JP2010169690A

JP2010169690A - Angular velocity sensor

Info

Publication number: JP2010169690A
Application number: JP2010050264A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ouchi; 智大内; Hiroyuki Aizawa; 宏幸相澤; Toshiyuki Nozoe; 利幸野添
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2010-03-08
Publication date: 2010-08-05

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of tuning fork vibrators for angular velocity sensors, which inhibit unwanted signal generation towards Z-axis direction during tuning fork vibration towards X-axis direction to collectively be formed in silicon wafer, and the angular velocity sensor using the above thinned tuning fork vibrators for angular velocity sensors. <P>SOLUTION: In this manufacturing method, additional masses 7a and 7b are given to end sides on each main faces 1c, 1d on arms 1a, 1b of the tuning fork vibrator 3, and also to the outside and the inside of each of them, respectively. Grooves 8a and 8b are formed on end sides of each main faces 1c, 1d on arms 1a, 1b, and also on the outside and the inside of each of them, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、Ｘ軸方向への音叉振動時におけるＺ軸方向への不要信号の発生を抑制できる角速度センサに関するものである。 The present invention relates to an angular velocity sensor that can suppress generation of unnecessary signals in the Z-axis direction during tuning-fork vibration in the X-axis direction.

ドライエッチングを用いて角速度センサ用音叉型振動子を形成する製造方法としては、図７に示すようなものが知られている。図７において、１００はドライエッチング用のプラズマ発生源、１０１はプラズマ発生源１００から出射されるプラズマの進行方向、１０２はドライエッチング用マスクとしてのレジスト膜、１０３はシリコンウエハである。 As a manufacturing method for forming a tuning fork vibrator for an angular velocity sensor using dry etching, a method as shown in FIG. 7 is known. In FIG. 7, 100 is a plasma source for dry etching, 101 is a traveling direction of plasma emitted from the plasma source 100, 102 is a resist film as a mask for dry etching, and 103 is a silicon wafer.

レジスト膜１０２には、シリコンウエハ１０３内に複数の音叉型振動子を形成するための開口部が設けられている。 The resist film 102 is provided with openings for forming a plurality of tuning fork vibrators in the silicon wafer 103.

このレジスト膜１０２をシリコンウエハ１０３に重ね、プラズマ発生源１００から発せられるプラズマによりドライエッチングを行い、音叉型振動子を形成する。 The resist film 102 is overlaid on the silicon wafer 103, and dry etching is performed with plasma generated from the plasma generation source 100 to form a tuning fork vibrator.

図８は、図７に示す角速度センサ用音叉型振動子の製造方法におけるＡ部断面の詳細な製造工程を説明する工程図である。 FIG. 8 is a process diagram for explaining a detailed manufacturing process of a section A in the manufacturing method of the tuning-fork type vibrator for angular velocity sensor shown in FIG.

図８において、１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃはレジスト膜１０２内に設けられた音叉型振動子の各アームに対応した部分、１０４ａは１０２ａ部分と１０２ｂ部分の間に開口しドライエッチングされていく部分、１０４ｂは１０２ｂ部分と１０２ｃ部分の間に開口しドライエッチングされていく部分、１０５，１１２，１１３は保護膜、１０６，１０８，１０９，１１１はアームの側面、１０７，１１０はシリコンウエハ１０３におけるドライエッチング進行中の底部である。 In FIG. 8, 102a, 102b and 102c are portions corresponding to the respective arms of the tuning fork type vibrator provided in the resist film 102, 104a is a portion which is opened between the portions 102a and 102b and is dry etched, 104b Is a portion that is opened between the 102b portion and the 102c portion and is dry etched, 105, 112, and 113 are protective films, 106, 108, 109, and 111 are side surfaces of the arm, and 107 and 110 are dry etching progresses on the silicon wafer 103. The bottom of the inside.

図８（ａ）において、１０４ａ部分、１０４ｂ部分に対するプラズマの進行方向１０１は、シリコンウエハ１０３の法線に対して傾斜しているため、プラズマによるサイドエッチング効果により側面１０６、側面１０９はプラズマの進行方向１０１に対応するように傾斜する。しかし、側面１０８、側面１１１はそれぞれ１０２ｂ部分と１０２ｃ部分により影となるため、プラズマによるサイドエッチングは少なく、シリコンウエハ１０３のほぼ法線方向と平行になる。 In FIG. 8A, the plasma traveling direction 101 with respect to the 104a portion and the 104b portion is inclined with respect to the normal line of the silicon wafer 103. It inclines so as to correspond to the direction 101. However, since the side surface 108 and the side surface 111 are shaded by the 102b portion and the 102c portion, respectively, there is little side etching by plasma, and it is almost parallel to the normal direction of the silicon wafer 103.

図８（ｂ）において、図８（ａ）に見られるようなサイドエッチングの影響をできる限り軽減するために保護膜１０５を形成する。 In FIG. 8B, a protective film 105 is formed in order to reduce the influence of side etching as seen in FIG. 8A as much as possible.

図８（ｃ）から図８（ｆ）においては、それぞれ図８（ａ）、図８（ｂ）に示した製造工程が繰り返される。 In FIGS. 8C to 8F, the manufacturing steps shown in FIGS. 8A and 8B are repeated.

図８（ｇ）において、図８（ｆ）に示す保護膜１１３に覆われている状態からプラズマにより最終のドライエッチングが行われ、音叉型振動子のアームがシリコンウエハ１０３から完成した状態を示している。 FIG. 8G shows a state where the final dry etching is performed by plasma from the state covered with the protective film 113 shown in FIG. 8F and the arm of the tuning fork vibrator is completed from the silicon wafer 103. ing.

図８（ｇ）においても、図８（ａ）に示した音叉型振動子のアームの側面形状と同様に側面１０６，１０９はプラズマによるサイドエッチング効果によりプラズマの進行方向１０１に対応するように傾斜する。同じく、側面１０８，１１１はプラズマによるサイドエッチングは少なく、シリコンウエハ１０３のほぼ法線方向と平行になる。 Also in FIG. 8G, the side surfaces 106 and 109 are inclined so as to correspond to the plasma traveling direction 101 by the side etching effect by the plasma, similarly to the side shape of the arm of the tuning fork vibrator shown in FIG. To do. Similarly, the side surfaces 108 and 111 are less etched by plasma and are almost parallel to the normal direction of the silicon wafer 103.

上述したような角速度センサ用音叉型振動子の製造方法においては、シリコンウエハ１０３内に形成された音叉型振動子のアームの断面形状がシリコンウエハ１０３の中心部から周辺部に向かうほど矩形状から台形状へと変化する。そればかりか、シリコンウエハ１０３内での形成される位置毎にも異なってくる。これにより、シリコンウエハ１０３の中心部以外に形成された音叉型振動子においては、この振動子を音叉振動させる時にどうしても音叉振動方向以外への不要振動成分が発生してしまう。この不要振動成分の発生を抑制するために、例えば、特許文献１に記載されているような調整方法が用いられている。この調整方法は、シリコンウエハ１０３内に形成された音叉型振動子毎にそれぞれ個別に開口部を有したマスク（図示せず）を前記音叉型振動子に一体に貼り付けた状態で、音叉振動方向以外への不要振動成分が発生しなくなるまで計測しながら音叉型振動子のアームの質量を減じたり、または質量を付加したりする。 In the method for manufacturing the tuning fork vibrator for an angular velocity sensor as described above, the cross-sectional shape of the arm of the tuning fork vibrator formed in the silicon wafer 103 changes from a rectangular shape toward the periphery from the center of the silicon wafer 103. It changes to a trapezoid shape. In addition, the position varies depending on the position in the silicon wafer 103. As a result, in a tuning fork type vibrator formed in a portion other than the center portion of the silicon wafer 103, an unnecessary vibration component in a direction other than the tuning fork vibration direction is inevitably generated when the vibrator is vibrated. In order to suppress the generation of this unnecessary vibration component, for example, an adjustment method as described in Patent Document 1 is used. In this adjustment method, each tuning fork vibrator formed in the silicon wafer 103 is individually attached with a mask (not shown) having an opening, and the tuning fork vibration is integrally attached to the tuning fork vibrator. The mass of the tuning fork vibrator arm is reduced or added while measuring until no unnecessary vibration component in any direction is generated.

特開平１０−１３２５７３号公報JP-A-10-132573

しかしながら前述した従来の音叉型振動子の調整方法においては、開口部を有したマスクを音叉型振動子毎に一つ一つ一体に貼り付けなければならないため、音叉型振動子の厚さはどうしても厚くなってしまう。また、シリコンウエハ１０３内に形成された音叉型振動子の位置毎にアームの断面形状がそれぞれ異なる音叉型振動子毎に一つ一つ調整しなければならないという問題点もあった。 However, in the conventional tuning fork vibrator adjustment method described above, the mask having the opening must be attached to each tuning fork vibrator one by one. It will be thick. In addition, there is a problem that it is necessary to adjust each tuning fork vibrator having a different sectional shape for each position of the tuning fork vibrator formed in the silicon wafer 103 one by one.

本発明は、音叉型振動子のＸ軸方向への音叉振動時におけるＺ軸方向への不要信号の発生を抑制でき、シリコンウエハに一括して形成できる角速度センサを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an angular velocity sensor that can suppress the generation of unnecessary signals in the Z-axis direction during tuning-fork vibration in the X-axis direction of a tuning-fork vibrator and can be formed in a batch on a silicon wafer.

この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部とを有する振動子と、前記アームの主面上に設けられ前記アームをＸ軸方向に駆動する駆動部と、前記アームの主面上に設けられＹ軸周りに印加された角速度に起因する前記アームのＺ軸方向への振動を検出する検出部とを備えた角速度センサにおいて、前記アームの内の一方のアームの主面上の内側に偏在した第１の所定の位置に第１の所定の凹部が設けられている場合は、前記第１の所定の位置に対応するように前記アームの内の他方のアームの主面上の外側に偏在した第２の所定の位置に前記第１の所定の凹部とほぼ同じ形状の第２の所定の凹部が設けられ、前記第１の所定の凹部が前記一方のアームの主面上の外側に偏在した第３の所定の位置に設けられている場合は、前記第３の所定の位置に対応するように前記他方のアームの主面上の内側に偏在した第４の所定の位置に前記第１の所定の凹部とほぼ同じ形状の前記第２の所定の凹部が設けられた角速度センサであり、振動時におけるＺ軸方向への不要信号の発生を抑制できる。 In order to achieve this object, an invention according to claim 1 of the present invention is provided on a main surface of the arm, and a vibrator having at least two arms and at least one base for connecting the arms. A drive unit configured to drive the arm in the X-axis direction; and a detection unit configured to detect vibration in the Z-axis direction of the arm caused by an angular velocity applied around the Y-axis provided on the main surface of the arm. In the angular velocity sensor, when the first predetermined recess is provided at the first predetermined position unevenly distributed on the main surface of one of the arms, the first predetermined position is provided. A second predetermined recess having substantially the same shape as the first predetermined recess is provided at a second predetermined position unevenly distributed on the main surface of the other arm of the arms. , The first predetermined recess is the one arm. When the second predetermined position is unevenly distributed on the outside of the main surface of the second arm, the fourth position is unevenly distributed on the main surface of the other arm so as to correspond to the third predetermined position. The angular velocity sensor is provided with the second predetermined recess having substantially the same shape as the first predetermined recess at a predetermined position, and can suppress generation of an unnecessary signal in the Z-axis direction during vibration.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、第１または第３の所定の位置に設けられた第１の所定の凹部と第２または第４の所定の位置に設けられた第２の所定の凹部は、アームのＹ軸方向に伸びた所定の長さ、幅と深さを有した溝であり、音叉振動時におけるＺ軸方向への不要信号の発生を広範囲かつ高精度に抑制できる。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first predetermined concave portion provided at the first or third predetermined position and the second or fourth predetermined position are provided. The second predetermined recess is a groove having a predetermined length, width, and depth extending in the Y-axis direction of the arm, and can generate an unnecessary signal in the Z-axis direction in a wide range and high during vibration of the tuning fork. The accuracy can be suppressed.

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、第１、第２の所定の位置にそれぞれ第１、第２の所定の凹部が設けられている場合は、第３、第４の所定の位置にそれぞれほぼ同一の形状の第１、第２の所定の凸状の付加質量が設けられ、前記第３、第４の所定の位置にそれぞれ前記第１、第２の所定の凹部が設けられている場合は、前記第１、第２の所定の位置にそれぞれ前記第１、第２の所定の凸状の付加質量が設けられており、アーム上に構成される駆動部および検出部と同一の材料を用いて、音叉振動時におけるＺ軸方向への不要信号の発生を広範囲に抑制できる。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, when the first and second predetermined recesses are provided at the first and second predetermined positions, respectively, the third and second First and second predetermined convex additional masses having substantially the same shape are provided at predetermined positions of 4, respectively, and the first and second predetermined positions are provided at the third and fourth predetermined positions, respectively. When the concave portion is provided, the first and second predetermined convex additional masses are provided at the first and second predetermined positions, respectively, and the driving unit configured on the arm and By using the same material as that of the detection unit, generation of unnecessary signals in the Z-axis direction during tuning fork vibration can be suppressed over a wide range.

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、第１または第３の所定の位置に設けられた第１の所定の凸状の付加質量と第２または第４の所定の位置に設けられた第２の所定の凸状の付加質量は、アームのＹ軸方向に伸びた所定の長さ、幅と厚さを有した矩形状であり、音叉振動時におけるＺ軸方向への不要信号の発生を広範囲に抑制する場合、調整量の管理が容易になる。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the first predetermined convex additional mass provided at the first or third predetermined position and the second or fourth predetermined mass are provided. The second predetermined convex additional mass provided at the position is a rectangular shape having a predetermined length, width and thickness extending in the Y-axis direction of the arm, and extending in the Z-axis direction during tuning fork vibration. When the generation of unnecessary signals is suppressed over a wide range, the adjustment amount can be easily managed.

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、第１、第２の所定の凸状の付加質量は、物理的蒸着法により形成された金属材料または圧電材料の少なくともいずれか１つからなり、アーム上に構成される駆動部および検出部と同一の材料を用いて、必要に応じて前記金属材料または圧電材料を選択することで、音叉振動時におけるＺ軸方向への不要信号の発生を広範囲に、かつ、微小な調整が容易となる。 The invention according to claim 5 is the invention according to claim 3, wherein the first and second predetermined additional masses are at least one of a metal material and a piezoelectric material formed by physical vapor deposition. By using the same material as the drive unit and detection unit configured on the arm and selecting the metal material or piezoelectric material as necessary, it is unnecessary in the Z-axis direction during tuning fork vibration It is easy to make fine adjustments over a wide range of signal generation.

請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、第１、第２の所定の凹部としての溝の幅の寸法は、一方のアームと他方のアームの間の隙間の寸法に対して、ほぼ１／１０以下であり、音叉を構成する材料の厚さに対して音叉振動時におけるＺ軸方向への不要信号の発生を任意に調整することが容易となる。 According to a sixth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the dimension of the width of the groove as the first and second predetermined recesses is the dimension of the gap between one arm and the other arm. On the other hand, it is approximately 1/10 or less, and it becomes easy to arbitrarily adjust the generation of unnecessary signals in the Z-axis direction during tuning fork vibration with respect to the thickness of the material constituting the tuning fork.

本発明の角速度センサは、少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部とを有する振動子と、前記アームの主面上に設けられ前記アームをＸ軸方向に駆動する駆動部と、前記アームの主面上に設けられＹ軸周りに印加された角速度に起因する前記アームのＺ軸方向への振動を検出する検出部とを備えた角速度センサにおいて、前記アームの内の一方のアームの主面上の内側に偏在した第１の所定の位置に第１の所定の凹部が設けられている場合は、前記第１の所定の位置に対応するように前記アームの内の他方のアームの主面上の外側に偏在した第２の所定の位置に前記第１の所定の凹部とほぼ同じ形状の第２の所定の凹部が設けられ、前記第１の所定の凹部が前記一方のアームの主面上の外側に偏在した第３の所定の位置に設けられている場合は、前記第３の所定の位置に対応するように前記他方のアームの主面上の内側に偏在した第４の所定の位置に前記第１の所定の凹部とほぼ同じ形状の前記第２の所定の凹部が設けられた角速度センサであり、振動時におけるＺ軸方向への不要信号の発生を抑制できる。 An angular velocity sensor according to the present invention includes a vibrator having at least two arms and at least one base connecting the arms, a drive unit that is provided on the main surface of the arm and drives the arm in the X-axis direction, An angular velocity sensor provided on a main surface of the arm and including a detection unit that detects vibration in the Z-axis direction of the arm caused by an angular velocity applied around the Y-axis, and one of the arms If the first predetermined recess is provided at the first predetermined position that is unevenly distributed on the inner surface of the first surface, the other arm of the arms so as to correspond to the first predetermined position A second predetermined recess having substantially the same shape as the first predetermined recess is provided at a second predetermined position unevenly distributed on the outer surface of the first surface, and the first predetermined recess is the one arm. 3rd place unevenly distributed on the outside of the main surface And the first predetermined recess at a fourth predetermined position unevenly distributed on the main surface of the other arm so as to correspond to the third predetermined position. The angular velocity sensor is provided with the second predetermined recess having substantially the same shape, and can suppress generation of unnecessary signals in the Z-axis direction during vibration.

本発明の実施の形態１における角速度センサ用音叉型振動子の構造を説明するための斜視図The perspective view for demonstrating the structure of the tuning fork type vibrator for angular velocity sensors in Embodiment 1 of this invention 同実施の形態１におけるシリコンウエハ内に形成される角速度センサ用音叉型振動子の配置図Arrangement diagram of tuning fork type vibrator for angular velocity sensor formed in silicon wafer in embodiment 1 同角速度センサ用音叉型振動子の製造プロセスの主要工程を説明するための工程図Process diagram for explaining the main steps of the manufacturing process of the tuning fork vibrator for the angular velocity sensor 図２のＡ−Ａ断面における製造プロセスを説明するための工程図Process drawing for demonstrating the manufacturing process in the AA cross section of FIG. 図２のＢ−Ｂ断面における製造プロセスを説明するための工程図Process drawing for demonstrating the manufacturing process in the BB cross section of FIG. 同製造プロセスを用いて形成されたシリコンウエハ内の角速度センサ用音叉型振動子のＸ軸方向の位置とＺ軸方向へ発生する不要信号との関係を説明するための特性図Characteristic diagram for explaining the relationship between the position in the X-axis direction and the unnecessary signal generated in the Z-axis direction of the tuning fork vibrator for an angular velocity sensor in the silicon wafer formed using the same manufacturing process 従来の角速度センサ用音叉型振動子の製造方法の概略図Schematic diagram of a conventional method of manufacturing a tuning fork vibrator for an angular velocity sensor 図７に示す製造方法のＡ部断面の詳細な製造プロセスを説明するための工程図Process drawing for demonstrating the detailed manufacturing process of the A section of the manufacturing method shown in FIG.

以下に本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における角速度センサ用音叉型振動子の構造を説明するための斜視図、図２は同実施の形態１におけるシリコンウエハ内に形成される角速度センサ用音叉型振動子の配置図、図３は同角速度センサ用音叉型振動子の製造プロセスの主要工程を説明するための工程図、図４は、図２のＡ−Ａ断面における製造プロセスを説明するための工程図、図５は、図２のＢ−Ｂ断面における製造プロセスを説明するための工程図、図６は、同製造プロセスを用いて形成されたシリコンウエハ内の角速度センサ用音叉型振動子のＸ軸方向の位置とＺ軸方向へ発生する不要信号との関係を説明するための特性図である。 (Embodiment 1)
1 is a perspective view for explaining the structure of a tuning fork vibrator for an angular velocity sensor according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a tuning fork vibration for an angular velocity sensor formed in a silicon wafer according to Embodiment 1. FIG. FIG. 3 is a process diagram for explaining the main steps of the manufacturing process of the tuning fork vibrator for the angular velocity sensor, and FIG. 4 is a process for explaining the manufacturing process in the AA cross section of FIG. FIG. 5 is a process diagram for explaining the manufacturing process in the BB cross section of FIG. 2, and FIG. 6 is an X of a tuning fork vibrator for an angular velocity sensor in a silicon wafer formed by using the manufacturing process. It is a characteristic view for demonstrating the relationship between the position of an axial direction, and the unnecessary signal generate | occur | produced to a Z-axis direction.

以下に、本実施の形態１における角速度センサ用音叉型振動子の構成について主に説明する。 Hereinafter, the configuration of the tuning fork vibrator for angular velocity sensor according to the first embodiment will be mainly described.

図１において、１ａ，１ｂはアーム、１ｃ，１ｄはアーム１ａ，１ｂのそれぞれの主面、２はアーム１ａとアーム１ｂを連結する基部、３はアーム１ａ，１ｂと基部２を少なくとも有した非圧電材料であるシリコンからなる音叉型振動子、４ａ，４ｂはアーム１ａの主面１ｃ上のそれぞれ外側と内側に設けられた下部電極（図示せず）、圧電膜（図示せず）と上部電極（図示せず）からなる駆動部、４ｃ，４ｄはアーム１ｂの主面１ｄ上のそれぞれ内側と外側に設けられた下部電極（図示せず）、圧電膜（図示せず）と上部電極（図示せず）からなる駆動部、５ａ，５ｂはアーム１ａ，１ｂのそれぞれの主面１ｃ，１ｄ上に設けられた下部電極（図示せず）、圧電膜（図示せず）と上部電極（図示せず）からなる検出部、７ａはアーム１ａの主面１ｃ上の先端側、かつ、第３の所定の位置としての外側に設けられた下部電極（図示せず）と圧電膜（図示せず）からなる第１の所定の凸状の付加質量としての矩形状の付加質量、７ｂはアーム１ｂの主面１ｄ上の先端側、かつ、第４の所定の位置としての内側に設けられた下部電極（図示せず）と圧電膜（図示せず）からなる第２の所定の凸状の付加質量としての矩形状の付加質量、８ａはアーム１ａの主面１ｃ上の先端側、かつ、第１の所定の位置としての内側に設けられた第１の所定の凹部としての溝、８ｂはアーム１ｂの主面１ｄ上の先端側、かつ、第２の所定の位置としての外側に設けられた第２の所定の凹部としての溝である。アーム１ａ，１ｂのＸ軸方向の幅はそれぞれ２００μｍ、Ｙ軸方向の長さは３．１ｍｍ、Ｚ軸方向の厚さは２００μｍである。また、アーム１ａとアーム１ｂの隙間は５０μｍである。駆動部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに駆動電圧を印加することにより音叉型振動子３のアーム１ａ，１ｂはＸ軸方向に振動する。また、Ｘ軸方向にアーム１ａ，１ｂが振動している時に、Ｙ軸周りに角速度Ωが印加されるとコリオリ力によりアーム１ａ，１ｂはＺ軸方向に振動する。このＺ軸方向に振動するアーム１ａ，１ｂのそれぞれの主面１ｃ，１ｄ上に設けられた検出部５ａ，５ｂに発生する電荷を検出回路（図示せず）で処理することにより角速度信号出力を得る。 In FIG. 1, 1a and 1b are arms, 1c and 1d are main surfaces of the arms 1a and 1b, 2 is a base for connecting the arms 1a and 1b, and 3 is a non-layer having at least the arms 1a, 1b and a base 2. Tuning fork vibrators 4a and 4b made of silicon, which is a piezoelectric material, are a lower electrode (not shown), a piezoelectric film (not shown) and an upper electrode provided on the outer and inner sides of the main surface 1c of the arm 1a (4) and 4d are lower electrodes (not shown), piezoelectric films (not shown), and upper electrodes (not shown) provided on the inner and outer sides of the main surface 1d of the arm 1b. The drive unit 5a, 5b is composed of a lower electrode (not shown), a piezoelectric film (not shown) and an upper electrode (not shown) provided on the main surfaces 1c, 1d of the arms 1a, 1b. 7a is a detection unit consisting of the arm 1a. As a first predetermined convex additional mass composed of a lower electrode (not shown) and a piezoelectric film (not shown) provided on the tip side on the surface 1c and outside as a third predetermined position. A rectangular additional mass 7b is a lower electrode (not shown) and a piezoelectric film (not shown) provided on the tip side on the main surface 1d of the arm 1b and on the inner side as a fourth predetermined position. A rectangular additional mass 8a, which is a second predetermined convex additional mass, is provided on the leading end side on the main surface 1c of the arm 1a and on the inner side as the first predetermined position. A groove 8b is a groove as a second predetermined recess provided on the leading end side of the main surface 1d of the arm 1b and outside as a second predetermined position. Each of the arms 1a and 1b has a width in the X-axis direction of 200 μm, a length in the Y-axis direction of 3.1 mm, and a thickness in the Z-axis direction of 200 μm. The gap between the arm 1a and the arm 1b is 50 μm. By applying a drive voltage to the drive units 4a, 4b, 4c, and 4d, the arms 1a and 1b of the tuning fork vibrator 3 vibrate in the X-axis direction. Further, when the arms 1a and 1b are vibrating in the X-axis direction and the angular velocity Ω is applied around the Y-axis, the arms 1a and 1b vibrate in the Z-axis direction due to Coriolis force. An angular velocity signal output is obtained by processing charges generated in the detection portions 5a and 5b provided on the principal surfaces 1c and 1d of the arms 1a and 1b vibrating in the Z-axis direction by a detection circuit (not shown). obtain.

図２において、１０はシリコンウエハであり、音叉型振動子３のアーム１ａ，１ｂの長手方向がシリコンウエハ１０のＹ軸方向を向くようにシリコンウエハ１０内に多数設けられている。 In FIG. 2, reference numeral 10 denotes a silicon wafer, and a large number of silicon wafers 10 are provided in the silicon wafer 10 so that the longitudinal directions of the arms 1 a and 1 b of the tuning fork vibrator 3 are directed to the Y-axis direction of the silicon wafer 10.

図３において、（１）は下部電極成膜工程、（２）は圧電膜成膜工程、（３）は上部電極成膜工程、（４）は上部電極用レジスト膜のパターンニング工程、（５）は上部電極のエッチング工程、（６）は圧電膜、下部電極用レジスト膜のパターンニング工程、（７）は圧電膜、下部電極エッチング工程、（８）は音叉型振動子形成用レジスト膜のパターンニング工程、（９）はシリコンウエハのエッチング工程である。 3, (1) is a lower electrode film forming process, (2) is a piezoelectric film forming process, (3) is an upper electrode film forming process, (4) is a patterning process of an upper electrode resist film, (5 ) Is the etching process for the upper electrode, (6) is the patterning process for the resist film for the piezoelectric film and the lower electrode, (7) is the etching process for the piezoelectric film and the lower electrode, and (8) is the resist film for tuning fork vibrator formation. The patterning step (9) is a silicon wafer etching step.

図４、図５は、シリコンウエハ１０の中心から−Ｘ軸方向に向かって３０ｍｍの位置にある角速度センサ用音叉型振動子３を形成していく例について、以下に詳細を述べる。 4 and 5 describe in detail an example of forming the tuning-fork vibrator 3 for an angular velocity sensor at a position of 30 mm from the center of the silicon wafer 10 toward the −X axis direction.

図４（ａ）は、図３に示す下部電極成膜工程（１）に対応し、外形がφ４インチで、厚さが２００μｍのシリコンウエハ１０を蒸着装置にセットし、下部電極としての厚さ３０００ÅのＰｔ−Ｔｉ膜１１を蒸着する。 4A corresponds to the lower electrode film forming step (1) shown in FIG. 3, and a silicon wafer 10 having an outer diameter of 4 inches and a thickness of 200 μm is set in a vapor deposition apparatus, and the thickness as a lower electrode is shown. A 3000 Pt-Ti film 11 is deposited.

図４（ｂ）は、図３に示す圧電膜成膜工程（２）に対応し、Ｐｔ−Ｔｉ膜１１が蒸着されたシリコンウエハ１０をスパッタ装置にセットし、圧電膜としての厚さが２．５μｍのＰＺＴ膜１２を物理的蒸着法の一種であるスパッタリングにより形成する。 FIG. 4B corresponds to the piezoelectric film forming step (2) shown in FIG. 3, and the silicon wafer 10 on which the Pt—Ti film 11 is deposited is set in a sputtering apparatus, and the thickness as the piezoelectric film is 2. A .5 μm PZT film 12 is formed by sputtering, which is a kind of physical vapor deposition.

図４（ｃ）は、図３に示す上部電極成膜工程（３）に対応し、ＰＺＴ膜１２が形成されたシリコンウエハ１０をスパッタ装置にセットし、上部電極としての厚さが３０００ÅのＡｕ／Ｔｉ膜１３を物理的蒸着法の一種であるスパッタリングにより形成する。 FIG. 4C corresponds to the upper electrode film forming step (3) shown in FIG. 3, in which the silicon wafer 10 on which the PZT film 12 is formed is set in a sputtering apparatus, and the thickness of the upper electrode as Au is 3000 mm. / Ti film 13 is formed by sputtering, which is a kind of physical vapor deposition.

図４（ｄ）は、図３に示す上部電極用レジスト膜のパターンニング工程（４）に対応し、Ａｕ／Ｔｉ膜１３の上にレジスト膜１４を塗布し、図１に示す駆動部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、検出部５ａ，５ｂに対応する形状にパターンニングする。 4D corresponds to the patterning step (4) of the resist film for the upper electrode shown in FIG. 3, and a resist film 14 is applied on the Au / Ti film 13, and the drive unit 4a, FIG. 4b, 4c, 4d, and patterning to shapes corresponding to the detectors 5a, 5b.

図４（ｅ）は、図３に示す上部電極のエッチング工程（５）に対応し、パターンニングされたレジスト膜１４が付与されたシリコンウエハ１０をドライエッチング装置にセットし、Ａｕ／Ｔｉ膜１３を前記パターンニングされたレジスト膜１４を介して、駆動部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを構成する上部電極としてのＡｕ／Ｔｉ膜４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈ、検出部５ａ，５ｂを構成する上部電極としてのＡｕ／Ｔｉ膜５ｃ，５ｄがドライエッチングによりそれぞれ形成される。 FIG. 4E corresponds to the etching process (5) of the upper electrode shown in FIG. 3, and the silicon wafer 10 provided with the patterned resist film 14 is set in a dry etching apparatus, and the Au / Ti film 13 Through the patterned resist film 14, Au / Ti films 4e, 4f, 4g, 4h as upper electrodes constituting the drive parts 4a, 4b, 4c, 4d, and upper parts constituting the detection parts 5a, 5b Au / Ti films 5c and 5d as electrodes are formed by dry etching, respectively.

図４（ｆ）は、図３に示す圧電膜、下部電極用レジスト膜のパターンニング工程（６）に対応し、ＰＺＴ膜１２とＡｕ／Ｔｉ膜４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈ，５ｃ，５ｄの上に第１のレジスト膜としてのレジスト膜１５を塗布し、レジスト膜１５に図１に示す駆動部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと検出部５ａ，５ｂに対応するような形状の第１の開口部をパターンニングする。 FIG. 4 (f) corresponds to the patterning step (6) of the piezoelectric film and lower electrode resist film shown in FIG. 3, and the PZT film 12 and the Au / Ti films 4e, 4f, 4g, 4h, 5c, and 5d. A resist film 15 as a first resist film is applied thereon, and a first opening having a shape corresponding to the drive units 4a, 4b, 4c, 4d and the detection units 5a, 5b shown in FIG. Pattern the part.

図４（ｇ）は、図３に示す圧電膜、下部電極エッチング工程（７）に対応し、パターンニングされた第１の開口部を有したレジスト膜１５が付与されたシリコンウエハ１０をドライエッチング装置にセットし、ＰＺＴ膜１２とＰｔ−Ｔｉ膜１１を前記パターンニングされたレジスト膜１５を介して、第１のドライエッチング加工としてのドライエッチングにより駆動部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを構成するＰＺＴ膜４ｉ，４ｊ，４ｋ，４ｌ、Ｐｔ−Ｔｉ膜４ｍ，４ｎ，４ｏ，４ｐと、検出部５ａ，５ｂを構成するＰＺＴ膜５ｅ，５ｆ、Ｐｔ−Ｔｉ膜５ｇ，５ｈがそれぞれ形成される。 4G corresponds to the piezoelectric film and lower electrode etching step (7) shown in FIG. 3, and dry-etches the silicon wafer 10 provided with the resist film 15 having the patterned first opening. The drive units 4a, 4b, 4c, and 4d are configured by dry etching as the first dry etching process through the patterned resist film 15 with the PZT film 12 and the Pt-Ti film 11 set in the apparatus. PZT films 4i, 4j, 4k and 4l, Pt-Ti films 4m, 4n, 4o and 4p, and PZT films 5e and 5f and Pt-Ti films 5g and 5h constituting detection parts 5a and 5b are formed, respectively.

図４（ｈ）は、図３に示す音叉型振動子形成用レジスト膜のパターンニング工程（８）に対応し、図１に示す駆動部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと検出部５ａ，５ｂとシリコンウエハ１０上に第２のレジスト膜としてのレジスト膜１６を塗布し、レジスト膜１６に図１に
示すアーム１ａと１ｂの隙間が５０μｍに対応するような形状の第２の開口部をパターンニングする。 FIG. 4H corresponds to the patterning step (8) of the tuning fork vibrator forming resist film shown in FIG. 3, and includes the drive units 4a, 4b, 4c, 4d and the detection units 5a, 5b shown in FIG. A resist film 16 as a second resist film is applied on the silicon wafer 10, and a second opening having a shape corresponding to the gap between the arms 1a and 1b shown in FIG. To do.

図４（ｉ）は、図３に示すシリコンウエハのエッチング工程（９）に対応し、パターンニングされた第２の開口部を有したレジスト膜１６が付与されたシリコンウエハ１０をドライエッチング装置にセットし、シリコンウエハ１０にＳＦ₆ガスを用い、ｒｆ電力２５
００Ｗで８秒ドライエッチングし、その後、ＣＦ₄ガスに交換し、ｒｆ電力１８００Ｗで
３秒印加し保護膜（図示せず）を付着させる。前記ドライエッチングと保護膜の付着を１セットにした工程を２４０セット繰り返す第２のドライエッチング加工としてドライエッチングを行う。第２のドライエッチング加工後のアーム１ａの内側面１７ａはプラズマの進行方向に対応するような傾斜面となっており、アーム１ａの外側面１８ａはシリコンウエハ１０の表面にほぼ垂直な面に仕上がっている。同様に、アーム１ｂの外側面１７ｂはプラズマの進行方向に対応するような傾斜面となっており、アーム１ｂの内側面１８ｂはシリコンウエハ１０の表面にほぼ垂直な面に仕上がっている。 FIG. 4I corresponds to the silicon wafer etching step (9) shown in FIG. 3, and the silicon wafer 10 provided with the resist film 16 having the patterned second opening is used as a dry etching apparatus. Set, using SF ₆ gas for the silicon wafer 10, rf power 25
A dry etching is performed at 00W for 8 seconds, and then the CF ₄ gas is exchanged, and a protective film (not shown) is attached by applying an rf power of 1800 W for 3 seconds. Dry etching is performed as a second dry etching process in which the dry etching and the process of attaching the protective film as one set are repeated 240 sets. The inner side surface 17a of the arm 1a after the second dry etching process has an inclined surface corresponding to the plasma traveling direction, and the outer side surface 18a of the arm 1a is finished to a surface substantially perpendicular to the surface of the silicon wafer 10. ing. Similarly, the outer surface 17b of the arm 1b is an inclined surface corresponding to the plasma traveling direction, and the inner surface 18b of the arm 1b is finished to a surface substantially perpendicular to the surface of the silicon wafer 10.

図５（ａ）は、図３に示す下部電極成膜工程（１）に対応した前述の図４（ａ）に示す工程と同じである。 FIG. 5A is the same as the process shown in FIG. 4A corresponding to the lower electrode film forming process (1) shown in FIG.

図５（ｂ）は、図３に示す圧電膜成膜工程（２）に対応した前述の図４（ｂ）に示す工程と同じである。 FIG. 5B is the same as the process shown in FIG. 4B corresponding to the piezoelectric film forming process (2) shown in FIG.

図５（ｃ）は、図３に示す上部電極成膜工程（３）に対応した前述の図４（ｃ）に示す工程と同じである。 FIG. 5C is the same as the process shown in FIG. 4C corresponding to the upper electrode film forming process (3) shown in FIG.

図５（ｄ）は、基本的に図４（ｄ）に示す工程と同様に図３に示す上部電極用レジスト膜のパターンニング工程（４）に対応するが、Ａｕ／Ｔｉ膜１３の上にレジスト膜１４を塗布し、露光、現像した後に、Ａｕ／Ｔｉ膜１３全面を覆うレジスト膜１４は完全に除去される。 FIG. 5D basically corresponds to the upper electrode resist film patterning step (4) shown in FIG. 3 as in the step shown in FIG. 4D, but on the Au / Ti film 13. After the resist film 14 is applied, exposed and developed, the resist film 14 covering the entire surface of the Au / Ti film 13 is completely removed.

図５（ｅ）は、基本的に図４（ｅ）に示す工程と同様に図３に示す上部電極のエッチング工程（５）に対応するが、Ａｕ／Ｔｉ膜１３は図４（ｅ）に記したドライエッチングにより完全に取り除かれる。 5 (e) basically corresponds to the upper electrode etching step (5) shown in FIG. 3 as in the step shown in FIG. 4 (e), but the Au / Ti film 13 is shown in FIG. 4 (e). It is completely removed by the dry etching described.

図５（ｆ）は、基本的に図４（ｆ）に示す工程と同様に図３に示す圧電膜、下部電極用レジスト膜のパターンニング工程（６）に対応し、ＰＺＴ膜１２とＰｔ−Ｔｉ膜１１の上に第１のレジスト膜としてのレジスト膜１５を塗布し、レジスト膜１５に図１に示す付加質量７ａ，７ｂに対応するような形状の第４の開口部をパターンニングする。 5 (f) basically corresponds to the patterning step (6) of the piezoelectric film and the lower electrode resist film shown in FIG. 3 in the same manner as the step shown in FIG. 4 (f). A resist film 15 as a first resist film is applied on the Ti film 11, and a fourth opening having a shape corresponding to the additional masses 7a and 7b shown in FIG.

図５（ｇ）は、基本的に図４（ｇ）に示す工程と同様に図３に示す圧電膜、下部電極エッチング工程（７）に対応し、パターンニングされた第４の開口部を有したレジスト膜１５が付与されたシリコンウエハ１０をドライエッチング装置にセットし、ＰＺＴ膜１２とＰｔ−Ｔｉ膜１１を前記パターンニングされたレジスト膜１５を介して、第１のドライエッチング加工としてのドライエッチングにより図１に示す付加質量７ａ，７ｂを構成するＰＺＴ膜７ｃ，７ｄ、Ｐｔ−Ｔｉ膜７ｅ，７ｆがそれぞれ形成される。付加質量７ａ，７ｂの形状はＸ軸方向の幅９０μｍ、Ｙ軸方向の長さ１８００μｍである。 FIG. 5G basically corresponds to the piezoelectric film shown in FIG. 3 and the lower electrode etching step (7) similarly to the step shown in FIG. 4G, and has a patterned fourth opening. The silicon wafer 10 provided with the resist film 15 is set in a dry etching apparatus, and the PZT film 12 and the Pt—Ti film 11 are dried as a first dry etching process via the patterned resist film 15. By etching, PZT films 7c and 7d and Pt-Ti films 7e and 7f constituting the additional masses 7a and 7b shown in FIG. 1 are formed, respectively. The shapes of the additional masses 7a and 7b have a width of 90 μm in the X-axis direction and a length of 1800 μm in the Y-axis direction.

図５（ｈ）は、基本的に図４（ｈ）に示す工程と同様に図３に示す音叉型振動子形成用レジスト膜のパターンニング工程（８）に対応するが、図１に示す付加質量７ａ，７ｂとシリコンウエハ１０上に第２のレジスト膜としてのレジスト膜１６を塗布し、図１に示すアーム１ａと１ｂの隙間５０μｍに対応するような形状を有した第２の開口部と溝８ａ，
８ｂに対応するような形状（Ｘ軸方向の幅５μｍ、Ｙ軸方向の長さ１８００μｍ）を有した第３の開口部をパターンニングする。 FIG. 5 (h) basically corresponds to the patterning step (8) of the tuning fork vibrator forming resist film shown in FIG. 3 as in the step shown in FIG. 4 (h). A resist film 16 as a second resist film is applied on the masses 7a and 7b and the silicon wafer 10, and a second opening having a shape corresponding to the gap 50 μm between the arms 1a and 1b shown in FIG. Groove 8a,
The third opening having a shape corresponding to 8b (width in the X-axis direction is 5 μm and length in the Y-axis direction is 1800 μm) is patterned.

図５（ｉ）は、基本的に図４（ｉ）に示す工程と同様に図３に示すシリコンウエハのエッチング工程（９）に対応し、パターンニングされた第２の開口部と第３の開口部を有したレジスト膜１６が付与されたシリコンウエハ１０を図４（ｉ）に記したドライエッチング装置にセットし、シリコンウエハ１０にＳＦ₆ガスを用い、ｒｆ電力２５００Ｗで８秒
ドライエッチングし、その後、ＣＦ₄ガスに交換し、ｒｆ電力１８００Ｗで３秒印加し保
護膜（図示せず）を付着させる。前記ドライエッチングと保護膜の付着を１セットにした工程を２４０セット繰り返す第２のドライエッチング加工としてドライエッチングを行う。第２のドライエッチング加工後のアーム１ａの内側面１７ａは、図４（ｉ）に示したと同様にプラズマの進行方向に対応するような傾斜面となっており、アーム１ａの外側面１８ａはシリコンウエハ１０の表面にほぼ垂直な面に仕上がっている。同様に、アーム１ｂの外側面１７ｂはプラズマの進行方向に対応するような傾斜面となっており、アーム１ｂの内側面１８ｂはシリコンウエハ１０の表面にほぼ垂直な面に仕上がっている。アーム１ａに形成された溝８ａの形状は、Ｘ軸方向の幅が５μｍ、Ｙ軸方向の長さが１８００μｍ、Ｚ軸方向の深さが１００μｍとなる。同様に、アーム１ｂに形成された溝８ｂの形状は、Ｘ軸方向の幅が５μｍ、Ｙ軸方向の長さが１８００μｍ、Ｚ軸方向の深さがほぼ１００μｍとなる。 FIG. 5 (i) basically corresponds to the silicon wafer etching step (9) shown in FIG. 3 in the same way as the step shown in FIG. 4 (i). The silicon wafer 10 provided with the resist film 16 having an opening is set in the dry etching apparatus shown in FIG. 4 (i), and the silicon wafer 10 is dry-etched for 8 seconds at an rf power of 2500 W using SF ₆ gas. Thereafter, the CF ₄ gas is replaced, and a protective film (not shown) is attached by applying for 3 seconds at an rf power of 1800 W. Dry etching is performed as a second dry etching process in which the dry etching and the process of attaching the protective film as one set are repeated 240 sets. The inner side surface 17a of the arm 1a after the second dry etching is an inclined surface corresponding to the plasma traveling direction as shown in FIG. 4 (i), and the outer side surface 18a of the arm 1a is silicon. The surface is finished almost perpendicular to the surface of the wafer 10. Similarly, the outer surface 17b of the arm 1b is an inclined surface corresponding to the plasma traveling direction, and the inner surface 18b of the arm 1b is finished to a surface substantially perpendicular to the surface of the silicon wafer 10. The groove 8a formed in the arm 1a has a width in the X-axis direction of 5 μm, a length in the Y-axis direction of 1800 μm, and a depth in the Z-axis direction of 100 μm. Similarly, the shape of the groove 8b formed in the arm 1b is such that the width in the X-axis direction is 5 μm, the length in the Y-axis direction is 1800 μm, and the depth in the Z-axis direction is approximately 100 μm.

図４、図５においては、図２に示すシリコンウエハ１０の中心から−Ｘ軸方向に向かって３０ｍｍの位置にある角速度センサ用音叉型振動子３を形成する例について詳細に説明したが、プラズマの進行方向を考慮に入れ、例えば図２に示すシリコンウエハ１０の中心から−Ｘ軸方向に向かって２０ｍｍの位置にある角速度センサ用音叉型振動子３において、アーム１ａに形成される溝８ａの形状は、Ｘ軸方向の幅が５μｍ、Ｙ軸方向の長さが９００μｍ、Ｚ軸方向の深さがほぼ１００μｍとなるように、第２のレジスト膜としてのレジスト膜１６の第３の開口部を設計する。同様に、図２に示すシリコンウエハ１０の中心から−Ｘ軸方向に向かって１０ｍｍの位置にある角速度センサ用音叉型振動子３において、アーム１ａに形成される溝８ａの形状は、Ｘ軸方向の幅が５μｍ、Ｙ軸方向の長さが３００μｍ、Ｚ軸方向の深さがほぼ１００μｍとなるように、第２のレジスト膜としてのレジスト膜１６の第３の開口部を設計する。 4 and 5, the example of forming the tuning-fork vibrator 3 for the angular velocity sensor located 30 mm from the center of the silicon wafer 10 shown in FIG. 2 toward the −X axis direction has been described in detail. For example, in the tuning-fork vibrator 3 for an angular velocity sensor located at a position of 20 mm from the center of the silicon wafer 10 shown in FIG. 2 toward the −X axis direction, the groove 8a formed in the arm 1a is taken into consideration. The third opening of the resist film 16 as the second resist film is shaped so that the width in the X-axis direction is 5 μm, the length in the Y-axis direction is 900 μm, and the depth in the Z-axis direction is approximately 100 μm. To design. Similarly, in the angular velocity sensor tuning fork vibrator 3 at a position 10 mm from the center of the silicon wafer 10 shown in FIG. 2 toward the −X axis direction, the shape of the groove 8a formed in the arm 1a is the X axis direction. The third opening of the resist film 16 as the second resist film is designed so that the width of the first resist film is 5 μm, the length in the Y-axis direction is 300 μm, and the depth in the Z-axis direction is approximately 100 μm.

図６において、横軸はシリコンウエハ１０の中心からＸ軸方向の距離（ｍｍ）、Ｙ軸は音叉型振動子３をＸ軸方向に駆動した時のＺ軸方向へ発生する不要信号（任意）である。また、図７に示す従来のドライエッチング加工によりシリコンウエハ１０３から音叉型振動子を製造する方法で形成された音叉型振動子をＸ軸方向に駆動した時に発生するＺ軸方向への不要信号の値を図６に併記してある。図６に示すように、シリコンウエハ１０の中心からＸ軸方向に±３０ｍｍの範囲において、所望の角速度センサに要求されるＺ軸方向への不要信号の発生量が許容値以内に収まっていることがわかる。 In FIG. 6, the horizontal axis is the distance (mm) in the X-axis direction from the center of the silicon wafer 10, and the Y-axis is an unnecessary signal generated in the Z-axis direction when the tuning fork vibrator 3 is driven in the X-axis direction (arbitrary). It is. Further, unnecessary signals in the Z-axis direction generated when the tuning-fork vibrator formed by the method of manufacturing the tuning-fork vibrator from the silicon wafer 103 by the conventional dry etching process shown in FIG. 7 is driven in the X-axis direction. The values are also shown in FIG. As shown in FIG. 6, in the range of ± 30 mm in the X-axis direction from the center of the silicon wafer 10, the amount of unnecessary signals generated in the Z-axis direction required for the desired angular velocity sensor is within an allowable value. I understand.

図６においては、シリコンウエハ１０の中心からＸ軸方向に±３０ｍｍの範囲における音叉型振動子３についてのＺ軸方向への不要信号の発生に関するデータを示したが、本願発明の角速度センサ用音叉型振動子の製造方法の技術思想であるプラズマの発生源からのプラズマの進行方向の性向を配慮したレジスト膜を用いてドライエッチングを行うことで、シリコンウエハ１０内の所定の領域において、所望の角速度センサに要求されるＺ軸方向への不要信号の発生量を許容値以内に収めることができる。 FIG. 6 shows data related to the generation of unnecessary signals in the Z-axis direction for the tuning-fork type vibrator 3 in the range of ± 30 mm in the X-axis direction from the center of the silicon wafer 10, but the tuning fork for the angular velocity sensor of the present invention is shown. By performing dry etching using a resist film in consideration of the propensity of the plasma traveling direction from the plasma generation source, which is the technical idea of the manufacturing method of the mold resonator, a desired region in the silicon wafer 10 is obtained in a desired region. The amount of unnecessary signals generated in the Z-axis direction required for the angular velocity sensor can be kept within an allowable value.

本実施の形態においては、プラズマの発生源からのプラズマの進行方向の性向を配慮して、溝のＸ軸方向の幅を５μｍに固定し、溝のＹ軸方向の長さを可変することによりＺ軸方向への不要信号の発生量を抑える例について説明してきたが、角速度センサに要求され
るＺ軸方向への不要信号の発生量の許容範囲の大きさによっては、アーム１ａとアーム１ｂの隙間が５０μｍで、溝のＹ軸方向の長さを例えば１８００μｍに固定し、溝のＸ軸方向の幅を１〜５μｍの範囲に可変することによって、角速度センサに要求されるＺ軸方向への不要信号の発生量を所定の範囲に抑えることも可能になる。角速度センサに要求されるＺ軸方向への不要信号の発生量の許容範囲の大きさによっては、アーム１ａとアーム１ｂの隙間の寸法に対する溝のＸ軸方向の幅の寸法の比率をさらに小さくすることも可能である。 In the present embodiment, in consideration of the propensity of the plasma traveling direction from the plasma generation source, the width of the groove in the X-axis direction is fixed to 5 μm, and the length of the groove in the Y-axis direction is varied. The example of suppressing the generation amount of the unnecessary signal in the Z-axis direction has been described, but depending on the allowable range of the generation amount of the unnecessary signal in the Z-axis direction required for the angular velocity sensor, the arm 1a and the arm 1b By fixing the length of the groove in the Y-axis direction to 1800 μm, for example, with a gap of 50 μm, and changing the width of the groove in the X-axis direction to a range of 1 to 5 μm, the Z-axis direction required for the angular velocity sensor It is also possible to suppress the generation amount of unnecessary signals within a predetermined range. The ratio of the width dimension in the X-axis direction of the groove to the dimension of the gap between the arm 1a and the arm 1b is further reduced depending on the allowable range of the generation amount of the unnecessary signal in the Z-axis direction required for the angular velocity sensor. It is also possible.

本実施の形態においては、凹部の形状として矩形の溝を設ける例について説明してきたが、必ずしもこれに特定されるものではなく矩形の溝以外の様々な形状が考えられる。 In the present embodiment, an example in which a rectangular groove is provided as the shape of the recess has been described. However, the present invention is not necessarily limited to this, and various shapes other than the rectangular groove are conceivable.

また、本実施の形態においては、付加質量の形状として矩形状のものについて説明してきたが、必ずしもこれに特定されるものではなく矩形以外の様々な形状が考えられる。 In the present embodiment, a rectangular shape has been described as the additional mass shape, but the shape is not necessarily limited to this, and various shapes other than the rectangular shape are conceivable.

また、本実施の形態においては、付加質量と凹部を設ける位置の例としてアーム１ａ，１ｂの先端側に設ける例について説明してきたが、必ずしもこれに特定されるものではなく、基部２に近い側に設けることも当然可能である。 In the present embodiment, an example of providing the additional mass and the concave portion on the distal end side of the arms 1a and 1b has been described as an example, but this is not necessarily limited to this, and the side closer to the base 2 is not necessarily specified. Of course, it is also possible to provide it.

また、本実施の形態においては、プラズマの発生源からのプラズマの進行方向によるアーム１ａと１ｂの断面に傾斜した面が現れることにより、音叉型振動子をＸ軸方向に駆動するときにＺ軸方向に発生する不要信号を抑制する施策として、付加質量の形状を一定の大きさに固定し、凹部の形状を可変する例について説明してきたが、必ずしもこれに特定されるものではなく、凹部の形状を一定の大きさに固定し逆に付加質量の形状を可変することで音叉型振動子をＸ軸方向に駆動する時にＺ軸方向に発生する不要信号を抑制することも可能である。 In the present embodiment, an inclined surface appears in the cross section of the arms 1a and 1b depending on the plasma traveling direction from the plasma generation source, so that when the tuning fork vibrator is driven in the X axis direction, the Z axis As an example of measures to suppress unnecessary signals generated in the direction, the example in which the shape of the additional mass is fixed to a constant size and the shape of the recess is variable has been described. It is also possible to suppress unnecessary signals generated in the Z-axis direction when the tuning fork vibrator is driven in the X-axis direction by fixing the shape to a fixed size and conversely changing the shape of the additional mass.

また、角速度センサに要求されるＺ軸方向への不要信号の発生量の許容範囲の大きさによっては、アームに設ける付加質量や凹部はシリコンウエハの周辺部近傍に形成する音叉型振動子に限定されることもある。 In addition, depending on the allowable range of the amount of unnecessary signal generated in the Z-axis direction required for the angular velocity sensor, the additional mass and recess provided on the arm are limited to tuning fork vibrators formed near the periphery of the silicon wafer. Sometimes it is done.

本発明は、Ｘ軸方向への音叉振動時におけるＺ軸方向への不要信号の発生を抑制できる角速度センサ用音叉型振動子をシリコンウエハに一括して形成できる製造方法およびその薄型な角速度センサ用音叉型振動子を用いた角速度センサとして有用である。 The present invention provides a manufacturing method capable of collectively forming a tuning fork vibrator for an angular velocity sensor on a silicon wafer capable of suppressing generation of unnecessary signals in the Z-axis direction during tuning-fork vibration in the X-axis direction, and a thin angular velocity sensor for the same. It is useful as an angular velocity sensor using a tuning fork vibrator.

１ａ，１ｂアーム
１ｃ，１ｄ主面
２基部
３音叉型振動子
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ駆動部
５ａ，５ｂ検出部
７ａ，７ｂ付加質量
８ａ，８ｂ溝
１０シリコンウエハ
１１，４ｍ，４ｎ，４ｏ，４ｐ，５ｇ，５ｈ，７ｅ，７ｆＰｔ−Ｔｉ膜
１２，４ｉ，４ｊ，４ｋ，４ｌ，５ｅ，５ｆ，７ｃ，７ｄＰＺＴ膜
１３，４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈ，５ｃ，５ｄＡｕ／Ｔｉ膜
１４，１５，１６レジスト膜
１７ａ，１８ｂ内側面
１７ｂ，１８ａ外側面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a, 1b Arm 1c, 1d Main surface 2 Base 3 Tuning fork type vibrator 4a, 4b, 4c, 4d Drive part 5a, 5b Detection part 7a, 7b Additional mass 8a, 8b Groove 10 Silicon wafer 11, 4m, 4n, 4o, 4p, 5g, 5h, 7e, 7f Pt-Ti film 12, 4i, 4j, 4k, 4l, 5e, 5f, 7c, 7d PZT film 13, 4e, 4f, 4g, 4h, 5c, 5d Au / Ti film 14 , 15, 16 Resist film 17a, 18b Inner side surface 17b, 18a Outer side surface

Claims

A vibrator having at least two arms and at least one base connecting the arms, a drive unit provided on the main surface of the arm for driving the arm in the X-axis direction, and a main unit on the main surface of the arm An angular velocity sensor provided with a detection unit that detects vibration in the Z-axis direction of the arm caused by the angular velocity applied around the Y-axis, on the inner side of the main surface of one of the arms. In the case where the first predetermined recess is provided at the unevenly distributed first predetermined position, the outer side on the main surface of the other arm of the arm so as to correspond to the first predetermined position. A second predetermined concave portion having substantially the same shape as the first predetermined concave portion is provided at the second predetermined position that is unevenly distributed, and the first predetermined concave portion is located outside the main surface of the one arm. Provided at a third predetermined position that is unevenly distributed The second predetermined shape is substantially the same as the first predetermined concave portion at the fourth predetermined position unevenly distributed on the main surface of the other arm so as to correspond to the third predetermined position. An angular velocity sensor provided with a predetermined recess.

The first predetermined recess provided at the first or third predetermined position and the second predetermined recess provided at the second or fourth predetermined position extend in the Y-axis direction of the arm. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the groove has a length, a width, and a depth.

When the first and second predetermined recesses are provided at the first and second predetermined positions, respectively, the first and second shapes having substantially the same shape at the third and fourth predetermined positions, respectively. When a predetermined convex additional mass is provided and the first and second predetermined recesses are provided at the third and fourth predetermined positions, respectively, the first and second predetermined masses are provided. The angular velocity sensor according to claim 1, wherein the first and second predetermined convex additional masses are respectively provided at positions.

The first predetermined convex additional mass provided at the first or third predetermined position and the second predetermined convex additional mass provided at the second or fourth predetermined position are the arm The angular velocity sensor according to claim 3, which has a rectangular shape having a predetermined length, width, and thickness extending in the Y-axis direction.

The angular velocity sensor according to claim 3, wherein the first and second predetermined convex additional masses are made of at least one of a metal material and a piezoelectric material formed by physical vapor deposition.

The angular velocity sensor according to claim 2, wherein a width dimension of the grooves as the first and second predetermined recesses is approximately 1/10 or less with respect to a dimension of a gap between one arm and the other arm. .