JP2010283425A - 水晶振動子及びその水晶振動子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水晶振動子の漏れ振動が確実に、且つ、高精度に微細調整された水晶振動子及びその水晶振動子の製造方法を提供することである。
【解決手段】基部から延設する振動脚を備える外形形状を有し、該振動脚の主平面と側面との少なくとも一方に電極を備える水晶振動子であって、電極は振動脚の漏れ振動成分を減少するように電極の厚みが薄く削られた電極薄層部分を有する構成とした。振動脚に設ける電極は、電極薄層部分を有しているだけでトリミング（除去）してはいないから、振動片への駆動力が低下することはない。したがって、ＣＩ値の増加は発生せず、振動の安定性の悪化や角速度の検出精度の低下も発生しない。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動型ジャイロセンサなどに利用される水晶振動子及びその水晶振動子の製造方法に関し、特に面外振動である漏れ振動発生を抑制する水晶振動子に関する。

振動型ジャイロセンサなどに利用される音叉型の水晶振動子は、水晶ウェハから所定の形状の水晶振動子を切り出す工程、水晶振動子を発振させるための電極を形成する工程、電極が形成された水晶振動子を容器に実装する工程などによって製造される。特に、水晶振動子の形状が振動を決定し水晶振動子の性能に大きく影響するため、水晶ウェハから水晶振動子を切り出す外形形成工程は重要な工程である。

ここで、図１６は従来の水晶振動子を模式的に示した斜視図であり、水晶振動子１００の外形は、水晶ウェハからエッチング加工等による外形形成工程によって切り出される。この水晶振動子１００は、振動型ジャイロセンサとして用いられる振動子であり、振動脚として２本の駆動脚１０１、１０２と１本の検出脚１０３とを有する三脚音叉型振動子である。

この水晶振動子１００を例えば振動型ジャイロセンサとして用いる場合、図１６に示すＸ軸方向の屈曲振動を駆動振動、Ｚ´軸方向の屈曲振動を角速度が印加された場合の検出振動として用いている。そのため、角速度が印加されていない状態ではＺ´軸方向の振動は発生しない。

図１７は、図１６の従来の水晶振動子１００を切断線Ａ−Ａ´での断面を模式的に示した断面図であって、駆動脚１０１、１０２の断面を示した図である。なお、説明に必要のない部分は省略してある。図１７において、図１７（ａ）は、水晶振動子１００の駆動脚の駆動振動を説明するための図であり、図１７（ｂ）は、水晶振動子１００の駆動脚の斜めの駆動振動を説明するとともに水晶の残渣形状を説明する図である。

図１７（ａ）は、水晶振動子１００に角速度が印加されていない状態での理想的な駆動振動を示しており、その振動方向Ｓ１はＸ軸方向である。しかし、従来の製造方法で製作した水晶振動子においては、実際には角速度が印加されていない場合にも図１７（ｂ）に示すように、Ｚ´軸方向の振動成分を有する斜め振動（振動方向Ｓ２）が観測される。

これは、水晶振動子の加工精度や水晶の異方性等に起因して、駆動振動（Ｘ軸方向の振動）のほかに、水晶振動子１００に角速度が印加されていない状態において発生してはならない面外振動（Ｚ´軸方向の振動）が発生するからである。

このように、駆動脚１０１、１０２が斜め振動をすると、検出脚１０３の先端の軌跡は、Ｚ´軸方向への直線的な振動、または、Ｘ−Ｚ´面内における楕円振動となる。このＺ´軸方向の振動成分は漏れ振動と呼ばれ、この漏れ振動によって検出脚１０３の検出電極からはコリオリ出力と無関係な漏れ信号が発生し、ジャイロセンサのＳ／Ｎ比を悪化させたり、温度特性を悪化させたりするという問題があった。

また、周波数基準などの通常用途の音叉型水晶振動子の場合も、振動はＸ軸方向の屈曲振動を利用しており、Ｚ´方向成分の漏れ振動はクリスタルインピーダンス（ＣＩ値）の上昇をもたらし、特性の悪化を招くという問題があった。

この漏れ振動は、水晶振動脚断面形状の製造によるばらつきが影響を与えていると考えられる。特に、図１７（ｂ）に示したように、水晶振動子をエッチングで製造する際に形成される水晶の残渣形状のばらつきが影響を与えていると考えられる。すなわち、水晶にはエッチング異方性があり、結晶の方向によってエッチング速度が異なるという特性を有する。そのために、エッチング後の水晶振動子における振動脚の側面は均一にエッチングされずに残渣が残る。

ここで、残渣の影響による漏れ振動の発生について考察する。一般に梁などの曲げについて考える場合、断面の主軸がよく考慮される。断面の主軸は、直交する２本の軸からなり、梁に主軸と同方向に曲げ力をかけると、梁は力と同方向に曲がる。一方、主軸と異なる方向に曲げ力をかけた場合には、梁は力がかけられた方向とは異なった方向に曲がる。

水晶振動子の場合、圧電効果によって曲げ力がかかるのは、Ｘ軸方向である。よって、主軸の一方がＸ軸と同じであれば、振動はＸ軸方向に起こり、漏れ振動は発生しない。一方、主軸がＸ軸から外れてＺ´方向に傾くと、曲げ力のかかる方向と主軸の方向が一致しないため、振動はＺ´軸成分を含んだ斜め振動となり、漏れ振動が発生する。

主軸は、その梁（振動脚）の断面形状によって決まる。単純な例では、対称軸を持つ断面に関しては、その対称軸及びそれと垂直な軸がその断面の主軸である。例えば、長方形の断面ならば、各辺の２等分線がそれぞれ主軸である。

漏れ振動のない水晶振動子を得ようとする場合、主軸の一方がＸ軸に平行である必要がある。主軸は直交する２本の軸なので、Ｘ軸かＺ´軸に平行な対称軸が断面にあれば、Ｘ軸に平行な主軸が存在することになる。つまり、断面形状が上下対称か、左右対称であれば漏れ振動は発生しない。

ここで、すでに説明した例のように水晶振動子を製造した場合に、そうした対称軸を持った振動子が得られるのかどうかを考えてみる。水晶振動子をウェットエッチングで製造すると、振動脚側面には必ず残渣が残る。そのため、この残渣のでき方によって断面の主軸が決定される。水晶振動子の断面の主軸を考えるには、まず残渣がどのようにできるかを考える必要がある。残渣の形状は、エッチングの時間や条件によって異なるため、一概に言うことはできないが、概ね同じような傾向をたどるので、ここでは発明者の行った実験条件から観察できた結果に基づき残渣のでき方を説明する。

図１８は、図１６で示した水晶振動子１００の振動脚を切断線Ａ−Ａ´での断面を模式的に示した拡大断面図であり、振動脚における残渣の形成状態の一例を示すものである。ここでは、説明を簡単にするために一本の駆動脚１０１のみを記し、水晶の結晶軸の−Ｘ側の側面を第１側面、＋Ｘ側の側面を第２側面とする。ここで、図１８（ａ）に示したように、比較的短時間のエッチングの場合の第２側面は、振動子の主平面、即ち表面１０１ａ、裏面１０１ｂから浅い部分ではＺ´軸に対して約２°、深い部分では約２２°の角度を成して残渣が形成される。

この表面１０１ａ、裏面１０１ｂからの深さはエッチングの時間によって異なるが、表面１０１ａ側、裏面１０１ｂ側とも同じ傾向をたどる。また、図１８（ｂ）に示したように、比較的長時間エッチングを続けると、２２°の部分はなくなり、２°の角度を成した残渣のみが残る。

また、第１側面に形成される残渣は、ごく小さいので言及された例は少ないのだが、図１８（ａ）、図１８（ｂ）に示したように、詳細に観察すると残渣は形成されており、Ｚ´軸に対して約１°の角度を成して形成される。この第１側面の残渣形状は、時間による
差はあまりない。すなわち、エッチングはエッチングマスク２００ａ、２００ｂの端部からスタートし、貫通するまでは表面側、裏面側で互いに影響を及ぼさず、独立して進行する。

このように、エッチングによって残渣ができるため、水晶ウェハの表裏両面からエッチングをする方法で水晶振動子を製造した場合、次のようなことが言える。
まず、図１８（ａ）、図１８（ｂ）は、水晶ウェハに形成された表面のエッチングマスク２００ａ、裏面のエッチングマスク２００ｂの位置が正確に合っている場合を示している。この場合は図示したように、短時間エッチングであっても、長時間エッチングであっても、エッチング後の駆動脚１０１の断面は、Ｘ軸に略平行な対称軸をもった上下対称形となり、従ってＸ軸に略平行な主軸１１０を持つ。この場合、曲げ力のかかる方向と主軸１１０の方向とが共にＸ軸であり、ほぼ一致しているので漏れ振動はほとんど起こらない。

一方、図１９で示す駆動脚１０１の断面図は、エッチングマスク２００ａ、２００ｂの位置が製造上の誤差で位置ずれ量ｅだけＸ軸方向にずれて形成されてしまった場合の一例を示している。この場合は図示したように、駆動脚１０１の断面は、上下左右非対称となり、Ｘ軸に平行な対称軸も、Ｚ´軸に平行な対称軸も何れも持たない。

そしてこの場合の主軸１１１はＸ軸に対して平行ではなく、ズレ角θ１を有する。従って、曲げ力のかかる方向と主軸１１１の方向とが異なるので斜め振動となり、漏れ振動を発生してしまう。こうした断面の主軸と斜め振動の関係については、解析した例も開示されている（例えば、非特許文献１参照。）。ここで図示するように、エッチングマスク２００ａと２００ｂとの位置ずれ量ｅと、主軸１１１のＸ軸に対するズレ角θ１と、は相関関係にあり、位置ずれ量ｅが増加すると、ズレ角θ１も大きくなり、漏れ振動は増大する。

また、水晶振動子の外形形成の製造方法としては、エッチングマスクを水晶ウェハの片面のみにパターニングし、もう一方の面は全面を金属耐食膜で覆っておき、片面からエッチングする方法や、エッチングマスクの裏面パターンを表面パターンよりも大きくし、表面パターンを基準パターンとしてエッチングする方法が知られている。

ここで、図２０は表面パターンを基準パターンとしてエッチングする場合の一例を示した駆動脚の断面図である。図２０において、駆動脚１２１は表面１２１ａのエッチングマスク２０１ａを基準パターンとして、裏面１２１ｂのエッチングマスク２０１ｂを幅広く形成している。これにより、エッチングマスク２０１ａと２０１ｂとが多少位置ずれしても、断面形状への影響は少ない。しかし、前述したように、水晶のエッチング異方性によって、第１側面はＺ´軸に対して約１°の角度を成して形成され、第２側面はＺ´軸に対して約２°の角度を成して形成されるので、駆動脚１２１の断面は図示するように上下左右非対称となり、主軸１１２はＸ軸と平行にならずにズレ角θ２を有し、漏れ振動が発生してしまう。

以上のように、振動型ジャイロセンサ等に用いられる水晶振動子は、エッチングマスクの精度に起因して漏れ振動が発生し、センサの検出精度等を悪化させる重大な問題がある。 この解決には、エッチングマスクを高精度に形成できれば、ある程度の漏れ振動を抑制できるが、高精度化には限界があり、またコスト高となる。また、残渣は無くすことができないので、漏れ振動の抑制は困難であった。

このような背景から、水晶振動子の外形形成後に振動脚をさらに加工する方法が提案されている。例えば、水晶振動子の振動脚の稜線を摺動させたテープによって研削して、振
動脚のバランス調整によって漏れ振動を抑制する水晶振動子の特性調整方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、この特許文献１のテープによる研磨では、振動脚に正確に接触できないので、微細なバランス調整を実施することが困難である。また、テープによる研磨では振動子に外力が加わるので、特に小型の振動子の調整作業においては、外力により振動子にクラックなどが入りやすく、歩留まり低下、信頼性低下等の課題がある。

また、断面の主軸調整とは別の方法で漏れ振動抑制をする方法もある。振動部分の電極の一部をもれ振動成分が減少するようにトリミングを実施する角速度検出装置が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。

ここで、特許文献２に示した従来技術の概略を図面に基づいて説明する。図２１は特許文献２に示される角速度を検出する水晶片の断面図である。図２１において、水晶片３００の４辺にそれぞれ電極３０１、３０２、３０３、３０４が形成されている。そして、ＸＺ平面内における重心Ｏを通るＺ軸及びＸ軸によって４分割される水晶片３００の領域をそれぞれ領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４とする。ここでトリミングが行われる前の領域Ｒ４の伸長量が、領域Ｒ１の伸長量よりも大きいと仮定すると、水晶片３００は領域Ｒ４から領域Ｒ２に向かう方向の応力に従って屈曲しようする。これにより、この屈曲による水晶片３００の振動は、Ｘ軸方向の振動成分のみならず、Ｚ軸方向の漏れ振動成分を有することになる。

そこで、領域Ｒ２上に設けられた電極３０１の一部分３０１ａをレーザ光ＬＢで除去すると、電極３０１及び３０２によって形成される電界の大きさが小さくなるので、この電界によって規定される領域Ｒ２の収縮量が小さくなる。領域Ｒ２の収縮量が小さくなると、上記領域Ｒ４から領域Ｒ２方向に働く応力に抗うことになるので、水晶片３００のＺ軸方向の振動成分を除去できることが示されている。

特開２００２―２４３４５１号公報（第７頁、第９図） 特開平１０−２０６１６５号公報（第５頁、第３図）

藤吉基弘、他５名、「水晶振動式角速度センサのモデル化と振動解析」、電気情報通信学会論文誌Ｃ、Ｖｏｌ．Ｊ８７−Ｃ、Ｎｏ．９、ｐ．７１２−７１９

しかしながら、特許文献２に示した従来技術は、電極のトリミングで水晶片への電界の大きさを可変して、漏れ振動を除去することが述べられているが、電極をトリミングすると、振動片への駆動力が低下してＣＩ値が増加するので、振動の安定性が悪化し、角速度の検出精度が低下する問題がある。また、漏れ振動に対してのトリミングは、水晶片の片面の電極のみで実施されているが、片面電極だけのトリミングでは、振動方向を調整する効き量は更に小さくなり、このような調整方法によって、漏れ振動を抑制することは不確実であり、現実的ではない。

本発明の目的は上記課題を解決し、水晶振動子の漏れ振動が確実に、且つ、高精度に微細調整された水晶振動子及びその水晶振動子の製造方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の水晶振動子は、下記記載の構成を採用する。

本発明の水晶振動子は、基部から延設する振動脚を備える外形形状を有し、この振動脚の主平面と側面との少なくとも一方に電極を備える水晶振動子であって、この電極は振動脚の漏れ振動成分を減少するように電極の厚みが薄く削られた電極薄層部分を有することを特徴とする。

また、電極薄層部分は振動脚の長手方向に沿って形成され、且つ、電極薄層部分の幅方向の略中心が、振動脚の幅方向の略中心より振動脚の幅方向にずれているようにしてもよい。

また、電極薄層部分は１つの振動脚に複数箇所あり、振動脚の断面の振動軸中心を原点としたとき、原点を通り直交する２つの軸で定義される第１象限、第２象限、第３象限、第４象限のうち、原点を挟み対称となる象限に設けられるようにしてもよい。

上記課題を解決するために、本発明の水晶振動子は、下記記載の製造方法を採用する。

本発明の水晶振動子の製造方法は、基部から延設する振動脚を備える外形形状を有し、この振動脚の主平面と側面との少なくとも一方に電極を備える水晶振動子の製造方法であって、平板形状の水晶板に所定の形状の耐エッチング用マスク部材を形成し、このマスク部材を用いてこの水晶板を所定の形状にエッチングして外形形状を形成する外形形成工程と、振動脚を構成する主平面または側面のいずれかに電極を形成する電極形成工程と、水晶振動子の漏れ量を測定する漏れ量測定工程と、漏れ量測定工程の測定結果に基づいて電極に電極薄層部分を形成する電極加工工程と、を有することを特徴とする。

また、基部から延設する振動脚を備える外形形状を有し、この振動脚の主平面と側面との少なくとも一方に電極を備える水晶振動子の製造方法であって、平板形状の単一の水晶板に所定の形状の耐エッチング用マスク部材を形成し、このマスク部材を用いてこの水晶板を所定の形状にエッチングして複数の水晶振動子の外形形状を形成する外形形成工程と、振動脚を構成する主平面または側面のいずれかに電極を形成する電極形成工程と、各々の水晶振動子の漏れ量を測定する漏れ量測定工程と、漏れ量測定工程の測定結果に基づいて各々の水晶振動子の電極に電極薄層部分を形成する電極加工工程と、を有することを特徴とする。

また、漏れ量測定工程は、各々の水晶振動子ごとに漏れ量を測定すると共に、測定した各々の漏れ量と各々の水晶振動子との位置関係情報を計測し、電極加工工程は、位置関係情報に基づいて、各々の水晶振動子ごとに電極の削り加工を行うようにしてもよい。

また、電極加工工程は、電極薄層部分の幅方向の略中心が、振動脚の幅方向の略中心より振動脚の幅方向にずれるように電極を削り加工するようにしてもよい。

また、電極が設けてある主平面を平面からみたとき、振動脚の基部に近い領域を第１の領域とし、それよりも振動脚の先端方向の領域を第２の領域として定義し、電極加工工程は、漏れ量測定工程の測定結果に基づいて、それら２つの領域のどちらかの電極に電極薄層部分を形成するようにしてもよい。

また、電極加工工程は、漏れ量測定工程の測定結果により、多くの調整が必要なときは、第１の領域の電極に電極薄層部分を形成し、少ない調整で済むときは、第２の領域の電
極に電極薄層部分を形成するようにしてもよい。

また、電極加工工程を複数回行うとき、電極加工工程により最初に削り加工される電極は、第１の領域の電極であるようにしてもよい。

また、電極加工工程は、漏れ量測定工程の測定結果から得られた漏れ量の情報から、電極の削り量を決定するようにしてもよい。

また、電極加工工程による主平面に有する電極薄層部分は、１つの振動脚に複数箇所あり、振動脚の断面の振動軸中心を原点としたとき、原点を通り直交する２つの軸で定義される第１象限、第２象限、第３象限、第４象限のうち、原点を挟み対称となる象限に設けるように加工されるようにしてもよい。

また、電極加工工程による主平面に有する電極削り量は、振動脚の断面の振動軸中心を原点としたとき、原点を通り直交する２つの軸で定義される第１象限、第２象限、第３象限、第４象限のうち、原点を挟み対象となる象限の電極削り量が等しく、隣り合う象限の電極削り量が異なるように加工されるようにしてもよい。

また、電極加工工程は、電極にイオンビームを照射することでその一部の表面を削るようにしてもよい。

本発明の水晶振動子は、その振動脚に設ける電極に電極薄層部分を有しており、この電極薄層部分により、振動脚の質量バランスを変えて振動方向を調整して、振動脚の漏れ振動成分を減少することができる。
振動脚に設ける電極は電極薄層部分を有しているだけでトリミング（除去）してはいないから、振動片への駆動力が低下することはない。したがって、ＣＩ値の増加は発生せず、振動の安定性の悪化や角速度の検出精度の低下も発生しない。すなわち、水晶振動子としての優れた振動安定性を維持することができる。
本発明の水晶振動子の製造方法によれば、電極薄層部分は、振動脚の表面に形成される電極の一部分を削り厚みを薄くすることでなされる。そうすると、その電極の質量が部分的に変化するため、振動脚の質量バランスを変えることができる。

また、電極の削り加工は、振動脚の両面の電極に対して原点を挟み対称に削るようにした場合は、削り量がわずかであっても振動脚に対して影響を与えて確実に振動方向を調整することができる。また、漏れ量の測定結果を確認しながら電極の削り加工を実施するので、高精度で微細な漏れ振動の調整が可能であり、漏れ量が十分に抑制された高性能な水晶振動子を提供することができる。

また、単一の水晶ウェハに形成された複数の水晶振動子に対して漏れ量測定と電極削り加工を一括して実施できるので、調整工程が簡素化されて工数が削減できると共に、ばらつきが少なく性能が均一で安定した特性の水晶振動子を効率よく大量に製造することができる。

また、本発明によって製造された水晶振動子をジャイロセンサとして用いるならば、漏れ振動に影響されない高精度な振動型ジャイロセンサを実現できる。また、周波数基準用の水晶振動子として用いるならば、ＣＩ値を低く抑えられるので、低消費電力の高性能な周波数基準用水晶振動子を実現できる。

本発明の実施形態の水晶振動子の一例を示す斜視図である。 本発明の実施形態の製造方法の工程順を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態の製造方法の外形形成工程を説明する断面図である。 本発明の実施形態の製造方法の外形形成工程によって水晶ウェハに形成された複数の水晶振動子片の斜視図である。 本発明の実施形態の製造方法の電極形成工程を説明する断面図である。 本発明の実施形態の製造方法の電極形成工程によって形成された振動脚の電極配線を示す拡大断面図である。 本発明の実施形態の製造方法の漏れ量測定工程と電極加工工程を実施する漏れ量測定及び電極加工システムの一例を示す説明図である。 本発明の実施形態の製造方法の電極加工工程によって水晶振動子片にイオンビームが照射され電極の一部が削られた一例を示す平面図である。 本発明の実施形態の製造方法の電極加工工程によって電極薄層部分がどのような形状及び場所に形成されるかの一例を示す平面図である。 本発明の実施形態の製造方法の電極加工工程において水晶振動子片の駆動脚の第２象限と第４象限の電極の一部の表面が削られることを説明する断面図である。 本発明の実施形態の製造方法の電極加工工程においてイオンビームの照射を制御することで電極薄層部分の電極厚みを調整することを説明する拡大断面図である。 本発明の実施形態の製造方法の電極加工工程において水晶振動子片の駆動脚の第１象限と第３象限の電極の一部が削られることを説明する断面図である。 本発明の実施形態の製造方法による溝付き水晶振動子の漏れ振動調整を説明する断面図である。 本発明の実施形態の製造方法による２つの溝付き水晶振動子の漏れ振動調整を説明する断面図である。 本発明の実施形態の製造方法による片面マスクエッチングによって製造された水晶振動子の漏れ振動調整を説明する断面図である。 従来の水晶振動子の一例を示す斜視図である。 図１６で示す従来の水晶振動子を切断線Ａ−Ａ´での駆動脚の断面図である。 従来の水晶振動子の振動脚の残渣を説明する拡大断面図である。 従来の水晶振動子の振動脚の一例を示す拡大断面図である。 従来の水晶振動子の片面マスクによって製造された振動脚の一例を示す拡大断面図である。 従来の角速度検出装置の調整方法を説明する断面図である。

以下図面に基づいて本発明の実施の形態を詳述する。

［水晶振動子の形状の説明：図１］
まず、図１を用いて本発明の水晶振動子の実施形態の一例を説明する。図１は水晶振動子を模式的に示した斜視図である。なお、説明に関係のない部分、例えば、水晶振動子をパッケージなどの封止部材に封止する際に導電性接着剤等を付着させる固定部分などは省略してある。

図１において、１０は本発明の水晶振動子である。この水晶振動子１０は、すでに説明した例と同様に水晶ウェハからエッチング加工によって切り出されて形成されるものである。一例として、振動型ジャイロセンサとして用いられる振動子であり、振動脚として２本の駆動脚１１、１２と１本の検出脚１３とを有する三脚音叉型振動子である。なお、水晶振動子１０は、三脚音叉型に限定されず、例えば、二脚音叉型やＴ型音叉、Ｈ型音叉など、どのような形状の振動子でもよい。

また、１４は基部であり、駆動脚１１、１２と検出脚１３とは、この基部１４から延設する構造である。２０、２１は駆動脚１１、１２の主平面と側面とに形成される駆動電極であり、２２は検出脚１３の主平面と側面とに形成される検出電極である。３０は水晶振動子１０の漏れ振動を調整し抑制するための電極薄層部分である。この電極薄層部分３０は、集束イオンビーム（ＦＩＢ）装置などで照射されるイオンビーム（ここでは図示せず）によって駆動電極２０、２１の表面の原子がはじき飛ばされて、電極の厚みが薄く削られたエリアである。

このように、駆動電極２０、２１の一部分を削り加工して電極薄層部分３０を形成し、駆動脚１１、１２の質量バランスを変えて振動方向を調整することによって漏れ振動を抑制することが、本発明の大きな特徴である。なお、この水晶振動子１０は、Ｘ軸を幅方向に、Ｙ´軸を長手方向に、Ｚ´軸を厚み方向に構成される。

図１に示すように、駆動電極２０、２１には、その膜厚が薄い電極薄層部分３０を有しているだけで、駆動電極そのものをトリミング（除去）してはいないため、例えば、駆動脚１１、１２の主平面の駆動電極と側面の駆動電極との距離が変わることはない。このため、駆動電極間にかかる電界も変わることがないため、駆動脚１１、１２への駆動力が低下することもない。したがって、ＣＩ値の増加など、電気特性の変化もないのである。

ところで、図１に示す例では、駆動電極２０、２１は、駆動脚１１、１２の主平面と側面とに形成されている例を示しているが、もちろんこれに限定するものではない。駆動電極２０、２１は、駆動脚１１、１２の主平面のみに設けても、側面のみに設けてもかまわない。駆動電極２０、２１をどのように設けるかは、駆動脚１１、１２のサイズ（幅方向、厚み方向、長手方向の長さ）や駆動脚の形状によって自由に選択することができる。

［本発明の製造工程の全体説明：図１、図２］
次に、図２のフローチャートを用いて、本発明の水晶振動子の製造方法の各工程順の実施形態を説明する。なお、各工程の詳細は後述する。また、説明の前提として本実施形態の水晶振動子の製造方法は、単一の水晶ウェハに複数の水晶振動子を形成し、水晶振動子の集合体として一括して製造する製造方法を例示する。もちろん、この集合体による一括製造に限定されるものではなく、１つの水晶ウェハや水晶板に対して１つの水晶振動子を形成する製造方法でも、本発明は適応される。

図２において、まず製造工程の最初に単一の水晶板である水晶ウェハに耐エッチング用マスク部材を形成し、複数の水晶振動子片の外形形状が形成される外形形成工程が実施される（ステップＳＴ１）。ここで、耐エッチング用マスク部材は、例えば、金（Ａｕ）を用いることができる。なお、この場合、金の下地にクロム（Ｃｒ）を形成してもよい。つまり、耐エッチング用マスク部材は、積層膜構造であってもよい。このように下地にクロム（Ｃｒ）を用いることで、水晶と金（Ａｕ）との密着性が向上する。このような耐エッチング用マスク部材を形成した後、これをマスクとして、所定のエッチング液を用いて水晶ウェハをエッチングし、水晶振動子片の外形を形成する。

次に、形成された水晶振動子片の振動脚を構成する主平面または側面に電極を形成する電極形成工程が実施される（ステップＳＴ２）。この工程で形成される電極は、図１に示す例では、駆動電極２０、２１及び検出電極２２である。

次に、水晶ウェハに形成された各々の水晶振動子片を駆動して、漏れ振動の漏れ量を測定する漏れ量測定工程が実施される（ステップＳＴ３）。なお、漏れ量測定工程は、水晶ウェハに形成される全ての水晶振動子片の漏れ量を測定するが、漏れ量のばらつきが少な
い場合などは、抜き取り等で漏れ量の測定を行ってもよい。

次に、漏れ量測定工程で得た測定結果に基づいて電極の削り量を決定し、各々の水晶振動子片の電極の一部分の厚みを薄く削る電極加工工程が実施される（ステップＳＴ４）。この工程で加工された電極の形状とは、図１に示す例では、電極薄層部分３０として示す形状である。

次に、電極加工工程が実施された水晶ウェハ上の各々の水晶振動子片を駆動して、漏れ振動の漏れ量を再び測定する漏れ量測定工程が実施される（ステップＳＴ５）。

次に、ステップＳＴ５の漏れ量測定工程で得た測定結果に基づいて、漏れ量が規定値以内であるかを判定する（ステップＳＴ６）。ここで、肯定判定（漏れ量が規定値以内）であれば、水晶振動子の漏れ振動が無視できる程度に抑制されたので、漏れ振動調整を終了する。また、否定判定（漏れ量が規定値以上）であれば、ステップＳＴ４へ戻り、漏れ量が規定値以内になるまでステップＳＴ４からステップＳＴ６を繰り返し実行する。

例えば、ステップＳＴ３の漏れ量測定工程の結果から電極削り量（削り面積や領域等）が算出されるが、電極の加工オーバーを避けるために一例として、電極削り量の算出値の半分程度の量をステップＳＴ４の電極加工工程で削り加工する。そして次の漏れ量測定工程（ステップＳＴ５）で漏れ量を再測定後、ステップＳＴ６の判定を行う。このように、少しずつ電極の削り加工を実施してステップＳＴ４〜ステップＳＴ６を繰り返すならば、漏れ量を確認しながら加工できるので、電極加工オーバーを防ぎ、高精度に漏れ量の調整を行うことができる。

ここで、ステップＳＴ６の判定結果で漏れ振動調整が終了したならば、各々の水晶振動子は水晶ウェハから切り離され、封止部材によって封止されて製品として完成するが、漏れ振動調整後の工程は本発明に直接係わらないので、説明は省略する。

なお、１枚の水晶ウェハに形成される複数の水晶振動子片の中で、ある水晶振動子片の漏れ量が規定値以内となり、他の水晶振動子片の漏れ量が規定値以上である場合は、漏れ量が規定値以内となった時点で、その水晶振動子片を水晶ウェハから切り離して次の封止工程へ送り、規定値以上の水晶振動子片だけが付いた水晶ウェハをステップＳＴ４へ戻すようにすることもできる。このようにすれば作業工程を減らして作業効率を向上させることができる。

［製造工程の詳細説明１：外形形成工程：図１、図２、図３、図４］
次に、各工程の詳細を説明する。まず、図３を用いて水晶振動子の外形形成工程（ステップＳＴ１）の詳細を説明する。図３は、水晶ウェハ上に形成される水晶振動子片の振動脚の断面を模式的に示す断面図である。図３は、図１に示す水晶振動子１０が２つ並んだ状態を示すものであって、駆動脚１１、１２と検出脚１３との先端方向から基部１４の方向に向かって見た図である。

図３（ａ）に示す、所定の板厚に調整された平板形状の単一の水晶板である水晶ウェハ１の両面に、図３（ｂ）に示すように、水晶用のエッチング液に耐性のある金属耐食膜２ａ、２ｂと、その上にフォトレジスト３ａ、３ｂと、を形成する。図３（ｂ）に示す例では、図面を見やすくするために、金属耐食膜２ａ、２ｂは、単層膜として記載しているが、前述のとおり、金（Ａｕ）とクロム（Ｃｒ）との積層膜を用いることができる。
これらの金属膜は、知られている蒸着技術やスパッタ技術を用いて形成することができる。また、フォトレジスト３ａ、３ｂは、知られているスピンコート技術を用いて形成することができる。

次に、図３（ｃ）に示すように、互いに向かい合わせたときに誤差を除いては正確に重なる振動子パターンがそれぞれ描画された２枚のフォトマスク４ａ、４ｂを水晶ウェハ１の上下に配置し、フォトマスク４ａ、４ｂの上から光（矢印Ｂ）を照射してフォトレジスト３ａ、３ｂを露光する。

次に、図３（ｄ）に示すように、フォトレジスト３ａ、３ｂの現像を行い、形成したレジストパターンをマスクとして金属耐食膜２ａ、２ｂをパターニングし、耐エッチング用マスク部材であるエッチングマスク５ａ、５ｂを形成する。金属耐食膜２ａ、２ｂを金（Ａｕ）とクロム（Ｃｒ）との積層膜を用いたときは、これら２つの金属膜それぞれをエッチングする。例えば、ヨウ素とヨウ化カリウムとの混合溶液を用いて、金（Ａｕ）をエッチングする。水洗後、硝酸第２セリウムアンモニウム溶液を用いて、クロム（Ｃｒ）をエッチングする。

次に、図３（ｅ）に示すように、フォトレジスト３ａ、３ｂを剥離後、表裏両面にエッチングマスク５ａ、５ｂの形成された水晶ウェハ１を水晶用エッチング液であるフッ酸系のエッチング液に浸漬すると、エッチングマスク５ａ、５ｂに覆われていない部分の水晶が表裏両側から溶解する。その後、エッチングマスク５ａ、５ｂを除去することによって、水晶振動子片の振動脚である駆動脚１１、１２と検出脚１３とが得られる。水晶用エッチング液は、例えば、フッ酸とフッ化アンモニウムとの混合溶液を用いることができる。
なお、図３に示す例では、振動脚の断面のみを示しているが、実際にはこの外形形成工程（ステップＳＴ１）によって、図１に示す水晶振動子１０の外形の全体が形成される。

図４は、この外形形成工程によって水晶ウェハ１に形成された複数の水晶振動子片７の様子を説明するために模式的に示す斜視図である。切断線Ｂ−Ｂ´については後述する。
この水晶振動子片７は、エッチングによって溶解された溶解部８から切り出されたように形成され、個々の水晶振動子片７は、水晶ウェハ１と連結部９によって結合されている。尚、連結部９は、バランス調整が終了した後に切断される部分であって、いわゆる折り取り部と呼ばれる部分である。そして、連結部９の部分を切断すると、水晶振動子片７は水晶ウェハ１から分離して図１に示す水晶振動子１０として完成する。

なお、図４では、１枚の水晶ウェハ１に６個の水晶振動子片７を形成する例を示しているが、この個数は図４の例に限定されるものではない。水晶振動子片７は、得たい水晶振動子の性能や特性によりそのサイズや形状が選択され、それに伴って水晶ウェハ１のサイズが決まるためである。もちろん、１枚の水晶ウェハ１に形成する水晶振動子片７の数が多ければ、多数の水晶振動子を一括して製造できるため、製造コストを低減することができる。

［製造工程の詳細説明２：電極成形工程：図２、図４、図５、図６］
次に、図５を用いて電極形成工程（ステップＳＴ２）の詳細を説明する。図５は、図４に示す切断線Ｂ−Ｂ´での断面を模式的に示した断面図であって、駆動脚１１、１２と検出脚１３との断面を示した図である。

図５（ａ）に示す、駆動脚１１、１２と検出脚１３との表面に、図５（ｂ）に示すように、金属膜２００と、その上にフォトレジスト３００と、を形成する。図５（ｂ）に示す例では、図面を見やすくするために、金属膜２００は、単層膜として記載しているが、クロム（Ｃｒ）を下地にしてその上に金（Ａｕ）を設ける積層膜とすることができる。尚、金属膜２００の厚みは、一例として下地を含んで１５００Å程度であるが、これより薄くても厚くてもよい。

この金属膜２００は、知られている蒸着技術やスパッタ技術を用いて形成することができる。また、フォトレジスト３００は、知られているスプレー法や電着法などを用いて形成することができる。

次に、図５（ｃ）に示すように、駆動脚１１、１２と検出脚１３とに設ける電極の形状がそれぞれ描画された２枚のフォトマスク４００ａ、４００ｂを水晶ウェハ１の上下に配置し、フォトマスク４００ａ、４００ｂの上から光（矢印Ｂ）を照射してフォトレジスト３００を露光する。なお、図５（ｃ）では、光を斜めから照射する、いわゆる斜め露光を行う例を示している。

次に、図５（ｄ）に示すように、フォトレジスト３００の現像を行い、形成したレジストパターンをマスクとして金属膜２００をパターニングし、駆動電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄと検出電極２２ａ、２２ｂ、ＧＮＤ電極２２ｃとを形成する。

次に各電極の接続例を説明する。図６は、電極形成工程によって振動脚である駆動脚１１、１２と検出脚１３とに形成される電極の接続の一例を示す図である。
駆動脚１１の主平面である対向する２面に駆動電極２０ａ、２０ｂが形成され、駆動脚１２の主平面である対向する２面に駆動電極２１ｃ、２１ｄが形成されている。また、駆動脚１１の側面である対向する２面に駆動電極２１ａ、２１ｂが形成され、駆動脚１２の側面である対向する２面に駆動電極２０ｃ、２０ｄが形成されている。

これらの駆動電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、それぞれ電気的に接続されて駆動電極端子２０として外部に出力している。また、駆動電極２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄも、それぞれ電気的に接続されて駆動電極端子２１として外部に出力している。

また、検出脚１３には、その角の部分に対となる検出電極２２ａ、２２ｂが形成され、それぞれ検出電極端子２２、２３として外部に出力している。また、検出電極２２ａ、２２ｂに対向する面のＧＮＤ電極２２ｃは、ＧＮＤ電極端子２４として外部に出力しており、図示しない回路のＧＮＤ（０Ｖ）に接続している。もちろん、図６に示す電極構造または電極同士の接続構造は、これに限定されず、水晶振動子の仕様に応じて任意に決定することができる。

なお、以上の説明に用いた図３、図４、図５、図６に示す例では、駆動脚１１、１２と検出脚１３とのそれぞれの側面は、前述したように残渣によって平面ではないが、図示しやすいように残渣の形状を省略している。

［製造工程の詳細説明３：漏れ量測定工程：図２、図７］
次に、図７を用いて漏れ量測定工程（ステップＳＴ３）を説明する。
図７は、漏れ量測定工程と電極加工工程を実施するための漏れ量測定及び電極加工システムの一例を示している。図７において、７ａ〜７ｆは水晶振動子片である。この水晶振動子片７ａ〜７ｆが形成された水晶ウェハ１は、ＸＹステージ６０に載せられ固定されている。６１は複数の電極端子６２を有するプローブであり、ＸＹステージ６０の上部に配設されている。このプローブ６１の電極端子６２は、水晶ウェハ１の水晶振動子片７ａ〜７ｆに形成される駆動電極端子２０、２１と検出電極端子２２、２３及びＧＮＤ電極端子２４（図６参照）に電気的に接触する。

また、６３は漏れ量測定を制御する制御部であり、プローブ６１と接続ケーブル６４を介して接続している。６５はＸＹステージ６０を駆動する駆動部であり、制御部６３からの制御信号に基づいてＸＹステージ６０を駆動し、水晶ウェハ１をＸ方向、またはＹ方向
に移動して、プローブ６１が全ての水晶振動子片のそれぞれの電極に接触できるように動作する。また、６６は情報を記憶するメモリであり、制御部６３に接続されて、水晶ウェハ１のすべての水晶振動子片７ａ〜７ｆの漏れ量情報をそれぞれの水晶振動子片の位置情報と共に記憶する。

次に、漏れ量測定システムの動作を説明する。図７において、制御部６３は駆動部６５に制御信号を送ってＸＹステージ６０を駆動し、水晶ウェハ１に形成される所定の水晶振動子片７ａ〜７ｆの電極がプローブ６１の直下に位置するように水晶ウェハ１を移動させる。図７に示す例では、水晶振動子片７ｆがプローブ６１の真下に位置している。
次に、プローブ６１は図示しない昇降手段によって降下し、電極端子６２が水晶振動子片７ｆの電極に接触する。
次に、制御部６３は、水晶振動子片７ｆを振動させる駆動信号を接続ケーブル６４を介してプローブ６１に送り、水晶振動子片７ｆの駆動電極端子２０、２１に駆動信号が供給されて水晶振動子片７ｆは振動を開始する。

次に、制御部６３は、水晶振動子片７ｆの検出電極端子２２、２３から検出信号をプローブ６１を介して入力し、この検出信号から漏れ信号成分を検出して、その漏れ量を水晶振動子片７ｆの位置関係情報と共にメモリ６６に記憶する。
すなわち、この漏れ量測定工程の測定結果は、測定した水晶振動子片の漏れ量と、その水晶振動子片の位置関係情報と、で構成している。なお、水晶振動子片の位置関係情報は、ＸＹステージ６０の所定の原点からのＸ軸位置、Ｙ軸位置として計測される位置情報である。また、漏れ量測定は当然であるが角速度を印加しない状態で行われる。

次に、制御部６３は、ひとつの水晶振動子片の漏れ量測定が終わったならば、駆動部６５に制御信号を送ってＸＹステージ６０を駆動し、隣に位置する水晶振動子片の電極がプローブ６１の直下に位置するように水晶ウェハ１を移動させる。例えば、水晶振動子片７ｆの測定が終了したならば、隣の水晶振動子片７ｅがプローブ６１の真下に位置するようにＸＹステージ６０を駆動する。
以降、水晶ウェハ１に形成される水晶振動子片を順次駆動して漏れ量を測定し、水晶振動子片７ａ〜７ｆの個々の漏れ量と位置関係情報とをメモリ６６に記憶する。この場合、メモリ６６には、６つの水晶振動子片の漏れ量と、それに対応した６つの水晶振動子片の位置関係情報と、が記憶される。

なお、水晶ウェハ１に設けてある水晶振動子片の全ての漏れ量を測定しなくてもよい。
例えば、水晶振動子片７ａを測定し、その漏れ量が水晶振動子片７ｂ〜７ｆの漏れ量だと仮定することもできるのである。このような仮定は、過去に測定した水晶ウェハや他の水晶ウェハの情報、例えば、水晶ウェハ１の膜厚や外形形成工程（ステップＳＴ１）のエッチング条件などを用いることでなすことができる。この場合、メモリ６６には、１つの水晶振動子片の漏れ量と、６つそれぞれの水晶振動子片の位置関係情報と、が記憶される。

また、水晶ウェハ１に設けてある水晶振動子片を選択する、いわゆる抜き取り測定を行ってもよい。例えば、水晶ウェハ１に設けてあるいずれかの水晶振動子片１つまたは、予め決められた個数の水晶振動子片をランダムに選んで測定し、その平均値を水晶ウェハ１の漏れ量として記憶してもよいのである。この場合、メモリ６６には、選択して測定した個数の水晶振動子片の漏れ量と、６つの水晶振動子片の位置関係情報と、が記憶される。

［製造工程の詳細説明４：電極加工工程：図２、図７、図８］
次に、電極加工工程（ステップＳＴ４）を説明する。この電極加工工程は、前述の漏れ量測定及び電極加工システム（図７）によって、水晶ウェハ１の各々の水晶振動子片７ａ
〜７ｆの電極にイオンビームＩＢを照射して実施する。

図７において、一例として水晶振動子片７ｆにプローブ６１を接触させて漏れ量測定をしながら、水晶振動子片７ｆの電極部分に図示しないＦＩＢ装置によってイオンビームＩＢを照射し、測定した漏れ量に応じて電極の一部分の表面を削り加工する。これにより、図２のフローチャートで示したように、ステップＳＴ４〜ステップＳＴ６を水晶振動子片７ｆに対して繰り返し実行し、水晶振動子片７ｆの漏れ量を調整することができる。

すなわち、この一例では、漏れ量測定しながら漏れ量調整である電極の削り加工を実施するので、漏れ量がほぼ零になるまで電極加工を継続でき、且つ、漏れ量がほぼ零になったことを確認して電極加工を停止できるので、水晶振動子の漏れ量を高精度に微細調整することが可能である。なおこの場合は、漏れ量測定工程と電極加工工程が結合された工程となる。

ところで、水晶振動子片の駆動電極へイオンビームＩＢを照射して電極薄層部分を設けるが、この部分の電極が削り取られてしまっては意味がない。駆動電極の形状が変わってしまうため、水晶振動子の電気特性が変化してＣＩ値が増加することになるからである。したがって、電極加工は、電極薄層部分にわずかでも電極が残った状態で停止しなければならない。

また、電極加工工程は漏れ量測定工程と分離してもよい。すなわち、漏れ量測定工程で１枚の水晶ウェハ１上のすべての水晶振動子片７ａ〜７ｆの漏れ量を測定して位置関係情報と共に記憶し、その後、電極加工工程に移行して、記憶情報に基づいてイオンビームＩＢをすべての水晶振動子片７ａ〜７ｆに次々と照射し、一括して電極の削り加工を行う方法である。この方法は、水晶ウェハ１上の水晶振動子片の数量が多い場合や、漏れ量測定を抜き取り測定などで実施した場合に、作業効率が向上する。従って、図２で示したフローチャートは、水晶ウェハ１上の水晶振動子片の数量や、漏れ量のばらつき等に応じて柔軟に変更することができる。

次に図８は、水晶ウェハ１に形成される水晶振動子片の平面図であり、図７に示す水晶振動子片７ａ〜７ｆのいずれかを示すものである。なお、以後の説明で水晶振動片を説明するときは、簡略化して水晶振動子片７と称する。そして、上述の電極加工工程によって駆動電極にイオンビームＩＢが照射され、駆動電極の一部分が薄く削られた一例を示している。

この電極加工工程において、図８で示すように駆動脚１１の主平面に形成される駆動電極２０ａと、同じく駆動脚１２の主平面に形成される駆動電極２１ｃとの所定の箇所に、イオンビームＩＢが連続して照射され、各電極の幅方向の一方の端部が、漏れ量に応じて電極の長手方向に削られる。この電極の表面が削られた部分は、加工されていない他の電極部分より電極層が薄い略長方形状の電極薄層部分３０が形成される。

この電極薄層部分３０は、図示するように、その電極薄層部分３０の幅方向の略中心Ｄ２が駆動脚１１、１２の幅方向の略中心Ｄ１に対して駆動脚１１、１２の幅方向にずれて形成される。

すなわち、電極加工工程によって駆動電極の一部分の質量を変化させ、駆動脚１１、１２の質量バランスを変えて振動方向を調整して漏れ振動を抑制するのであるから、電極薄層部分３０は、駆動脚１１、１２の質量バランスが変わるような部分に設けなくてはならないからである。

なお、図８に示す例では、イオンビームＩＢを照射して削られる電極薄層部分３０は、図面に向かって駆動電極２０ａ、２１ｃの左側の端部に設ける例を示したが、もちろんこれは一例である。しかしながら、このイオンビームＩＢを照射して削られる電極薄層部分３０は、駆動脚１１、１２の幅方向にずれていなければならない。

［電極薄層部分の形状及び位置の説明：図９］
次に電極薄層部分３０が、電極加工工程によってどのような形状及び駆動脚１１、１２の長手方向の位置に形成されるかを図９の平面図によって説明する。ここで電極薄層部分３０は、水晶振動子片７の基部１４に近い領域を第１領域とし、この第１領域よりも振動脚の先端方向を第２領域として定義された領域に形成される。

ここで、電極薄層部分３０が第１領域に形成されると、その領域は基部１４に近いので駆動脚１１、１２の振動に対する影響が比較的大きい。また、電極薄層部分３０が第２領域に形成されると、その領域は駆動脚１１、１２の先端付近であるので、駆動脚１１、１２の振動に対する影響は比較的小さい。なお、図９における電極薄層部分３０は長方形状として示しているが、この形状は限定されず、例えば、小さな円形状が連続したものでもよい。

ここで、図９（ａ）は、水晶振動子片７の漏れ量が少ない場合に加工される電極薄層部分３０を示している。すなわち、水晶振動子片７の漏れ量が少ない場合は、水晶振動子片７は少しだけ調整されればよいので、電極薄層部分３０は図示するように駆動脚１１、１２の主平面の第２領域の一部に形成される。このように、影響が比較的小さい第２領域に電極薄層部分３０を形成することで、少ない漏れ量に対応して微細な調整が行えるので、より高精度に漏れ量を調整することができる。

また、図９（ｂ）は、水晶振動子片７の漏れ量が中程度である場合に加工される電極薄層部分３０を示している。ここで、水晶振動子片７は中程度に調整される必要があるので、電極薄層部分３０は図示するように駆動脚１１、１２の主平面の第２領域のほぼすべてに形成される。これにより、中程度の漏れ量が調整されるので、漏れ振動を抑制することができる。すなわち、漏れ量の大きさに応じて、電極薄層部分３０の形状（長手方向の長さ）を変えることで、駆動電極の質量を変化させ、駆動脚１１、１２の振動方向の調整量を変えることができる。

また、図９（ｃ）は、水晶振動子片７の漏れ量がやや大きい場合に加工される電極薄層部分３０を示している。ここで、水晶振動子片７は、大きく調整される必要があるので、電極薄層部分３０は図示するように駆動脚１１、１２の主平面の第１領域の一部に形成される。これにより、やや大きい漏れ量が調整されるので、漏れ振動を抑制することができる。

また、図９（ｄ）は、水晶振動子片７の漏れ量がかなり大きい場合に加工される電極薄層部分３０を示している。ここで、水晶振動子片７は、かなり大きく調整される必要があるので、電極薄層部分３０は図示するように駆動脚１１、１２の主平面の第１領域と第２領域との両方に形成される。これにより、かなり大きい漏れ量にも対応でき、漏れ振動を抑制することができる。

なお、電極加工工程は、図２のフローチャートで示すように、漏れ量が大きい場合などにおいては、規定値以内に収まるまで繰り返し実行されるが、最初の漏れ量測定工程（ステップＳＴ３）で、大きな漏れ量が測定されたならば、最初の電極加工工程（ステップＳＴ４）では、駆動脚の振動に対する影響が大きい第１領域の電極に電極薄層部分３０を形成するとよい。これにより、最初の電極加工工程での削り量を大きくできるので、電極加
工工程の繰り返し回数を減らして、製造工数の削減を実現できる。

このように電極加工工程は、漏れ量測定工程で得た各々の水晶振動子片７の漏れ量情報と位置関係情報とに基づいて、電極薄層部分３０の加工位置（第１、第２領域）を選択し、その削り量（長手方向の長さまたは幅）を調整することで、漏れ振動成分が減少するように漏れ量調整を実施することができる。また、振動子の漏れ量の調整は、電極を削る深さを変えることによっても実施できるが、削る深さを変えることによって削り量を調整する方法は後述する。

なお、電極薄層部分３０は、図９の図面上で検出脚１３に近い側の偏った領域に形成されているが、水晶振動子片７の裏面の駆動電極２０ｂ、２１ｄ（図６参照）では、反対に検出脚１３から遠い側の偏った領域に形成される。この電極薄層部分３０の偏り方向は、主軸の傾き方向に応じて決定されるが、その詳細な説明は後述する。

また、水晶ウェハ１の裏面にイオンビームＩＢを照射して加工する場合は、水晶ウェハ１を電極加工システムのＸＹステージ６０に裏返しにして載せるか、または、ＸＹステージ６０をイオンビームＩＢの妨げにならない構造にして、ＸＹステージ６０の裏側から水晶ウェハ１にイオンビームＩＢを照射すればよい。

［エッチングマスクずれでの漏れ振動調整方法の説明：図１０〜図１４］
次に、エッチングのマスクずれを原因とする漏れ振動調整の具体例を説明する。図１０は水晶ウェハ１に形成された水晶振動子片７の一方の駆動脚１１の断面の一例であり、図４の切断線Ｂ−Ｂ´での断面を模式的に示した断面図である。

ここで、水晶ウェハ１をエッチング加工してできた水晶振動子片７の振動脚には残渣があり、且つ、水晶ウェハ１から水晶振動子片７を切り出すためのエッチングマスクが上下で位置ずれ量ｅだけずれた（裏面マスクが図面上右側にずれた）と仮定すると、駆動脚１１の断面は図示するように上下左右非対称となり、駆動脚１１の主軸３５（破線で示す）はＸ軸に平行にならずズレ角θ１を持つ。（このような駆動脚の形状については、図１９を用いて説明した従来技術の水晶振動子の駆動脚１０１の断面と同様である。）これにより、駆動脚１１は斜め振動となって漏れ振動が発生する。

ここで、前述した漏れ量測定工程は、この漏れ振動を検出して漏れ量を測定し、電極加工工程は駆動脚１１の主平面の表面と裏面とに形成されている駆動電極２０ａ、２０ｂの一部分を加工して電極の表面が削られた電極薄層部分３０ａ、３０ｂを形成する（破線部分）。この電極薄層部分３０ａ、３０ｂによって、駆動脚１１の表面と裏面に形成される駆動電極２０ａ、２０ｂの質量が部分的に変化するので、駆動脚１１の上下左右非対称が補正され、主軸３５が主軸３５´（実線）のように修正されることで振動方向が調整されて漏れ振動が抑制される。

また、この電極薄層部分３０ａ、３０ｂの駆動脚１１に対する位置関係は、駆動脚１１の表面の駆動電極２０ａ側の電極薄層部分３０ａは、駆動電極２０ａの図面上左側に偏って形成され、駆動脚１１の裏面の駆動電極２０ｂ側の電極薄層部分３０ｂは、駆動電極２０ｂの図面上右側に偏って形成される。

また図１０では、電極薄層部分３０ａ、３０ｂを駆動脚１１の主面から側面に至る角部まで形成する例を示したが、もちろん、電極薄層部分３０ａ、３０ｂを主面のみに設けてもよい。

ここで、駆動脚１１の表面と裏面との駆動電極２０ａ、２０ｂで加工される電極薄層部
分３０ａ、３０ｂの位置関係をまとめて述べると、図１０において電極薄層部分３０ａ、３０ｂは、駆動脚１１の振動軸中心を原点Ｐとし、この原点Ｐを通り直交する２つの軸ｘ、ｙで定義される第１象限、第２象限、第３象限、第４象限のうち、原点Ｐを挟み対象となる象限に設けるように加工され形成される。このとき、駆動電極２０ａ、２０ｂの電極削り量は、原点Ｐを挟み対象となる象限の電極削り量が等しく、隣り合う象限の電極削り量が異なるように加工すると、効率よく調整ができて、なおよい。

また、図１０に示す電極薄層部分３０ａ、３０ｂは、一例として第２象限と第４象限とに形成されるが、これはエッチングにおいて、裏面マスクが表面マスクに対して図面上右方向にずれていたためであり、ずれて偏って形成された駆動脚１１の水晶片を打ち消すように、電極薄層部分３０ａ、３０ｂを第２象限と第４象限に形成することで、その主軸３５の傾きを修正することができるからである。

このように、電極薄層部分３０ａ、３０ｂが、駆動脚１１の表裏両面の電極に対して対角に形成されることで、電極の除去量がわずかであっても駆動脚に対して影響を与えて確実に振動方向を調整することができる。

なお、駆動電極２０ａ、２０ｂの厚みは、前述の通り一例として１５００Å程度であるが、電極の厚みを更に厚くすれば、電極薄層部分３０ａ、３０ｂの駆動脚への影響が大きくなるので、漏れ量調整の範囲を拡大することができる。

次に、電極を削る深さによって電極の削り量を変化させて漏れ振動の調整を行う例を図１１によって説明する。図１１は図１０で示した電極薄層部分３０ａ周辺を模式的に示した拡大断面図であり、電極加工工程において駆動電極２０ａにイオンビームＩＢを照射する照射量を制御することで、電極表面の削り量を変化させて電極薄層部分３０ａの電極厚みを調整することを示している。

図１１において、電極薄層部分３０ａの表面３２は当初、駆動電極２０ａの表面と等しい位置であるが、所定量のイオンビームＩＢが照射されることで電極表面の原子がはじき飛ばされて削られ、削り面３２ａとなる。そして、ここから更にイオンビームＩＢを照射することで電極薄層部分３０ａの表面は、削り面３２ｂとなり、更に照射すれば電極薄層部分３０ａの表面は削り面３２ｃとなる。このように、イオンビームＩＢの照射量を制御することで、電極薄層部分３０ａの表面は削られて電極の厚みを調整することができる。

このため、図２のフローチャートで前述したように、一例として、ステップＳＴ３の漏れ量測定工程の結果から電極削り量を算出し、次の電極加工工程（ステップＳＴ４）で電極の加工オーバーを避けるために、イオンビームＩＢの照射量を制御して電極削り量の算出値の半分程度の深さまで削り、次の漏れ量測定工程（ステップＳＴ５）で漏れ量を再測定後、ステップＳＴ６の判定を行う。そして、ステップＳＴ４〜ステップＳＴ６を繰り返して少しずつ電極を深く削ることによって電極加工オーバーを防ぎつつ、高精度に漏れ量の調整を行うことができる。

このように、本発明における漏れ振動調整は、電極の面積や領域だけを調整して加工するのではなく、電極を削る深さによっても削り量を調整して漏れ振動を抑制することができる。なお、電極薄層部分３０ａにイオンビームＩＢを照射し続けるならば、その箇所の電極はすべて削られて駆動脚１１、１２の水晶片が露出するが、駆動電極が削り取られてしまっては、水晶振動子の電気特性が変化してＣＩ値が増加することになるので、電極薄層部分の電極加工は、わずかでも電極が残った状態で停止する。また、図１１は駆動脚１１の第２象限の電極薄層部分３０ａについて削り量調整を説明したが、対称となる第４象限の電極薄層部分３０ｂについても同様である。

次に図１２は、エッチングマスクが図１０とは逆方向に、すなわち、裏面側のマスクが図面上左側に位置ずれ量ｅだけずれた場合を示す水晶振動子片７の駆動脚１１の断面図である。この場合は、図示するようにずれて偏って形成された水晶部分を打ち消すように、電極薄層部分３０ａ、３０ｂを第１象限と第３象限とに形成すればよい。すなわち、第１象限と第３象限とに形成された電極薄層部分３０ａ、３０ｂによって、振動脚１１の上下左右非対称による断面主軸の傾きが補正され、依然として断面形状は上下左右非対称であるが、主軸３５は主軸３５´（実線）のように修正されて漏れ振動が抑制される。なお、第１象限と第３象限との電極薄層部分３０ａ、３０ｂについても、図１１で示したように電極の削り深さを調整することによって漏れ振動を調整することができる。

［溝付きの駆動脚の漏れ振動調整方法の説明：図１３、図１４］
次に、駆動脚に溝を設けた構成の漏れ振動の調整の様子を説明する。
図１３は、前述の水晶ウェハ１に形成された水晶振動子片７の一方の駆動脚１１の他の例であり、断面形状がマスクずれで上下左右非対称であると共に、主平面の表と裏に水晶振動子片７の長手方向に沿って溝１５が形成された駆動脚１１の断面図である。この溝１５が形成された水晶振動子は公知であるが、この溝１５の内側に形成される電極１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄと側面の駆動電極２１ａ、２１ｂの一部とが対向することによって水晶振動子に加わる電界が増加し、水晶振動子の駆動力を向上させることができる。

ここで図１３に示す溝１５を有する駆動脚１１の主平面の表面と裏面に、電極加工工程によって駆動電極２０ａ、２０ｂの表面の一部分をイオンビームＩＢで加工して電極厚を薄くした電極薄層部分３０ａ、３０ｂが形成される。この電極薄層部分３０ａ、３０ｂの位置関係は、図１０または図１２と同様であり、振動脚１１の上下左右非対称が電極薄層部分３０ａ、３０ｂによって補正されて漏れ振動が抑制される。なお、図１３の例では、電極薄層部分３０ａ、３０ｂは、駆動脚１１の角部１１ａから溝１５の端部に至る領域に広く形成されているが、これに限定されず、電極薄層部分３０ａ、３０ｂは、例えば、駆動脚１１の角部１１ａから溝１５への途中の位置３０ｃまでの領域として、調整範囲を狭めて微調整ができるようにしてもよい。

また、図１４は前述の水晶ウェハ１に形成された水晶振動子片７の一方の駆動脚１１の他の例であり、断面形状がマスクずれで上下左右非対称であると共に、主平面の表と裏に水晶振動子片７の長手方向に沿って２つの溝１６が形成された駆動脚１１の断面図である。この２つの溝１６が形成された水晶振動子は、この溝１６の内側に形成される電極１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄと側面の駆動電極２１ａ、２１ｂの一部とが対向することによって水晶振動子に加わる電界が更に増加し、水晶振動子の駆動力を向上させることができる。

ここで図１４（ａ）は、駆動電極２０ａ、２０ｂに形成される電極薄層部分３０ａ、３０ｂが、図示するように、溝１６から駆動脚１１の角部１１ａに至る領域に形成さている。通常は、この領域だけの電極薄層部分３０ａ、３０ｂで十分であるが、更に、振動方向の調整が必要である場合は、図１４（ｂ）に示すように、２つの溝１６を挟む中央部分まで電極薄層部分３０ａ、３０ｂを拡大してもよい。これによって、駆動電極２０ａ、２０ｂの部分的な質量の変化が大きくなるので、振動方向の調整範囲を広くすることが可能となる。

また、以上の説明は、駆動脚１１について説明したが、駆動脚１２についても同様である。なお、すでに説明した例による電極薄層部分３０は、駆動脚１１の表面と裏面との両面に形成されているが、これに限定されず、漏れ量が少ない場合は、表面または裏面のどちらか一方に電極薄層部分３０を形成してもよい。これにより、さらに微細な漏れ量の調
整を実現することができる。

［片側マスクによる水晶振動子の漏れ振動調整の説明：図１５］
次に、片側エッチングマスクによる水晶振動子の漏れ振動調整の具体例を説明する。
図１５は水晶ウェハ１に形成された水晶振動子片７の一方の駆動脚１１の断面の一例であり、図４の切断線Ｂ−Ｂ´での断面を模式的に示した拡大断面図である。この断面形状は図２０を用いて説明した従来技術の水晶振動子の駆動脚１２１の断面と同様であり、片面のエッチングマスクが大きいことによってマスクずれの影響は受けないが、水晶のエッチング異方性によって、その断面形状は上下左右非対称となり、主軸３６（破線）はＸ軸に対してズレ角θ２の傾きを持つので、漏れ振動が発生する。

そして、前述した漏れ量測定工程によって、この漏れ振動を検出して漏れ量を測定し、電極加工工程によって駆動脚１１の主平面の表面と裏面に形成されている駆動電極２０ａ、２０ｂの表面の一部分をイオンビームＩＢで加工して電極厚を薄くした電極薄層部分３１ａ、３１ｂが形成される。この電極薄層部分３１ａ、３１ｂによって、駆動脚１１の表面と裏面との駆動電極２０ａ、２０ｂの質量が部分的に変化するので、駆動脚１１の上下左右非対称が補正され、主軸３６は主軸３６´（実線）のように修正されて漏れ振動が抑制される。

また、この電極薄層部分３１ａ、３１ｂの駆動脚１１に対する位置関係は、駆動脚１１の表面の駆動電極２０ａ側の電極薄層部分３１ａは、駆動電極２０ａの図面上左側に偏って形成され、駆動脚１１の裏面の駆動電極２０ｂ側の電極薄層部分３１ｂは、駆動電極２０ｂの図面上右側に偏って形成される。

ここで、図１５の駆動脚１１の表面と裏面との駆動電極２０ａ、２０ｂで加工される電極薄層部分３１ａ、３１ｂの位置関係をまとめると、図１０と同様に、電極薄層部分３１ａ、３１ｂは、駆動脚１１の振動軸中心を原点Ｐとし、この原点Ｐを通り直交する２つの軸ｘ、ｙで定義される第１象限、第２象限、第３象限、第４象限のうち、原点Ｐを挟み対象となる象限に設けるように加工され形成される。これにより、駆動電極２０ａ、２０ｂの電極削り量は、原点Ｐを挟み対象となる象限の電極削り量が等しく、隣り合う象限の電極削り量が異なるように加工される。なお、図示しないが、図１５の電極薄層部分３１ａ、３１ｂについても、図１１で示したように電極の削り深さを調整することによって漏れ振動を調整することができる。

以上のように本発明によれば、振動脚に形成される電極表面の一部分を削り電極厚みを薄くすることによって、水晶振動子の外形を形成するためのエッチングマスクが上下でずれた場合に断面形状が上下左右非対称になることで生じる漏れ振動や、水晶のエッチング異方性によって断面形状が上下左右非対称になることで生じる漏れ振動を調整し、漏れ振動が十分に抑制された水晶振動子とその水晶振動子の製造方法を提供することができる。

すなわち、漏れ量を測定し、その漏れ量に応じて振動脚に形成される電極の表面の一部分をイオンビームなどによって削ることで、その電極の質量を部分的に変えて、振動脚の振動方向を調整して漏れ振動を抑制することができる。また、電極削り加工は振動脚の表裏両面の電極に対して原点を挟み対称に電極を削ることで、削り量がわずかであっても振動脚に対して影響を与えて確実に振動方向を調整することができる。また、漏れ量を測定しながら電極の削り加工を実施できるので、高精度で微細な漏れ振動の調整が可能であり、高性能な水晶振動子の製造に大きなメリットがある。

また、水晶ウェハに形成された複数の水晶振動子に対して、漏れ量測定と電極加工とを一括して実施できるので、漏れ量調整工数を大幅に削減できると共に、ばらつきが少なく
性能が均一で安定した特性の水晶振動子を効率よく製造することができる。

なお、本発明の実施例で示したフローチャートや外形図等は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を満たすものであれば、任意に変更してよい。

本発明の水晶振動子及びその水晶振動子の製造方法は、小型で高精度に漏れ振動が調整された水晶振動子を低コストで提供することができるため、小型で高精度なジャイロセンサ用水晶振動子とその製造方法として好適である。

１ 水晶ウェハ
２ａ、２ｂ 金属耐食膜
３ａ、３ｂ、３００ フォトレジスト
４ａ、４ｂ、４００ａ、４００ｂ フォトマスク
５ａ、５ｂ エッチングマスク
７ 水晶振動子片
８ 溶解部
９ 連結部
１０ 水晶振動子
１１、１２ 駆動脚
１１ａ 角部
１３ 検出脚
１４ 基部
１５、１６ 溝
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ 電極
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ 駆動電極
２０、２１ 駆動電極端子
２２ａ、２２ｂ 検出電極
２２、２３ 検出電極端子
２２ｃ ＧＮＤ電極
２４ ＧＮＤ電極端子
３０、３１ 電極薄層部分
３２ 表面
３２ａ〜３２ｃ 削り面
３５、３６ 主軸
６０ ＸＹステージ
６１ プローブ
６２ 電極端子
６３ 制御部
６４ 接続ケーブル
６５ 駆動部
６６ メモリ
２００ 金属膜
ＩＢ イオンビーム
Ｐ 原点
θ１、θ２ ズレ角

Claims (14)

1. 基部から延設する振動脚を備える外形形状を有し、該振動脚の主平面と側面との少なくとも一方に電極を備える水晶振動子であって、
   前記電極は前記振動脚の漏れ振動成分を減少するように電極の厚みが薄く削られた電極薄層部分を有することを特徴とする水晶振動子。
2. 前記電極薄層部分は前記振動脚の長手方向に沿って形成され、
   且つ、前記電極薄層部分の幅方向の略中心が、前記振動脚の幅方向の略中心より前記振動脚の幅方向にずれていることを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子。
3. 前記電極薄層部分は１つの振動脚に複数箇所あり、
   前記振動脚の断面の振動軸中心を原点としたとき、前記原点を通り直交する２つの軸で定義される第１象限、第２象限、第３象限、第４象限のうち、前記原点を挟み対称となる象限に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の水晶振動子。
4. 基部から延設する振動脚を備える外形形状を有し、該振動脚の主平面と側面との少なくとも一方に電極を備える水晶振動子の製造方法であって、
   平板形状の水晶板に所定の形状の耐エッチング用マスク部材を形成し、該マスク部材を用いて該水晶板を所定の形状にエッチングして前記外形形状を形成する外形形成工程と、
   前記振動脚を構成する主平面または側面のいずれかに電極を形成する電極形成工程と、
   前記水晶振動子の漏れ量を測定する漏れ量測定工程と、
   前記漏れ量測定工程の測定結果に基づいて前記電極に電極薄層部分を形成する電極加工工程と、
   を有することを特徴とする水晶振動子の製造方法。
5. 基部から延設する振動脚を備える外形形状を有し、該振動脚の主平面と側面との少なくとも一方に電極を備える水晶振動子の製造方法であって、
   平板形状の単一の水晶板に所定の形状の耐エッチング用マスク部材を形成し、該マスク部材を用いて該水晶板を所定の形状にエッチングして複数の前記水晶振動子の前記外形形状を形成する外形形成工程と、
   前記振動脚を構成する主平面または側面のいずれかに電極を形成する電極形成工程と、
   各々の前記水晶振動子の漏れ量を測定する漏れ量測定工程と、
   前記漏れ量測定工程の測定結果に基づいて各々の前記水晶振動子の前記電極に電極薄層部分を形成する電極加工工程と、
   を有することを特徴とする水晶振動子の製造方法。
6. 前記漏れ量測定工程は、各々の前記水晶振動子ごとに前記漏れ量を測定すると共に、測定した各々の前記漏れ量と各々の水晶振動子との位置関係情報を計測し、
   前記電極加工工程は、前記位置関係情報に基づいて、各々の前記水晶振動子ごとに電極の削り加工を行うことを特徴とする請求項５に記載の水晶振動子の製造方法。
7. 前記電極加工工程は、前記電極薄層部分の幅方向の略中心が、前記振動脚の幅方向の略中心より前記振動脚の幅方向にずれるように電極を削り加工することを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の水晶振動子の製造方法。
8. 前記電極が設けてある前記主平面を平面からみたとき、前記振動脚の前記基部に近い領域を第１の領域とし、それよりも前記振動脚の先端方向の領域を第２の領域として定義し、
   前記電極加工工程は、前記漏れ量測定工程の測定結果に基づいて、それら２つの領域の
   どちらかの前記電極に前記電極薄層部分を形成することを特徴とする請求項４から７のいずれか１つに記載の水晶振動子の製造方法。
9. 前記電極加工工程は、前記漏れ量測定工程の測定結果により、多くの調整が必要なときは、前記第１の領域の前記電極に前記電極薄層部分を形成し、少ない調整で済むときは、前記第２の領域の前記電極に前記電極薄層部分を形成することを特徴とする請求項８に記載の水晶振動子の製造方法。
10. 前記電極加工工程を複数回行うとき、
    前記電極加工工程により最初に削り加工される前記電極は、前記第１の領域の前記電極であることを特徴とする請求項８に記載の水晶振動子の製造方法。
11. 前記電極加工工程は、前記漏れ量測定工程の測定結果から得られた漏れ量の情報から、前記電極の削り量を決定することを特徴とする請求項４から１０のいずれか１つに記載の水晶振動子の製造方法。
12. 前記電極加工工程による前記主平面に有する電極薄層部分は、１つの振動脚に複数箇所あり、
    前記振動脚の断面の振動軸中心を原点としたとき、前記原点を通り直交する２つの軸で定義される第１象限、第２象限、第３象限、第４象限のうち、前記原点を挟み対称となる象限に設けるように加工されることを特徴とする請求項４から１１のいずれか１つに記載の水晶振動子の製造方法。
13. 前記電極加工工程による前記主平面に有する電極削り量は、
    前記振動脚の断面の振動軸中心を原点としたとき、前記原点を通り直交する２つの軸で定義される第１象限、第２象限、第３象限、第４象限のうち、前記原点を挟み対象となる象限の前記電極削り量が等しく、隣り合う象限の前記電極削り量が異なるように加工されることを特徴とする請求項４から１１のいずれか１つに記載の水晶振動子の製造方法。
14. 前記電極加工工程は、前記電極にイオンビームを照射することでその一部の表面を削ることを特徴とする請求項４から１３のいずれか１つに記載の水晶振動子の製造方法。

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