JP2013141055A - Vibration piece manufacturing method - Google Patents

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啓一 山口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration piece manufacturing method capable of accurately forming a groove part of a vibration piece.SOLUTION: In a vibration piece manufacturing method according to the present invention, a vibration piece comprising a base part, and a vibration arm formed to project from the base part is manufactured, a groove part is formed on the vibration arm. The method includes: a step of simultaneously patterning an outer shape of the vibration piece and the groove part to a photoresist film 60 covering a metal film 20 for deposition formed on a substrate 10; a step of removing the metal film 20 for depositing patterns of the outer shape of the vibration piece and the groove part, and the patterned photoresist film 60, and forming an opening 30 corresponding to the groove part; a step of forming a coating metal film 40 on the opening 30 to cover the opening 30; a step of forming the outer shape of the vibration piece by etching the substrate 10; a step of removing the coating metal film 40; and a step of forming a groove part 72 by etching the substrate 10.

Description

本発明は、特に溝部を備えた振動片の製造方法に関する。   The present invention particularly relates to a method for manufacturing a resonator element having a groove.

振動片の一例となる音叉型圧電振動片は、基部と、基部から突出するように形成された2本の振動腕を有している。振動腕には溝部が形成され、この溝部は振動腕の表裏に設けられている。このため振動腕の断面形状は略H型に形成される。このような音叉型圧電振動片は、振動腕の振動損失が低くCI値も低く抑えることができ、かつ振動片の全体形状を小型化することができる。従来、このような振動片の製造方法の一例として特許文献1,2を挙げることができる。   A tuning fork-type piezoelectric vibrating piece as an example of a vibrating piece has a base portion and two vibrating arms formed so as to protrude from the base portion. A groove is formed in the vibrating arm, and the groove is provided on the front and back of the vibrating arm. For this reason, the cross-sectional shape of the vibrating arm is formed in a substantially H shape. Such a tuning-fork type piezoelectric vibrating piece has a low vibration loss of the vibrating arm and a low CI value, and can reduce the overall shape of the vibrating piece. Conventionally, Patent Documents 1 and 2 can be cited as an example of a method for manufacturing such a resonator element.

特許文献1に開示の振動片の製造方法は、まず、水晶ウェハの表面と裏面に金属マスクを形成し、この金属マスク上にフォトレジスト膜を形成し、フォトレジスト膜をパターニングする。そして、フォトレジスト膜のパターンに合わせて金属マスクをパターニングする。このパターンは、振動片の外形輪郭に合わせて設計されている。次に、金属マスクパターン上にフォトレジスト膜を成膜し、そしてフォトレジスト膜をパターニングする。このフォトレジスト膜のパターンは、振動片の溝のパターンに合わせて設計されている。次いで金属マスクのパターンに合わせて水晶ウェハをエッチングし、振動片の外形輪郭を成形する。次いで、金属マスクを溝パターンに合わせてパターニングし、エッチングによって振動片に溝を形成している。   In the method of manufacturing a resonator element disclosed in Patent Document 1, first, a metal mask is formed on the front surface and the back surface of a crystal wafer, a photoresist film is formed on the metal mask, and the photoresist film is patterned. Then, the metal mask is patterned in accordance with the pattern of the photoresist film. This pattern is designed according to the outer contour of the resonator element. Next, a photoresist film is formed on the metal mask pattern, and the photoresist film is patterned. The pattern of the photoresist film is designed according to the groove pattern of the resonator element. Next, the crystal wafer is etched in accordance with the pattern of the metal mask, and the outer contour of the resonator element is formed. Next, the metal mask is patterned in accordance with the groove pattern, and the groove is formed in the resonator element by etching.

特許文献2に開示の振動片の製造方法は、まず、基板上に第1開口部を備えた金属マスクを形成する。そして、第1開口部を含む金属マスク上にフォトレジスト膜を被膜する。フォトレジスト膜には第2開口部が形成されており、基板をエッチング処理することにより、振動片の外形輪郭が形成される。そして、フォトレジスト膜を除去した後、基板をエッチング処理することにより溝部を形成している。   In the method of manufacturing a resonator element disclosed in Patent Document 2, first, a metal mask having a first opening is formed on a substrate. Then, a photoresist film is coated on the metal mask including the first opening. A second opening is formed in the photoresist film, and the outer contour of the resonator element is formed by etching the substrate. Then, after removing the photoresist film, the groove is formed by etching the substrate.

特開2002−76806号公報JP 2002-76806 A 特開2004−289217号公報JP 2004-289217 A

しかしながら、特許文献1の製造方法によれば、振動片の外形を形成する工程と、溝部を形成する工程を別工程で行うために、外形輪郭と溝部に対して2段階のフォトレジスト膜の成膜を行わなければならない。後工程の金属マスク上にフォトレジスト膜を成膜する際に、金属マスクの溝パターンに合わせてパターニングを行っているが、既に形成された外形輪郭に溝を精度良く位置合わせすることが難しいという問題があった。溝の位置が設計通りに形成されないと振動腕のバランスが悪く振動が安定しなくなる。このため、周波数の安定性が悪くなったり、振動片の共振周波数が設計値とずれたりしてしまう。   However, according to the manufacturing method of Patent Document 1, since the step of forming the outer shape of the resonator element and the step of forming the groove are performed in separate steps, a two-stage photoresist film is formed on the outer contour and the groove. The membrane must be done. When a photoresist film is formed on a metal mask in a later process, patterning is performed in accordance with the groove pattern of the metal mask, but it is difficult to accurately align the groove with the already formed outline. There was a problem. If the position of the groove is not formed as designed, the balance of the vibrating arm is poor and the vibration becomes unstable. For this reason, the stability of the frequency deteriorates, or the resonance frequency of the resonator element deviates from the design value.

また、特許文献2の振動片の製造方法によれば、一般に水晶基板とフォトレジスト膜の密着性が悪いため、第1開口部を含む金属マスクを覆うフォトレジスト膜が、外形輪郭のエッチングの際に剥れ易くなる。そうするとフォトレジスト膜が剥れた第1開口部、すなわち溝部にも一部エッチング液が流れ込んでしまい、外形形状のエッチングと同時に溝部もエッチングされてしまうという問題があった。溝部が基板の表裏に形成される場合、表裏の溝部の深さが異なったり、表裏の溝部が対称に形成されたりしていないと、振動腕のバランスが悪くなり、周波数にノイズが付加されて振動片の共振周波数が設計値とずれてしまう。   In addition, according to the method for manufacturing a resonator element of Patent Document 2, since the adhesion between the quartz crystal substrate and the photoresist film is generally poor, the photoresist film covering the metal mask including the first opening portion is etched when the outline is etched. It becomes easy to peel off. As a result, the etching solution partially flows into the first opening from which the photoresist film has been peeled, that is, the groove, and the groove is etched simultaneously with the etching of the outer shape. When the groove is formed on the front and back of the substrate, if the depth of the groove on the front and back is different or the groove on the front and back is not formed symmetrically, the balance of the vibrating arm will be poor and noise will be added to the frequency The resonance frequency of the resonator element deviates from the design value.

そこで、従来技術の問題点を解決するため、本発明は、振動片の溝部を精度良く形成することができる振動片の製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, in order to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a resonator element that can accurately form a groove portion of the resonator element.

本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
[適用例1]基部と、当該基部から突出して形成された振動腕と、を備え、前記振動腕に溝部が形成された振動片の製造方法において、基板上に形成された成膜用金属膜を覆うフォトレジスト膜に対して前記振動片の外形と前記溝部とを同時にパターニングする工程と、前記振動片の外形と前記溝部の成膜用金属膜及びパターニングされた前記フォトレジスト膜を除去して、前記溝部に相当する開口を形成する工程と、前記開口を覆うように前記開口上に被膜用金属膜を形成する工程と、前記基板をエッチングして前記振動片の外形を形成する工程と、前記被膜用金属膜を除去する工程と、前記基板をエッチングして前記溝部を形成する工程と、を有することを特徴とする振動片の製造方法。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
Application Example 1 In a method of manufacturing a resonator element including a base portion and a vibrating arm that protrudes from the base portion, and a groove portion is formed on the vibrating arm, a metal film for film formation formed on a substrate Simultaneously patterning the outer shape of the vibrating piece and the groove portion on the photoresist film covering the substrate, removing the outer shape of the vibrating piece, the metal film for forming the groove portion, and the patterned photoresist film. A step of forming an opening corresponding to the groove, a step of forming a metal film for coating on the opening so as to cover the opening, a step of etching the substrate to form an outer shape of the vibrating piece, A method for manufacturing a resonator element, comprising: removing the metal film for coating; and etching the substrate to form the groove.

上記構成により、振動片の外形輪郭と溝部のパターニングを同時に行うことができるため、振動片の外形輪郭と溝部の相対位置の精度を高めることができる。また、振動片の外形を形成するエッチングの際に、成膜用金属膜の溝部に相当する開口を被膜用金属膜で保護することができ、外形の形成と同時に溝部がエッチングされることがない。従って、振動片の溝部を精度良く形成することができる。   With the above configuration, since the outer contour of the vibrating piece and the patterning of the groove portion can be performed simultaneously, the accuracy of the relative position between the outer contour of the vibrating piece and the groove portion can be increased. In addition, the opening corresponding to the groove portion of the metal film for film formation can be protected by the metal film for coating during the etching for forming the outer shape of the resonator element, and the groove portion is not etched simultaneously with the formation of the outer shape. . Therefore, the groove portion of the vibrating piece can be formed with high accuracy.

[適用例2]前記成膜用金属膜は、下層がCr膜であり、上層がAu膜の積層構造であることを特徴とする適用例1に記載の振動片の製造方法。
上記構成により、被膜用金属膜の除去工程において、エッチングの処理時間を任意に調整することができる。また、溝部のエッチングの際に、溝深さに応じてエッチングの処理時間を任意に調整することができる。
Application Example 2 The method for manufacturing a resonator element according to Application Example 1, wherein the metal film for film formation has a laminated structure in which a lower layer is a Cr film and an upper layer is an Au film.
With the above configuration, the etching processing time can be arbitrarily adjusted in the coating metal film removal step. Further, when the groove is etched, the etching processing time can be arbitrarily adjusted according to the groove depth.

[適用例3]前記被膜用金属膜を除去する工程は、前記成膜用金属膜の前記Au膜も同時に除去することを特徴とする適用例2に記載の振動片の製造方法。
上記構成により、被膜用金属膜の除去工程が簡易かつ容易に行なうことができる。また、溝部のエッチングの際、エッチング時間が短時間であればCr膜の金属膜であってもマスクとして用いることができる。従って、溝部の溝深さが浅い場合には特に有効である。
Application Example 3 The method for manufacturing a resonator element according to Application Example 2, wherein the step of removing the metal film for coating also removes the Au film of the metal film for film formation at the same time.
With the above configuration, the removal process of the metal film for coating can be performed easily and easily. In addition, when the groove is etched, a Cr metal film can be used as a mask if the etching time is short. Therefore, it is particularly effective when the groove depth of the groove is shallow.

[適用例4]前記基板が圧電単結晶であることを特徴とする適用例1ないし3のいずれか1例に記載の振動片の製造方法。
上記構成により、周囲の温度変化の影響を受けることなく安定した共振周波数の振動片が得られる。
Application Example 4 The method for manufacturing a resonator element according to any one of Application Examples 1 to 3, wherein the substrate is a piezoelectric single crystal.
With the above configuration, a resonator element having a stable resonance frequency can be obtained without being affected by ambient temperature changes.

[適用例5]前記溝部が前記基板の一方の主面及び他方の主面に形成されたことを特徴とする適用例1ないし4のいずれか1例に記載の振動片の製造方法。
上記構成により、一方の主面及び他方の主面に溝部を備えた振動片の構造であっても、外形輪郭と溝部の相対位置を精度良く形成することができる。
Application Example 5 The method for manufacturing a resonator element according to any one of Application Examples 1 to 4, wherein the groove is formed on one main surface and the other main surface of the substrate.
With the above-described configuration, the relative position between the outer contour and the groove can be formed with high accuracy even in the structure of the resonator element including the groove on one main surface and the other main surface.

本発明の振動片の製造工程において、基板上に被膜用金属膜を形成する工程までの説明図である。In the manufacturing process of the vibration piece of this invention, it is explanatory drawing to the process of forming the metal film for a film on a board | substrate. 本発明の振動片の製造工程において、基板上の被膜用金属膜を除去する工程からの説明図である。In the manufacturing process of the resonator element according to the invention, it is an explanatory view from the step of removing the metal film for coating on the substrate. 本発明の振動片の製造工程において、基板上の被膜用金属膜を除去する工程からの変形例の説明図である。In the manufacturing process of the resonator element according to the invention, it is an explanatory view of a modified example from the process of removing the metal film for coating on the substrate. 本発明の一実施形態に係る振動片の斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of a resonator element according to an embodiment of the invention.

本発明の振動片の製造方法を添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。図1は、本発明の振動片の製造工程において、基板上に被膜用金属膜を形成する工程までの説明図である。   A method for manufacturing a resonator element according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram up to the step of forming a metal film for coating on a substrate in the manufacturing process of the resonator element according to the invention.

図1(a)に示す基板10は、所定の厚みに研磨された板状(ウェハ状)であり、材質として圧電単結晶を用いることが望ましい。基板10の材質としては、水晶、ニオブ酸リチウム単結晶、タンタル酸リチウム単結晶、ニオブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶、ホウ酸リチウム単結晶、ランガサイト単結晶等からなる圧電単結晶等を用いることができる。このような圧電単結晶を基板10に用いることにより、周囲の温度変化の影響を受けることなく安定した共振周波数の振動片を得ることができる。   The substrate 10 shown in FIG. 1A is a plate shape (wafer shape) polished to a predetermined thickness, and it is desirable to use a piezoelectric single crystal as a material. Examples of the material of the substrate 10 include a piezoelectric single crystal made of crystal, lithium niobate single crystal, lithium tantalate single crystal, lithium niobate-lithium tantalate solid solution, lithium borate single crystal, langasite single crystal, and the like. Can be used. By using such a piezoelectric single crystal for the substrate 10, it is possible to obtain a resonator element having a stable resonance frequency without being affected by ambient temperature changes.

次ぎに、基板10の一方の主面12及び他方の主面14上に第1金属膜となる成膜用金属膜20を形成する。成膜用金属膜20の形成方法は、蒸着、スパッタ等を用いることができる。成膜用金属膜20は、後工程で振動片の外形を形成するエッチングにより侵食されない材質であることが望ましい。本実施形態の成膜用金属膜20は、一例として基板10上の下層にCr(クロム)膜22を形成し、下層のCr膜22の上層にAu(金)膜24を積層した二層の積層構造を用いている。Cr膜22は水晶等の基板10との密着性に優れている。一方、Au膜24は、Cr膜22よりもエッチングの耐蝕性に優れている。この他にもTi(チタン)、W(タングステン)等を組み合わせた積層構造を採用してもよい。この成膜用金属膜20の全面にフォトレジスト膜60を形成している。   Next, a film-forming metal film 20 to be a first metal film is formed on one main surface 12 and the other main surface 14 of the substrate 10. As a method for forming the metal film 20 for film formation, vapor deposition, sputtering, or the like can be used. The metal film 20 for film formation is desirably a material that is not eroded by etching that forms the outer shape of the resonator element in a later step. As an example, the metal film 20 for film formation of the present embodiment is a two-layer structure in which a Cr (chrome) film 22 is formed on the lower layer on the substrate 10 and an Au (gold) film 24 is stacked on the upper layer of the lower Cr film 22. A laminated structure is used. The Cr film 22 has excellent adhesion to the substrate 10 such as quartz. On the other hand, the Au film 24 has better etching corrosion resistance than the Cr film 22. In addition, a laminated structure in which Ti (titanium), W (tungsten), or the like is combined may be employed. A photoresist film 60 is formed on the entire surface of the metal film 20 for film formation.

次ぎに図1(b)に示すように、フォトレジスト膜60を所定の露光手段を用いて振動片の外形と溝部以外にフォトレジスト膜60が残るようにパターニングして、パターニングされたフォトレジスト膜60を形成する。本発明の振動片の製造方法は、振動片の外形と溝部の形成位置を同時にパターニングしているため、従来の振動片の外形と溝部の形成位置を別工程でパターニングする方法に比べて、振動片の外形と溝部の相対位置の精度を高めることができる。   Next, as shown in FIG. 1B, the photoresist film 60 is patterned by using a predetermined exposure unit so that the photoresist film 60 remains except for the outer shape and the groove of the vibrating piece, and the patterned photoresist film. 60 is formed. In the method for manufacturing a resonator element according to the present invention, since the outer shape of the resonator element and the formation position of the groove portion are simultaneously patterned, the vibration piece is more vibrated than the conventional method of patterning the outer shape of the resonator element and the groove portion formation position in separate steps. The precision of the relative position of the external shape of a piece and a groove part can be raised.

そしてフォトレジスト膜60が形成されていない基板10上の成膜用金属膜20をエッチングにより除去する。成膜用金属膜20の除去は、図1(c)に示すように、上層のAu膜24が除去された後、図1(d)に示すように、下層のCr膜22が段階的に除去される。これにより、成膜用金属膜20が除去された部分は基板10が露出することになる。   Then, the metal film 20 for film formation on the substrate 10 on which the photoresist film 60 is not formed is removed by etching. As shown in FIG. 1 (c), the metal film 20 for film formation is removed step by step after the upper Au film 24 is removed, as shown in FIG. 1 (d). Removed. As a result, the substrate 10 is exposed at the portion where the metal film 20 for film formation has been removed.

次ぎに図1(e)に示すように、成膜用金属膜20上に残っていたフォトレジスト膜60をすべて除去する。これにより、成膜用金属膜20の間に、溝部に相当する開口30が現れる。   Next, as shown in FIG. 1E, all of the photoresist film 60 remaining on the metal film 20 for film formation is removed. Thereby, an opening 30 corresponding to the groove appears between the metal films 20 for film formation.

そして図1(f)に示すように、成膜用金属膜20の間の開口30と、成膜用金属膜20を覆うように、少なくとも開口30を埋めるように第2金属膜となる被膜用金属膜40を形成する。被膜用金属膜40は、成膜用金属膜20と同様に、蒸着、スパッタ等により形成することができる。また被膜用金属膜40は、後工程で振動片の外形を形成するエッチングにより侵食されない材質であることが望ましく、本実施形態では材質にAuを用いている。成膜用金属膜20の間の開口30を覆うように形成する被膜用金属膜40は、開口30側から基板10に向かって凸状となり、開口30を埋めるように形成される。このような構成の被膜用金属膜40は、基板10との密着性が良いため、外形のエッチング時に、溝部にエッチング液が流れ込むことを防ぐことができる。   Then, as shown in FIG. 1 (f), for the coating that becomes the second metal film so as to cover at least the opening 30 so as to cover the opening 30 between the film forming metal film 20 and the film forming metal film 20. A metal film 40 is formed. The coating metal film 40 can be formed by vapor deposition, sputtering, or the like, similar to the film forming metal film 20. The metal film for coating 40 is preferably made of a material that is not eroded by etching that forms the outer shape of the resonator element in a later step. In this embodiment, Au is used as the material. The coating metal film 40 formed so as to cover the openings 30 between the film forming metal films 20 has a convex shape from the opening 30 side toward the substrate 10 and is formed so as to fill the openings 30. Since the metal film for coating 40 having such a configuration has good adhesion to the substrate 10, it is possible to prevent the etching solution from flowing into the groove during the outer shape etching.

図2は本発明の振動片の製造工程において、基板10上の被膜用金属膜40を除去する工程からの説明図である。図2(a)に示すように、外形エッチングを行う。すなわち、振動片の外形の内側のみを残し、外形をエッチングにより除去する。エッチング工程は例えば、ドライエッチング、ウェットエッチング等を用いることができる。このとき、従来のように金属膜の間の振動片の溝部に相当する開口にフォトレジスト膜を形成した構成の場合、フォトレジスト膜と基板の密着性が悪いため、外形のエッチング時に、溝部に相当する開口を被膜したフォトレジスト膜が剥れ易く、フォトレジスト膜が剥れた開口にエッチング液が流れ込み溝部もエッチングされてしまう虞があった。これに対して、本発明の振動片の溝部に相当する開口30は、エッチング液に対して耐蝕性のある被膜用金属膜40で覆っている。この被膜用金属膜40は成膜用金属膜20との密着性もよい。このため、外形のエッチング時にエッチング液によって被膜用金属膜40が侵食されることがなく、外形のエッチングと同時に開口がエッチングされることがない。従って、フォトレジスト膜60をパターニングしたときの外形と溝部の位置を維持することができ、相対位置精度を向上させることができる。   FIG. 2 is an explanatory diagram from the step of removing the coating metal film 40 on the substrate 10 in the manufacturing process of the resonator element according to the invention. As shown in FIG. 2A, outer shape etching is performed. That is, only the inside of the outer shape of the resonator element is left, and the outer shape is removed by etching. As the etching process, for example, dry etching, wet etching, or the like can be used. At this time, in the case where the photoresist film is formed in the opening corresponding to the groove portion of the vibrating piece between the metal films as in the prior art, the adhesion between the photoresist film and the substrate is poor. The photoresist film covering the corresponding opening is easily peeled off, and there is a possibility that the etching solution flows into the opening from which the photoresist film is peeled off and the groove portion is also etched. On the other hand, the opening 30 corresponding to the groove portion of the resonator element according to the invention is covered with a coating metal film 40 that is corrosion resistant to the etching solution. The coating metal film 40 has good adhesion to the deposition metal film 20. For this reason, the metal film for film 40 is not eroded by the etching solution during the etching of the outer shape, and the opening is not etched simultaneously with the etching of the outer shape. Therefore, the outer shape and the position of the groove when the photoresist film 60 is patterned can be maintained, and the relative position accuracy can be improved.

次ぎに図2(b)に示すように、被膜用金属膜40をエッチングにより除去する。被膜用金属膜40の除去は、膜厚、エッチングの進行時間などを考慮して、成膜用金属膜20の上に形成された被膜用金属膜40のみが除去されるようにエッチングの処理時間を調整している。このようにして基板10上には下層がCr膜22でその上層がAu膜24の成膜用金属膜20が形成される。   Next, as shown in FIG. 2B, the coating metal film 40 is removed by etching. The removal of the coating metal film 40 takes the etching processing time so that only the coating metal film 40 formed on the deposition metal film 20 is removed in consideration of the film thickness, the etching progress time, and the like. Is adjusted. In this way, the metal film 20 for film formation is formed on the substrate 10 with the lower layer being the Cr film 22 and the upper layer being the Au film 24.

そして、図2(c)に示すように、溝部に相当する開口を所定の深さにエッチングして溝部72を形成する。このとき溝部72のエッチングは、基板10上にエッチング液に耐蝕性のあるAu膜24が形成されているため、処理時間を長くしても、金属膜が侵食されることがない。このため、溝部72の深い振動片に対して特に有効である。   Then, as shown in FIG. 2C, the opening corresponding to the groove is etched to a predetermined depth to form the groove 72. At this time, since the Au film 24 having corrosion resistance to the etching solution is formed on the substrate 10 in the etching of the groove portion 72, the metal film is not eroded even if the processing time is extended. For this reason, it is particularly effective for a vibrating piece having a deep groove 72.

最後に図2(d)に示すように、成膜用金属膜20をエッチングで除去する。このようにして振動腕70の一方の主面及び他方の主面に溝部72を備えた振動片74が得られる。   Finally, as shown in FIG. 2D, the metal film 20 for film formation is removed by etching. In this way, the vibrating piece 74 having the groove 72 on one main surface and the other main surface of the vibrating arm 70 is obtained.

図3は本発明の振動片の製造工程において、基板上の被膜用金属膜を除去する工程からの変形例の説明図である。
図3(a)に示す外形エッチングは、図2(a)の外形エッチングと同一の工程により行う。すなわち、振動片の外形の内側のみを残し、外形をエッチングにより除去する。
FIG. 3 is an explanatory view of a modified example from the step of removing the metal film for coating on the substrate in the manufacturing process of the resonator element according to the invention.
The outer shape etching shown in FIG. 3A is performed by the same process as the outer shape etching shown in FIG. That is, only the inside of the outer shape of the resonator element is left, and the outer shape is removed by etching.

そして図3(b)に示すように、被膜用金属膜40をエッチングにより除去する。変形例の被膜用金属膜40のエッチングは、成膜用金属膜20のCr膜22が残るように行っている。被膜用金属膜40の除去は、膜厚、エッチングの進行時間などを考慮して、成膜用金属膜20の上に形成された被膜用金属膜40と、成膜用金属膜20を構成するAu膜24が除去されるようにエッチングの処理時間を調整している。このようにして基板10上にはCr膜22のみからなる成膜用金属膜20aが形成される。Cr膜22のみからなる成膜用金属膜20aは、溝部のエッチング時に、処理時間が短時間であれば、エッチング液がCr膜22を通過して基板10を侵食する虞がない。また、図2に示す被膜用金属膜40を除去しながら成膜用金属膜20のAu膜24を残すエッチングの処理工程よりも、エッチングの時間管理などの必要がなく、エッチング処理を容易に行なうことができる。   Then, as shown in FIG. 3B, the coating metal film 40 is removed by etching. Etching of the coating metal film 40 is performed so that the Cr film 22 of the metal film 20 for film formation remains. The removal of the metal film for film 40 constitutes the metal film for film 40 formed on the metal film for film formation 20 and the metal film for film formation 20 in consideration of the film thickness, the etching progress time, and the like. The etching processing time is adjusted so that the Au film 24 is removed. In this way, the metal film 20a for film formation composed only of the Cr film 22 is formed on the substrate 10. The metal film 20a for film formation composed only of the Cr film 22 has no fear that the etching solution may pass through the Cr film 22 and erode the substrate 10 if the processing time is short when the groove is etched. In addition, the etching process is easier than the etching process in which the Au film 24 of the metal film 20 for film formation is removed while removing the metal film 40 for film formation shown in FIG. be able to.

そして、図3(c)に示すように、溝部に相当する開口を所定の深さにエッチングして溝部72を形成する。このとき溝部72のエッチングは、基板10上にAu膜よりもエッチング液に対して耐蝕性の低いCr膜22が形成されているため、処理時間を短くしている。   Then, as shown in FIG. 3C, an opening corresponding to the groove is etched to a predetermined depth to form a groove 72. At this time, the etching of the groove 72 shortens the processing time because the Cr film 22 having a lower corrosion resistance to the etching solution than the Au film is formed on the substrate 10.

最後に図3(d)に示すように、成膜用金属膜20をエッチングで除去する。このようにして振動腕70の一方の主面及び他方の主面に溝部72を備えた振動片74が得られる。   Finally, as shown in FIG. 3D, the metal film 20 for film formation is removed by etching. In this way, the vibrating piece 74 having the groove 72 on one main surface and the other main surface of the vibrating arm 70 is obtained.

このような被膜用金属膜を除去する変形例の工程によれば、被膜用金属膜の除去工程を簡易かつ容易に行なうことができる。また、溝部のエッチングの際、短時間であれば、Cr膜の金属膜であってもマスクとして用いることができる。従って、溝部の溝深さが浅い振動片に特に有効である。   According to the process of the modification which removes such a metal film for a film, the removal process of the metal film for a film can be performed simply and easily. Further, when the groove is etched, a Cr metal film can be used as a mask for a short time. Therefore, this is particularly effective for a vibrating piece having a shallow groove depth.

以上、本実施形態の振動片の製造方法は、基板の一方の主面及び他方の主面に溝部を備えた振動片の構成で説明したが、溝部の構成はこれに限らず、基板の一方の主面または他方の主面のみに溝部を備えた振動片の製造方法においても適用することができる。   As mentioned above, although the manufacturing method of the vibration piece of this embodiment was demonstrated with the structure of the vibration piece which provided the groove part in one main surface and the other main surface of a board | substrate, the structure of a groove part is not restricted to this, One side of a board | substrate The present invention can also be applied to a method for manufacturing a resonator element having a groove on only the main surface or the other main surface.

このような本発明の振動片の製造方法によれば、振動片の外形輪郭と溝部のパターニングを同時に行うことができるため、振動片の外形輪郭と溝部の相対位置の精度を高めることができる。また、振動片の外形を形成するエッチングの際に、成膜用金属膜の溝部に相当する開口を被膜用金属膜で保護することができ、外形の形成と同時に溝部がエッチングされることがない。従って、振動片の溝部を精度良く形成することができる。   According to the method for manufacturing a resonator element of the present invention, since the outer contour of the resonator element and the patterning of the groove can be performed at the same time, the accuracy of the relative position of the outer contour of the resonator element and the groove can be improved. In addition, the opening corresponding to the groove portion of the metal film for film formation can be protected by the metal film for coating during the etching for forming the outer shape of the resonator element, and the groove portion is not etched simultaneously with the formation of the outer shape. . Therefore, the groove portion of the vibrating piece can be formed with high accuracy.

図4は本発明の一実施形態に係る振動片の斜視図である。図示のように振動片80は、X軸(第2軸)と、このX軸と平面状に直交するY軸(第1軸)からなる平面に延在され、互いに対向する第1主面82と第2主面84とを有する。なお、第1主面82及び第2主面84に垂直な軸をZ軸とする。振動片80は、基部86から+Y軸方向に第1振動腕88と第2振動腕89が延出され、−Y軸方向に第3振動腕90と第4振動腕91が延出されている。基部86と第1振動腕88と第2振動腕89で音叉型振動片を構成し、基部86と第3振動腕90と第4振動腕91で音叉型振動片を構成している。このような2つの音叉型振動片が基部86に結合され、2つの音叉型振動片の振動腕の延出方向が互いに離間する構成の振動片80は、H型の振動片と称される。   FIG. 4 is a perspective view of the resonator element according to the embodiment of the invention. As shown in the figure, the resonator element 80 extends in a plane composed of an X-axis (second axis) and a Y-axis (first axis) perpendicular to the X-axis in a planar shape, and is opposed to each other. And a second main surface 84. An axis perpendicular to the first main surface 82 and the second main surface 84 is taken as a Z axis. In the vibrating piece 80, the first vibrating arm 88 and the second vibrating arm 89 extend from the base 86 in the + Y-axis direction, and the third vibrating arm 90 and the fourth vibrating arm 91 extend in the −Y-axis direction. . The base 86, the first vibrating arm 88, and the second vibrating arm 89 constitute a tuning fork type vibrating piece, and the base 86, the third vibrating arm 90, and the fourth vibrating arm 91 constitute a tuning fork type vibrating piece. A vibrating piece 80 having such a configuration in which two tuning fork type vibrating pieces are coupled to the base 86 and the extending directions of the vibrating arms of the two tuning fork type vibrating pieces are separated from each other is referred to as an H type vibrating piece.

第1振動腕88と第2振動腕89は互いに平行で、同一長さ、同一断面形状で構成され、第3振動腕90と第4振動腕91は互いに平行で、同一長さ、同一断面形状で構成されている。本実施形態に係る振動片80は、第1振動腕88及び第2振動腕89が駆動腕(励振腕)を構成し、第3振動腕90及び第4振動腕91が検出腕を構成している。第1〜第4振動腕88,89,90,91は、いずれも細長い溝部92が第1主面82及び第2主面84に形成され、このようなH型の振動片80の製造に本発明の製造方法を適用することができる。   The first vibrating arm 88 and the second vibrating arm 89 are parallel to each other and have the same length and the same sectional shape, and the third vibrating arm 90 and the fourth vibrating arm 91 are parallel to each other and have the same length and the same sectional shape. It consists of In the resonator element 80 according to the present embodiment, the first vibrating arm 88 and the second vibrating arm 89 constitute a driving arm (excitation arm), and the third vibrating arm 90 and the fourth vibrating arm 91 constitute a detection arm. Yes. Each of the first to fourth vibrating arms 88, 89, 90, 91 is formed with an elongated groove portion 92 on the first main surface 82 and the second main surface 84, and is used for manufacturing such an H-shaped vibrating piece 80. The manufacturing method of the invention can be applied.

このような構成の振動片80は、電極(不図示)に励振信号が入力されると、第1振動腕88と第2振動腕89が±X方向に屈曲振動する。このとき、Y軸(検出軸)周りに振動片80を回転すると、第1振動腕88と第2振動腕89の振動方向(面内振動)に対して直角方向にコリオリの力が発生し、第3振動腕90(検出腕)及び第4振動腕91(検出腕)が±Z軸方向に面外振動する。この面外振動により発生する電荷量を測定することで、振動片80に作用する角速度を検出することができる。   In the vibrating piece 80 having such a configuration, when an excitation signal is input to an electrode (not shown), the first vibrating arm 88 and the second vibrating arm 89 bend and vibrate in the ± X directions. At this time, when the resonator element 80 is rotated around the Y axis (detection axis), a Coriolis force is generated in a direction perpendicular to the vibration direction (in-plane vibration) of the first vibrating arm 88 and the second vibrating arm 89, The third vibrating arm 90 (detection arm) and the fourth vibrating arm 91 (detection arm) vibrate out of plane in the ± Z-axis direction. By measuring the amount of charge generated by this out-of-plane vibration, the angular velocity acting on the vibrating piece 80 can be detected.

このようなH型の振動片80の製造方法においても、振動片の外形輪郭と溝部のパターニングを同時に行うことができるため、振動片の外形輪郭と溝部の相対位置の精度を高めることができる。また、振動片の外形を形成するエッチングの際に、成膜用金属膜の溝部に相当する開口を被膜用金属膜で保護することができ、外形の形成と同時に溝部がエッチングされることがない。従って、振動片の溝部を精度良く形成することができる。   Also in the manufacturing method of such an H-shaped vibrating piece 80, since the outer contour of the vibrating piece and the patterning of the groove can be performed simultaneously, the accuracy of the relative position of the outer contour of the vibrating piece and the groove can be improved. In addition, the opening corresponding to the groove portion of the metal film for film formation can be protected by the metal film for coating during the etching for forming the outer shape of the resonator element, and the groove portion is not etched simultaneously with the formation of the outer shape. . Therefore, the groove portion of the vibrating piece can be formed with high accuracy.

10………基板、12………一方の主面、14………他方の主面、20………成膜用金属膜、22………Cr膜、24………Au膜、30………開口、40………被膜用金属膜、60………フォトレジスト膜、70………振動腕、72………溝部、74………振動片、80………振動片、82………第1主面、84………第2主面、86………基部、88………第1振動腕、89………第2振動腕、90………第3振動腕、91………第4振動腕、92………溝部。 10 ......... Substrate, 12 ......... One main surface, 14 ......... Other main surface, 20 ......... Metal film for film formation, 22 ......... Cr film, 24 ...... Au film, 30 ... ...... Opening, 40 ......... Metal film for coating, 60 ......... Photoresist film, 70 ......... Vibrating arm, 72 ......... Groove, 74 ......... Vibrating piece, 80 ......... Vibrating piece, 82 ... ...... First main surface, 84 ......... Second main surface, 86 ......... Base, 88 ......... First vibrating arm, 89 ......... Second vibrating arm, 90 ......... Third vibrating arm, 91 ......... Fourth vibrating arm, 92 ......... Groove.

Claims (5)

基部と、当該基部から突出して形成された振動腕と、を備え、前記振動腕に溝部が形成された振動片の製造方法において、
基板上に形成された成膜用金属膜を覆うフォトレジスト膜に対して前記振動片の外形と前記溝部とを同時にパターニングする工程と、
前記振動片の外形と前記溝部の成膜用金属膜及びパターニングされた前記フォトレジスト膜を除去して、前記溝部に相当する開口を形成する工程と、
前記開口を覆うように前記開口上に被膜用金属膜を形成する工程と、
前記基板をエッチングして前記振動片の外形を形成する工程と、
前記被膜用金属膜を除去する工程と、
前記基板をエッチングして前記溝部を形成する工程と、
を有することを特徴とする振動片の製造方法。
In a method of manufacturing a resonator element comprising a base and a vibrating arm formed to protrude from the base, wherein a groove is formed in the vibrating arm.
Simultaneously patterning the outer shape of the resonator element and the groove with respect to a photoresist film covering the metal film for film formation formed on the substrate;
Removing the outer shape of the vibrating piece, the metal film for film formation in the groove and the patterned photoresist film, and forming an opening corresponding to the groove;
Forming a coating metal film on the opening so as to cover the opening;
Etching the substrate to form an outer shape of the resonator element;
Removing the metal film for coating;
Etching the substrate to form the groove;
A method of manufacturing a resonator element comprising:
前記成膜用金属膜は、下層がCr膜であり、上層がAu膜の積層構造であることを特徴とする請求項1に記載の振動片の製造方法。   The method for manufacturing a resonator element according to claim 1, wherein the metal film for film formation has a laminated structure in which a lower layer is a Cr film and an upper layer is an Au film. 前記被膜用金属膜を除去する工程は、前記成膜用金属膜の前記Au膜も同時に除去することを特徴とする請求項2に記載の振動片の製造方法。   The method of manufacturing a resonator element according to claim 2, wherein the step of removing the metal film for coating also removes the Au film of the metal film for film formation. 前記基板が圧電単結晶であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の振動片の製造方法。   The method for manufacturing a resonator element according to claim 1, wherein the substrate is a piezoelectric single crystal. 前記溝部が前記基板の一方の主面及び他方の主面に形成されたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の振動片の製造方法。   5. The method for manufacturing a resonator element according to claim 1, wherein the groove is formed on one main surface and the other main surface of the substrate. 6.
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