JP2013214638A - Manufacturing method of vibration piece - Google Patents

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Takatoshi Sugiyama
貴俊 杉山
Fumitaka Kitamura
文孝 北村
Takako Sugiyama
貴子 杉山
Osamu Kawauchi
修 川内
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a vibration piece which prevents a formation region of a groove on a substrate from being concurrently etched when an outer shape of a vibration piece is formed on the substrate by etching, in a manufacturing method of the vibration piece having the groove.SOLUTION: In a manufacturing method of a vibration piece 1, a Cr film 20, an Au film 30, a Ni film 40, and a first resist film 50 are sequentially deposited on a substrate 10 and the first resist film 50 is patterned into an outer shape and a shape of a groove of the vibration piece 1. A portion of the Ni film 40 which does not overlap with the patterned first resist film 50 is etched. An second resist film 60 is deposited on the Au film 30 exposed by etching. The second resist film 60 is patterned into the outer shape of the vibration piece 1. Then, the Cr film 20, the Au film 30, and the substrate 10 which does not overlap with the patterned second resist film 60 are etched to form the outer shape of the vibration piece 1 on the substrate 10. The second resist film 60 is peeled, and the Cr film 20 and the Au film 30, which correspond to the groove, are etched. The substrate 10, which corresponds to the groove, is etched to form the groove on the substrate 10.

Description

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

振動片の一つとして、音叉型圧電振動片が存在する。音叉型圧電振動片は、基部と、当該基部から突出するように形成された2本の振動腕と、を有している。振動腕には、小型で高い信頼性を得ることを目的として、溝部が形成されることが多い。振動腕に溝部を形成することで、振動腕の振動損失が低くなり、CI(クリスタルインピーダンス)値を低く抑えることができるため、小型化されても優れた振動特性を得ることができる。このような振動片の従来における製造方法の一例が特許文献1,2に開示されている。   There is a tuning fork type piezoelectric vibrating piece as one of the vibrating pieces. The tuning fork-type piezoelectric vibrating piece has a base portion and two vibrating arms formed so as to protrude from the base portion. The vibrating arm is often formed with a groove for the purpose of obtaining a small size and high reliability. By forming the groove in the vibrating arm, the vibration loss of the vibrating arm is reduced, and the CI (crystal impedance) value can be kept low, so that excellent vibration characteristics can be obtained even if the size is reduced. An example of a conventional method for manufacturing such a resonator element is disclosed in Patent Documents 1 and 2.

特許文献1に開示の振動片の製造方法は、まず、水晶基板を、溝パターンに対応する第1開口部と、振動片の外形輪郭に対応する第2開口部と、が形成された金属マスクで被覆し、さらにその上をフォトレジスト膜で被覆する。この状態では、フォトレジスト膜は、第1の開口部及び第2の開口部に露出している水晶基板と、金属マスクと、に密着している。次に、前記第2開口部が露出するようにフォトレジスト膜をパターニングし、当該パターニングしたフォトレジスト膜から露出している第2開口部の基板をエッチング処理することにより、基板に振動片の外形を形成する。次に、当該フォトレジスト膜を除去して、金属マスクから露出している第1開口部の基板をエッチング処理することにより、溝部を形成する。   In the manufacturing method of the resonator element disclosed in Patent Document 1, first, a metal mask in which a quartz substrate is formed with a first opening corresponding to a groove pattern and a second opening corresponding to an outer contour of the resonator element. And further coated with a photoresist film. In this state, the photoresist film is in close contact with the quartz substrate exposed to the first opening and the second opening and the metal mask. Next, the photoresist film is patterned so that the second opening is exposed, and the substrate of the second opening exposed from the patterned photoresist film is etched, whereby the outer shape of the resonator element is formed on the substrate. Form. Next, the photoresist film is removed, and the groove portion is formed by etching the substrate of the first opening exposed from the metal mask.

特許文献2に開示の振動片の製造方法は、まず、水晶基板に金属膜を形成し、この金属膜上にフォトレジスト膜を形成し、当該フォトレジスト膜に振動片の外形輪郭をパターニングする。そして、当該フォトレジスト膜に合わせて金属膜をエッチングして振動片の外形輪郭をパターニングした後、前記フォトレジスト膜を剥離する。次に、水晶基板上に新たにフォトレジスト膜を成膜し、当該フォトレジスト膜を外形及び溝の形状にパターニングする。次いで、フォトレジスト膜及び金属膜の外形パターンに合わせて基板をエッチングし、基板に振動片の外形を成形する。次いで、フォトレジスト膜の溝パターンに合わせて、金属膜に溝パターンを形成し、フォトレジスト膜及び金属膜の溝パターンに合わせて基板をエッチングすることにより、溝を形成している。   In the method of manufacturing a resonator element disclosed in Patent Document 2, first, a metal film is formed on a quartz substrate, a photoresist film is formed on the metal film, and an outer contour of the resonator element is patterned on the photoresist film. Then, the metal film is etched according to the photoresist film to pattern the outer contour of the resonator element, and then the photoresist film is peeled off. Next, a new photoresist film is formed on the quartz substrate, and the photoresist film is patterned into an outer shape and a groove shape. Next, the substrate is etched according to the outer pattern of the photoresist film and the metal film, and the outer shape of the resonator element is formed on the substrate. Next, a groove pattern is formed in the metal film according to the groove pattern of the photoresist film, and the substrate is etched according to the groove pattern of the photoresist film and the metal film, thereby forming the groove.

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

しかしながら、特許文献1に開示の振動片の製造方法では、水晶基板とフォトレジスト膜との密着性が悪いため、外形のエッチングの際に、第1開口部に露出している水晶基板を覆うフォトレジスト膜が剥れてしまい、当該水晶基板にエッチング液が流れ込んでしまう場合があった。第1開口部に露出している水晶基板は溝部の形成領域であるため、外形のエッチングの際に溝部の形成領域がエッチングされてしまうと、溝部を基板の表裏に形成する場合、表裏の溝部の深さが異なったり、表裏の溝部の形状が対称にならないという問題点があった。これにより、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という問題があった。   However, in the method of manufacturing a resonator element disclosed in Patent Document 1, since the adhesion between the quartz substrate and the photoresist film is poor, the photo that covers the quartz substrate exposed in the first opening is etched when the outer shape is etched. In some cases, the resist film is peeled off and the etching solution flows into the quartz substrate. Since the quartz substrate exposed in the first opening is a groove forming region, if the groove forming region is etched during the outer shape etching, the groove portions on the front and back sides are formed when the groove is formed on the front and back of the substrate. There are problems that the depths of the grooves are different and the shapes of the groove portions on the front and back sides are not symmetrical. As a result, there is a problem that the balance of the vibrating arm is deteriorated, noise is added to the frequency, and the resonance frequency of the resonator element deviates from the design value.

また、特許文献2に開示の製造方法では、振動片の外形を形成する工程と、溝部を形成する工程と、が別工程であり、外形形成用のフォトレジスト膜で金属膜に外形パターンを形成した後に当該フォトレジスト膜を剥離して、新たに溝部形成用のフォトレジスト膜を成膜する必要がある。後工程で成膜したフォトレジスト膜に溝パターンを形成し当該溝パターンに合わせて金属膜に溝パターンを形成する際に、前工程で金属膜に形成された外形パターンに、溝パターン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り、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という問題点があった。   In the manufacturing method disclosed in Patent Document 2, the step of forming the outer shape of the resonator element and the step of forming the groove are separate steps, and the outer pattern is formed on the metal film with the photoresist film for outer shape formation. After that, it is necessary to peel off the photoresist film and newly form a photoresist film for forming a groove. When a groove pattern is formed on the photoresist film formed in the subsequent process and the groove pattern is formed on the metal film in accordance with the groove pattern, the groove pattern is accurately added to the external pattern formed on the metal film in the previous process. There was a problem that it was difficult to align. If the position of the groove is not formed as designed, there is a problem that the balance of the vibrating arm is poor and the vibration is not stable, the frequency stability is deteriorated, or the resonance frequency of the resonator element deviates from the design value. there were.

そこで、従来技術の問題点を解決するため、本発明は、溝部を有する振動片の製造方法において、基板に振動片の外形をエッチングで形成する際に、基板上の溝部の形成領域が同時にエッチングされてしまうのを防ぐ振動片の製造方法を提供することを目的とする。
また、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, the present invention relates to a method for manufacturing a resonator element having a groove portion. When the outer shape of the resonator element is formed on the substrate by etching, the formation region of the groove portion on the substrate is simultaneously etched. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a resonator element that prevents it from being damaged.
It is another object of the present invention 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]溝部を有する振動片の製造方法であって、基板上に、第1の金属膜、第2の金属膜、第3の金属膜及び第1のレジスト膜を、順に成膜する工程と、前記第1のレジスト膜を前記振動片の外形及び前記溝部の形状にパターニングする工程と、前記第3の金属膜のうち前記パターニングされた前記第1のレジスト膜と重なっていない部分をエッチングする工程と、前記エッチングにより露出した前記第2の金属膜上に第2のレジスト膜を成膜する工程と、前記第2のレジスト膜を前記振動片の外形にパターニングする工程と、前記パターニングされた前記第2のレジスト膜と重なっていない前記第1の金属膜と前記第2の金属膜と前記基板とをエッチングして、前記基板に前記振動片の外形を形成する工程と、前記第2のレジスト膜を剥離する工程と、前記溝部に相当する前記第1の金属膜と前記第2の金属膜とをエッチングする工程と、前記溝部に相当する前記基板をエッチングすることにより、前記基板に前記溝部を形成する工程と、を備えた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 A method for manufacturing a resonator element having a groove, in which a first metal film, a second metal film, a third metal film, and a first resist film are sequentially formed on a substrate. A step of patterning the first resist film into the outer shape of the vibrating piece and the shape of the groove, and a portion of the third metal film that does not overlap the patterned first resist film. An etching step, a step of forming a second resist film on the second metal film exposed by the etching, a step of patterning the second resist film on the outer shape of the vibrating piece, and the patterning Etching the first metal film, the second metal film, and the substrate that do not overlap the second resist film formed to form an outer shape of the resonator element on the substrate; 2 resist film The step of peeling, the step of etching the first metal film and the second metal film corresponding to the groove, and the substrate corresponding to the groove are formed to form the groove on the substrate. And a process for manufacturing the resonator element.

上記発明によれば、基板と密着性の悪いレジスト膜を直接基板に成膜せずに、第1の金属膜を基板に成膜しているため、基板に振動片の外形をエッチングする際に、基板から第1の金属膜が剥がれて、基板上の溝部の形成領域がエッチングされてしまうのを防ぐことができる。   According to the above invention, since the first metal film is formed on the substrate without directly forming the resist film having poor adhesion to the substrate on the substrate, the outer shape of the resonator element is etched on the substrate. It is possible to prevent the first metal film from being peeled from the substrate and the groove formation region on the substrate is etched.

また、基板上の溝部を形成する領域を、第1の金属膜、第2の金属膜及び第2のレジスト膜の3層で覆った状態で、外形のエッチングを行うため、外形のエッチングの際に、基板上の溝部を形成する領域まで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。   In addition, since the outer shape is etched in a state where the region for forming the groove on the substrate is covered with the three layers of the first metal film, the second metal film, and the second resist film, the outer shape is etched. Further, the region on the substrate where the groove is formed is not etched. Therefore, the groove portion of the vibrating piece can be formed with high accuracy.

また、第3の金属膜に振動片の外形と溝部の形状とをパターニングし、当該第3の金属膜のパターンに基づいて、振動片の外形を形成し溝部を形成するため、振動片の外形と溝部との相対位置の精度を高めることができる。   Further, the outer shape of the vibrating piece is formed by patterning the outer shape of the vibrating piece and the shape of the groove on the third metal film, and forming the outer shape of the vibrating piece and forming the groove based on the pattern of the third metal film. The accuracy of the relative position between the groove portion and the groove portion can be increased.

[適用例2]前記第1の金属膜がクロム膜であり、前記第2の金属膜が金膜であり、前記第3の金属膜がニッケル膜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。 [Application Example 2] In the application example 1, the first metal film is a chromium film, the second metal film is a gold film, and the third metal film is a nickel film. Method of manufacturing a vibrating piece.

上記発明によれば、基板上にクロム膜を成膜することにより基板との密着性を高めることができる。また、第2の金属膜を金膜とすることにより、エッチング液に対する耐蝕性を高め、クロム膜を保護することができる。また、第3の金属膜をニッケル膜とすることにより、成膜が容易であるとともに、クロムよりもエッチングレートが遅いため、レジスト膜の代わりに用いることができる。   According to the said invention, adhesiveness with a board | substrate can be improved by forming a chromium film | membrane on a board | substrate. Further, by using the second metal film as a gold film, the corrosion resistance against the etching solution can be improved and the chromium film can be protected. In addition, when the third metal film is a nickel film, the film can be easily formed, and the etching rate is slower than that of chromium. Therefore, the third metal film can be used instead of the resist film.

[適用例3]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又は2に記載の振動片の製造方法。
上記発明によれば、振動特性等の特性を向上させることができる。
Application Example 3 The method for manufacturing a resonator element according to Application Example 1 or 2, wherein the substrate is a piezoelectric single crystal.
According to the above invention, characteristics such as vibration characteristics can be improved.

[適用例4]前記溝部が前記基板の一方の主面側及び他方の主面側に形成されたことを特徴とする適用例1から3の何れか1例に記載の振動片の製造方法。
上記発明によれば、CI値を小さくすることができ、小型化しても優れた振動特性を得ることができる。
Application Example 4 The method for manufacturing a resonator element according to any one of Application Examples 1 to 3, wherein the groove is formed on one main surface side and the other main surface side of the substrate.
According to the above invention, the CI value can be reduced, and excellent vibration characteristics can be obtained even if the size is reduced.

本発明の実施形態に係る振動片の製造方法の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing method of the vibration piece which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る振動片の製造方法を適用可能な振動片の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the vibration piece which can apply the manufacturing method of the vibration piece which concerns on embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る振動片の製造方法のうち、基板に振動片の外形と溝部とを形成する工程の説明図である。図1に示す各工程の図は、基板10の模式的断面図である。なお、図1では基板10の一方の主面側に溝部を形成する工程について示しているが、基板10の他方の主面側にも同様に溝部を形成することができる。また、本実施形態では、図1に示す基板10の中央部分に溝部を形成するものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram of a process of forming an outer shape and a groove portion of a vibrating piece on a substrate in a method for manufacturing a vibrating piece according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the substrate 10 in each process. Although FIG. 1 shows the step of forming a groove on one main surface side of the substrate 10, the groove can be formed on the other main surface side of the substrate 10 in the same manner. In the present embodiment, a groove is formed in the central portion of the substrate 10 shown in FIG.

まず、所定の厚みに研磨された板状(ウェハ状)の基板10を用意する。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の圧電単結晶を用いることができる。基板10としてこのような圧電単結晶を用いることにより、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を有する振動片を製造することができる。   First, a plate-like (wafer-like) substrate 10 polished to a predetermined thickness is prepared. As a material of the substrate 10, a piezoelectric single crystal such as crystal, lithium niobate single crystal, lithium tantalate single crystal, lithium niobate-lithium tantalate solid solution single crystal, lithium borate single crystal, or langasite single crystal is used. Can do. By using such a piezoelectric single crystal as the substrate 10, it is possible to manufacture a resonator element having a stable resonance frequency without being affected by ambient temperature changes.

工程1では、基板10の主面上に、第1金属膜としてCr(クロム)膜20、第2金属膜としてAu(金)膜30、第3金属膜としてNi(ニッケル)膜40を、順に成膜する。   In step 1, a Cr (chrome) film 20 as a first metal film, an Au (gold) film 30 as a second metal film, a Ni (nickel) film 40 as a third metal film on the main surface of the substrate 10 in this order. Form a film.

本実施形態では、Cr膜20、Au膜30の成膜はスパッタを用い、Ni膜40の成膜は蒸着を用いるが、成膜方法はこれに限定されることはなく、蒸着、スパッタ等の何れの成膜方法を用いてもよい。   In the present embodiment, the Cr film 20 and the Au film 30 are formed by sputtering, and the Ni film 40 is formed by vapor deposition. However, the film formation method is not limited to this, and vapor deposition, sputtering, etc. Any film forming method may be used.

ここで、Cr膜20は水晶等の基板10との密着性に優れており、また安価である。一方、Au膜30は、Cr膜20よりもエッチング液に含まれるフッ酸に溶けにくく、エッチング液に対する耐蝕性に優れている。   Here, the Cr film 20 has excellent adhesion to the substrate 10 such as quartz and is inexpensive. On the other hand, the Au film 30 is less soluble in hydrofluoric acid contained in the etchant than the Cr film 20 and is excellent in corrosion resistance to the etchant.

工程2では、Ni膜40の上に第1のレジスト膜50を成膜する。
工程3では、第1のレジスト膜50に振動片の外形・溝部の形状形成用のマスクを被せて、露光及び現像を行い、振動片の外形輪郭の内側と、溝部を形成する領域以外の領域と、に第1のレジスト膜50が残るように、第1のレジスト膜50をパターニングする。
In step 2, a first resist film 50 is formed on the Ni film 40.
In step 3, the first resist film 50 is covered with a mask for forming the outer shape of the vibrating piece and the shape of the groove portion, exposed and developed, and the inside of the outer shape outline of the vibrating piece and the region other than the region where the groove portion is formed Then, the first resist film 50 is patterned so that the first resist film 50 remains.

工程4では、パターニングされた第1のレジスト膜50と重なっていない基板10上のNi膜40を、エッチングにより除去する。これにより、Ni膜40に振動片の外形と溝部の形状とが同時にパターニングされ、Ni膜40が除去された部分にAu膜30が露出することになる。このように、Ni膜40上に振動片の外形と溝部の形状とを同時にパターニングすることで、振動片の外形と溝部の形状とを別工程でパターニングする場合に比較して、振動片の外形と溝部との相対位置の精度を高めることができる。   In step 4, the Ni film 40 on the substrate 10 that does not overlap with the patterned first resist film 50 is removed by etching. As a result, the outer shape of the resonator element and the shape of the groove are patterned on the Ni film 40 at the same time, and the Au film 30 is exposed at the portion where the Ni film 40 is removed. As described above, by simultaneously patterning the outer shape of the vibrating piece and the shape of the groove on the Ni film 40, the outer shape of the vibrating piece is compared with the case of patterning the outer shape of the vibrating piece and the shape of the groove in separate steps. The accuracy of the relative position between the groove portion and the groove portion can be increased.

工程5では、第1のレジスト膜50を除去する。
工程6では、基板10上(Ni膜40のエッチングにより露出したAu膜30上、及びNi膜40上)に、第2のレジスト膜60を成膜する。
In step 5, the first resist film 50 is removed.
In step 6, a second resist film 60 is formed on the substrate 10 (on the Au film 30 exposed by etching of the Ni film 40 and on the Ni film 40).

工程7では、第2のレジスト膜60上に外形形成用のマスクを被せて露光及び現像を行うことにより、第2のレジスト膜60上に振動片の外形をパターニングする。   In step 7, the outer shape of the resonator element is patterned on the second resist film 60 by performing exposure and development while covering the second resist film 60 with a mask for forming an outer shape.

工程8では、パターニングされた第2のレジスト膜60と重なっていないCr膜20及びAu膜30を、エッチングにより除去する。   In step 8, the Cr film 20 and the Au film 30 that do not overlap with the patterned second resist film 60 are removed by etching.

工程9では、Cr膜20及びAu膜30のエッチングにより露出した基板10のエッチングを行い、基板10に振動片の外形を形成する。
このエッチングの際、基板10上の溝部を形成する領域は、Cr膜20、Au膜30、第2のレジスト膜60の3層の膜で覆われているため、エッチングの終了時までにこれらの3層の膜全てがエッチング液で浸食されることはなく、したがって、基板10上の溝部を形成する領域までエッチング液で浸食されることはない。また、基板10上にはCr膜20が成膜されており、Cr膜20は基板10との密着性が良いため、Cr膜20が基板10から剥がれることはなく、外形エッチング中に、基板10上の溝部を形成する領域にエッチング液が侵入することはない。さらに、Cr膜20上には、エッチング液に対して耐蝕性のあるAu膜30が積層されているため、基板10上の溝部を形成する領域は十分に保護されており、エッチング液により浸食されることはない。
In step 9, the substrate 10 exposed by etching the Cr film 20 and the Au film 30 is etched to form the outer shape of the resonator element on the substrate 10.
At the time of this etching, the region for forming the groove on the substrate 10 is covered with the three layers of the Cr film 20, the Au film 30 and the second resist film 60. All three layers of the film are not eroded by the etching solution, and therefore, the region on the substrate 10 where the groove is formed is not eroded by the etching solution. In addition, since the Cr film 20 is formed on the substrate 10 and the Cr film 20 has good adhesion to the substrate 10, the Cr film 20 is not peeled off from the substrate 10, and the substrate 10 is etched during the outer shape etching. The etching solution does not enter the region where the upper groove is formed. Furthermore, since the Au film 30 that is corrosion resistant to the etching solution is laminated on the Cr film 20, the region for forming the groove on the substrate 10 is sufficiently protected and is eroded by the etching solution. Never happen.

工程10では、第2のレジスト膜60を剥離する。これにより、Ni膜40にパターニングされた溝パターンに対応する開口にAu膜30が露出する。   In step 10, the second resist film 60 is stripped. As a result, the Au film 30 is exposed in the opening corresponding to the groove pattern patterned on the Ni film 40.

工程11では、第2のレジスト膜60の剥離によりNi膜40から露出しているAu膜30と、その下層にあるCr膜20とを、エッチングにより除去する。この際、Ni膜40から露出しているAu膜30及びCr膜20が全て除去されるように、各膜20、30、40の厚さやエッチング液を調整する。   In step 11, the Au film 30 exposed from the Ni film 40 by peeling off the second resist film 60 and the Cr film 20 under the Au film 30 are removed by etching. At this time, the thickness of each of the films 20, 30, and 40 and the etching solution are adjusted so that the Au film 30 and the Cr film 20 exposed from the Ni film 40 are all removed.

工程12では、Au膜30及びCr膜20の除去により露出した基板10を所定の深さまでハーフエッチングすることにより、基板10に溝部92を形成する。このとき溝部92を形成する領域以外の基板10上には、上層からCrよりもエッチングレートが遅いNi膜40と、エッチング液に耐蝕性のあるAu膜30と、基板10と密着性のよいCr膜20と、が形成されているため、深い溝部92を形成するために処理時間を長くしても、これらの3層の全てが浸食されることはなく、したがってその下層にある基板10が侵食されることがない。   In step 12, the groove portion 92 is formed in the substrate 10 by half-etching the substrate 10 exposed by removing the Au film 30 and the Cr film 20 to a predetermined depth. At this time, on the substrate 10 other than the region where the groove 92 is to be formed, the Ni film 40 whose etching rate is slower than Cr from the upper layer, the Au film 30 that is corrosion resistant to the etching solution, and the Cr that has good adhesion to the substrate 10 Therefore, even if the processing time is increased to form the deep groove portion 92, all of these three layers are not eroded, and therefore the substrate 10 under the three layers is eroded. It will not be done.

最後に、図示していないが、Ni膜40、Au膜30、Cr膜20を除去する。これにより、溝部92と、振動片の外形と、を有する基板10が得られる。
このような振動片の製造方法によれば、Ni膜40を振動片の外形と溝部の形状とにパターニングし、当該Ni膜40を剥離せずに、振動片の外形を形成し、溝部を形成するため、振動片の外形と溝部との相対位置の精度を高めることができる。
Finally, although not shown, the Ni film 40, the Au film 30, and the Cr film 20 are removed. Thereby, the board | substrate 10 which has the groove part 92 and the external shape of a vibration piece is obtained.
According to such a method of manufacturing a vibrating piece, the Ni film 40 is patterned into the outer shape of the vibrating piece and the shape of the groove, and the outer shape of the vibrating piece is formed without peeling off the Ni film 40 to form the groove. Therefore, the accuracy of the relative position between the outer shape of the resonator element and the groove can be increased.

また、基板10と密着性の悪いレジスト膜を直接基板10に成膜せずに、Cr膜20を基板10に成膜しているため、基板10に振動片の外形をエッチングする際に、基板10からCr膜20が剥がれて、基板10上の溝部の形成領域がエッチングされてしまうのを防ぐことができる。   In addition, since the Cr film 20 is formed on the substrate 10 without directly forming the resist film having poor adhesion with the substrate 10 on the substrate 10, the substrate 10 is etched when the outer shape of the resonator element is etched on the substrate 10. It is possible to prevent the Cr film 20 from being peeled off from 10 and the groove forming region on the substrate 10 being etched.

また、基板10上の溝部を形成する領域を、Cr膜20、Au膜30、第2のレジスト膜60の3層で覆った状態で、外形のエッチングを行うため、外形のエッチングの際に、基板10上の溝部を形成する領域まで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。   Further, since the outer shape is etched in a state where the region for forming the groove portion on the substrate 10 is covered with the three layers of the Cr film 20, the Au film 30, and the second resist film 60, the outer shape is etched. The region on the substrate 10 where the groove is to be formed is not etched. Therefore, the groove portion of the vibrating piece can be formed with high accuracy.

なお、上述した実施形態では、第1の金属膜がクロム膜であり、第2の金属膜が金膜であり、第3の金属膜がニッケル膜であるとして説明したが、これに限定されることはなく、第1の金属膜は基板10との密着性のある金属であればよく、第2の金属膜はエッチング液に対して耐蝕性のある金属であればよく、第3の金属膜はCrよりもエッチングレートが遅い金属であればよい。別の金属を用いる場合には、用いる金属のエッチングレート等を考慮して、膜厚やエッチング液を調整するとよい。   In the above-described embodiment, the first metal film is a chromium film, the second metal film is a gold film, and the third metal film is a nickel film. However, the present invention is not limited to this. The first metal film only needs to be a metal having adhesion to the substrate 10, the second metal film only needs to be a metal that is corrosion resistant to the etching solution, and the third metal film. Any metal may be used as long as it has a slower etching rate than Cr. When another metal is used, the film thickness and the etching solution may be adjusted in consideration of the etching rate of the metal to be used.

図2は、本発明の実施形態に係る製造方法を適用可能な振動片1の斜視図である。図示のように、振動片1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1は、基部86から+Y方向に第1振動腕88と第2振動腕89が延出され、−Y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1つの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1つの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1は、H型の振動片と称される。   FIG. 2 is a perspective view of the resonator element 1 to which the manufacturing method according to the embodiment of the invention can be applied. As shown in the figure, the resonator element 1 extends in a plane composed of an X-axis (second axis) and a Y-axis (first axis) perpendicular to the X-axis in a plane, and is opposed to each other. 82 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 resonator element 1, a first vibrating arm 88 and a second vibrating arm 89 extend from the base 86 in the + Y direction, and a third vibrating arm 90 and a fourth vibrating arm 91 extend in the −Y direction. The base 86, the first vibrating arm 88, and the second vibrating arm 89 constitute one tuning fork type vibrating piece, and the base 86, the third vibrating arm 90, and the fourth vibrating arm 91 constitute one tuning fork type vibrating piece. Yes. The vibrating piece 1 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1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に形成されている。このようなH型の振動片1の製造に、上述した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 1 according to this 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. In each of the first to fourth vibrating arms 88, 89, 90, 91, an elongated groove portion 92 is formed on the first main surface 82 and the second main surface 84. The manufacturing method described above can be applied to the manufacture of such an H-shaped vibrating piece 1.

このような構成の振動片1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1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1に作用する角速度を検出することができる。   In the resonator element 1 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 1 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 1 can be detected.

1………振動片、10………基板、20………Cr膜、30………Au膜、40………Ni膜、50………第1のレジスト膜、60………第2のレジスト膜、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。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ......... Vibration piece, 10 ......... Substrate, 20 ......... Cr film, 30 ......... Au film, 40 ......... Ni film, 50 ......... First resist film, 60 ......... Second Resist film 82... First main surface 84... Second main surface 86 86 base portion 88 first vibration arm 89 second vibration arm 90 90 Third vibrating arm, 91... Fourth vibrating arm, 92.

Claims (4)

溝部を有する振動片の製造方法であって、
基板上に、第1の金属膜、第2の金属膜、第3の金属膜及び第1のレジスト膜を、順に成膜する工程と、
前記第1のレジスト膜を前記振動片の外形及び前記溝部の形状にパターニングする工程と、
前記第3の金属膜のうち前記パターニングされた前記第1のレジスト膜と重なっていない部分をエッチングする工程と、
前記エッチングにより露出した前記第2の金属膜上に第2のレジスト膜を成膜する工程と、
前記第2のレジスト膜を前記振動片の外形にパターニングする工程と、
前記パターニングされた前記第2のレジスト膜と重なっていない前記第1の金属膜と前記第2の金属膜と前記基板とをエッチングして、前記基板に前記振動片の外形を形成する工程と、
前記第2のレジスト膜を剥離する工程と、
前記溝部に相当する前記第1の金属膜と前記第2の金属膜とをエッチングする工程と、
前記溝部に相当する前記基板をエッチングすることにより、前記基板に前記溝部を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする振動片の製造方法。
A method of manufacturing a resonator element having a groove,
A step of sequentially forming a first metal film, a second metal film, a third metal film, and a first resist film on a substrate;
Patterning the first resist film into the outer shape of the resonator element and the shape of the groove;
Etching the portion of the third metal film that does not overlap the patterned first resist film;
Forming a second resist film on the second metal film exposed by the etching;
Patterning the second resist film on the outer shape of the resonator element;
Etching the first metal film, the second metal film, and the substrate that do not overlap the patterned second resist film, and forming an outer shape of the resonator element on the substrate;
Stripping the second resist film;
Etching the first metal film and the second metal film corresponding to the groove;
Etching the substrate corresponding to the groove to form the groove in the substrate;
A method of manufacturing a resonator element comprising:
前記第1の金属膜がクロム膜であり、前記第2の金属膜が金膜であり、前記第3の金属膜がニッケル膜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。   2. The resonator element according to claim 1, wherein the first metal film is a chromium film, the second metal film is a gold film, and the third metal film is a nickel film. Method. 前記基板は、圧電単結晶であることを特徴とする請求項1又は2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側及び他方の主面側に形成されたことを特徴とする請求項1から3の何れか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 groove is formed on one main surface side and the other main surface side of the substrate.
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