
異方性からほぼストレートにエッチングされるためレー
ザー照射を行う必要はない。Z板以外の切り出し角の基
板を用いた場合でも断面を垂直にしたい部分の近傍にレ
ーザー照射を行えばよい。
と耐腐食膜のパターン5より離して変質層7を形成した
ものである。フォトレジストのパターン4と耐腐食膜の
パターン5の近傍にレーザーを照射するのは難しいこ
と、レーザーによる熱が耐腐食膜のパターン5やフォト
レジストのパターン4に影響を与えることを防止する目
的がある。
るが、深さ方向への変質層7の大きさが短くなってい
る。水晶基板1の厚みが大きい場合には有効である。
板のエッチング方法を用いるとエッチングが早くなるか
について説明する。
のパターン4と耐腐食膜のパターン5をマスクとして用
いた場合のエッチング後の断面形状を示した図である。
水晶基板1をエッチングした場合、水晶の異方性から+
X軸方向に突起が生じる。図3では、従来の方法の場合
の+X軸方向に生じる突起8を破線で、本発明の一方法
である図2(d)の変質層7を形成した後のエッチング
形状の+X軸方向に生じる突起9を実線で同時に示して
ある。ここで従来の方法の場合と本発明の方法の場合と
でのエッチング時間は同一である。
9は大きく、この突起を小さくするためには更にエッチ
ングを行う必要がある。一方、本発明の方法の場合の+
X方向に生じる突起は非常に小さくなる。これは、レー
ザー照射によって生じた変質層では水晶の異方性がなく
なってしまうためエッチング速度が非常に速くなるため
である。
例を音叉型振動子に適用した例を説明する。
基板の正面図である。ここではZ板の水晶基板1を用い
て音叉型振動子を形成することを想定している。わかり
やすくするため水晶基板1には1個の音叉型振動子を形
成する場合について示した。
トレジストの音叉形状パターン10が形成してある。す
なわち図1(a)で示した工程はすでに終了しているこ
とを示す。
は、音叉の先端部分および音叉の叉の部分での断面形状
が垂直に近いほうが振動子特性は向上することである。
したがって実施例3では音叉先端部分と音叉の叉部分の
断面が垂直になるように考えてレーザーを照射する。音
叉の根元部分の断面形状は振動子の特性にはほとんど影
響を与えないためここではレーザー照射は行わない。た
だし、音叉型ジャイロセンサーなどでは音叉の根元部分
の断面形状も重要になる場合があるが、その場合はこの
実施例を応用すればよい。
先端部分の+X方向に沿って行う。−X方向では断面は
自然と垂直となるため特にレーザーを照射する必要はな
いが、エッチング速度を上げる場合には行ってもかまわ
ない。
易くかつ突起は振動子特性に悪影響を生じさせるためレ
ーザー照射を行う。
図1(a)から(c)のように深さ方向すべてでも、図
1(d)のように一部分でもよい。
てきたが、レーザーを照射する位置は、水晶のエッチン
グ速度を早くしたい部分に照射すればよく突起の生じる
位置のみに限定するものではない。しかし、突起を短時
間のエッチングで小さくするためにはレーザー照射が有
効である。
エッチングを中止し、エッチング液に溶解させる部分の
すべてあるいは一部分にレーザーを照射し、さらに水晶
基板を溶解するエッチング液を用いてエッチングする工
程を示す水晶の断面図である。
ターン5とフォトレジストのパターン4がすでに形成さ
れ終わっている状態である。ここでフォトレジストのパ
ターン4は今後水晶基板1のエッチングを行う際には必要
無いためあってもなくてもかまわない。
グを一時停止した状態の形状を示している。
させる部分にレーザーを照射し、変質層7を形成してい
る。
た反対面にも変質層7を形成している様子を示したもの
である。図5(c)で水晶の片側からレーザーを照射し変
質層7を水晶基板1の表裏から同じように変質層7を形
成できるならばこの工程は必須のものではない。
を行い仕上げたものである。
交互に行うことにより板厚の厚い水晶基板でも本発明を
適用できる。さらにレーザー照射による変質層の形成に
ついても条件が緩やかとなり制御よく形成することが可
能となる。
ザー照射を行いさらにエッチングを行う手順について説
明したが、この工程を組み合わせて途中エッチング、レ
ーザー照射、途中エッチング、レーザー照射、エッチン
グのようにいろいろと組み合わせることが可能である。
また一番最初にレーザーを照射し、途中エッチング、レ
ーザー照射、エッチングのように組み合わせてもかまわ
ない。
行わなくとも、水晶基板のエッチング断面を短時間のエ
ッチングで垂直にすることができる。また、短時間のエ
ッチングで断面を垂直にすることができるため設計の自
由度が大きくなるという効果を有する。
とから水晶を用いた振動子、その他センサー等において
特性が向上するという効果を有する。
面図。
面と本発明の一実施例を用いた場合の水晶基板の断面
図。
示す水晶基板の正面図。
図。
図。
ン 11 レーザーによって加工する部分
Claims (3)
- 【請求項1】 水晶を所望の形状に、水晶基板を溶解す
るエッチング液を用いてエッチングする場合において、
エッチング液に溶解させる部分のすべてあるいは一部分
にあらかじめレーザー照射を行い、その後にエッチング
液に浸してエッチングすることを特徴とする水晶基板の
エッチング方法。 - 【請求項2】 水晶基板を所望の形状に、水晶基板を溶
解するエッチング液を用いてエッチングする場合におい
て、エッチング途中で一旦エッチングを中止し、エッチ
ング液に溶解させる部分のすべてあるいは一部分にレー
ザーを照射し、さらに水晶基板を溶解するエッチング液
を用いてエッチングすること、あるいは上記のエッチン
グとレーザー照射を繰り返すことを特徴とする水晶基板
のエッチング方法。 - 【請求項3】 水晶基板を所望の形状に、水晶基板を溶
解するエッチング液を用いてエッチングする場合におい
て、エッチング液に溶解させる部分のすべてあるいは一
部分にレーザーを照射し、さらに水晶基板を溶解するエ
ッチング液を用いてエッチングを行うこと、あるいは上
記のレーザー照射とエッチングを繰り返すことを特徴と
する水晶基板のエッチング方法。
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|---|---|---|---|
| JP00354798A JP3849272B2 (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | 水晶基板のエッチング方法 |
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1998
- 1998-01-09 JP JP00354798A patent/JP3849272B2/ja not_active Expired - Fee Related
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