CN117792314A - 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。能够容易地形成深度不同的第1槽和第2槽。振动元件的制造方法包含：准备工序，准备具有处于正反关系的第1面和第2面的石英基板；第1保护膜形成工序，在石英基板的第1面侧且形成振动元件的元件形成区域上形成第1保护膜；以及第1干蚀刻工序，隔着第1保护膜从第1面侧对石英基板进行干蚀刻，在设石英基板的形成第1槽的第1槽形成区域上的第1保护膜的厚度为R1、形成第2槽的第2槽形成区域上的第1保护膜的厚度为R2时，R1＞R2。

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
在专利文献1中，作为具备在表面和下表面分别具有槽的一对振动臂的石英振动片的制造方法，记载了如下方法：利用干蚀刻的微负载效应，一并形成石英振动片的外形形状和各振动臂的槽。微负载效应是这样的效应：在加工宽度窄的密部位置和加工宽度宽的疏部位置，即使在相同条件下进行干蚀刻，疏部位置的加工深度也比密部位置深，即蚀刻速率变大。
专利文献1：日本特开2007-013382号公报
但是，在专利文献1中，由于利用微负载效应一并形成外形形状和槽，因此，在振动臂的宽度、振动臂彼此的分离距离等外形形状、槽的宽度、深度等槽形状上产生制约。因此，存在设计自由度低、例如无法对多个振动臂以相同宽度形成深度不同的槽的课题。
发明内容
在本发明的振动元件的制造方法中，所述振动元件具有处于正反关系的第1面以及第2面，并且具有：第1振动臂，其具有在所述第1面开口的带底的第1槽；以及第2振动臂，其具有在所述第1面开口的带底的第2槽，所述振动元件的制造方法包括：准备工序，准备具有所述第1面以及所述第2面的石英基板；第1保护膜形成工序，在所述第1面侧且所述石英基板的形成所述振动元件的元件形成区域上形成第1保护膜；以及第1干蚀刻工序，隔着所述第1保护膜从所述第1面侧对所述石英基板进行干蚀刻，在设所述石英基板的形成所述第1槽的第1槽形成区域上的所述第1保护膜的厚度为R1、形成所述第2槽的第2槽形成区域上的所述第1保护膜的厚度为R2时，R1＞R2。
附图说明
图1是第1实施方式的振动元件的俯视图。
图2是图1中的A-A线剖视图。
图3是图1中的B-B线剖视图；
图4是示出振动元件的驱动状态的概略图。
图5是示出振动元件的驱动状态的概略图。
图6是示出d1＝d2时的d1、d2与灵敏度的关系的曲线图。
图7是示出d2/d1与灵敏度的关系的曲线图。
图8是示出振动元件的制造方法的流程图。
图9是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图10是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图11是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图12是示出第1保护膜形成工序的流程图。
图13是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图14是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图15是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图16是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图17是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图18是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图19是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图20是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图21是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图22是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图23是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图24是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
图25是用于说明第2实施方式的振动元件的制造方法的剖视图。
图26是用于说明第2实施方式的振动元件的制造方法的剖视图。
图27是用于说明第2实施方式的振动元件的制造方法的剖视图。
图28是第3实施方式的振动元件的俯视图。
图29是示出振动元件的变形例的剖视图。
图30是示出振动元件的变形例的剖视图。
标号说明
1振动元件；2振动基板；2a上表面；2b下表面；200石英基板；21基部；22检测振动臂；221槽；222槽；23检测振动臂；231槽；232槽；24支承臂；25支承臂；26驱动振动臂；261槽；262槽；27驱动振动臂；271槽；272槽；28驱动振动臂；281槽；282槽；29驱动振动臂；291槽；292槽；3电极；31第1检测信号电极；32第1检测接地电极；33第2检测信号电极；34第2检测接地电极；35驱动信号电极；36驱动接地电极；41第1保护膜；410抗蚀剂材料；42第2保护膜；6振动元件；7振动基板；7a上表面；7b下表面；71基部；72检测振动臂；721槽；722槽；73检测振动臂；731槽；732槽；74驱动振动臂；741槽；742槽；75驱动振动臂；751槽；752槽；8电极；81第1检测信号电极；82第1检测接地电极；83第2检测信号电极；84第2检测接地电极；85驱动信号电极；86驱动接地电极；A1第1振动臂；A11第1槽；A12第3槽；A2第2振动臂；A21第2槽；A22第4槽；d1深度；d2深度；E1曝光量；E2曝光量；E3曝光量；E4曝光量；L基底膜；L1电磁波；Q1元件形成区域；Q10区域；Q2去除区域；Qm1第1槽形成区域；Qm2第2槽形成区域；Qm3第3槽形成区域；Qm4第4槽形成区域；R1厚度；R2厚度；R3厚度；R4厚度；R5厚度；R6厚度；S1准备工序；S2第1保护膜形成工序；S21涂布工序；S22曝光工序；S23显影工序；S3第1干蚀刻工序；S4第2保护膜形成工序；S5第2干蚀刻工序；S6电极形成工序；t1厚度；t2厚度；T1规定时刻；T2规定时刻；T3时刻；T4规定时刻；T5规定时刻；T6时刻；ωy角速度；ωz角速度。
具体实施方式
以下，根据附图所示的实施方式对本发明的振动元件的制造方法进行详细说明。
<第1实施方式>
图1是示出通过第1实施方式的振动元件的制造方法制造的振动元件的俯视图。图2是图1中的A-A线剖视图。图3是图1中的B-B线剖视图。图4和图5分别是示出振动元件的驱动状态的概略图。图6是示出d1＝d2时的d1、d2与灵敏度的关系的曲线图。图7是示出d2/d1与灵敏度的关系的曲线图。图8是示出振动元件的制造方法的流程图。图9至图11分别是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。图12是示出第1保护膜形成工序的流程图。图13至图24分别是用于说明振动元件的制造方法的剖视图。
以下，为了便于说明，图示了作为相互正交的三个轴的X轴、Y轴以及Z轴。另外，也将沿着X轴的方向称为X轴方向，将沿着Y轴的方向称为Y轴方向，将沿着Z轴的方向称为Z轴方向。另外，也将各轴的箭头侧称为“正侧”，将相反侧称为“负侧”。另外，也将Z轴方向的正侧称为“上”，将负侧称为“下”。另外，也将从Z轴方向的俯视简称为“俯视”。
首先，对通过本实施方式的振动元件的制造方法制造的振动元件1进行说明。振动元件1是能够检测绕Z轴的角速度ωz的角速度检测元件。如图1至图3所示，这样的振动元件1具有对Z切石英基板进行构图而成的振动基板2、以及在振动基板2的表面成膜的电极3。
此外，振动基板2是在Z轴方向上具有厚度且在X-Y平面上扩展的板状，具有处于正反关系的作为第1面的上表面2a和作为第2面的下表面2b。此外，振动基板2具有：位于中央部的基部21；从基部21向Y轴方向两侧延伸的作为第2振动臂A2的一对检测振动臂22、23；从基部21向X轴方向两侧延伸的一对支承臂24、25；从一个支承臂24的末端部向Y轴方向两侧延伸的作为第1振动臂A1的一对驱动振动臂26、27；以及从另一个支承臂25的末端部向Y轴方向两侧延伸的作为第1振动臂A1的一对驱动振动臂28、29。而且，在基部21处被未图示的支承部件支承。
根据这种形状的振动元件1，如后所述，在驱动振动模式中，驱动振动臂26、27、28、29平衡良好地进行弯曲振动，因此，在检测振动臂22、23中不易产生不必要的振动，能够高精度地检测角速度ωz。
检测振动臂22具有：形成于上表面2a的作为第2槽A21的带底的槽221；以及形成于下表面2b的作为第4槽A22的带底的槽222。槽221、222分别沿着检测振动臂22而形成。另外，槽221、222对称地形成。
检测振动臂23具有：形成于上表面2a的作为第2槽A21的带底的槽231；以及形成于下表面2b的作为第4槽A22的带底的槽232。槽231、232分别沿着检测振动臂23而形成。另外，槽231、232对称地形成。
这两个检测振动臂22、23被设计为彼此相同的结构(形状以及尺寸)。
驱动振动臂26具有：形成于上表面2a的作为第1槽A11的带底的槽261；以及形成于下表面2b的作为第3槽A12的带底的槽262。槽261、262分别沿着驱动振动臂26而形成。另外，槽261、262对称地形成。
驱动振动臂27具有：形成于上表面2a的作为第1槽A11的带底的槽271；以及形成于下表面2b的作为第3槽A12的带底的槽272。槽271、272分别沿着驱动振动臂27而形成。另外，槽271、272对称地形成。
驱动振动臂28具有：形成于上表面2a的作为第1槽A11的带底的槽281；以及形成于下表面2b的作为第3槽A12的带底的槽282。槽281、282分别沿着驱动振动臂28而形成。另外，槽281、282对称地形成。
驱动振动臂29具有：形成于上表面2a的作为第1槽A11的带底的槽291；以及形成于下表面2b的作为第3槽A12的带底的槽292。槽291、292分别沿着驱动振动臂29而形成。另外，槽291、292对称地形成。
这四个驱动振动臂26、27、28、29被设计为彼此相同的结构(形状以及尺寸)。
电极3具有第1检测信号电极31、第1检测接地电极32、第2检测信号电极33、第2检测接地电极34、驱动信号电极35以及驱动接地电极36。其中，第1检测信号电极31配置于检测振动臂22的上表面2a和下表面2b，第1检测接地电极32配置于检测振动臂22的两侧面。此外，第2检测信号电极33配置于检测振动臂23的上表面2a和下表面2b，第2检测接地电极34配置于检测振动臂23的两侧面。此外，驱动信号电极35配置于驱动振动臂26、27的上表面2a以及下表面2b、和驱动振动臂28、29的两侧面。此外，驱动接地电极36配置于驱动振动臂26、27的两侧面、以及驱动振动臂28、29的上表面2a和下表面2b。
以上对振动元件1的结构进行了简单说明。这种结构的振动元件1以如下方式检测绕Z轴的角速度ωz。
在向驱动信号电极35与驱动接地电极36之间施加驱动信号时，如图4所示，驱动振动臂26、27和驱动振动臂28、29在X轴方向反相地进行弯曲振动(以下，也将该状态称为“驱动振动模式”)。另外，在该状态下，驱动振动臂26、27、28、29的振动被抵消，检测振动臂22、23不振动。如果在以驱动振动模式进行驱动的状态下对振动元件1施加角速度ωz，如图5所示，科里奥利力作用于驱动振动臂26、27、28、29而激励出Y轴方向的弯曲振动，检测振动臂22、23以与该弯曲振动呼应的方式在X轴方向上进行弯曲振动(以下，也将该状态称为“检测振动模式”)。
从第1检测信号电极31取出由于这样的弯曲振动而在检测振动臂22产生的电荷作为第1检测信号，从第2检测信号电极33取出在检测振动臂23产生的电荷作为第2检测信号，根据这些第1、第2检测信号求出角速度ωz。另外，由于第1、第2检测信号为反相的信号，因此，通过使用差动检测方式，能够更高精度地检测角速度ωz。
接着，对形成于检测振动臂22、23的槽与形成于驱动振动臂26、27、28、29的槽的关系进行说明。另外，如上所述，各检测振动臂22、23为彼此相同的结构，各驱动振动臂26、27、28、29为彼此相同的结构。因此，以下，为了便于说明，将检测振动臂22、23统称为第2振动臂A2，将驱动振动臂26、27、29统称为第1振动臂A1进行说明。
如上所述，第1振动臂A1具有形成于上表面2a的第1槽A11和形成于下表面2b的第3槽A12。此外，第2振动臂A2具有形成于上表面2a的第2槽A21和形成于下表面2b的第4槽A22。因此，第1振动臂A1以及第2振动臂A2的截面形状分别为H型。根据这种结构，能够延长第1振动臂A1、第2振动臂A2的弯曲振动时的热传递路径，降低热弹性损耗，提高Q值。进而，第1振动臂A1、第2振动臂A2变得柔软，它们容易在X轴方向上弯曲变形。因此，能够增大驱动振动模式下的第1振动臂A1的振幅。第1振动臂A1的振幅越大，则科里奥利力越大，检测振动模式下的第2振动臂A2的振幅变得更大。因此，能够得到更大的检测信号，角速度ωz的检测灵敏度提高。
以下，如图2所示，设第1振动臂A1的厚度为t1、第1振动臂A1的第1槽A11、第3槽A12的深度为d1、第2振动臂A2的厚度为t2、第2槽A21、第4槽A22的深度为d2，对d2/t2与d1/t1的关系进行详细说明。此外，d1是第1槽A11、第3槽A12的深度的合计。在本实施方式中，由于第1槽A11、第3槽A12对称地形成，因此，第1槽A11、第3槽A12的深度分别为d1/2。同样地，d2是第2槽A21、第4槽A22的深度的合计。在本实施方式中，第2槽A21、第4槽A22对称地形成，因此，第2槽A21、第4槽A22的深度分别为d2/2。
图6示出d1、d2(其中，d1＝d2)与角速度ωz的检测灵敏度(灵敏度)的关系。另外，振动基板2的板厚即t1、t2为100μm。另外，以将d1、d2为60μm时的检测灵敏度设为1的比来表示检测灵敏度。由该图可知，d1、d2越深，检测灵敏度越高。然而，即使将d1、d2设为90μm(板厚的90％)，与d1、d2为60μm(板厚的60％)时相比，检测灵敏度也仅提高至1.09倍。由此可知，在d1＝d2的情况下，即使增大d1、d2，检测灵敏度也难以提高。
接着，图7示出d2/d1与检测灵敏度的关系。振动基板2的板厚即t1、t2为100μm。另外，以将以往的结构即d2/d1＝1时的检测灵敏度设为1的比来表示检测灵敏度。由该图可知，d2/d1越大，检测灵敏度越高。即，相对于第1振动臂A1的第1槽A11和第3槽A12，第2振动臂A2的第2槽A21和第4槽A22越深，检测灵敏度越高。而且，可知在d2/d1＞1的区域，与以往的结构相比能够提高检测灵敏度。
因此，在振动元件1中，满足d2/d1＞1、即d2/t2＞d1/t1。即，第1槽A11、第3槽A12比第2槽A21、第4槽A22浅。由此，与以往的结构相比能够提高检测灵敏度，能够得到在以往的结构中无法达到的检测灵敏度。
以上，对振动元件1的结构进行了说明。接着，对振动元件1的制造方法进行说明。在此，也将驱动振动臂26、27、28、29统称为第1振动臂A1进行说明，将检测振动臂22、23统称为第2振动臂A2进行说明。如图8所示，振动元件1的制造方法包含准备工序S1、第1保护膜形成工序S2、第1干蚀刻工序S3、第2保护膜形成工序S4、第2干蚀刻工序S5以及电极形成工序S6。以下，使用与图2对应的剖视图，依次对这些各工序进行说明。
[准备工序S1]
首先，如图9所示，准备作为振动基板2的母材的Z切的石英基板200。石英基板200具有处于正反关系的作为第1面的上表面2a和作为第2面的下表面2b。石英基板200比振动基板2大，能够由石英基板200形成多个振动基板2。石英基板200能够使用通过以Z切的方式将经过兰伯特加工的人工石英切断而得到的石英晶片。
另外，以下，也将形成振动基板2的区域称为元件形成区域Q1，将元件形成区域Q1外的区域称为去除区域Q2，将形成第1槽A11的区域称为第1槽形成区域Qm1，将形成第2槽A21的区域称为第2槽形成区域Qm2，将形成第3槽A12的区域称为第3槽形成区域Qm3，将形成第4槽A22的区域称为第4槽形成区域Qm4。
接着，根据需要，对石英基板200的两面进行用于厚度调整和平坦化的研磨加工。这样的研磨加工也被称为打磨加工。例如，使用具备上下一对平台的晶片研磨装置，在彼此反向地旋转的平台之间夹入石英基板200，一边使石英基板200旋转并且供给研磨液，一边对石英基板200的两面进行研磨。另外，在研磨加工中，也可以在上述打磨加工之后，根据需要对石英基板200的两面进行镜面研磨加工。这样的研磨加工也被称为抛光加工。由此，能够使石英基板200的两面镜面化。
[第1保护膜形成工序S2]
接着，如图10所示，在石英基板200的表面形成基底膜L。基底膜L例如由铬(Cr)等金属材料构成。但是，基底膜L的构成材料没有特别限定，也可以省略基底膜L。
接着，如图11所示，在石英基板200的上表面2a形成第1保护膜41。第1保护膜41形成在元件形成区域Q1上，元件形成区域Q1的除了第1槽形成区域Qm1及第2槽形成区域Qm2以外的区域Q10与第1槽形成区域Qm1、第2槽形成区域Qm2的厚度互不相同。具体而言，在设第1槽形成区域Qm1上的第1保护膜41的厚度为R1、第2槽形成区域Qm2上的第1保护膜41的厚度为R2、区域Q10上的第1保护膜41的厚度为R3时，满足R3＞R1＞R2的关系。即，区域Q10上的第1保护膜41最厚，第1槽形成区域Qm1上的第1保护膜41第二厚，第2槽形成区域Qm2上的第1保护膜41最薄。
其中，第2槽形成区域Qm2上的第1保护膜41在接下来的第1干蚀刻工序S3中以规定的蚀刻速率被蚀刻，在规定时刻T1从石英基板200上被去除。换言之，以在规定时刻T1从石英基板200上去除的方式设定厚度R2。同样地，第1槽形成区域Qm1上的第1保护膜41在接下来的第1干蚀刻工序S3中以规定的蚀刻速率被蚀刻，在比规定时刻T1晚的规定时刻T2从石英基板200上被去除。换言之，以在规定时刻T2从石英基板200上去除的方式设定厚度R1。与此相对，区域Q10上的第1保护膜41残留至下一个第1干蚀刻工序S3结束时为止。换言之，以在第1干蚀刻工序S3中不从石英基板200上去除的方式设定厚度R3。
如图12所示，第1保护膜形成工序S2包括涂布工序S21、曝光工序S22以及显影工序S23。
在涂布工序S21中，如图13所示，将成为第1保护膜41的母材的抗蚀剂材料410涂布于石英基板200的上表面2a。涂布方法没有特别限定，例如可以使用旋涂法、喷涂法等。另外，抗蚀剂材料410是正型的光致抗蚀剂。
在曝光工序S22中，如图14所示，对石英基板200上的抗蚀剂材料410照射电磁波L1。此时，使用过滤器、掩模等，使区域Q10、第1槽形成区域Qm1、第2槽形成区域Qm2以及去除区域Q2的各区域中的电磁波L1的照射量变化。具体地，在设第1沟槽形成区域Qm1中的曝光量为E1、第2沟槽形成区域Qm2中的曝光量为E2、区域Q10中的曝光量为E3、去除区域Q2中的曝光量为E4时，以满足E3<E1<E2<E4的方式照射电磁波L1。如上所述，抗蚀剂材料410是正型的抗蚀剂，因此，在本工序中被曝光的部分在接下来的显影工序S23中被去除。因此，通过设为E3＜E1＜E2＜E4，能够容易地形成上述结构的第1保护膜41。此外，曝光量是电磁波L1的强度与照射时间的乘积。因此，可以通过使电磁波L1的强度不同来调整各区域的曝光量，也可以通过使电磁波L1的照射时间不同来调整各区域的曝光量，还可以将它们组合。
在显影工序S23中，对结束了曝光的抗蚀剂材料410进行显影。由此，形成图11所示的第1保护膜41。此外，抗蚀剂材料410是正型的抗蚀剂，因此，区域Q10、第1槽形成区域Qm1、第2槽形成区域Qm2以及去除区域Q2的各部的厚度成为与在曝光工序S22中照射到抗蚀剂材料410的电磁波L1的曝光量相应的厚度。
这样，在本实施方式中，第1保护膜41是由抗蚀剂材料410形成的抗蚀剂膜。因此，能够将抗蚀剂材料410直接用作第1保护膜41，因此，能够简化第1保护膜形成工序S2。
此外，第1保护膜41的结构没有特别限定，例如也可以是由镍(Ni)、铜(Cu)、铬(Cr)等各种金属材料构成的金属膜。通常，金属的蚀刻速率低于抗蚀剂材料的蚀刻速率。因此，通过使第1保护膜41为金属膜，与本实施方式相比，能够使第1保护膜41变薄。因此，在接下来的第1干蚀刻工序S3中形成的振动基板2的外形形状、第1槽A11、第2槽A21的尺寸精度提高。
[第1干蚀刻工序S3]
接着，从上表面2a侧隔着第1保护膜41对石英基板200进行干蚀刻。通过干蚀刻，能够不受石英的结晶面的影响地进行加工，因此，能够实现优异的尺寸精度。另外，干蚀刻是反应性离子蚀刻，使用RIE(反应离子蚀刻)装置进行。另外，导入RIE装置的反应气体没有特别限定，例如可使用SF6、CF4、C2F4、C2F6、C3F6、C4F8等。
当开始本工序时，首先，如图15所示，开始从第1保护膜41露出的去除区域Q2的蚀刻。即，首先，开始形成振动基板2的外形形状。然后，如果仍然进行蚀刻，则在规定时刻T1，如图16所示，第2槽形成区域Qm2上的第1保护膜41及基底膜L消失，与此同时，开始第2槽形成区域Qm2的蚀刻。由此，晚于振动基板2的外形形状，开始形成第2槽A21。进而，如果仍然进行蚀刻，则在规定时刻T2，如图17所示，第1槽形成区域Qm1上的第1保护膜41及基底膜L消失，与此同时，开始第1槽形成区域Qm1的蚀刻。由此，晚于第2槽A21，开始形成第1槽A11。
然后，如图18所示，在第1槽A11和第2槽A21均成为规定深度的时刻T3结束干蚀刻。由此，一并形成第1槽A11和第2槽A21。另外，在时刻T3，去除区域Q2的蚀刻深度达到石英基板200的厚度的一半以上。即，在本实施方式中，第1保护膜41的各部的厚度R1、R2、R3被设计为第1槽A11以及第2槽A21同时成为规定深度，并且，此时的去除区域Q2的蚀刻深度达到石英基板200的厚度的一半以上。
这样，在本工序中，第2槽形成区域Qm2上的第1保护膜41以及第1槽形成区域Qm1上的第1保护膜41被依次去除，按照去除区域Q2、第2槽形成区域Qm2以及第1槽形成区域Qm1的顺序开始干蚀刻。因此，第2槽形成区域Qm2的蚀刻深度比去除区域Q2的蚀刻深度浅，第1槽形成区域Qm1的蚀刻深度比第2槽形成区域Qm2的蚀刻深度浅。因此，能够在一个工序中一并形成深度不同的第1槽A11和第2槽A21，第1槽A11和第2槽A21的形成变得容易。
由此，从上表面侧对石英基板200进行蚀刻的工序结束。以下的工序S4、S5是从下表面侧对石英基板200进行蚀刻的工序，与上述工序S2、S3相同。因此，对于与工序S2、S3重复的部分，省略说明。
[第2保护膜形成工序S4]
接着，如图19所示，在石英基板200的下表面2b形成第2保护膜42。第2保护膜42的结构以及形成方法与上述的第1保护膜41相同。第2保护膜42形成在元件形成区域Q1上，区域Q10、第3槽形成区域Qm3、第4槽形成区域Qm4的厚度相互不同。具体而言，在设第3槽形成区域Qm3上的第2保护膜42的厚度为R4、第4槽形成区域Qm4上的第2保护膜42的厚度为R5、区域Q10上的第2保护膜42的厚度为R6时，满足R6＞R4＞R5的关系。即，区域Q10上的第2保护膜42最厚，第3槽形成区域Qm3上的第2保护膜42第二厚，第4槽形成区域Qm4上的第2保护膜42最薄。
其中，第4槽形成区域Qm4上的第2保护膜42在接下来的第2干蚀刻工序S5中以规定的蚀刻速率被蚀刻，在规定时刻T4从石英基板200上被去除。同样，第3槽形成区域Qm3上的第2保护膜42在接下来的第2干蚀刻工序S5中以规定的蚀刻速率被蚀刻，在比规定时刻T4晚的规定时刻T5从石英基板200上被去除。与此相对，区域Q10上的第2保护膜42残留至接下来的第2干蚀刻工序S5结束时为止。
[第2干蚀刻工序S5]
接着，从下表面2b侧隔着第2保护膜42对石英基板200进行干蚀刻。当开始本工序时，首先，如图20所示，开始从第2保护膜42露出的去除区域Q2的蚀刻。由此，开始形成振动基板2的外形形状。如果仍然进行蚀刻，如图21所示，在规定时刻T4，第4槽形成区域Qm4上的第2保护膜42及基底膜L消失，与此同时，开始第4槽形成区域Qm4的蚀刻。由此，晚于振动基板2的外形形状，开始形成第4槽A22。进而，如果仍然进行蚀刻，如图22所示，在规定时刻T5，第3槽形成区域Qm3上的第2保护膜42消失，与此同时，开始第3槽形成区域Qm3的蚀刻。由此，晚于第4槽A22，开始形成第3槽A12。
然后，如图23所示，在第3槽A12和第4槽A22均成为规定深度的时刻T6结束干蚀刻。由此，一并形成第3槽A12和第4槽A22。另外，在时刻T6，在去除区域Q2中贯通石英基板200，完成了振动基板2的外形形状。由此，不需要用于完成振动基板2的外形形状的进一步的干蚀刻工序，因此，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。
由此，从石英基板200得到多个振动基板2。
[电极形成工序S6]
接下来，在去除第1保护膜41、第2保护膜42以及基底膜L之后，如图24所示，在振动基板2的表面形成电极3。但是，基底膜L也可以仍然残留在振动基板2的表面。另外，电极3的形成方法没有特别限定，例如，能够通过在振动基板2的表面形成金属膜，使用光刻技术和蚀刻技术对该金属膜进行构图而形成。
通过以上方式，得到振动元件1。根据这样的制造方法，不利用微负载效应，因此，缓和了振动基板2的形状和尺寸的制约、用于干蚀刻的反应气体的选择等干蚀刻条件的制约。因此，能够容易且高精度地制造设计自由度高的振动元件1。此外，在本实施方式中，到第2干蚀刻工序S5为止，石英基板200的去除区域Q2未贯通，能够将石英基板200的机械强度维持得足够高。即，能够在石英基板200的机械强度高的状态下，进行直到位于最后阶段的第2干蚀刻工序S5为止的各工序。因此，操作性提高，振动元件1的制造变得容易。
以上对振动元件的制造方法进行了说明。如上所述，在这样的振动元件的制造方法中，振动元件1具有处于正反关系的作为第1面的上表面2a和作为第2面的下表面2b，并且具有：第1振动臂A1，其具有在上表面2a开口的带底的第1槽A11；以及第2振动臂A2，其具有在上表面2a开口的带底的第2槽A21，该振动元件的制造方法包含：准备工序S1，准备具有上表面2a和下表面2b的石英基板200；第1保护膜形成工序S2，在上表面2a侧且石英基板200的形成有振动元件1的元件形成区域Q1上形成第1保护膜41；以及第1干蚀刻工序S3，隔着第1保护膜41从上表面2a侧对石英基板200进行干蚀刻。而且，在设石英基板200的形成第1槽A11的第1槽形成区域Qm1上的第1保护膜41的厚度为R1、形成第2槽A21的第2槽形成区域Qm2上的第1保护膜41的厚度为R2时，R1＞R2。
根据这样的制造方法，如上所述，在第1干蚀刻工序S3的中途，从第2槽形成区域Qm2上去除第1保护膜41，稍后从第1槽形成区域Qm1上去除第1保护膜41。因此，在第1干蚀刻工序S3中一并形成深度不同的第1槽A11、第2槽A21。因此，能够容易地形成深度不同的第1槽A11、第2槽A21。此外，由于与外形形状一起形成第1槽A11、第2槽A21，因此，阻止了第1槽A11、第2槽A21相对于外形形状的位置偏移，提高了振动元件1的形成精度。另外，由于不利用微负载效应，因此，缓和了振动基板2的形状、尺寸的制约、用于干蚀刻的反应气体的选择等干蚀刻条件的制约。因此，能够容易且高精度地制造设计自由度高的振动元件1。
另外，如上所述，在设元件形成区域Q1的除了第1槽形成区域Qm1及第2槽形成区域Qm2以外的区域Q10上的第1保护膜41的厚度为R3时，R3＞R1＞R2。由此，能够使区域Q10上的第1保护膜41更可靠地残留在石英基板200上，直到第1干蚀刻工序S3结束时为止。因此，能够高精度地形成振动基板2的外形形状。
另外，如上所述，第1保护膜形成工序S2包括：涂布工序S21，在石英基板200的上表面2a侧涂布作为第1保护部件的抗蚀剂材料410；曝光工序S22，对抗蚀剂材料410进行曝光；以及显影工序S23，对抗蚀剂材料410进行显影。根据这样的方法，能够将抗蚀剂材料410直接用作第1保护膜41，因此，能够简化第1保护膜形成工序S2。
此外，如上所述，振动元件1具有在第1振动臂A1的下表面2b开口的第3槽A12和在第2振动臂A2的下表面2b开口的第4槽A22。此外，振动元件的制造方法包含：第2保护膜形成工序S4，在石英基板200的下表面2b侧的元件形成区域Q1上形成第2保护膜42；以及第2干蚀刻工序S5，隔着第2保护膜42从下表面2b侧对石英基板200进行干蚀刻。而且，在设石英基板200的形成第3槽A12的第3槽形成区域Qm3上的第2保护膜42的厚度为R4、形成第4槽A22的第4槽形成区域Qm4上的第2保护膜42的厚度为R5时，R4＞R5。根据这样的制造方法，如上所述，在第2干蚀刻工序S5的中途，从第4槽形成区域Qm4上去除第2保护膜42，稍后从第3槽形成区域Qm3上去除第2保护膜42。因此，在第2干蚀刻工序S5中一并形成深度不同的第3槽A12、第4槽A22。因此，能够容易地形成深度不同的第3槽A12、第4槽A22。
另外，如上所述，在设元件形成区域Q1的除了第3槽形成区域Qm3以及第4槽形成区域Qm4以外的区域Q10上的第2保护膜42的厚度为R6时，R6＞R4＞R5。由此，能够使区域Q10上的第2保护膜42更可靠地残留在石英基板200上，直至第2干蚀刻工序S5结束时为止。因此，能够高精度地形成振动基板2的外形形状。
此外，如上所述，振动元件1是检测角速度的角速度检测元件，第1振动臂A1根据所施加的驱动信号进行弯曲振动，第2振动臂A2根据所施加的角速度ωz进行弯曲振动。即，第1振动臂A1为驱动振动臂26、27、28、29，第2振动臂A2为检测振动臂22、23。由此，形成于驱动振动臂26、27、28、29的第1槽A11比形成于检测振动臂22、23的第2槽A21浅，因此，能够提高角速度检测元件的检测灵敏度。
此外，如上所述，振动元件1具有：基部21；从基部21向作为第1方向的Y轴方向的两侧延伸的作为第2振动臂A2的一对检测振动臂22、23；从基部21向作为与Y轴方向交叉的第2方向的X轴方向的两侧延伸的一对支承臂24、25；从一个支承臂24向Y轴方向的两侧延伸的作为第1振动臂A1的一对驱动振动臂26、27；以及从另一个支承臂25向Y轴方向的两侧延伸的作为第1振动臂A1的一对驱动振动臂28、29。根据这种结构，在驱动振动模式下，驱动振动臂26、27、28、29平衡良好地进行弯曲振动，因此，在检测振动臂22、23上不易产生不必要的振动，能够高精度地检测角速度ωz。
<第2实施方式>
图25至图27分别是用于说明第2实施方式的振动元件的制造方法的剖视图。
本实施方式的振动元件的制造方法除了第1干蚀刻工序S3以后的工序不同以外，与上述第1实施方式的振动元件的制造方法相同。另外，在以下的说明中，关于本实施方式的振动元件的制造方法，以与上述第1实施方式的不同点为中心进行说明，省略相同事项的说明。另外，在本实施方式的各图中，对与上述实施方式相同的结构标注相同标记。
本实施方式的振动元件的制造方法与上述第1实施方式同样，包含准备工序S1、第1保护膜形成工序S2、第1干蚀刻工序S3、第2保护膜形成工序S4、第2干蚀刻工序S5以及电极形成工序S6。此外，工序S1、S2、S6与上述的第1实施方式相同，因此，以下仅对工序S3～S5进行说明。
[第1干蚀刻工序S3]
在本工序中，从上表面2a侧隔着第1保护膜41对石英基板200进行干蚀刻，如图25所示，在第1槽A11和第2槽A21均成为规定深度的时刻T3结束干蚀刻。另外，在时刻T3，石英基板200在去除区域Q2中贯通，完成了振动基板2的外形形状。由此，一并形成振动基板2的外形形状、第1槽A11以及第2槽A21。这样，通过仅利用从上表面2a侧进行的干蚀刻来形成振动基板2的外形形状，能够持续使用第1保护膜41直到外形形状完成为止。因此，不会产生在使用多个掩模时可能产生的所谓“掩模偏移”，能够高精度地形成外形形状。因此，能够抑制第1振动臂A1、第2振动臂A2的无用振动和振动平衡的降低，能够制造具有优异的角速度检测特性的振动元件1。
[第2保护膜形成工序S4]
接着，如图26所示，在石英基板200的下表面2b形成第2保护膜42。在本实施方式中，在第4槽形成区域Qm4上未形成第2保护膜42。
[第2干蚀刻工序S5]
接着，从下表面2b侧隔着第2保护膜42对石英基板200进行干蚀刻。当开始本工序时，首先，开始从第2保护膜42露出的第4槽形成区域Qm4的蚀刻。由此，开始形成第4槽A22。如果仍然进行蚀刻，第3槽形成区域Qm3上的第2保护膜42及基底膜L消失，与此同时，开始第3槽形成区域Qm3的蚀刻。由此，晚于第4槽A22，开始形成第3槽A12。然后，如图27所示，在第3槽A12和第4槽A22均成为规定深度的时刻结束干蚀刻。由此，一并形成第3槽A12和第4槽A22。
通过以上的第2实施方式，也能够发挥与上述第1实施方式相同的效果。
<第3实施方式>
图28是示出通过第3实施方式的振动元件的制造方法制造的振动元件的俯视图。
在本实施方式的振动元件的制造方法中，除了制造的振动元件的结构不同以外，与上述第1实施方式的振动元件的制造方法相同。另外，在以下的说明中，关于本实施方式的振动元件的制造方法，以与上述第1实施方式的不同点为中心进行说明，省略相同事项的说明。另外，在本实施方式的各图中，对与上述实施方式相同的结构标注相同的标记。
在本实施方式的振动元件的制造方法中，制造出图28所示的振动元件6。振动元件6是能够检测绕Y轴的角速度ωy的角速度检测元件。这样的振动元件6具有：对Z切石英基板进行构图而成的振动基板7；以及在振动基板7的表面成膜的电极8。
并且，振动基板7为板状，具有彼此处于正反关系的作为第1面的上表面7a和作为第2面的下表面7b。此外，振动基板7具有：位于其中央部的基部71；从基部71向Y轴方向正侧延伸的作为第2振动臂A2的一对检测振动臂72、73；以及从基部71向Y轴方向负侧延伸的作为第1振动臂A1的一对驱动振动臂74、75。一对检测振动臂72、73在X轴方向上排列配置，一对驱动振动臂74、75在X轴方向上排列配置。
检测振动臂72具有：形成于上表面7a的作为第2槽的带底的槽721；以及形成于下表面7b的作为第4槽的带底的槽722。同样，检测振动臂73具有：形成于上表面7a的作为第2槽的带底的槽731；以及形成于下表面7b的作为第4槽的带底的槽732。
驱动振动臂74具有：形成在上表面7a的作为第1槽的带底的槽741；形成在下表面7b的作为第3槽的带底的槽742。同样，驱动振动臂75具有：形成于上表面7a的作为第1槽的带底的槽751；以及形成于下表面7b的作为第3槽的带底的槽752。
电极8具有第1检测信号电极81、第1检测接地电极82、第2检测信号电极83、第2检测接地电极84、驱动信号电极85和驱动接地电极86。
其中，第1检测信号电极81配置于检测振动臂72的上表面7a和下表面7b，第1检测接地电极82配置于检测振动臂72的两侧面。此外，第2检测信号电极83配置于检测振动臂73的上表面7a和下表面7b，第2检测接地电极84配置于检测振动臂73的两侧面。此外，驱动信号电极85配置在驱动振动臂74的上表面7a和下表面7b以及驱动振动臂75的两侧面，驱动接地电极86配置在驱动振动臂74的两侧面以及驱动振动臂75的上表面7a和下表面7b。
通过以上第3实施方式，也能够发挥与上述第1实施方式相同的效果。
以上，根据图示的实施方式对本发明的振动元件的制造方法进行了说明，但本发明不限于此，各部的结构可以置换为具有相同功能的任意结构。也可以在本发明上添加其他任意构成物和工艺。此外，作为振动元件，不限于上述的振动元件1、6，例如也可以为音叉型、双音叉型的振动元件。此外，振动元件不限于角速度检测元件。
并且，例如，如图29和图30所示，振动元件1也可以省略第3槽A12、第4槽A22。在该情况下，振动元件1的制造方法包含上述第2实施方式中的准备工序S1、第1保护膜形成工序S2以及第1干蚀刻工序S3。即，能够仅利用从上表面2a侧进行的干蚀刻工序来形成振动基板2。因此，振动元件1的制造变得更容易。

Claims (7)

1.一种振动元件的制造方法，其特征在于，
该振动元件具有处于正反关系的第1面和第2面，并且具有：第1振动臂，其具有在所述第1面开口的带底的第1槽；以及第2振动臂，其具有在所述第1面开口的带底的第2槽，
所述振动元件的制造方法包含：
准备工序，准备具有所述第1面和所述第2面的石英基板；
第1保护膜形成工序，在所述第1面侧且所述石英基板的形成所述振动元件的元件形成区域上形成第1保护膜；以及
第1干蚀刻工序，隔着所述第1保护膜从所述第1面侧对所述石英基板进行干蚀刻，
在设所述石英基板的形成所述第1槽的第1槽形成区域上的所述第1保护膜的厚度为R1、形成所述第2槽的第2槽形成区域上的所述第1保护膜的厚度为R2时，R1＞R2。
2.根据权利要求1所述的振动元件的制造方法，其中，
在设所述元件形成区域的除了所述第1槽形成区域以及所述第2槽形成区域之外的区域上的所述第1保护膜的厚度为R3时，R3＞R1＞R2。
3.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保护膜形成工序包括：
涂布工序，在所述石英基板的所述第1面侧涂布第1保护材料；
曝光工序，对所述第1保护材料进行曝光；以及
显影工序，对所述第1保护材料进行显影。
4.根据权利要求1所述的振动元件的制造方法，其中，
所述振动元件具有：
第3槽，其在所述第1振动臂的所述第2面开口；以及
第4槽，其在所述第2振动臂的所述第2面开口，
所述振动元件的制造方法包括：
第2保护膜形成工序，在所述石英基板的所述第2面侧的所述元件形成区域上形成第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面侧对所述石英基板进行干蚀刻，
在设所述石英基板的形成所述第3槽的第3槽形成区域上的所述第2保护膜的厚度为R4、形成所述第4槽的第4槽形成区域上的所述第2保护膜的厚度为R5时，R4＞R5。
5.根据权利要求4所述的振动元件的制造方法，其中，
在设所述元件形成区域的除了所述第3槽形成区域以及所述第4槽形成区域之外的区域上的所述第2保护膜的厚度为R6时，R6＞R4＞R5。
6.根据权利要求1所述的振动元件的制造方法，其中，
所述振动元件是检测角速度的角速度检测元件，
所述第1振动臂根据被施加的驱动信号而进行弯曲振动，
所述第2振动臂根据被施加的角速度而进行弯曲振动。
7.根据权利要求6所述的振动元件的制造方法，其中，
所述振动元件具有：
基部；
一对所述第2振动臂，其从所述基部向第1方向的两侧延伸；
一对支承臂，其从所述基部向与所述第1方向交叉的第2方向的两侧延伸；
一对所述第1振动臂，其从一个所述支承臂向所述第1方向的两侧延伸；以及
一对所述第1振动臂，其从另一个所述支承臂向所述第1方向的两侧延伸。
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