JP2006051549A - エッチング方法、振動子および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】基材から浮上する浮上部と基材に固定された固定部とを有する構造体を、固定部を小さく設計した場合でも、容易に形成することができるエッチング方法、このエッチング方法を用いて製造された振動子、この振動子を備える電子機器を提供すること。
【解決手段】本発明のエッチング方法は、第１のエッチングによりエッチングされる第１の層１０３と、第１の層１０３に隣接し、第１のエッチングにより実質的にエッチングされない第２の層１０２と、第２の層１０２の第１の層１０３と反対側に設けられた基材１０１とを有する基板１０に対して、エッチングを施すことにより、第１の層１０３を基材１０１に対して支持部５１、５２（非エッチング材料１４）を介して固定された固定部４５、４６と、基材１０１から浮上する浮上部４３、４４とを有する可動部４（構造体）に加工する方法である。
【選択図】図１１

Description

本発明は、エッチング方法、振動子および電子機器に関するものである。

ある振動電流の周波数に同調して機械的に振動する振動子は、携帯電話等の通信機器用のバンドパスフィルター、基準クロック、振動式センサ等に応用されている。
このような振動子としては、シリコン基板上に、半導体製造プロセスを利用したマイクロマシニング技術により、振動を発生するための構造（浮上部とアンカー部（固定部）とを有する構造）を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

この特許文献１に記載の方法について、図１７に基づいて簡単に説明する。
まず、図１７（ａ）に示すように、シリコン基板９１上に、シリコン酸化物層（犠牲層）９２とシリコン層９３とが積層された基板９０を用意する。
次に、図１７（ｂ）に示すように、シリコン層９３上に、マスクパターン９４を形成する。

次に、図１７（ｃ）に示すように、マスクパターン９４をマスクとして、シリコン層９３をエッチングして、浮上部９３１およびアンカー部９３２の形状にパターニングする。
次に、図１７（ｄ）に示すように、犠牲層エッチング技術を用いて、浮上部９３１となる部分に対応するシリコン酸化物層９２を除去する。このとき、アンカー部９３２の平面視での面積が浮上部９３１のそれより大きいことから、アンカー部９３２となる部分に対応するシリコン酸化物層９２は、除去されず残存し、シリコン基板９１に対して固定されたアンカー部９３２が形成される。

ここで、この方法において、アンカー部９３２となる部分に対応するシリコン酸化物層９２を残存させ、シリコン基板９１にアンカー部９３２を確実に固定するためには、アンカー部９３２の平面視での面積が、浮上部９３１のそれに比べてある程度大きいことが必要となる。
しかし、このような振動子では、アンカー部９３２がコンデンサ様の作用を示すことから、アンカー部９３２の面積が大きいと、その並列寄生容量が大きくなり、共振のＱ値が低下する問題が生じる。

また、この振動子の適用方法の一つとして、該振動子を他の素子とともに配線基板上に設けることにより、超小型の振動子デバイス（発振器）を構成することが考えられている。
このような超小型の振動子デバイスを得るためには、振動子自体も小型であることが必要となるが、前述の方法ではアンカー部９３２の小面積化に制限があることから、超小型の振動子デバイスに適するような振動子を得るのが難しい。

特開平１１−１９０６３５号公報（段落番号００２１）

本発明の目的は、基材から浮上する浮上部と、基材に固定された固定部とを有する構造体を、固定部の平面視での面積を小さく設計した場合でも、容易に形成することができるエッチング方法、このエッチング方法を用いて製造された振動子、および、かかる振動子を備える電子機器を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のエッチング方法は、第１のエッチングによりエッチングされる第１の層と、該第１の層に隣接し、前記第１のエッチングにより実質的にエッチングされない第２の層と、該第２の層の前記第１の層と反対側に設けられた基材とを有する基板に対して、エッチングを施すことにより、前記第１の層を前記基材に対して固定された固定部と、前記基材から浮上する浮上部とを有する構造体に加工するエッチング方法であって、
前記基板の前記固定部を形成する領域内に、前記第１の層および前記第２の層を貫通し、かつ、前記基材の厚さ方向の少なくとも一部を除去するように凹部を形成する第１の工程と、
前記第２の層をエッチング可能な第２のエッチングにより実質的にエッチングされない非エッチング材料を、前記凹部内に供給する第２の工程と、
前記第１の層に対して前記第１のエッチングを施して、前記第１の層を前記構造体に対応する形状にパターニングする第３の工程と、
前記第２の層に対して前記第２のエッチングを施して、前記第２の層を除去することにより、前記浮上部を前記基材から浮上した状態とするとともに、残存した前記非エッチング材料を支持部として、前記固定部を前記基材に固定した状態とする第４の工程とを有することを特徴とする。
これにより、基材から浮上する浮上部と、基材に固定された固定部とを有する構造体を、固定部の平面視での面積を小さく設計した場合でも、容易に形成することができる。

本発明のエッチング方法では、前記第１の工程において、前記凹部は、前記固定部に対応する領域の縁部に沿って溝状に形成されることが好ましい。
これにより、凹部に供給する非エッチング材料の使用量および供給に要する時間を削減することができるとともに、固定部を基材に確実に固定することができる。
本発明のエッチング方法では、前記第１の工程において、前記凹部は、その横断面積が前記基材に向かって漸減するように形成されることが好ましい。
これにより、固定部寸法を可動部のそれと同等もしくはそれ以下にすることが可能で素子抵抗を低減することができるという効果が得られる。

本発明のエッチング方法では、前記第３の工程における前記第１のエッチングは、ドライエッチングであることが好ましい。
第１のエッチングとしてドライエッチング（特に、反応性イオンエッチング）を用いることにより、第１の層に対して異方性の高いエッチングを行うことができ、第１の層のパターニングを寸法精度よく行うことができる。

本発明のエッチング方法では、前記第１の層の平均厚さは、０．２〜１００μｍであることが好ましい。
これにより、第１の層の各部において、オーバーエッチングが生じるのをより確実に防止または抑制することができるとともに、エッチングレートが極端に低下するのを防止することができる。

本発明のエッチング方法では、前記第４の工程における前記第２のエッチングは、ウェットエッチングであることが好ましい。
第２のエッチングとしてウェットエッチングを用いることにより、第２の層を等方的にエッチングすることができる。このため、マスクに対応してパターニングされた第１の層の直下の第２の層も効率よく除去することができる。

本発明のエッチング方法では、前記基板は、主としてＳｉで構成された前記基材上に、主としてＳｉＯ_２で構成された前記第２の層と、主としてＳｉで構成された前記第１の層とがこの順で積層されてなるＳＯＩ基板であることが好ましい。
基板としてＳＯＩ基板を用いることにより、第１の層の厚さが比較的厚いものを作製することができるようになる。これにより、振動子を形成した場合、この振動子では、可動部の変位量を増大させることができる。

本発明のエッチング方法では、前記非エッチング材料は、ポリシリコンを主成分とするものであることが好ましい。
これにより、固定部を、非エッチング材料を支持部として、基材に確実に固定することができる。
本発明のエッチング方法では、前記非エッチング材料は、導電性を有するものであることが好ましい。
これにより、固定部と基材とが、非エッチング材料を介して電気的に導通され、固定部を電極パッド（端子）として使用することができる。

本発明のエッチング方法では、前記第４の工程の後、前記基材の前記構造体と反対の面側に、前記支持部と電気的に導通する導体パターンを形成する工程を有することが好ましい。
これにより、得られる素子（例えば振動子）を、配線基板等に容易に実装することができる。

本発明のエッチング方法では、前記第３の工程に先立って、前記第１の層の前記第２の層と反対側のエッチング領域内に、前記構造体に対応する形状のパターン用マスクと、前記パターン用マスクから分離され、前記エッチング領域内の各部における間隙の幅がほぼ等しくなるように配置されるダミー用マスクとを備えるマスクを形成する工程を有し、
前記第３の工程において、前記第１の層を前記マスクを用いてパターニングすることが好ましい。
これにより、目的とする形状の構造体を精密に形成することができる。
本発明のエッチング方法では、前記第４の工程において、前記第１の層の前記ダミー用マスクに対応してパターニングされたダミー部を除去することが好ましい。
これにより、ダミー部の除去を容易かつ確実に行うことができる。

本発明のエッチング方法では、前記構造体は、複数の帯状体を組み合わせたような形状をなす部分を有し、
前記ダミー用マスクは、帯状をなしていることが好ましい。
これにより、マスクに形成される間隙の幅の調整が容易となる。
本発明のエッチング方法では、帯状の前記ダミー用マスクの幅は、前記パターン用マスクの前記帯状体に対応する部分の幅（平均）とほぼ等しいことが好ましい。
これにより、第２の層を第２のエッチングにより除去する際に、ダミー部を基材から確実に離脱させることができる。

本発明のエッチング方法では、前記第４の工程に先立って、前記マスクを除去する工程を有することが好ましい。
第４の工程に先立って、マスクを除去することにより、第２のエッチングにウェットエッチングを用いる場合には、マスク材料（レジスト材料や、金属材料）の溶解によるエッチング液の汚染を防止または抑制することができる。

本発明の振動子は、本発明のエッチング方法を用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、信頼性の高い振動子が得られる。
本発明の振動子では、マイクロレゾネータであることが好ましい。
本発明は、各種の振動子に適用することができるが、特に、マイクロレゾネータへの適用に適する。
本発明の電子機器は、本発明の振動子を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。

以下、本発明のエッチング方法、振動子および電子機器を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
以下では、本発明の振動子をマイクロレゾネータに適用した場合を、一例として説明する。

＜マイクロレゾネータの第１実施形態＞
まず、マイクロレゾネータの第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の振動子をマイクロレゾネータに適用した場合の第１実施形態を示す平面図、図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図、図３は、図１に示すマイクロレゾネータが備える稼動電極の移動方向を示す模式図である。なお、以下の説明では、図２中の上側を「上」、下側を「下」と言う。

図１および図２に示すマイクロレゾネータ１は、基部２と、この基部２に固定された一対の固定電極３１、３２と、固定電極３１、３２同士の間で振動可能に設けられた可動部４とを有している。
可動部４は、各固定電極３１、３２にそれぞれ対向する可動電極４１、４２と、基部２に支持部５１、５２（図１および図２参照）を介して固定された固定部４５、４６と、各可動電極４１、４２と各固定部（アイランド部）４５、４６とを連結する梁部４３、４４とを有している。

各可動電極４１、４２は、それぞれ、複数の電極指４１１、４２１が並設された櫛歯形状をなしている。
一方、各固定電極３１、３２は、それぞれ、並設された複数の電極指３１１、３２１と、固定部３１２、３２２とを有している。
そして、各固定部３１２、３２２は、それぞれ、支持部５３、５４（図１参照）を介して基部２に固定されている。

固定電極３１と可動電極４１とは、電極指３１１と電極指４１１とが交互に位置するように、すなわち、互いに噛み合うようにして配置されている。また、固定電極３２と可動電極４２とも、固定電極３１と可動電極４１と同様に配置されている。
マイクロレゾネータ１では、これらの電極指３１１、３２１および４１１、４２１の幅、間隔、厚さ等を調整することにより、共振周波数等の特性を所望のものに設定することができる。

本実施形態では、可動部４を構成する各部のうち、各可動電極４１、４２および各梁部４３、４４が、また、各固定電極３１、３２を構成する各部のうち、各電極指３１１、３２１が、それぞれ、複数の帯状体を組み合わせたような形状をなしている。そして、これらの部分は、基部２から浮いた状態、すなわち、所定の距離（後述する第２の層１０２の厚さ）離間した状態となった浮上部を構成している。
一方、可動部４を構成する各部のうち、各固定部４５、４６は、それぞれ、支持部５１、５２を介して、基部２に固定された状態となっており、また、各固定電極３１、３２を構成する各部のうち、各固定部３１２、３２２は、それぞれ、支持部５３、５４を介して、基部２に固定された状態となっている。

ここで、各固定部４５、４６、３１２、３２２の面積は、４００〜２２５００μｍ^２程度であるのが好ましく、４００〜１００００μｍ^２程度であるのがより好ましく、４００〜１６００μｍ^２程度であるのがさらに好ましい。各固定部４５、４６、３１２、３２２の面積が小さ過ぎると、その構成材料（基板１０の第１の層１０３の構成材料）等によっては、機械的強度が小さくなり、マイクロレゾネータ１の耐久性が低下するおそれがあり、一方、各固定部４５、４６、３１２、３２２の面積が大き過ぎると、マイクロレゾネータ１において、当該部分における寄生容量が大きくなり、振動のＱ値が低下するおそれがある。
また、本実施形態では、これらの固定部４５、４６、３１２、３２２の縁部内側に沿って形成された溝状の凹部１３内に、後述するような非エッチング材料１４が充填されている。この非エッチング材料１４が、それぞれ、各固定部４５、４６、３１２、３２２を基部２に固定する支持部５１、５２、５３、５４を構成している。

このようなマイクロレゾネータ１では、固定電極３１と可動電極４１との間に電圧を印加すると、図３に示すように、両電極３１、４２間に静電引力が発生し、可動電極４１が固定電極３１に接近するように移動する。
一方、この固定電極３１と可動電極４１との間への電圧の印加を停止するとともに、固定電極３２と可動電極４２との間に電圧を印加すると、両電極３２、４２間に静電引力が発生し、可動電極４２が固定電極３２に向かって移動する。
このように、固定電極３１と可動電極４１との間、および、固定電極３２と可動電極４２との間に、交互に電圧を印加することにより、可動電極４１、４２が一定の周波数で往復動する。この周波数（振動周波数）は、可動電極４１、４２の合計質量と、梁部４３、４４のバネ定数で決まる変位に対する復元力によって決まる。

＜マイクロレゾネータの第１製造方法＞
次に、本発明のエッチング方法を、図１および図２に示すマイクロレゾネータの製造方法に適用した場合を、一例にして説明する。
図４〜図１１は、それぞれ、図１および図２に示すマイクロレゾネータの製造方法を説明するための図（断面図）である。なお、図６〜図８、図１０および図１１は、図５中のＡ−Ａ線断面に対応する図である。また、以下の説明では、図６〜図８、図１０および図１１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。

このマイクロレゾネータ１の製造方法は、［１］凹部形成工程、［２］非エッチング材料充填工程、［３］パターン用マスクおよびダミー用マスク形成工程、［４］第１のエッチング工程、［５］パターン用マスクおよびダミー用マスク除去工程、［６］第２のエッチング工程とを有している。
以下、各工程について、順次説明する。

［１］凹部形成工程（第１の工程）
まず、図４に示すように、基材１０１上に、後述する第１のエッチングにより実質的にエッチングされない第２の層１０２と、第１のエッチングによりエッチングされる第１の層１０３とがこの順に積層されてなる３層構成の基板１０を用意する。
この基板１０を構成する各層のうち、第１の層１０３は、前述したマイクロレゾネータ１の可動部４および各固定電極３１、３２に、基材１０１は、基部２になる部分である。

この基板１０としては、各層１０１、１０２、１０３の組み合わせで各種のものが挙げられるが、特に、主としてＳｉで構成された基材１０１上に、主としてＳｉＯ_２で構成された第２の層１０２と、主としてＳｉで構成された第１の層（活性層）１０３とがこの順で積層されてなるＳＯＩ（Silicon on Insulator Wafer）基板が好適である。
基板１０としてＳＯＩ基板を用いることにより、第１の層１０３の厚さが比較的厚いものを作製することができるようになる。このため、形成される各電極指３１１、３２１、４１１、４２１の厚さを大きくすることができるので、各電極指３１１、３２１、４１１、４２１の横断面積（長手方向に垂直な方向方向における断面積）を大きくすることができる。これにより、マイクロレゾネータ１では、静電容量を大きくすることができ、その結果、印加電圧に対する可動部４の変位量を増大させることができる。
また、各電極指３１１、３２１、４１１、４２１の厚さを大きく設定することができるので、必要とする横断面積を確保しつつ、その幅を小さくすることができる。これにより、各固定電極３１、３２、４１、４２の小型化、ひいては、マイクロレゾネータ１全体の小型化を図ることができる。

第１の層１０３の平均厚さは、特に限定されないが、０．２〜１００μｍ程度であるのが好ましく、２０〜６０μｍ程度であるのがより好ましい。第１の層１０３の厚さが薄過ぎると、第１の層１０３の構成材料等によっては、マイクロレゾネータ１において、可動部４の印加電圧に対する変位量を十分に大きくするのが困難になるおそれがあり、一方、第１の層１０３の厚さを前記上限値を超えて大きくしても、それ以上の効果の増大が期待できないばかりでなく、エッチングを深く垂直に行うことが難しくなる傾向を示す。

以下では、基板１０としてＳＯＩ基板を用い、可動部４に対応する部分を形成する工程を一例に挙げる。
まず、基板１０の固定部４５、４６を形成する領域４５ａ、４６ａ内に、第１の層１０３および第２の層１０２を貫通し、かつ、基材１０１の厚さ方向の少なくとも一部を除去するように凹部１３を形成する。

凹部１３を形成する領域は、特に限定されず、固定部４５、４６に対応する領域４５ａ、４６ａ全体であってもよく、固定部４５、４６に対応する領域４５ａ、４６ａの一部であってもよいが、固定部４５、４６に対応する領域４５ａ、４６ａの一部であるのが好ましい。これにより、後の工程［２］で、凹部１３内に非エッチング材料１４を充填（供給）する際に、非エッチング材料１４の使用量や充填（供給）に要する時間を削減することができる。

また、固定部４５、４６に対応する領域４５ａ、４６ａの一部に凹部１３を形成する場合、凹部１３は、固定部４５、４６に対応する領域４５ａ、４６ａの縁部（縁部内側）に沿って溝状に形成するのが好ましい。これにより、製造されるマイクロレゾネータ１において、固定部４５、４６と基材１０１との間に、支持部５１、５２となる材料を十分に残存させることができ、固定部４５、４６を基材１０１（基部２）に確実に固定することができる。

溝状の凹部１３は、例えば、次のようにして形成することができる。
まず、図５および図６（ａ）に示すように、基板１０の第１の層１０３上（第２の層１０２と反対側）に、凹部１３を形成する領域（固定部４５、４６に対応する領域４５ａ、４６ａの縁部）を除いて、凹部形成用マスク１２を形成する。
凹部形成用マスク１２は、例えば、第１の層１０３上の凹部１３を形成する領域に、窒化シリコン膜等の耐酸化性を有する膜（耐酸化性膜）を形成した後、第１の層１０３に熱酸化処理を行うことにより酸化膜（ＳｉＯ_２膜）を形成し、次いで、耐酸化性膜を除去すること等により形成することができる。

この場合、凹部形成用マスク１２として形成する酸化膜の厚さは、第２の層１０２の厚さよりも大きくするのが好ましい。後述するように、本工程［１］において、エッチングにより第２の層１０２に貫通孔１３２を形成する際に、凹部形成用マスク１２も同時にエッチングされるが、凹部形成用マスク１２を第２の層１０２より厚く形成しておくことにより、第２の層１０２の貫通後においても、凹部形成用マスク１２を第１の層１０３上に残存させることができる。
なお、凹部形成用マスク１２としては、酸化膜で構成されるマスクに代えて、例えば、フォトリソグラフィー法で形成されるマスク（レジストマスク）等を用いることもできる。

次に、図６（ｂ）に示すように、凹部形成用マスク１２を用いて、まず、第１の層１０３に対してエッチングを施す。これにより、第１の層１０３に貫通孔１３１を形成する。
このエッチングには、第１の層１０３をエッチング可能であるが、凹部形成用マスク１２を実質的にエッチングしないエッチング方法を使用するのが好ましい。
エッチング方法としては、例えば、反応性イオンエッチング、プラズマエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチングのようなドライエッチング、ウェットエッチング等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、ドライエッチング、特に、反応性イオンエッチングを用いるのが好適である。
第１の層１０３のエッチング方法として、ドライエッチング（特に、反応性イオンエッチング）を用いることにより、第１の層１０３に対して異方性の高いエッチングを行うことができ、貫通孔１３１を寸法精度よく形成することができる。

次に、図７（ｃ）に示すように、凹部形成用マスク１２を用いて、第２の層１０２に対してエッチングを施す。これにより、第２の層１０２に、貫通孔１３１と連続する貫通孔１３２を形成する。
この第２の層１０２のエッチング方法としては、例えば、第１の層１０３のエッチング方法として例示した方法等を用いることができる。この場合にも、ドライエッチング、特に、反応性イオンエッチングを用いるのが好適である。第２の層１０２のエッチング方法として、ドライエッチング（特に、反応性イオンエッチング）を用いることにより、第２の層１０２に対して異方性の高いエッチングを行うことができ、貫通孔１３２を寸法精度よく形成することができる。
なお、このとき、凹部形成用マスク１２として酸化膜を使用した場合には、第２の層１０２のエッチングの際に、凹部形成用マスク１２もエッチングされるが、凹部形成用マスク１２の厚さを第２の層１０２よりも厚く形成しておくことにより、第２の層１０２の貫通後にも、第１の層１０３上に凹部形成用マスク１２を残存させることができる。

続いて、図７（ｄ）に示すように、凹部形成用マスク１２を用いて、基材１０１に対して厚さ方向の少なくとも一部を除去するようにエッチングを施す。これにより、基材１０１に、貫通孔１３１、１３２と連続する凹部１３３を形成する。
このエッチングには、基材１０１をエッチング可能であるが、凹部形成用マスク１２を実質的にエッチングしないエッチング方法を使用するのが好ましい。

この基材１０１のエッチング方法としては、例えば、第１の層１０３のエッチング方法として例示した方法等を用いることができる。この場合にも、ドライエッチング、特に、反応性イオンエッチングを用いるのが好適である。基材１０１のエッチング方法として、ドライエッチング（特に、反応性イオンエッチング）を用いることにより、基材１０１に対して異方性の高いエッチングを行うことができ、凹部１３３を寸法精度よく形成することができる。

以上の工程により、固定部４５、４６に対応する領域４５ａ、４６ａの縁部（縁部内側）に沿って溝状の凹部１３が形成される。
このように凹部１３を溝状に形成する場合、溝の幅は、５〜３０μｍ程度であるのが好ましく、５〜２０μｍ程度であるのがより好ましく、５〜１０μｍ程度であるのがさらに好ましい。溝の幅が狭過ぎると、非エッチング材料１４を凹部１３内に充填するのが困難になるおそれがあり、一方、溝の幅が広過ぎると、非エッチング材料１４の使用量が多くなり、また充填に長時間を要するようになるおそれがある。
また、凹部１３は、その横断面積（基板１０の面方向における断面での面積）が基材１０１に向かって漸減する（テーパ状となる）ように形成するのが好ましい。これにより、少なくとも、凹部１３の内面に沿った非エッチング材料１４の充填が確実に可能になるという効果が得られる。

［２］非エッチング材料充填工程（第２の工程）
次に、図８（ｅ）に示すように、第２の層１０２をエッチング可能な第２のエッチングにより実質的にエッチングされない非エッチング材料１４を、凹部１３内を埋めるように充填（供給）する。
非エッチング材料１４としては、第２のエッチングに用いるエッチング方法によっても異なるが、第２のエッチングとして、例えば、フッ酸（フッ化水素水溶液）をエッチング液に用いるウェットエッチングを行う場合、ポリシリコンを主成分とするものが好適である。ポリシリコンは、ＳｉＯ_２とのエッチングレートの差が極めて大きいことから好ましい。

ポリシリコンは、例えばＣＶＤ法等により凹部１３内に供給することができる。この場合、ポリシリコンは、例えば、シラン、ジクロルシラン等を反応ガスとして、窒素または水素雰囲気中で生成させることができる。
また、例えば、ポリシリコンにリン（ＣＶＤではホスフィン（ＰＨ_３）ガス）をドープすることにより高誘電率化した材料等、導電性を有する材料を非エッチング材料１４として使用するようにしてもよい。これにより、固定部４５、４６と基材１０１（基部２）とが非エッチング材料１４によって電気的に導通し、固定部４５、４６を電極パッド（端子）として使用することができる。
なお、本実施形態では、非エッチング材料１４を凹部１３内を埋めるように充填する場合について示したが、非エッチング材料１４は、固定部４５、４６を基材１０１（基部２）に確実に固定できるのであれば、例えば、凹部１３の内面に沿って堆積させるようにしてもよい。

以上のようにして凹部１３内に非エッチング材料１４を充填した後、図８（ｆ）に示すように、凹部形成用マスク１２を除去する。
凹部形成用マスク１２の除去方法としては、ドライエッチング、ウェットエッチング等のエッチングを用いることができるが、ウェットエッチングを用いるのが好ましい。これにより、凹部形成用マスク１２を、簡易な操作で短時間に除去することができる。

［３］パターン用マスクおよびダミー用マスク形成工程
次に、基板１０の第１の層１０３上（第１の層１０３の第２の層１０２と反対側）のエッチング領域内に、例えばフォトリソグラフィー法等を用いてマスク１１を形成する。
ここでは、図９および図１０（ｇ）に示すように、マスク１１として、可動部（構造体）４に対応する形状のパターン用マスク１１１を形成するとともに、帯状のダミー用マスク１１２を形成する。

ダミー用マスク１１２は、パターン用マスク１１１から分離され、エッチング領域内の各部において、マスク１１に形成される間隙１１０の幅がほぼ等しくなるよう配置される。このようなダミー用マスク１１２を設けることにより、第１の層１０３に対して第１のエッチングを施す際に、第１の層１０３の各部において、第１のエッチングを均等に進行させることができ、オーバーエッチングが生じるのを、より確実に防止または抑制することができる（後述参照）。

なお、ダミー用マスク１１２の形状は、いかなるものであってもよいが、本実施形態のように、各可動電極４１、４２および各梁部４３、４４を、帯状体を組み合わせたような形状とする場合には、帯状とするのが好適である。これにより、マスク１１に形成される間隙１１０の幅の調整が容易となる。その結果、第１のエッチングによる第１の層１０３の各部におけるエッチングレート（エッチング速度）の差をより確実に小さくすることができる。

この間隙１１０の幅（図９中Ｗ_１）は、０．５〜３μｍ程度とするのが好ましいが、図示の構成の場合、例えば、電極指３１１（３２１）と電極指４１１（４２１）との間隔の幅と同一程度の幅であればよい。これにより、前記効果をより向上させることができるとともに、第１のエッチングによる第１の層１０３のエッチングレートが極端に低下するのを防止することができる。

また、ダミー用マスク１１２の形状を帯状とする場合、その幅は、パターン用マスク１１１の帯状体に対応する部分の幅（平均）とほぼ等しくなるように設定するのが好ましい。これにより、第２の層１０２を第２のエッチングにより除去する際に、各ダミー部９を、基材１０１から確実に離脱させることができる（後述参照）。
なお、マスク１１としては、レジスト材料で構成されるマスク（レジストマスク）に代えて、例えばＡｌ等の金属材料で構成されるマスク（メタルマスク）を用いることもできる。

［４］第１のエッチング工程（第３の工程）
次に、形成されたマスク１１を用いて、第１の層１０３に対して第１のエッチングを施す。これにより、第１の層１０３は、パターン用マスク１１１およびダミー用マスク１１２に対応した形状にパターニングされる。
なお、第２の層１０２は、第１のエッチングにより実質的にエッチングされないものであり、第１のエッチングに際して、その侵攻を阻止するストップ層として機能する。

第１のエッチングには、例えば、反応性イオンエッチング、プラズマエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチングのようなドライエッチング、ウェットエッチング等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、ドライエッチング、特に、反応性イオンエッチングを用いるのが好適である。
第１のエッチングとしてドライエッチング（特に、反応性イオンエッチング）を用いることにより、第１の層１０３に対して異方性の高いエッチングを行うことができ、第１の層１０３のパターニングを寸法精度よく行うことができる。

このとき、本実施形態のエッチング方法では、ダミー用マスク１１２が形成され、エッチング領域の各部において、マスク１１に形成される間隙１１０の幅がほぼ等しくなっている。このため、第１のエッチングによる第１の層１０３のエッチングは、エッチング領域の各部においてほぼ等しい速度（エッチングレート）で進行し、ほぼ等しい時点で第２の層１０２が露出するようになる。

これにより、第１の層１０３の各部において、オーバーエッチング（第２の層１０２との界面付近における面方向へのエッチング）が生じるのを、より確実に防止または抑制することができる。その結果、図１０（ｈ）に示すように、第１の層１０３は、パターン用マスク１１１およびダミー用マスク１１２に対応し、かつ、厚さ方向にほぼ平行な側面を有する精密な形状に加工される。
本工程［４］により、第１の層１０３は、可動部４および各固定電極３１、３２に対応する形状、および、複数のダミー部９にパターニング（加工）される。
なお、各ダミー部９は、後の工程［６］において、基材１０１から取り除かれる。

［５］パターン用マスクおよびダミー用マスク除去工程
次に、図１１（ｉ）に示すように、マスク１１（パターン用マスク１１１およびダミー用マスク１１２）を除去する。
第２のエッチング工程に先立って、マスク１１を除去することにより、次工程［６］において、ウェットエッチングを用いる場合には、マスク材料（レジスト材料や、金属材料）の溶解によるエッチング液の汚染を防止または抑制することができる。
このマスク１１の除去方法としては、例えば、マスク１１がレジスト材料で構成される場合には、レジスト剥離液による剥離、マスク１１がＡｌのような金属材料で構成される場合には、リン酸溶液のようなメタル剥離液による剥離等を用いることができる。

［６］第２のエッチング工程（第４の工程）
次に、第２の層１０２に対して、基材１０１および第１の層１０３が実質的にエッチングされず、第２の層１０２をエッチング可能な第２のエッチングを施す。これにより、図１１（ｊ）に示すように、第２の層１０２を除去する。
この第２のエッチングには、例えば、反応性イオンエッチング、プラズマエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチングのようなドライエッチング、ウェットエッチング等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、ウェットエッチングを用いるのが好適である。

第２のエッチングとしてウェットエッチングを用いることにより、第２の層１０２を等方的にエッチングすることができる。このため、前記工程［４］において加工された残存する第１の層１０３直下の第２の層１０２も効率よく除去することができる。
このウェットエッチングに用いるエッチング液としては、例えば、フッ酸（フッ化水素水溶液）等が挙げられる。
このようなエッチング液に基板１０を浸漬すると、まず、残存する第１の層１０３（可動部４、各固定電極３１、３２および各ダミー部９）によって覆われていない第２の層１０２は、上面からエッチングが開始し、等方的にエッチングが進行する。

次に、第１の層１０３によって覆われている第２の層１０２も、それぞれ露出した側面側からエッチングが進行して、徐々に除去される。
そして、各可動電極４１、４２、各梁部４３、４４に対応する第１の層１０３は、その直下の第２の層１０２がほぼ完全に除去されることにより、基材１０１から浮いた状態になる。

また、このとき、各ダミー部９は、それぞれ、可動部４および各固定電極３１、３２から分離されているため、その直下の第２の層１０２が除去されると、基材１０１から離脱する（取り除かれる）。
ここで、本実施形態では、前述したように、マスク１１において、ダミー用マスク１１２は、帯状とされ、その幅がパターン用マスク１１１の帯状体に対応する部分の幅（平均）とほぼ等しくなるように設定されている。このため、各可動電極４１、４２および各梁部４３、４４と、各ダミー部９との間においてもほぼ等しい状態（条件）となっている。

これにより、第２の層１０２は、各固定部４５、４６に対応する第１の層１０３の直下を除いて、ほぼ同時に除去されるので、各ダミー部９を、基材１０１から確実に離脱させることができる。
このように、第２の層１０２を第２のエッチングにより除去する際に、各ダミー部９が除去される構成とすることにより、マイクロレゾネータ１の製造工程の簡略化を図ることができる。

また、このように、前記工程［４］においてダミー部９を分解・除去することなく、ダミー部９を塊として除去することにより、ダミー部９のエッチングに伴って、基板１０から飛散し、環境中に排出される物質の量を抑制することができる。これにより、環境に優しいエッチングが可能となる。
また、このとき、非エッチング材料１４は、第２のエッチングにより実質的にエッチングされずに残存し、固定部４５、４６を基材１０１（基部２）に固定する支持部５１、５２が形成される。
このような構成により、非エッチング材料１４を確実に残存させることができるので、従来のように、第２の層１０２を残存させて、固定部４５、４６を基材１０１（基部２）に固定する方法に比較して、第２のエッチングの条件設定がより容易となる。
なお、各ダミー部９は、他の方法を用いて除去するようにしてもよい。

また、各固定電極３１、３２の電極指３１１、３２１および各固定部３１２、３２２も、前記工程［１］および工程［２］に準じて、各固定部３１２、３２２に対応する領域に、第１の層１０３および第２の層１０２を貫通し、かつ、基材１０１の厚さ方向の少なくとも一部を除去するように凹部を形成し、この凹部に非エッチング材料を充填した後、そのパターンに対応して前記工程［３］〜工程［６］を行うことにより、可動部４と並行して形成することができる。
以上のような工程を経て、第１実施形態のマイクロレゾネータ１が製造される。

このように、本発明のエッチング方法を適用したマイクロレゾネータ１の製造方法では、非エッチング材料１４を支持部５１、５２、５３、５４として、各固定部４５、４６、３１２、３２２を基材１０１（基部２）に対して固定することができるので、各固定部４５、４６、３１２、３２２の面積を比較的小さく設計することが可能となる。これにより、マイクロレゾネータ１では、各固定部４５、４６、３１２、３２２における寄生容量を小さく抑えることができ、電流利用効率および共振周波数特性等の振動特性を向上させることができる。
また、マイクロレゾネータ１の小型化を図ることができるため、かかるマイクロレゾネータ１は、他の素子とともに配線基板上に実装して振動子デバイスを構築する際に、振動子デバイス全体としての小型化に寄与する。

＜マイクロレゾネータの第２実施形態＞
次に、マイクロレゾネータの第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図１２は、本発明の振動子をマイクロレゾネータに適用した場合の第２実施形態を示す断面図である。なお、以下の説明では、図１２中の上側を「上」、下側を「下」と言う。

図１２に示すマイクロレゾネータ１は、以下の点が異なる以外は、前記第１実施形態の場合と同様である。
すなわち、第２実施形態のマイクロレゾネータ１は、非エッチング材料１４が導電性を有する材料で構成されている点、および、基材１０１（基部２）の固定電極３１、３２および可動部４が形成された側とは反対側の面に、導体パターン６が形成されるとともに、各固定部（電極パッド）４５、４６毎に絶縁分離するためのスリット７が形成されている点が、前記第１実施形態のマイクロレゾネータ１と異なっている。

非エッチング材料１４としては、例えば、ポリシリコンにリン（Ｐ）をドープすることにより高誘電率化した材料等が挙げられる。
導体パターン６の構成材料としては、Ａｕ、Ｓｎ、Ｃｕまたはこれらを含む合金のような金属材料、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯのような酸化物材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

スリット７は、固定部４５、４６に対応する領域を囲むように、基材１０１を貫通して形成されている。このスリット７の幅は、５〜３０μｍ程度であるのが好ましく、５〜２０μｍ程度であるのがより好ましく、５〜１０μｍ程度であるのがさらに好ましい。
このようなマイクロレゾネータ１は、第１実施形態のマイクロレゾネータ１と同様の機構により動作する。
また、このマイクロレゾネータ１では、特に、基材１０１の固定電極３１、３２および可動部４が形成された側とは反対側の面に導体パターン６が形成されることにより、この導体パターン６を介して、例えば、配線基板等が有する端子と電気的に接続することが容易となる。

さらに、非エッチング材料１４が導電性を有する材料により構成されているため、固定部４５、４６、３１２、３２２と基材１０１（基部２）とが、非エッチング材料１４を介して電気的に導通し、固定部４５、４６、３１２、３２２を電極パッド（端子）として使用することができる。
したがって、このようなマイクロレゾネータ１は、例えば他の素子とともに配線基板上に実装して振動子デバイスを構築する際に、特に有利となる。

＜マイクロレゾネータの第２製造方法＞
次に、本発明のエッチング方法を、図１２に示すマイクロレゾネータの製造方法に適用した場合について説明するが、前記第１製造方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図１３は、図１２に示すマイクロレゾネータの製造方法を説明するための図（断面図）である。なお、以下の説明では、図１３中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
このマイクロレゾネータ１の製造方法は、［２］非エッチング材料充填工程において、非エッチング材料として、導電性を有する材料を使用し、［６］第２のエッチング工程の後に、［７］スリットおよび導体パターン形成工程を有する以外は、前記第１製造方法の場合と同様である。

工程［１］〜［６］は、前記第１製造方法と同様であるので、以下、工程［７］について説明する。
［７］スリットおよび導体パターン形成工程
まず、図１３（ａ）に示すように、基材１０１（基部２）の、可動部４および各固定電極３１、３２が形成された側とは反対側の面に、固定部４５、４６に対応する領域を囲むようにスリット７を形成する。このスリット７は、基材１０１を貫通するように形成される。
スリット７の形成方法としては、例えば、反応性イオンエッチング、プラズマエッチング、ビームエッチングが挙げられる。

次に、図１３（ｂ）に示すように、基材１０１の、可動部４および各固定電極３１、３２が形成された側とは反対側の面に、導体パターン６を形成する。
導体パターン６は、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング（低温スパッタリング）、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法、金属箔の接合等により形成することができる。
以上の工程により、第２実施形態のマイクロレゾネータ１が製造される。
上述したようなマイクロレゾネータ１は、各種の電子機器に適用することができ、得られる電子機器は、信頼性の高いものとなる。

次に、このような電子機器（本発明の振動子を備える電子機器）について、図１４〜図１６に示す実施形態に基づき、詳細に説明する。
図１４は、本発明の電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
この図において、パーソナルコンピュータ１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このようなパーソナルコンピュータ１１００には、例えば、基準クロック、計時用クロック、無線機器の発振回路、フィルタ等として機能するマイクロレゾネータ１や、アンテナ１１０１が内蔵されている。

図１５は、本発明の電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。
この図において、携帯電話機１２００は、アンテナ１２０１、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部が配置されている。
このような携帯電話機１２００には、例えば、搬送波、検波用の発振回路、フィルタ、マイコン用クロック、計時用クロック等として機能するマイクロレゾネータ１が内蔵されている。

図１６は、本発明の電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。

ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成となっており、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。
また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。
撮影者が表示部に表示された被写体像を確認し、シャッタボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリ１３０８に転送・格納される。

また、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニタ１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピュータ１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリ１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニタ１４３０や、パーソナルコンピュータ１４４０に出力される構成になっている。

このようなディジタルスチルカメラ１３００には、例えば、マイクロコンピュータ用クロック、計時用クロック等として機能するマイクロレゾネータ１が内蔵されている。
なお、本発明の電子機器は、図１４のパーソナルコンピュータ（モバイル型パーソナルコンピュータ）、図１５の携帯電話機、図１６のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンタ）、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレータ等に適用することができる。

以上、本発明のエッチング方法、振動子および電子機器について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、本発明の振動子は、マイクロレゾネータへの適用に限定されず、例えばＭＥＭＳ応用のセンサ（圧力、加速度、角速度、姿勢）等に適用することができる。
また、本発明のエッチング方法は、前述したような振動子の製造への適用に限定されるものではなく、各種形状の構造体の形成に適用可能である。
また、本発明のエッチング方法では、必要に応じて、任意の目的の工程を追加することもできる。

マイクロレゾネータの第１実施形態を示す平面図である。 図１中のＡ−Ａ線断面図である。 マイクロレゾネータが備える可動電極の移動方向を示す模式図である。 マイクロレゾネータの第１製造方法を説明するための図である。 マイクロレゾネータの第１製造方法を説明するための図である。 マイクロレゾネータの第１製造方法を説明するための図である。 マイクロレゾネータの第１製造方法を説明するための図である。 マイクロレゾネータの第１製造方法を説明するための図である。 マイクロレゾネータの第１製造方法を説明するための図である。 マイクロレゾネータの第１製造方法を説明するための図である。 マイクロレゾネータの第１製造方法を説明するための図である。 マイクロレゾネータの第２実施形態を示す平面図である。 マイクロレゾネータの第２製造方法を説明するための図である。 本発明の電子機器（ノート型パーソナルコンピュータ）である。 本発明の電子機器（携帯電話機）である。 本発明の電子機器（ディジタルスチルカメラ）である。 従来の振動子の製造工程を説明するための図である。

符号の説明

１……マイクロレゾネータ ２……基部 ３１、３２……固定電極 ３１１、３２１……電極指 ３１２、３２２……固定部 ４……可動部 ４１、４２……可動電極 ４１１、４２１……電極指 ４３、４４……梁部 ４５、４６……固定部 ４５ａ、４６ａ……領域 ５１、５２、５３、５４……支持部 ６……導体パターン ７……スリット ９……ダミー部 １０……基板 １０１……基材 １０２……第２の層 １０３……第１の層 １１……マスク １１０……間隙 １１１……パターン用マスク １１２……ダミー用マスク １２……凹部用マスク １３……凹部 １３１、１３２……貫通孔 １３３……凹部 １４……非エッチング材料 ９０……基板 ９１……シリコン基板 ９２……シリコン酸化物層 ９３……シリコン層 ９３１……浮上部 ９３２……アンカー部 ９４……マスクパターン ９４１……間隙 １１００……パーソナルコンピュータ １１０１……アンテナ １１０２……キーボード １１０４……本体部 １１０６……表示ユニット １２００……携帯電話機 １２０１……アンテナ １２０２……操作ボタン １２０４……受話口 １２０６……送話口 １３００……ディジタルスチルカメラ １３０２……ケース（ボディー） １３０４……受光ユニット １３０６……シャッタボタン １３０８……メモリ １３１２……ビデオ信号出力端子 １３１４……データ通信用の入出力端子 １４３０……テレビモニタ １４４０……パーソナルコンピュータ

Claims (13)

1. 第１のエッチングによりエッチングされる第１の層と、該第１の層に隣接し、前記第１のエッチングにより実質的にエッチングされない第２の層と、該第２の層の前記第１の層と反対側に設けられた基材とを有する基板に対して、エッチングを施すことにより、前記第１の層を前記基材に対して固定された固定部と、前記基材から浮上する浮上部とを有する構造体に加工するエッチング方法であって、
   前記基板の前記固定部を形成する領域内に、前記第１の層および前記第２の層を貫通し、かつ、前記基材の厚さ方向の少なくとも一部を除去するように凹部を形成する第１の工程と、
   前記第２の層をエッチング可能な第２のエッチングにより実質的にエッチングされない非エッチング材料を、前記凹部内に供給する第２の工程と、
   前記第１の層に対して前記第１のエッチングを施して、前記第１の層を前記構造体に対応する形状にパターニングする第３の工程と、
   前記第２の層に対して前記第２のエッチングを施して、前記第２の層を除去することにより、前記浮上部を前記基材から浮上した状態とするとともに、残存した前記非エッチング材料を支持部として、前記固定部を前記基材に固定した状態とする第４の工程とを有することを特徴とするエッチング方法。
2. 前記第１の工程において、前記凹部は、前記固定部に対応する領域の縁部に沿って溝状に形成される請求項１に記載のエッチング方法。
3. 前記第１の工程において、前記凹部は、その横断面積が前記基材に向かって漸減するように形成される請求項１または２に記載のエッチング方法。
4. 前記第３の工程における前記第１のエッチングは、ドライエッチングである請求項１ないし３のいずれかに記載のエッチング方法。
5. 前記第１の層の平均厚さは、０．２〜１００μｍである請求項１ないし４のいずれかに記載のエッチング方法。
6. 前記第４の工程における前記第２のエッチングは、ウェットエッチングである請求項１ないし５のいずれかに記載のエッチング方法。
7. 前記基板は、主としてＳｉで構成された前記基材上に、主としてＳｉＯ_２で構成された前記第２の層と、主としてＳｉで構成された前記第１の層とがこの順で積層されてなるＳＯＩ基板である請求項１ないし６のいずれかに記載のエッチング方法。
8. 前記非エッチング材料は、ポリシリコンを主成分とするものである請求項７に記載のエッチング方法。
9. 前記非エッチング材料は、導電性を有するものである請求項１ないし８のいずれかに記載のエッチング方法。
10. 前記第４の工程の後、前記基材の前記構造体と反対の面側に、前記支持部と電気的に導通する導体パターンを形成する工程を有する請求項９に記載のエッチング方法。
11. 請求項１ないし１０のいずれかに記載のエッチング方法を用いて製造されたことを特徴とする振動子。
12. マイクロレゾネータである請求項１１に記載の振動子。
13. 請求項１１または１２に記載の振動子を備えることを特徴とする電子機器。

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