CN116260411A - 振动元件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

振动元件的制造方法。能够一并形成外形和槽。在振动元件的制造方法中,振动元件包括具有第1面和第2面的第1振动臂和第2振动臂,该制造方法包括:准备工序,准备石英基板;第1保护膜形成工序,在石英基板的第1基板面形成第1保护膜;第1干蚀刻工序,隔着第1保护膜进行干蚀刻;第2保护膜形成工序,在石英基板的第2基板面形成第2保护膜;以及第2干蚀刻工序,隔着第2保护膜进行干蚀刻,在第1干蚀刻工序中,从第1面到第2面形成第1振动臂和第2振动臂的外形,在第2干蚀刻工序中,不形成第1振动臂和第2振动臂的外形。

Description

振动元件的制造方法
技术领域
本发明涉及振动元件的制造方法。
背景技术
专利文献1记载了通过湿蚀刻和干蚀刻形成音叉型振子的方法,该音叉型振子在振动臂上具有带底的槽。在该制造方法中,通过对石英基板进行湿蚀刻形成音叉型振子的外形,然后,通过干蚀刻形成槽。
专利文献2记载了通过干蚀刻形成音叉型振子的方法,该音叉型振子在振动臂上具有带底的槽。在该制造方法中,在对由压电材料构成的基板进行干蚀刻时,通过使槽的宽度相对于一对振动臂之间的宽度变窄,从而利用微负载效应,使槽的蚀刻深度相对于一对振动臂之间的蚀刻深度变浅,一并形成振子的槽和外形形状。
专利文献1:日本特开2013-175933号公报
专利文献2:日本特开2007-013382号公报
在专利文献1的制造方法中,形成外形的湿蚀刻和形成槽的干蚀刻分别是不同的工序,因此,制造工序复杂,容易产生槽相对于外形的位置偏移等。因此,基于该制造方法的振动元件存在容易产生无用振动等的问题。
另一方面,在专利文献2的制造方法中,利用同一工序一并形成外形和槽,因此,不会产生上述问题。但是,在该制造方法中,利用干蚀刻中的微负载效应一并形成外形和槽,所以,对振动臂的宽度、槽的宽度和深度等尺寸的设定产生制约,存在设计自由度低的问题。
因此,要求能够一并形成外形和槽且设计自由度高的振动元件的制造方法。
发明内容
在振动元件的制造方法中,所述振动元件具有沿着第1方向延伸并沿着与所述第1方向交叉的第2方向排列的第1振动臂和第2振动臂,所述第1振动臂和所述第2振动臂分别具有第1面和第2面、在所述第1面开口的带底的第1槽以及在所述第2面开口的带底的第2槽,所述第1面和所述第2面在与所述第1方向以及所述第2方向交叉的第3方向上排列配置并处于正反关系,所述制造方法包括:准备工序,准备具有处于正反关系的第1基板面和第2基板面的石英基板;第1保护膜形成工序,在所述第1基板面形成第1保护膜;第1干蚀刻工序,隔着所述第1保护膜从所述第1基板面侧对所述石英基板进行干蚀刻,形成所述第1面、所述第1槽以及所述第1振动臂和所述第2振动臂的外形;第2保护膜形成工序,在所述第2基板面形成第2保护膜;以及第2干蚀刻工序,隔着所述第2保护膜从所述第2基板面侧对所述石英基板进行干蚀刻,形成所述第2面和所述第2槽,在所述第1干蚀刻工序中,从所述第1面到所述第2面形成所述第1振动臂和所述第2振动臂的外形,在所述第2干蚀刻工序中,不形成所述第1振动臂和所述第2振动臂的外形。
附图说明
图1是示出实施方式1的振动元件的俯视图。
图2是图1中的A1-A1线剖视图。
图3是示出实施方式1的振动元件的制造工序的图。
图4是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图5是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图6是示出第1保护膜的形成工序的图。
图7是用于说明第1保护膜的形成方法的剖视图。
图8是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图9是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图10是示出第2保护膜的形成工序的图。
图11是用于说明第2保护膜的形成方法的剖视图。
图12是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图13是用于说明现有技术的剖视图。
图14是与图13中的F1部的位置相当的剖视图。
图15是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图16是用于说明实施方式2的振动元件的制造方法的剖视图。
图17是用于说明实施方式3的振动元件的制造方法的剖视图。
图18是示出第1保护膜的形成工序的图。
图19是用于说明第1保护膜的形成方法的剖视图。
图20是用于说明第1保护膜的形成方法的剖视图。
图21是用于说明第1保护膜的形成方法的剖视图。
图22是用于说明第1保护膜的形成方法的剖视图。
图23是用于说明第1保护膜的形成方法的剖视图。
图24是用于说明第1保护膜的形成方法的剖视图。
图25是用于说明第1保护膜的形成方法的剖视图。
图26是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图27是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图28是示出第2保护膜的形成工序的图。
图29是用于说明第2保护膜的形成方法的剖视图。
图30是用于说明第2保护膜的形成方法的剖视图。
图31是用于说明第2保护膜的形成方法的剖视图。
图32是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图33是示出振动元件的变形例的俯视图。
图34是图33中的A3-A3线剖视图。
图35是示出振动元件的变形例的俯视图。
图36是图35中的A4-A4线剖视图。
图37是图35中的A5-A5线剖视图。
图38是示出振动元件的变形例的俯视图。
图39是图38中的A6-A6线剖视图。
图40是图38中的A7-A7线剖视图。
标号说明
1振动元件;2振动基板;2A第1面;2B第2面;5、5b第1保护膜;6、6b第2保护膜;20石英基板;20A第1基板面;20B第2基板面;21基部;22第1振动臂;23第2振动臂;51第1基底膜;53第3保护膜;61第2基底膜;63第4保护膜;101、103侧面;221、231第1槽;222、232第2槽;225、235第1堤部;226、236第2堤部;Q1第1槽形成区域;Q2第1振动臂形成区域;Q3第2振动臂形成区域;Q4臂间区域;Q5元件间区域;Q6第2槽形成区域;Qd1第1堤部形成区域;Qd2第2堤部形成区域;S1准备工序;S2第1保护膜形成工序;S3第1干蚀刻工序;S4第1保护膜去除工序;S5第2保护膜形成工序;S6第2干蚀刻工序;S7第2保护膜去除工序;S8电极形成工序;S100第1基底膜形成工序;S110第3保护膜形成工序;S120第2基底膜形成工序;S130第4保护膜形成工序。
具体实施方式
接着,参照附图对本发明的实施方式进行说明。
为了便于说明,在除了图3、图6、图10、图18以及图28的各图中,示出X轴、Y轴以及Z轴作为相互正交的3个轴。将沿着X轴的方向称为“X方向”,将沿着Y轴的方向称为“Y方向”,将沿着Z轴的方向称为“Z方向”。另外,也将各轴方向的箭头前端侧称为“正侧”,将箭头基端侧称为“负侧”。例如,Y方向是Y方向正侧和Y方向负侧这两个方向。另外,也将Z方向正侧称为“上”,将Z方向负侧称为“下”。另外,也将从Z方向的俯视简称为“俯视”。另外,也将沿着Z方向的厚度简称为“厚度”。另外,也将Y方向称为“第1方向”,将X方向称为“第2方向”,将Z方向称为“第3方向”。另外,在本实施方式中,如后所述,X轴、Y轴以及Z轴相当于石英的晶轴。
1.实施方式1
对实施方式1的振动元件1的制造方法进行说明。
首先,参照图1和图2说明振动元件1的结构,接着,参照图3~图15说明振动元件1的制造方法。
如图1和图2所示,振动元件1是音叉型振动元件,具有振动基板2和形成在振动基板2的表面上的电极3。
振动基板2通过将作为Z切石英板的Z切的石英基板构图为期望形状而形成,在由作为石英晶轴的X轴和Y轴规定的X-Y平面上扩展,具有沿着Z方向的厚度。X轴也称为电轴,Y轴也称为机械轴,Z轴也称为光轴。。
振动基板2呈板状,具有彼此处于正反关系且沿Z方向排列配置的第1面2A及第2面2B。并且,振动基板2具有基部21以及从基部21沿着Y方向延伸并沿着X方向排列的第1振动臂22以及第2振动臂23。
第1振动臂22具有:在第1面2A开口的带底的第1槽221;划定第1槽221的第1堤部225;在第2面2B开口的带底的第2槽222;划定第2槽222的第2堤部226;以及连接第1面2A和第2面2B的侧面101。第1堤部225是在俯视时在第1面2A上沿着X方向隔着第1槽221排列的部分。第2堤部226是在俯视时在第2面2B上沿着X方向隔着第2槽222排列的部分。
第2振动臂23具有:在第1面2A开口的带底的第1槽231;划定第1槽231的第1堤部235;在第2面2B开口的带底的第2槽232;划定第2槽232的第2堤部236;以及连接第1面2A和第2面2B的侧面103。第1堤部235是在俯视时在第1面2A上沿着X方向隔着第1槽231排列的部分。第2堤部236是在俯视时在第2面2B上沿着X方向隔着第2槽232排列的部分。
第1槽221、231和第2槽222、232分别沿着Y方向延伸。此外,第1堤部225、235分别形成在第1槽221、231的X方向两侧,沿着Y方向延伸。第2堤部226、236分别形成在第2槽222、232的X方向两侧,沿着Y方向延伸。因此,第1振动臂22和第2振动臂23分别具有大致H状的横截面形状。由此,成为降低热弹性损耗且具有优异振动特性的振动元件1。
电极3具有信号电极31和接地电极32。信号电极31配置在第1振动臂22的第1面2A和第2面2B以及第2振动臂23的侧面103。另一方面,接地电极32配置在第1振动臂22的侧面101和第2振动臂23的第1面2A以及第2面2B。在将接地电极32接地的状态下对信号电极31施加驱动信号时,如图1中的箭头所示,第1振动臂22和第2振动臂23以反复接近、分离的方式在X方向上进行弯曲振动。
以上,对振动元件1进行了简单说明。
接着,对振动元件1的制造方法进行说明。
如图3所示,振动元件1的制造方法包括:准备工序S1,准备作为振动基板2的母材的石英基板20;第1保护膜形成工序S2,在石英基板20的第1基板面20A形成第1保护膜5;第1干蚀刻工序S3,隔着第1保护膜5从第1基板面20A侧对石英基板20进行干蚀刻;第1保护膜去除工序S4,去除残留在石英基板20的第1基板面20A的第1保护膜5;第2保护膜形成工序S5,在石英基板20的第2基板面20B形成第2保护膜6;第2干蚀刻工序S6,隔着第2保护膜6从第2基板面20B侧对石英基板20进行干蚀刻;第2保护膜去除工序S7,去除残留在石英基板20的第2基板面20B的第2保护膜6;电极形成工序S8,在通过以上工序得到的振动基板2的表面形成电极3。
并且,在本实施方式中,在第1干蚀刻工序S3中,从第1面2A到第2面2B形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形,在第2干蚀刻工序S6中,不形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形。
以下,对这些各工序依次进行说明。
<<准备工序S1>>
如图4所示,准备作为振动基板2的母材的石英基板20。从石英基板20一并形成多个振动元件1。石英基板20呈板状,具有彼此处于正反关系且在Z方向上排列配置的第1基板面20A和第2基板面20B。在本实施方式中,第1基板面20A是石英基板20的上表面,第2基板面20B是石英基板20的下表面。
通过研磨或抛光等研磨处理,石英基板20被调整为期望的厚度,第1基板面20A和第2基板面20B被充分平滑化。另外,也可以根据需要对石英基板20进行基于湿蚀刻的表面处理。
在本实施方式中,石英基板20的第1基板面20A成为第1振动臂22和第2振动臂23的第1面2A,石英基板20的第2基板面20B成为第1振动臂22和第2振动臂23的第2面2B。
另外,以下也将形成第1振动臂22的区域称为第1振动臂形成区域Q2。将形成有第2振动臂23的区域也称为第2振动臂形成区域Q3。此外,将位于第1振动臂形成区域Q2与第2振动臂形成区域Q3之间的区域也称为臂间区域Q4。另外,将位于相邻的振动基板2彼此之间的区域也称为元件间区域Q5。
第1振动臂形成区域Q2和第2振动臂形成区域Q3具有形成第1槽221、231的第1槽形成区域Q1和形成第1堤部225、235的第1堤部形成区域Qd1。换言之,第1堤部形成区域Qd1相当于第1振动臂形成区域Q2和第2振动臂形成区域Q3中的除了第1槽形成区域Q1之外的区域。
并且,第1振动臂形成区域Q2和第2振动臂形成区域Q3具有形成第2槽222、232的第2槽形成区域Q6和形成第2堤部226、236的第2堤部形成区域Qd2。换言之,第2堤部形成区域Qd2相当于第1振动臂形成区域Q2和第2振动臂形成区域Q3中的除了第2槽形成区域Q6之外的区域。
<<第1保护膜形成工序S2>>
如图5所示,在石英基板20的第1基板面20A形成第1保护膜5。
第1保护膜5具有沿着Z方向的厚度薄的区域和沿着Z方向的厚度厚的区域。第1保护膜5由在后述的第1干蚀刻工序S3中以规定的蚀刻速率蚀刻的材料形成。
在后述的第1干蚀刻工序S3中,从石英基板20的第1基板面20A侧隔着第1保护膜5对石英基板20进行蚀刻。即,在去除第1保护膜5之后,石英基板20的第1基板面20A开始被蚀刻。因此,在第1保护膜5的厚度薄的区域中,与第1保护膜5的厚度厚的区域相比,石英基板20的蚀刻较早开始,所以,蚀刻深度变深。另一方面,在第1保护膜5的厚度厚的区域中,与第1保护膜5的厚度薄的区域相比,石英基板20的蚀刻较晚开始,所以,石英基板20的蚀刻深度变浅。这样,通过调整第1保护膜5的厚度,能够控制石英基板20的蚀刻深度。
第1保护膜5形成在第1基板面20A的第1振动臂形成区域Q2、第2振动臂形成区域Q3、臂间区域Q4以及元件间区域Q5。
在设臂间区域Q4中的第1保护膜5的沿着Z方向的厚度为T1、第1槽形成区域Q1中的第1保护膜5的沿着Z方向的厚度为T2、第1堤部形成区域Qd1中的第1保护膜5的沿着Z方向的厚度为T3时,第1保护膜5的沿着Z方向的厚度满足T1<T2<T3。
通过以第1保护膜5的厚度满足T1<T2<T3的方式形成第1保护膜5,在后述的第1干蚀刻工序S3中,臂间区域Q4中的石英基板20的蚀刻深度比第1槽形成区域Q1中的石英基板20的蚀刻深度深。并且,第1槽形成区域Q1中的石英基板20的蚀刻深度比第1堤部形成区域Qd1中的石英基板20的蚀刻深度深。
另外,在设元件间区域Q5中的第1保护膜5的沿着Z方向的厚度为T11时,第1保护膜5的沿着Z方向的厚度满足T11<T2<T3。
通过以第1保护膜5的厚度满足T11<T2<T3的方式形成第1保护膜5,在后述的第1干蚀刻工序S3中,元件间区域Q5中的石英基板20的蚀刻深度比第1槽形成区域Q1中的石英基板20的蚀刻深度深。
在本实施方式中,元件间区域Q5中的第1保护膜5与臂间区域Q4中的第1保护膜5同样地形成。因此,元件间区域Q5中的第1保护膜5的厚度T11与臂间区域Q4中的第1保护膜5的厚度T1大致相等。
另外,“大致相等”是包含由于制造条件等的偏差而不严格相等的情况的概念。
对形成第1保护膜5的方法进行说明。
如图6所示,在本实施方式中,第1保护膜形成工序S2包括:第1涂布工序S21,通过在石英基板20的第1基板面20A涂布抗蚀剂材料而形成抗蚀剂膜;第1曝光工序S22,对形成在第1基板面20A的抗蚀剂膜进行曝光;以及第1显影工序S23,对形成在第1基板面20A的抗蚀剂膜进行显影。
如图7所示,在第1涂布工序S21中,在石英基板20的第1基板面20A形成第1抗蚀剂膜R1。第1抗蚀剂膜R1是由抗蚀剂材料形成的抗蚀剂膜。第1抗蚀剂膜R1通过在第1基板面20A以规定的厚度涂布抗蚀剂材料而形成。作为涂布抗蚀剂材料的方法,例如可以使用旋涂法或喷涂法等。
在本实施方式中,抗蚀剂材料是正型光致抗蚀剂。另外,抗蚀剂材料也可以是负型。
接着,在第1曝光工序S22中,对形成在第1基板面20A的第1抗蚀剂膜R1照射电磁波L1。电磁波L1以与臂间区域Q4、第1槽形成区域Q1、第1堤部形成区域Qd1以及元件间区域Q5的各个区域对应的曝光强度E照射到第1抗蚀膜R1。图7示出X方向上的电磁波L1的曝光强度E的分布的一例。电磁波L1的曝光强度E可以使用滤光器或灰度掩模(grayscale mask)等改变。
接着,在第1显影工序S23中,对形成在第1基板面20A的第1抗蚀剂膜R1进行显影。第1保护膜5的厚度成为与在第1曝光工序S22中照射到第1抗蚀剂膜R1的电磁波L1的曝光强度E对应的厚度。
这样,形成图5所示的第1保护膜5。
在本实施方式中,第1保护膜5由第1抗蚀剂膜R1形成。因此,能够容易地形成第1保护膜5。
另外,形成第1保护膜5的方法不限于上述方法。例如,第1保护膜5也可以使用压印法等印刷技术形成。
另外,第1保护膜5不限于由抗蚀剂材料形成的抗蚀剂膜。例如,第1保护膜5也可以是由镍、铜、铬等金属形成的金属膜。这样的金属膜例如可以通过电镀法形成。通常,金属的蚀刻速率低于抗蚀剂材料中使用的光致抗蚀剂的蚀刻速率。因此,通过使第1保护膜5成为金属膜,与抗蚀剂膜相比,能够使第1保护膜5的厚度变薄。由此,能够提高在第1干蚀刻工序S3中形成的第1振动臂22和第2振动臂23、第1槽221、231等的尺寸精度。
<<第1干蚀刻工序S3>>
如图8所示,隔着第1保护膜5从第1基板面20A侧对石英基板20进行干蚀刻,同时形成第1面2A、第1槽221、231以及振动基板2的外形。“同时形成”是在1个工序中一并形成。即,在第1干蚀刻工序S3中,一并形成第1面2A、第1槽221、231以及振动基板2的外形。
更详细地说,本工序是反应性离子蚀刻,使用反应性离子蚀刻装置(RIE装置)进行。另外,作为导入RIE装置的反应气体,没有特别限定,例如可以使用SF6、CF4、C2F4、C2F6、C3F6、C4F8等。
形成在石英基板20的第1基板面20A上的第1保护膜5在第1干蚀刻工序S3中以规定的蚀刻速率被蚀刻。然后,通过去除第1保护膜5,第1基板面20A露出,开始石英基板20的蚀刻。因此,通过调整第1保护膜5的厚度,能够控制石英基板20的蚀刻深度。另外,通过使第1保护膜5的厚度足够厚,也可以在第1保护膜5残留于第1基板面20A的状态下结束第1干蚀刻工序S3,使第1基板面20A不被蚀刻。
第1干蚀刻工序S3在第1槽221、231成为希望深度的时刻结束。第1槽形成区域Q1中的石英基板20的蚀刻深度为第1槽221、231的深度Wa。臂间区域Q4中的石英基板20的蚀刻深度是深度Aa。元件间区域Q5中的石英基板20的蚀刻深度是深度Ba。通过对臂间区域Q4和元件间区域Q5进行蚀刻,形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形。
如上所述,臂间区域Q4中的第1保护膜5的厚度T1和元件间区域Q5中的第1保护膜5的厚度T11比第1槽形成区域Q1中的第1保护膜5的厚度T2薄。即,T1<T2,T11<T2。因此,臂间区域Q4和元件间区域Q5中的石英基板20的蚀刻深度Aa、Ba比第1槽221、231的深度Wa深。即,Wa<Aa,Wa<Ba。
此外,如上所述,第1槽形成区域Q1中的第1保护膜5的厚度T2比第1堤部形成区域Qd1中的第1保护膜5的厚度T3薄。即,T2<T3。因此,第1槽221、231的深度Wa比第1堤部形成区域Qd1中的石英基板20的蚀刻深度深。
这样,在第1干蚀刻工序S3中,通过隔着第1保护膜5从第1基板面20A侧对石英基板20进行干蚀刻,能够一并形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形以及第1槽221、231。
根据干蚀刻,能够不受石英的结晶面的影响地进行加工,因此,能够以优异的尺寸精度形成第1槽221、231和振动基板2的外形形状。
另外,通过一并形成第1槽221、231和振动基板2的外形形状,能够实现振动元件1的制造工序的削减、振动元件1的低成本化。另外,阻止第1槽221、231相对于外形形状的位置偏移,因此,能够提高振动基板2的形成精度。
并且,通过以第1保护膜5的厚度满足T1<T2<T3、T11<T2<T3的方式形成第1保护膜5,在第1干蚀刻工序S3中,能够不利用微负载效应而一并形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形和第1槽221、231。
由于不利用微负载效应,所以,对于臂间区域Q4的宽度、元件间区域Q5的宽度以及第1槽221、231的宽度等尺寸的设定没有制约,能够提高振动元件1的设计自由度。例如,在第1保护膜形成工序S2中,通过调整第1保护膜5的厚度或宽度,能够控制第1槽221、231、第1振动臂22和第2振动臂23的外形尺寸。
此外,由于不利用微负载效应,所以缓和了干蚀刻中使用的反应气体的选择等干蚀刻条件的制约,因此,与利用微负载效应的情况相比,能够容易地制造振动元件1。
另外,在本实施方式中,臂间区域Q4及元件间区域Q5中的石英基板20的蚀刻深度Aa、Ba分别为石英基板20的厚度Ta以上。即,Aa≥Ta,Ba≥Ta。
通过将臂间区域Q4及元件间区域Q5中的石英基板20的蚀刻深度Aa、Ba设为石英基板20的厚度Ta以上,臂间区域Q4及元件间区域Q5的石英基板20的整个厚度方向通过蚀刻而被去除。即,臂间区域Q4和元件间区域Q5的石英基板20从第1基板面20A到第2基板面20B被全部去除,臂间区域Q4和元件间区域Q5贯通。
这样,在第1干蚀刻工序S3中,从成为第1振动臂22和第2振动臂23的第1面2A的第1基板面20A到成为第1振动臂22和第2振动臂23的第2面2B的第2基板面20B形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形。即,在第1干蚀刻工序S3中,在第1振动臂22和第2振动臂23的整个厚度方向上形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形。换言之,在第1干蚀刻工序S3中,形成第1振动臂22的侧面101和第2振动臂23的侧面103。
在第1干蚀刻工序S3中,从第1振动臂22和第2振动臂23的第1面2A到第1振动臂22和第2振动臂23的第2面2B形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形,由此,在后述的第2干蚀刻工序S6中,不需要形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形。
此外,在本实施方式中,臂间区域Q4中的第1保护膜5的厚度T1与元件间区域Q5中的第1保护膜5的厚度T11满足0<T1、0<T11。
通过使0<T1、0<T11,即使在第1抗蚀剂膜R1的厚度产生偏差的情况下,也能够使腕间区域Q4及元件间区域Q5中的石英基板20的蚀刻深度Aa、Ba和第1槽221、231的深度Wa之差成为大致恒定的深度。
根据第1抗蚀剂膜R1的厚度的偏差,臂间区域Q4以及元件间区域Q5中的第1保护膜5的厚度T1、T11和第1槽形成区域Q1中的第1保护膜5的厚度T2分别产生偏差,但通过设为0<T1、0<T11,臂间区域Q4以及元件间区域Q5中的第1保护膜5的厚度T1、T11和第1槽形成区域Q1中的第1保护膜5的厚度T2之差大致保持恒定。即,在臂间区域Q4以及元件间区域Q5中开始石英基板20的蚀刻的时间与在第1槽形成区域Q1中开始石英基板20的蚀刻的时间的时间差为大致恒定的时间。因此,能够将臂间区域Q4以及元件间区域Q5中的石英基板20的蚀刻深度Aa、Ba与第1槽221、231的深度Wa之差设为大致恒定的深度。
此外,在本实施方式中,通过使第1堤部形成区域Qd1中的第1保护膜5的厚度T3足够厚,在第1干蚀刻工序S3中,在第1保护膜5残留于第1基板面20A的第1堤部形成区域Qd1的状态下结束干蚀刻。即,第1基板面20A的第1堤部形成区域Qd1被第1保护膜5保护,在第1干蚀刻工序S3中未被蚀刻。在后述的第1保护膜去除工序S4中,第1基板面20A的第1堤部形成区域Qd1成为第1振动臂22和第2振动臂23的第1面2A。
另外,通过调整第1堤部形成区域Qd1中的第1保护膜5的厚度T3,在第1干蚀刻工序S3中,也可以在第1保护膜5不残留于第1基板面20A的第1堤部形成区域Qd1的状态下结束干蚀刻。即,在第1干蚀刻工序S3中,也可以对第1基板面20A的第1堤部形成区域Qd1进行蚀刻。在该情况下,在第1干蚀刻工序S3中被蚀刻的面成为第1振动臂22和第2振动臂23的第1面2A。
这样,在第1干蚀刻工序S3中,通过对第1基板面20A的第1堤部形成区域Qd1进行蚀刻或者不进行蚀刻,能够形成第1面2A。
<<第1保护膜去除工序S4>>
如图9所示,去除残留于第1基板面20A的第1堤部形成区域Qd1的第1保护膜5。由此,石英基板20的第1基板面20A成为第1振动臂22和第2振动臂23的第1面2A。即,第1振动臂22和第2振动臂23的第1面2A在第1干蚀刻工序S3中未被蚀刻,所以,第1堤部形成区域Qd1中的第1振动臂22和第2振动臂23的厚度、第1面2A的表面粗糙度维持石英基板20的厚度、第1基板面20A的表面粗糙度。因此,第1振动臂22和第2振动臂23的厚度精度提高,抑制扭转振动等无用振动的产生。
另外,在上述的第1干蚀刻工序S3中,在第1保护膜5未残留于石英基板20的第1基板面20A的状态下结束干蚀刻的情况下,也可以不设置第1保护膜去除工序S4。
在第1保护膜去除工序S4结束后,转移到石英基板20的第2基板面20B的加工。
<<第2保护膜形成工序S5>>
如图9所示,在石英基板20的第2基板面20B形成第2保护膜6。
第2保护膜6形成在第2基板面20B的第2槽形成区域Q6以外的区域。在本实施方式中,第2保护膜6形成在第2基板面20B的第2堤部形成区域Qd2。
由于在第2基板面20B的第2槽形成区域Q6不形成第2保护膜6,所以,在后述的第2干蚀刻工序S6中,能够在第2槽形成区域Q6形成第2槽222、232。
对形成第2保护膜6的方法进行说明。
如图10所示,在本实施方式中,第2保护膜形成工序S5包括:第2涂布工序S51,通过在石英基板20的第2基板面20B涂布抗蚀剂材料而形成抗蚀剂膜;第2曝光工序S52,对形成在第2基板面20B的抗蚀剂膜进行曝光;第2显影工序S53,对形成在第2基板面20B的抗蚀剂膜进行显影。
如图11所示,在第2涂布工序S51中,在石英基板20的第2基板面20B形成第1抗蚀剂膜R1。第2涂布工序S51与第1涂布工序S21同样地进行。
接着,在第2曝光工序S52中,对形成在第2基板面20B的第1抗蚀剂膜R1照射电磁波L2。在后述的第2显影工序S53中,以去除第2槽形成区域Q6的第1抗蚀剂膜R1的方式照射电磁波L2。在本实施方式中,以残留第2堤部形成区域Qd2的第1抗蚀剂膜R1的方式照射电磁波L2。
接着,在第2显影工序S53中,对形成在第2基板面20B的第1抗蚀剂膜R1进行显影。第2显影工序S53与第1显影工序S23同样地进行。
这样,形成图9所示的第2保护膜6。
另外,在本实施方式中,第2保护膜6由第1抗蚀剂膜R1形成。因此,能够容易地形成第2保护膜6。
另外,形成第2保护膜6的方法不限于上述方法。例如,第2保护膜6也可以使用压印法等印刷技术形成。
另外,第2保护膜6不限于由抗蚀剂材料形成的抗蚀剂膜。例如,第2保护膜6也可以是由金属形成的金属膜。
另外,在本实施方式中,第1保护膜5及第2保护膜6是抗蚀剂膜,但也可以是,第1保护膜5及第2保护膜6中的一个是抗蚀剂膜,另一个是金属膜。另外,第1保护膜5及第2保护膜6也可以是金属膜。
<<第2干蚀刻工序S6>>
如图12所示,隔着第2保护膜6从第2基板面20B侧对石英基板20进行干蚀刻,同时形成第2面2B和第2槽222、232。即,在第2干蚀刻工序S6中,一并形成第2面2B和第2槽222、232。本工序与第1干蚀刻工序S3同样地进行。
如上所述,在第2保护膜形成工序S5中,在第2基板面20B的第2槽形成区域Q6不形成第2保护膜6。因此,在第2干蚀刻工序S6中,石英基板20的第2槽形成区域Q6被蚀刻。
第2干蚀刻工序S6在第2槽222、232成为希望的深度的时刻结束。第2槽形成区域Q6中的石英基板20的蚀刻深度为第2槽222、232的深度Wb。
这样,在第2干蚀刻工序S6中,通过隔着第2保护膜6从第2基板面20B侧对石英基板20进行干蚀刻,能够形成第2槽222、232。
根据干蚀刻,能够不受石英的结晶面的影响地进行加工,因此,能够以优异的尺寸精度形成第2槽222、232。
由于不利用微负载效应,所以,对第2槽222、232的宽度等尺寸的设定没有制约,能够提高振动元件1的设计自由度。
另外,由于不利用微负载效应,所以,缓和干蚀刻条件的制约,因此,能够容易地制造振动元件1。
另外,在现有技术中,如图13所示,隔着设置在石英基板20的第1基板面20A上的未图示的保护膜从第1基板面20A侧进行干蚀刻,形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形,并且隔着设置在石英基板20的第2基板面20B的未图示的保护膜从第2基板面20B侧进行干蚀刻,形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形。从第1基板面20A侧进行干蚀刻时的臂间区域Q4中的蚀刻深度Ac以及元件间区域Q5中的蚀刻深度Bc成为从第1基板面20A侧进行干蚀刻时的第1振动臂22以及第2振动臂23的外形的深度。从第2基板面20B侧进行干蚀刻时的臂间区域Q4中的蚀刻深度Ad和元件间区域Q5中的蚀刻深度Bd成为从石英基板20的第2基板面20B侧进行干蚀刻时的第1振动臂22和第2振动臂23的外形的深度。
并且,第1振动臂22和第2振动臂23的外形的深度Ac、Bc与第1振动臂22和第2振动臂23的外形的深度Ad、Bd重叠,由此,石英基板20在臂间区域Q4和元件间区域Q5中贯通。石英基板20贯通臂间区域Q4和元件间区域Q5,从而形成第1振动臂22和第2振动臂23各自的侧面101、103。
因此,例如,在从Z方向俯视时,设置在第1基板面20A的保护膜和设置在第2基板面20B的保护膜各自的位置由于制造偏差等而发生偏移时,如图14所示,有时在第1振动臂22和第2振动臂23的外形的深度Ac、Bc与第1振动臂22和第2振动臂23的外形的深度Ad、Bd重叠的区域105中形成台阶107。在图14中,例示了第1振动臂22的侧面101,但第2振动臂23的侧面103也同样形成有台阶107。
在第1振动臂22和第2振动臂23各自的侧面101、103形成台阶107时,可能产生无用振动或在冲击时产生以台阶107为起点的破裂或缺损等破损。
另一方面,在本实施方式中,在第1干蚀刻工序S3中,从第1振动臂22和第2振动臂23的第1面2A到第1振动臂22和第2振动臂23的第2面2B形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形,在第2干蚀刻工序S6中,不形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形。因此,在第1振动臂22和第2振动臂23各自的侧面101、103不形成台阶107。因此,能够抑制由台阶107引起的无用振动的产生、振动元件1的破损。
此外,在本实施方式中,通过使第2堤部形成区域Qd2中的第2保护膜6的厚度足够厚,在第2干蚀刻工序S6中,在第2保护膜6残留于第2基板面20B的第2堤部形成区域Qd2的状态下,结束干蚀刻。即,第2基板面20B的第2堤部形成区域Qd2在第2干蚀刻工序S6中未被蚀刻。在后述的第2保护膜去除工序S7中,第2基板面20B的第2堤部形成区域Qd2成为第1振动臂22和第2振动臂23的第2面2B。
另外,通过调整第2堤部形成区域Qd2中的第2保护膜6的厚度,在第2干蚀刻工序S6中,也可以在第2保护膜6未残留于第2基板面20B的第2堤部形成区域Qd2的状态下结束干蚀刻。即,第2基板面20B的第2堤部形成区域Qd2也可以在第2干蚀刻工序S6中被蚀刻。在该情况下,在第2干蚀刻工序S6中被蚀刻的面成为第1振动臂22和第2振动臂23的第2面2B。
这样,在第2干蚀刻工序S6中,通过对第2基板面20B的第2堤部形成区域Qd2进行蚀刻或者不进行蚀刻,能够形成第2面2B。
<<第2保护膜去除工序S7>>
如图15所示,去除残留于第2基板面20B的第2堤部形成区域Qd2的第2保护膜6。由此,石英基板20的第2基板面20B成为第1振动臂22和第2振动臂23的第2面2B。即,第1振动臂22和第2振动臂23的第2面2B在第2干蚀刻工序S6中未被蚀刻,所以,第2堤部形成区域Qd2中的第1振动臂22和第2振动臂23的厚度、第2面2B的表面粗糙度维持石英基板20的厚度、第2基板面20B的表面粗糙度。因此,第1振动臂22和第2振动臂23的厚度精度提高,抑制扭转振动等无用振动的产生。
另外,在上述第2干蚀刻工序S6中,在第2保护膜6未残留于石英基板20的第2基板面20B的状态下结束干蚀刻的情况下,也可以不设置第2保护膜去除工序S7。
另外,在本实施方式中,在第1保护膜去除工序S4中,去除残留于第1基板面20A的第1保护膜5,在第2保护膜去除工序S7中,去除残留于第2基板面20B的第2保护膜6,但也可以不设置第1保护膜去除工序S4,而在第2保护膜去除工序S7中,一并去除残留于第1基板面20A的第1保护膜5和残留于第2基板面20B的第2保护膜6。
通过以上的工序S1~S7,如图15所示,从石英基板20一并形成多个振动基板2。
<<电极形成工序S8>>
在振动基板2的表面形成金属膜,对该金属膜进行构图,由此,形成电极3。
由此,得到振动元件1。
如上所述,根据本实施方式,能够得到以下的效果。
在振动元件1的制造方法中,振动元件1具有沿着作为第1方向的Y方向延伸并沿着与Y方向交叉的作为第2方向的X方向排列的第1振动臂22和第2振动臂23,第1振动臂22和第2振动臂23分别具有第1面2A和第2面2B、在第1面2A开口的带底的第1槽221、231以及在第2面2B开口的带底的第2槽222、232,第1面2A和第2面2B在与Y方向以及X方向交叉的作为第3方向的Z方向上排列配置并处于正反关系,该制造方法包括:准备工序S1,准备具有处于正反关系的第1基板面20A和第2基板面20B的石英基板20;第1保护膜形成工序S2,在第1基板面20A形成第1保护膜5;第1干蚀刻工序S3,隔着第1保护膜5从第1基板面20A侧对石英基板20进行干蚀刻,形成第1面2A、第1槽221、231、第1振动臂22和第2振动臂23的外形;第2保护膜形成工序S5,在第2基板面20B形成第2保护膜6;以及第2干蚀刻工序S6,隔着第2保护膜6从第2基板面20B侧对石英基板20进行干蚀刻,形成第2面2B和第2槽222、232,在第1干蚀刻工序S3中,从第1面2A到第2面2B形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形,在第2干蚀刻工序S6中,不形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形。
由此,能够一并形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形以及第1槽221、231,并且,臂间区域Q4的宽度、元件间区域Q5的宽度、第1槽221、231的宽度以及第2槽222、232的宽度等尺寸的设定没有制约,能够提供设计自由度高的振动元件1的制造方法。
并且,在第1干蚀刻工序S3中,从第1面2A到第2面2B形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形,在第2干蚀刻工序S6中,不形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形,所以,在第1振动臂22和第2振动臂23的外形面即侧面101、103不产生台阶107,能够抑制由台阶107引起的无用振动的产生和振动元件1的破损。
2.实施方式2
参照图16说明实施方式2的振动元件1的制造方法。此外,对与实施方式1相同的结构标注相同的标记,省略重复的说明。
在实施方式2中,在第1保护膜5中,T1=0、T11=0,除此以外,与实施方式1相同。
准备工序S1与实施方式1相同,因此,省略说明,从第1保护膜形成工序S2进行说明。
<<第1保护膜形成工序S2>>
如图16所示,在石英基板20的第1基板面20A形成第1保护膜5。本工序与实施方式1同样地进行。
第1保护膜5的厚度满足T1<T2<T3、T11<T2<T3。
但是,在本实施方式中,第1保护膜5形成在第1基板面20A的第1振动臂形成区域Q2以及第2振动臂形成区域Q3,但不形成在第1基板面20A的臂间区域Q4以及元件间区域Q5。即,在第1保护膜5中,T1=0、T11=0。
<<第1干蚀刻工序S3>>
本工序与实施方式1同样地进行。
在第1干蚀刻工序S3中,从成为第1振动臂22和第2振动臂23的第1面2A的第1基板面20A到成为第1振动臂22和第2振动臂23的第2面2B的第2基板面20B形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形。
在本实施方式中,在第1保护膜形成工序S2中,在第1基板面20A的臂间区域Q4以及元件间区域Q5中未形成第1保护膜5,所以,在第1干蚀刻工序S3中,在开始干蚀刻的同时,开始臂间区域Q4以及元件间区域Q5中的石英基板20的蚀刻。因此,能够以更短的时间进行第1干蚀刻工序S3。
当第1干蚀刻工序S3结束时,转移到第1保护膜去除工序S4。
第1保护膜去除工序S4以后的工序与实施方式1相同,因此,省略说明。
由此,得到振动元件1。
如上所述,根据本实施方式,除了实施方式1的效果之外,还能够得到以下的效果。
在第1保护膜5中,通过设为T1=0,能够以更短时间进行臂间区域Q4的蚀刻。
3.实施方式3
参照图17~图32说明实施方式3的振动元件1的制造方法。此外,对与实施方式1相同的结构标注相同的标记,省略重复的说明。
在实施方式3中,第1保护膜5b包含第1基底膜51以及第3保护膜53,第1保护膜形成工序S2包含第1基底膜形成工序S100以及第3保护膜形成工序S110,第2保护膜6b包含第2基底膜61以及第4保护膜63,第2保护膜形成工序S5包含第2基底膜形成工序S120以及第4保护膜形成工序S130,在第1保护膜5b中,T1=0、T11=0,除此以外,与实施方式1相同。
准备工序S1与实施方式1相同,因此,省略说明,从第1保护膜形成工序S2进行说明。
<<第1保护膜形成工序S2>>
如图17所示,在石英基板20的第1基板面20A形成第1保护膜5b。第1保护膜5b包含第1基底膜51和第3保护膜53。
第1保护膜5b形成在第1基板面20A的第1振动臂形成区域Q2和第2振动臂形成区域Q3。
详细地说,第1保护膜5b中的第1基底膜51形成在第1基板面20A的第1振动臂形成区域Q2和第2振动臂形成区域Q3。第1保护膜5b中的第3保护膜53形成在第1基底膜51的与石英基板20相反侧的面的第1堤部形成区域Qd1。第1基底膜51的与石英基板20相反侧的面是第1基底膜51的上表面。
即,在第1基板面20A的第1槽形成区域Q1,第1基底膜51形成为第1保护膜5b。在第1基板面20A的第1堤部形成区域Qd1,第1基底膜51和第3保护膜53形成为第1保护膜5b。在第1堤部形成区域Qd1,第1基底膜51和第3保护膜53沿着Z方向正侧按此顺序层叠。
第1基板面20A的第1槽形成区域Q1中的第1保护膜5b的厚度T2是第1基底膜51的厚度。第1基板面20A的第1堤部形成区域Qd1中的第1保护膜5b的厚度T3是第1基底膜51的厚度与第3保护膜53的厚度的合计厚度。在臂间区域Q4以及元件间区域Q5中未形成第1保护膜5b,所以,第1基板面20A的臂间区域Q4以及元件间区域Q5中的第1保护膜5b的各自的厚度T1、T11为T1=0、T11=0。
即,第1保护膜5b的厚度满足T1<T2<T3、T11<T2<T3。另外,在本实施方式中,T1=0、T11=0,但只要第1保护膜5b的厚度满足T1<T2<T3、T11<T2<T3,则也可以是0<T1、0<T11。
对第1基底膜51进行说明。
第1基底膜51由在第1干蚀刻工序S3中以规定的蚀刻速率被蚀刻的材料形成。
在本实施方式中,第1基底膜51是由金属形成的金属膜。第1基底膜51通过层叠第1金属膜512和第2金属膜513而形成。第1金属膜512形成在石英基板20的第1基板面20A。第2金属膜513形成在第1金属膜512的与石英基板20相反侧的面。第1金属膜512的与石英基板20相反侧的面是第1金属膜512的上表面。第1金属膜512由铬(Cr)形成。第2金属膜513由铜(Cu)形成。
另外,在本实施方式中,第1基底膜51通过层叠第1金属膜512和第2金属膜513而形成,但不限于此,也可以由1个膜形成,还可以通过层叠3个以上的膜而形成。
另外,第1基底膜51也可以由金属以外的材料形成。例如,第1基底膜51也可以是由抗蚀剂材料形成的抗蚀剂膜。但是,通过使第1基底膜51成为金属膜,与抗蚀剂膜相比,能够使第1基底膜51的厚度变薄。由此,能够提高在第1干蚀刻工序S3中形成的第1振动臂22和第2振动臂23、第1槽221、231等的尺寸精度。
接着,对第3保护膜53进行说明。
第3保护膜53由在第1干蚀刻工序S3中以规定的蚀刻速率被蚀刻的材料形成。
在本实施方式中,第3保护膜53是由金属形成的金属膜。形成第3保护膜53的金属例如可以使用镍(Ni)等。另外,第3保护膜53也可以由金属以外的材料形成。例如,第3保护膜53也可以是由抗蚀剂材料形成的抗蚀剂膜。但是,通过使第3保护膜53成为金属膜,与抗蚀剂膜相比,能够使第3保护膜53的厚度变薄。由此,能够进一步提高在第1干蚀刻工序S3中形成的第1振动臂22和第2振动臂23、第1槽221、231等的尺寸精度。
接着,对形成第1保护膜5b的方法进行说明。
如图18所示,在本实施方式中,第1保护膜形成工序S2包括第1基底膜形成工序S100和第3保护膜形成工序S110。
第1基底膜形成工序S100是在石英基板20的第1基板面20A中的形成第1振动臂22的第1振动臂形成区域Q2和形成第2振动臂23的第2振动臂形成区域Q3形成第1基底膜51的工序。
第1基底膜形成工序S100包括:第1基底膜涂层工序S101,利用第1基底膜51覆盖石英基板20的第1基板面20A;和第1基底膜构图工序S102,对第1基底膜51进行构图。
另外,也将第1基底膜51称为基底膜51,也将第1基底膜形成工序S100称为基底膜形成工序S100。
第3保护膜形成工序S110是在第1基底膜形成工序S100中形成的第1基底膜51中的除了形成第1槽221、231的第1槽形成区域Q1以外的区域即第1堤部形成区域Qd1形成第3保护膜53的工序。
第3保护膜形成工序S110包括:第3保护膜涂层工序S111,利用第3保护膜53覆盖第1基底膜51;和第3保护膜构图工序S112,对第3保护膜53进行构图。
在本实施方式中,按照第1基底膜涂层工序S101、第3保护膜涂层工序S111、第3保护膜构图工序S112、第1基底膜构图工序S102的顺序进行,但各工序S101、S102、S111、S112的顺序不限于此。例如,可以按照工序S101、工序S102、工序S111、工序S112的顺序进行,也可以按照工序S101、工序S111、工序S102、工序S112的顺序进行。
<<第1基底膜涂层工序S101>>
如图19所示,利用第1基底膜51覆盖石英基板20的第1基板面20A。
<<第3保护膜涂层工序S111>>
如图20所示,利用第3保护膜53覆盖第1基底膜51。第3保护膜53形成在第1基底膜51的与石英基板20相反侧的面。
<<第3保护膜构图工序S112>>
首先,如图21所示,在第3保护膜53的与石英基板20相反侧的面形成第2抗蚀剂膜R11。第3保护膜53的与石英基板20相反侧的面是第3保护膜53的上表面。第2抗蚀剂膜R11使用光刻技术形成在第1堤部形成区域Qd1。即,第2抗蚀剂膜R11在俯视时与第1堤部形成区域Qd1重叠。
接着,从第3保护膜53的形成有第2抗蚀剂膜R11的面侧对第3保护膜53进行蚀刻。即,将第2抗蚀剂膜R11作为掩模而从第3保护膜53的上表面侧对第3保护膜53进行蚀刻。由此,未形成第2抗蚀剂膜R11的第1槽形成区域Q1、臂间区域Q4以及元件间区域Q5的第3保护膜53被去除。
这样,如图22所示,能够在形成有第1基底膜51的区域中的第1堤部形成区域Qd1形成第3保护膜53。
接着,如图23所示,去除第2抗蚀剂膜R11,转移到第1基底膜构图工序S102。
<<第1基底膜构图工序S102>>
首先,如图24所示,使用光刻法,在形成有第1基底膜51的区域中的第1振动臂形成区域Q2和第2振动臂形成区域Q3形成第3抗蚀剂膜R12。
在本实施方式中,在第1基底膜构图工序S102之前,在第1堤部形成区域Qd1形成第3保护膜53。因此,在形成有第1基底膜51的区域中的第1堤部形成区域Qd1,第3抗蚀剂膜R12形成为隔着第3保护膜53覆盖第1基底膜51。在形成有第1基底膜51的区域中的第1槽形成区域Q1,第3抗蚀剂膜R12形成为不隔着第3保护膜53而覆盖第1基底膜51的上表面。
接着,从第1基底膜51的形成有第3抗蚀剂膜R12的面侧隔着第3抗蚀剂膜R12对第1基底膜51进行蚀刻。即,将第3抗蚀剂膜R12作为掩模而从第1基底膜51的上表面侧对第1基底膜51进行蚀刻。
第3抗蚀剂膜R12形成在第1振动臂形成区域Q2以及第2振动臂形成区域Q3,而不形成在臂间区域Q4以及元件间区域Q5。因此,在第1基底膜构图工序S102中,臂间区域Q4和元件间区域Q5的第1基底膜51被去除。
这样,如图25所示,在第1基板面20A的第1振动臂形成区域Q2和第2振动臂形成区域Q3形成第1基底膜51。
接着,去除第3抗蚀剂膜R12。这样,形成图17所示的第1保护膜5b。
当第3抗蚀剂膜R12的去除结束时,转移到第1干蚀刻工序S3。
<<第1干蚀刻工序S3>>
本工序与实施方式1同样地进行。
如图26所示,隔着第1保护膜5b从第1基板面20A侧对石英基板20进行干蚀刻,同时形成第1面2A、第1槽221、231、第1振动臂22和第2振动臂23的外形。
在第1干蚀刻工序S3中,分别以规定的蚀刻速率对形成在石英基板20的第1基板面20A的第1基底膜51和第3保护膜53进行蚀刻。因此,能够通过第1基底膜51和第3保护膜53控制石英基板20在未形成第1保护膜5b而露出第1基板面20A的区域、形成有第1基底膜51作为第1保护膜5b的区域以及形成有第1基底膜51和第3保护膜53作为第1保护膜5b的区域中的蚀刻深度。
即,通过在第1保护膜形成工序S2中形成包含第1基底膜51和第3保护膜53的第1保护膜5b,也能够在第1干蚀刻工序S3中不利用微负载效应而一并形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形和第1槽221、231。
此外,通过在第1保护膜形成工序S2中形成包含第1基底膜51和第3保护膜53的第1保护膜5b,也能够在第1干蚀刻工序S3中,从成为第1振动臂22和第2振动臂23的第1面2A的第1基板面20A到成为第1振动臂22和第2振动臂23的第2面2B的第2基板面20B形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形。
此外,如上所述,在本实施方式中,在第1保护膜形成工序S2中,在第1基板面20A的臂间区域Q4以及元件间区域Q5中未形成第1保护膜5b。换言之,在第1基板面20A的臂间区域Q4以及元件间区域Q5中未形成第1基底膜51。即,在第1保护膜5b中,T1=0、T11=0。
这样,在第1基板面20A的臂间区域Q4以及元件间区域Q5中未形成第1保护膜5b,所以,在第1干蚀刻工序S3中开始干蚀刻的同时,开始臂间区域Q4以及元件间区域Q5中的石英基板20的蚀刻。因此,能够以更短的时间进行第1干蚀刻工序S3。
此外,在本实施方式中,在第1保护膜5b残留于第1基板面20A的第1堤部形成区域Qd1的状态下结束第1干蚀刻工序S3。因此,第1基板面20A的第1堤部形成区域Qd1成为第1振动臂22和第2振动臂23的第1面2A。另外,也可以在第1保护膜5b未残留于第1基板面20A的第1堤部形成区域Qd1的状态下结束第1干蚀刻工序S3。
当第1干蚀刻工序S3结束时,转移到第1保护膜去除工序S4。
第1保护膜去除工序S4与实施方式1相同,所以,省略说明,从第2保护膜形成工序S5进行说明。在第1保护膜去除工序S4结束后,转移到石英基板20的第2基板面20B的加工。
<<第2保护膜形成工序S5>>
如图27所示,在石英基板20的第2基板面20B形成第2保护膜6b。第2保护膜6b包含第2基底膜61和第4保护膜63。
第2保护膜6b形成在第2基板面20B的第2槽形成区域Q6以外的区域。在本实施方式中,第2保护膜6b形成在第2基板面20B的第2堤部形成区域Qd2。
详细而言,第2保护膜6b中的第2基底膜61形成于第2基板面20B的第2堤部形成区域Qd2。第2保护膜6b中的第4保护膜63形成在第2基底膜61的与石英基板20相反侧的面的第2堤部形成区域Qd2。第2基底膜61的与石英基板20相反侧的面是第2基底膜61的下表面。
即,在第2基板面20B的第2堤部形成区域Qd2,第2基底膜61和第4保护膜63沿着Z方向负侧按此顺序层叠。
对第2基底膜61进行说明。
第2基底膜61由在第2干蚀刻工序S6中以规定的蚀刻速率被蚀刻的材料形成。
在本实施方式中,第2基底膜61是由金属形成的金属膜。第2基底膜61通过层叠第1金属膜612和第2金属膜613而形成。
另外,在本实施方式中,第2基底膜61通过层叠第1金属膜612和第2金属膜613而形成,但不限于此,也可以由1个膜形成,还可以通过层叠3个以上的膜而形成。
另外,第2基底膜61也可以由金属以外的材料形成。例如,第2基底膜61也可以是由抗蚀剂材料形成的抗蚀剂膜。
接着,对第4保护膜63进行说明。
第4保护膜63由在第2干蚀刻工序S6中以规定的蚀刻速率被蚀刻的材料形成。
在本实施方式中,第4保护膜63是由金属形成的金属膜。形成第4保护膜63的金属例如可以使用镍(Ni)等。另外,第4保护膜63也可以由金属以外的材料形成。例如,第4保护膜63也可以是由抗蚀剂材料形成的抗蚀剂膜。
接着,对形成第2保护膜6b的方法进行说明。
如图28所示,在本实施方式中,第2保护膜形成工序S5包含第2基底膜形成工序S120以及第4保护膜形成工序S130。
第2基底膜形成工序S120是在石英基板20的第2基板面20B中的第2堤部形成区域Qd2形成第2基底膜61的工序。
第2基底膜形成工序S120包括:第2基底膜涂层工序S121,利用第2基底膜61覆盖石英基板20的第2基板面20B;和第2基底膜构图工序S122,对第2基底膜61进行构图。
第4保护膜形成工序S130是在第2基底膜形成工序S120中形成的第2基底膜61中的第2堤部形成区域Qd2形成第4保护膜63的工序。
第4保护膜形成工序S130包括:第4保护膜涂层工序S131,利用第4保护膜63覆盖第2基底膜61;和第4保护膜构图工序S132,对第4保护膜63进行构图。
在本实施方式中,按照第2基底膜涂层工序S121、第4保护膜涂层工序S131、第4保护膜构图工序S132、第2基底膜构图工序S122的顺序进行,但各工序S121、S122、S131、S132的顺序不限于此。例如,也可以按照工序S121、工序S122、工序S131、工序S132的顺序进行。
<<第2基底膜涂层工序S121>>
如图29所示,利用第2基底膜61覆盖石英基板20的第2基板面20B。
<<第4保护膜涂层工序S131>>
如图29所示,利用第4保护膜63覆盖第2基底膜61。第4保护膜63形成在第2基底膜61的与石英基板20相反侧的面。
<<第4保护膜构图工序S132>>
首先,如图29所示,在第4保护膜63的与石英基板20相反侧的面形成第2抗蚀剂膜R11。第4保护膜63的与石英基板20相反侧的面是第4保护膜63的下表面。第2抗蚀剂膜R11使用光刻法形成在第2槽形成区域Q6以外的区域。在本实施方式中,第2抗蚀剂膜R11形成在第2堤部形成区域Qd2。即,第2抗蚀剂膜R11在俯视时与第2堤部形成区域Qd2重叠。
接着,从第4保护膜63的形成有第2抗蚀剂膜R11的面侧对第4保护膜63进行蚀刻。即,将第2抗蚀剂膜R11作为掩模而从第4保护膜63的下表面侧对第4保护膜63进行蚀刻。由此,如图30所示,未形成第2抗蚀剂膜R11的第2槽形成区域Q6的第4保护膜63被去除。
接着,如图30所示,去除第2抗蚀剂膜R11,转移到第2基底膜构图工序S122。
<<第2基底膜构图工序S122>>
首先,如图31所示,使用光刻技术在第2基底膜61中的第2槽形成区域Q6以外的区域形成第3抗蚀剂膜R12。在本实施方式中,在第2堤部形成区域Qd2形成第3抗蚀剂膜R12。
在本实施方式中,在第2基底膜构图工序S122之前,在第2堤部形成区域Qd2形成第4保护膜63。因此,在第2堤部形成区域Qd2中,第3抗蚀剂膜R12以隔着第4保护膜63覆盖第2基底膜61的方式形成。
接着,从第2基底膜61的形成有第3抗蚀剂膜R12的面侧隔着第3抗蚀剂膜R12对第2基底膜61进行蚀刻。即,将第3抗蚀剂膜R12作为掩模而从第2基底膜61的下表面侧对第2基底膜61进行蚀刻。
第3抗蚀剂膜R12形成在第2堤部形成区域Qd2,而不形成在第2槽形成区域Q6。因此,在第2基底膜构图工序S122中,去除第2槽形成区域Q6的第2基底膜61。
这样,在第2基板面20B的第2堤部形成区域Qd2形成第2基底膜61。
接着,去除第3抗蚀剂膜R12。这样,形成图27所示的第2保护膜6b。
当第3抗蚀剂膜R12的去除结束时,转移到第2干蚀刻工序S6。
<<第2干蚀刻工序S6>>
本工序与实施方式1同样地进行。
如图32所示,隔着第2保护膜6b从第2基板面20B侧对石英基板20进行干蚀刻,同时形成第2面2B和第2槽222、232。
如上所述,在第2保护膜形成工序S5中,在第2基板面20B的第2槽形成区域Q6不形成第2保护膜6b。因此,在第2干蚀刻工序S6中,石英基板20的第2槽形成区域Q6被蚀刻。
此外,如上所述,在第1干蚀刻工序S3中,从第1振动臂22和第2振动臂23的第1面2A到第1振动臂22和第2振动臂23的第2面2B形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形。因此,在第2干蚀刻工序S6中,不形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形。
此外,在本实施方式中,在第2保护膜6b残留于第2基板面20B的第2堤部形成区域Qd2的状态下,结束第2干蚀刻工序S6。因此,第2基板面20B的第2堤部形成区域Qd2成为第1振动臂22和第2振动臂23的第2面2B。另外,也可以在第2保护膜6b未残留于第2基板面20B的第2堤部形成区域Qd2的状态下结束第2干蚀刻工序S6。
当第2干蚀刻工序S6结束时,转移到第2保护膜去除工序S7。
第2保护膜去除工序S7以后的工序与实施方式1相同,因此,省略说明。
由此,得到振动元件1。
另外,在本实施方式中,在第2基底膜形成工序S120中,第2基底膜61形成于第2基板面20B的第2堤部形成区域Qd2,而没有形成于第2槽形成区域Q6,但第2基底膜61也可以形成于第2槽形成区域Q6。即,如图30所示,第2基底膜61也可以形成在第2基板面20B的第2堤部形成区域Qd2和第2槽形成区域Q6。
即使在这样的情况下,通过在第2干蚀刻工序S6中进行干蚀刻,也能够形成第2槽222、232。由于不需要从第2槽形成区域Q6去除第2基底膜61,所以,能够省略第2基底膜构图工序S122,能够简化第2保护膜形成工序S5。
如上所述,根据本实施方式,能够得到以下的效果。
通过形成包含第1基底膜51和第3保护膜53的第1保护膜5b,也能够得到与实施方式1同样的效果。
此外,通过在臂间区域Q4中不形成第1基底膜51,即通过使T1=0,能够得到与实施方式2同样的效果。
以上,基于实施方式1、实施方式2以及实施方式3对振动元件1的制造方法进行了说明。但是,本发明不限于此,各部分的结构可以置换为具有相同功能的任意结构。另外,本发明也可以附加其他任意的构成物。另外,也可以适当组合各实施方式。
例如,在本发明中,进行从第1面2A到第2面2B形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形的工序即第1干蚀刻工序S3,然后进行不形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形的工序即第2干蚀刻工序S6,但第1干蚀刻工序S3和第2干蚀刻工序S6的顺序不限于此。即,进行不形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形的工序即第2干蚀刻工序S6,然后,进行从第1面2A到第2面2B形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形的第1干蚀刻工序S3。
详细而言,例如振动元件1的制造方法也可以是准备工序S1、第2保护膜形成工序S5、第2干蚀刻工序S6、第2保护膜去除工序S7、第1保护膜形成工序S2、第1干蚀刻工序S3、第1保护膜去除工序S4、电极形成工序S8的顺序。在该情况下,在第2保护膜形成工序S5中,在第2基板面20B的第2槽形成区域Q6以外的区域即第2堤部形成区域Qd2、臂间区域Q4以及元件间区域Q5形成第2保护膜6、6b。然后,在第2干蚀刻工序S6中,对第2槽形成区域Q6进行蚀刻,形成第2槽222、232。在第2保护膜形成工序S5中,在第2基板面20B的第2槽形成区域Q6以外的区域形成第2保护膜6、6b,由此,在第2干蚀刻工序S6中,不形成第1振动臂22和第2振动臂23的外形。
另外,通过本发明的振动元件的制造方法制造的振动元件没有特别限定。
通过本发明的振动元件的制造方法制造的振动元件例如可以是图33和图34所示的双音叉型振动元件7。另外,在图33和图34中,省略了电极的图示。双音叉型振动元件7具有一对基部711、712以及连结基部711、712的第1振动臂72和第2振动臂73。此外,第1振动臂72和第2振动臂73分别具有在第1面7A开口的带底的第1槽721、731、在第2面7B开口的带底的第2槽722、732、划定第1槽721、731的第1堤部725、735以及划定第2槽722、732的第2堤部726、736。
另外,例如,振动元件也可以是图35、图36以及图37所示的陀螺仪振动元件8。另外,在图35、图36及图37中省略了电极的图示。陀螺仪振动元件8具有基部81、从基部81向Y方向两侧延伸的一对检测振动臂82、83、从基部81向X方向两侧延伸的一对连结臂84、85、从连结臂84的前端部向Y方向两侧延伸的驱动振动臂86、87以及从连结臂85的前端部向Y方向两侧延伸的驱动振动臂88、89。在这种陀螺仪振动元件8中,当在使驱动振动臂86、87、88、89向图35中的箭头SD方向弯曲振动的状态下作用绕Z轴的角速度ωz时,通过科里奥利力对检测振动臂82、83重新激励朝向箭头SS方向的弯曲振动,根据通过该弯曲振动从检测振动臂82、83输出的电荷来检测角速度ωz。
此外,检测振动臂82、83具有在第1面8A开口的带底的第1槽821、831、在第2面8B开口的带底的第2槽822、832、划定第1槽821、831的第1堤部825、835以及划定第2槽822、832的第2堤部826、836。并且,驱动振动臂86、87、88、89具有在第1面8A开口的带底的第1槽861、871、881、891、891、在第2面8B开口的带底的第2槽862、872、882、892、划分第1槽861、871、881、891的第1堤部865、875、885、895以及划分第2槽862、872、882、892的第2堤部866、876、886、896。在这种陀螺仪振动元件8中,例如,驱动振动臂86、88或驱动振动臂87、89成为第1振动臂和第2振动臂。
另外,例如,振动元件也可以是图38、图39及图40所示的陀螺仪振动元件9。另外,在图38、图39及图40中,省略了电极的图示。陀螺仪振动元件9具有基部91、从基部91向Y方向正侧延伸并在X方向上排列的一对驱动振动臂92、93以及从基部91向Y方向负侧延伸并在X方向上排列的一对检测振动臂94、95。在这种陀螺仪振动元件9中,当在使驱动振动臂92、93向图38中的箭头SD方向弯曲振动的状态下作用绕Y轴的角速度ωy时,通过科里奥利力对检测振动臂94、95重新激励朝向箭头SS方向的弯曲振动,根据通过该弯曲振动从检测振动臂94、95输出的电荷来检测角速度ωy。
并且,驱动振动臂92、93具有在第1面9A开口的带底的第1槽921、931、在第2面9B开口的带底的第2槽922、932、划定第1槽921、931的第1堤部925、935和划定第2槽922、932的第2堤部926、936。此外,检测振动臂94、95具有在第1面9A开口的带底的第1槽941、951、在第2面9B开口的带底的第2槽942、952、划定第1槽941、951的第1堤部945、955以及划定第2槽942、952的第2堤部946、956。在这种陀螺仪振动元件9中,驱动振动臂92、93或检测振动臂94、95成为第1振动臂和第2振动臂。

Claims (7)

1.一种振动元件的制造方法,其中,
所述振动元件具有沿着第1方向延伸并沿着与所述第1方向交叉的第2方向排列的第1振动臂和第2振动臂,
所述第1振动臂和所述第2振动臂分别具有第1面和第2面、在所述第1面开口的带底的第1槽以及在所述第2面开口的带底的第2槽,所述第1面和所述第2面在与所述第1方向以及所述第2方向交叉的第3方向上排列配置并处于正反关系,
所述制造方法包括:
准备工序,准备具有处于正反关系的第1基板面和第2基板面的石英基板;
第1保护膜形成工序,在所述第1基板面形成第1保护膜;
第1干蚀刻工序,隔着所述第1保护膜从所述第1基板面侧对所述石英基板进行干蚀刻,形成所述第1面、所述第1槽以及所述第1振动臂和所述第2振动臂的外形;
第2保护膜形成工序,在所述第2基板面形成第2保护膜;以及
第2干蚀刻工序,隔着所述第2保护膜从所述第2基板面侧对所述石英基板进行干蚀刻,形成所述第2面和所述第2槽,
在所述第1干蚀刻工序中,从所述第1面到所述第2面形成所述第1振动臂和所述第2振动臂的外形,
在所述第2干蚀刻工序中,不形成所述第1振动臂和所述第2振动臂的外形。
2.根据权利要求1所述的振动元件的制造方法,其中,
在设位于形成所述第1振动臂的第1振动臂形成区域和形成所述第2振动臂的第2振动臂形成区域之间的臂间区域中的所述第1保护膜的沿着所述第3方向的厚度为T1、形成所述第1槽的第1槽形成区域中的所述第1保护膜的沿着所述第3方向的厚度为T2、所述第1振动臂形成区域和所述第2振动臂形成区域中的除了所述第1槽形成区域以外的区域中的所述第1保护膜的沿着所述第3方向的厚度为T3时,在所述第1保护膜中,满足T1<T2<T3。
3.根据权利要求2所述的振动元件的制造方法,其中,
在所述第1保护膜中,T1=0。
4.根据权利要求1所述的振动元件的制造方法,其中,
所述第1保护膜包含基底膜和第3保护膜,
所述第1保护膜形成工序包括:
基底膜形成工序,在所述第1基板面中的形成所述第1振动臂的第1振动臂形成区域和形成所述第2振动臂的第2振动臂形成区域形成所述基底膜;以及
第3保护膜形成工序,在所述基底膜中的除了形成所述第1槽的第1槽形成区域以外的区域形成所述第3保护膜。
5.根据权利要求4所述的振动元件的制造方法,其中,
在所述第1基板面的位于所述第1振动臂形成区域与所述第2振动臂形成区域之间的臂间区域不形成所述基底膜。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的振动元件的制造方法,其中,
所述第1干蚀刻工序还包括第1保护膜去除工序,在所述第1保护膜去除工序中,在所述第1保护膜残留于所述第1基板面的状态下结束所述干蚀刻,去除残留的所述第1保护膜。
7.根据权利要求6所述的振动元件的制造方法,其中,
所述第2干蚀刻工序还包括第2保护膜去除工序,在所述第2保护膜去除工序中,在所述第2保护膜残留于所述第2基板面的状态下结束所述干蚀刻,去除残留的所述第2保护膜。
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