JPS645763B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフオトリソグラフイーによつて製造す
る水晶振動子の製造方法に関するものである。

水晶振動子の製造方法には大きく分けて２つの
方法がある。ひとつは機械加工によつて水晶振動
子片を切り出す方法であり、他のひとつはフオト
リソグラフイー技術を用い化学エツチングによつ
て製造する方法である。

近年、後者の製造方法が大量生産、品質の均一
性の面から注目されている。この場合、水晶板の
両面にクロム、金を蒸着しフオトリソグラフイー
技術を用いてクロム、金による水晶振動子外形パ
ターンを形成し、これをマスクとして水晶をエツ
チングして水晶振動子片を製造している。

現在の製造方法においては、水晶エツチング用
マスクのクロム・金は蒸着法、スパツタ法など真
空装置を用いているため、工数も多く、設備費も
高価であるため安価な振動子を求めるには限界が
生ずる。

本発明は真空装置を用いないで、水晶エツチン
グ用マスクの形成方法を提供するものである。

絶縁体上に金属被膜を形成する方法としては、
上記の蒸着、スパツタ等の真空技術を用いる方法
と、無電解メツキを用いる方法とがある。無電解
メツキには、ニツケル、銅、金、スズなど種々の
ものが知られているが、絶縁体基板上にメツキを
するには特殊な処理が必要である。これは主に密
着性の悪いことが原因である。

従来絶縁体基板上に無電解メツキをする際、メ
ツキ被膜の密着性向上のため種々の処理が施され
てきた。例えば、絶縁体基板表面の機械的研摩、
あるいはフツ酸、クロム酸等を使用して化学的研
摩をすること、更にはその両方の処理をすること
であつたがやはり密着性の改善は絶縁体基板上へ
の無電解メツキの重要なポイントであつた。また
水晶には上記の処理を用いても、密着性の良いメ
ツキ被膜の形成はできなかつた。

本発明は水晶面にCVD、スパツタ、蒸着、溶
液浸漬法等の手段を用いて、SnO₂、In₂O₃もしく
はTiO₂からなる酸化物の薄層を形成後、無電解
メツキを行うことによつて密着性の良いメツキ被
膜を形成することを目的としている。以下にその
メツキ方法の概略を述べる。

水晶面にCVD、蒸着、スパツタ、溶液浸漬法
を用いて、SnO₂、In₂O₃もしくはTiO₂からなる
酸化物の薄層を形成した。半導体層形成時に熱を
加える場合、本発明の目的から明らかなように、
水晶の変態点573℃以下でなければならない。

この酸化物の薄層は50Å〜1μｍの厚さが適当
である。これは50Å以下であると酸化物の薄層に
ピンホールが多くなりメツキ被膜の密着性を良く
する効果が半減する。また1μｍ以上の厚さにな
つても密着性の良いメツキ被膜が得られるが、酸
化物の薄層の形成に時間がかかることと、エツチ
ングする時に時間がかかることで実用的ではな
い。150Å〜1000Åの厚さが望ましい。

その後、アルカリ性水溶液、例えば３％KOH、
65℃溶液にて超音波洗浄し、酸性溶液、例えば３
％H₂SO₄水溶液にて中和、水洗を行つた。次に
無電解メツキにおける通常の前処理を行つた。即
ち、塩化第一スズ水溶液に酸化物の薄層のついた
水晶板を浸漬し水洗を行つた。これをセンシタイ
ジングといい、基板表面に２価のスズイオンを吸
着させるものである。次に、塩化パラシウム水溶
液に水晶板を浸漬し水洗を行つた。これをアクテ
イベイテイングといい、先のセンシタイジングに
おける２価のスズイオンが電子を２価のパラジウ
ムイオンに放出することにより４価のスズイオン
になり、２価のパラジウムイオンは金属パラジウ
ムとして基板表面に析出する。

Sn²⁺Pd²⁺→Sn⁴⁺＋Pd⁰ ……(1) この金属パラジウムが以後のメツキの触媒核と
して作用するといわれている。しかし、最近の研
究報告によれば上記(1)式のような単純な反応でな
く、スズとパラジウムの組み合つたコロイド等が
触媒核となるともいわれている。

このようにして得られた水晶板を、金、ニツケ
ル、銅等の金属イオンを含む無電解メツキ浴に浸
漬すると、それぞれ金、ニツケル、銅等の金属被
膜が形成される。ニツケル、銅等の金属被膜の形
成されたものは、更に他の金属をメツキ後、ある
いは直接に金を電解、無電解メツキ浴にて、その
上に金被膜を形成した。

この金属被膜全体の厚さは100Å〜1μｍが適当
である。100Å以下であると、金属被膜にピンホ
ールが多くなり、エツチングマスクとしての機能
を果さない。また1μ以上であると、エツチング
精度が悪くなる。

このようにして得られたメツキ被膜付きの水晶
板は、フオトリソグラフイー技術によつて水晶振
動子の形状にパターンを形成し、金、無電解メツ
キ被膜−金の不要部分をエツチングしたあと、フ
ツ酸溶液で水晶をエツチングした。

以下実施例を用いて詳細に説明する。

実施例 １ 洗浄された水晶板上に、CVDによつて酸化物
の薄層SnO₂膜を両面に300Åの厚さで形成した。
SnO₂膜形成時の温度は500℃であつた。このよう
にして得られた水晶板は、65℃、３％のKOH溶
液にて超音波洗浄、水洗後、３％のH₂SO₄溶液
にて中和、水洗された。次に塩化第一スズ１ｇ／
と塩酸１c.c.／の水溶液中に５分間浸漬した。
水洗後、塩化パラジウム溶液（カニゼン社製、レ
ツドシユーマー）に５分間浸漬した。水洗後、40
℃に保たれた無電解ニツケル浴（カニゼン社製、
シユーマーS680）に５分間浸漬した。このよう
にして、水晶板上にニツケルメツキ被膜が形成さ
れた。次にニツケルメツキ被膜上に金を無電解メ
ツキした。金メツキ浴はどのメーカーのものでも
同様の結果が得られたが、ピンホールの少ない酸
性メツキ浴が望ましい。ここでニツケルメツキ被
膜、金メツキ被膜の厚さはそれぞれ0.1μ、0.2μで
あつた。

このようにして、SnO₂、ニツケル、金の３層
を形成したあと、200℃で１時間熱処理を行つた。
これによつてSnO₂とニツケル、ニツケルと金間
の密着性が更に向上した。

次にフオトリソグラフイー技術によつて水晶振
動子の形状にパターンを形成し、金、ニツケルの
不要部分をエツチングしたあとフツ酸で水晶をエ
ツチングした。ニツケル、金と水晶、SnO₂との
密着性の評価は、フツ酸による水晶エツチング後
の外観、水晶振動子のマウント強度、振動特性に
よつて行つたが、すべて従来の製造方法と差がな
かつた。水晶エツチング後、全面の金、ニツケ
ル、SnO₂を剥離して再度電極を形成する場合も
上述と同様の方法を用いて試作したがこれもすべ
て良好な結果が得られた。

実施例 ２ 洗浄された水晶板に、スパツタにより酸化物の
薄層としてJn₂O₃被膜を両面に500Åの厚さで形
成した後、実施例１と同様の方法でニツケルメツ
キ被膜を形成した。

その後下記の条件で無電解金メツキを施した。

＜浴組成＞ シアン金カリウム 5.8ｇ／ シアン化カリウム 6.5ｇ／ 水酸化カリウム 11.2ｇ／ 水素化ホウ素カリウム 10.8ｇ／ ＜メツキ条件＞ 温 度 70℃ 撹 拌 上下動 メツキ時間 10分間 ニツケル・金の厚さはそれぞれ0.1μ、0.3μであ
る。無電解メツキは厚みのバラツキが電解メツキ
に比べて極めて少ないので、後のフオトリソグラ
フイーによる金、ニツケルのエツチングによる寸
法精度が良いという利点はあるが、メツキ液の寿
命が短いので生産にあたつては、寸法精度とロツ
トの大きさによつて使い分けた。

金メツキ後の水晶板は実施例１と同じ工程を行
なつて水晶振動子を製造したが、すべて実施例１
と同等の結果が得られた。

実施例 ３ 洗浄された水晶板を、あらかじめ調製された日
本曹達製アトロンNTi163ｇ500c.c.のイソプロピ
ルアルコール溶解したものの中に浸漬し、乾燥後
300℃で１時間焼成した。これによつて水晶板上
に酸化物の薄層であるTiO₂被膜が厚さ800Åで形
成された。次に実施例１と同様の方法で、ニツケ
ル、金被膜を形成し、振動子の形状にエツチング
した。でき上がつた水晶振動子は、すべて実施例
１と同等の結果が得られた。

実施例 ４ 実施例１と同じ方法で、水晶板にSnO₂被膜を
400Åの厚さで形成した後、無電解ニツケルメツ
キと同じ前処理をしてから、SnO₂上に直接実施
例２の無電解金メツキを厚さ0.4μ施した。これを
450℃で２時間熱処理して金とSnO₂の密着性を向
上させたのち、実施例１と同じ後工程を行つて水
晶振動子を製造した。水晶エツチングの際、実施
例１、２に比べて歩留がやや低下したが、これは
被膜の厚さが薄かつたためと思われた。本実施例
による水晶振動子の性態は実施例１、２、３と同
等のものであつた。

実施例 ５ 実施例２と同じ方法で水晶板にIn₂O₃被膜を厚
さ400Åで形成した後、無電解銅メツキを施した。
無電解銅メツキは、MKシリーズ（室町化学工業
の無電解銅メツキプロセス）によつて厚さ0.2μの
メツキとした。これを150℃４時間熱処理して、
銅と酸化インジウムの密着性を向上させた。尚、
金と銅の拡散を抑えるために熱処理温度は200℃
以下が望ましい。次に実施例１と同じ後工程を経
て水晶振動子を製造した。無電解銅メツキは、
In₂O₃との密着性がやや低いため、慎重に熱処理、
水晶エツチングを行う必要がある。

このようにして作つた水晶振動子の性能は、実
施例１とほとんど同じであつた。

以上述べたように、水晶板の上にSnO₂、In₂O₃
もしくはTiO₂からなる酸化物の薄層を形成した
後に、無電解メツキを行うと極めて密着性のすぐ
れた被膜が得られ、メツキ熱処理を行うと更に密
着性が向上する。これによつて従来の蒸着方法に
比べて次のような効果があつた。

CVD、溶液浸漬法を用いてSnO₂、In₂O₃もし
くはTiO₂からなる酸化物の薄層をつけた場合、
高価な蒸着設備が不要となり、大量生産が可能と
なつた。蒸着、スパツタ法によると、真空工程
（蒸着）が２つのうち（クロム、金）一方をはぶ
くことができた。またこれは電極製造工程にも応
用でき、特に前者の場合、これによつて水晶振動
子単体の製造工程から真空装置がなくなり、製造
コストが著しく低減した。また後者の場合におい
ても、製造コストの低下は明らかである。

以上のように、本発明はフオトリソグラフイー
技術で製造するリーフ型水晶振動子の製造が容易
になり上記のような多くの利点を有するだけでな
く、水晶以外への絶縁体上への金属被膜を形成す
ることができるため、実用上極めて有効な発明で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水晶平板の表面にIn₂O₃、SnO₂もしくは
   TiO₂からなる酸化物の薄層を形成する工程と、 前記酸化物の薄層上にアクチベーター層を積層
   形成させる工程と、 前記アクチベータ層を施した水晶平板にマスク
   用の金属を無電解メツキする工程と、 フオトリソグラフイー加工により前記金属から
   水晶エツチング用のマスクを形成する工程と、 前記マスクにもとづいて水晶エツチングをする
   工程とからなることを特徴とする水晶振動子の製
   造方法。