JP2015076744A - 圧電振動片の製造方法、圧電振動片及び圧電振動子 - Google Patents

Abstract

【課題】結晶軸方向の両端のエッチング残りを均一化し、振動漏れの発生を抑制することが可能な圧電振動片の製造方法を提供する。【解決手段】ウエハの両主面に、圧電振動片の外形に沿った形状を有し且つ目的とする振動腕部の幅と同じ第一の幅を有する第一のマスクを形成する第一のマスク形成工程と、第一のマスクが形成されたウエハに対しウエットエッチングを行う第一のエッチング工程と、第一のマスクを除去することにより第一の圧電振動片を形成する第一のマスク除去工程と、第一の圧電振動片の両主面に、第一の幅以上の大きさであり且つ第一の圧電振動片のエッチング残りを含む幅よりも小さい幅の第二の幅を有する第二のマスクを形成する第二のマスク形成工程と、第二のマスクが形成された第一の圧電振動片に対しウエットエッチングを行う第二のエッチング工程と、第二のマスクを除去する第二のマスク除去工程と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、圧電振動片の製造方法、圧電振動片及び圧電振動子に関する。

従来、一の方向に並んで配置された一対の振動腕部と、一対の振動腕部が接続された基部と、を備える圧電振動片の製造方法として、圧電振動片の外形に沿った形状を有するマスクが両主面に形成されたウエハに対しウエットエッチングを行い、マスクを除去することにより、圧電振動片を形成する方法が知られている。しかし、この製造方法では、エッチング工程で、エッチング残りが振動腕部の幅方向において非対称に形成され、その結果、振動漏れが発生するという問題があった。

一方、音叉型水晶振動子の２つの音叉枝部において、水晶の結晶軸の適宜の一方向側（例えば、＋Ｘ方向側）端面に発生するエッチング残りを等しくする製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この製造方法では、エッチング残りがエッチング部の露出領域の大きさに応じて変化することに基づき、２つの音叉枝部の水晶の結晶軸の適宜の一方向側（例えば、＋Ｘ方向側）端面に隣接するエッチングパターン幅を均一に設定している。

特開２００５−２６０７１２号公報

しかし、上記従来技術に係る音叉型水晶振動子の音叉枝部においても、水晶の結晶軸の適宜の第１方向側（例えば、＋Ｘ方向側）端面と第２方向側（例えば、−Ｘ方向側）端面とに発生するエッチング残りが非対称になるという問題があった。
この問題に対して、両端面のエッチング残りを均一化することが望まれている。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、結晶軸方向の両端のエッチング残りを均一化し、振動漏れの発生を抑制することが可能な圧電振動片の製造方法、圧電振動片及び圧電振動子を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用した。

（１）すなわち、本発明に係る一態様の圧電振動片の製造方法は、一の方向に並んで配置された一対の振動腕部と、前記一対の振動腕部が接続された基部と、を備える圧電振動片の製造方法であって、ウエハの両主面に、前記圧電振動片の外形に沿った形状を有し且つ目的とする前記振動腕部の幅と同じ第一の幅を有する第一のマスクを形成する第一のマスク形成工程と、前記第一のマスクが形成された前記ウエハに対しウエットエッチングを行う第一のエッチング工程と、前記第一のマスクを除去することにより第一の圧電振動片を形成する第一のマスク除去工程と、前記第一の圧電振動片の両主面に、前記第一の幅以上の大きさであり且つ前記第一の圧電振動片のエッチング残りを含む幅よりも小さい幅の第二の幅を有する第二のマスクを形成する第二のマスク形成工程と、前記第二のマスクが形成された前記第一の圧電振動片に対しウエットエッチングを行う第二のエッチング工程と、前記第二のマスクを除去する第二のマスク除去工程と、を含む。

この方法によれば、第二のエッチング工程において第一の圧電振動片のうち第二のマスクが形成されていない部分（エッチング残り）を選択的に除去することができる。そのため、得られる圧電振動片のエッチング残りの大きさを、第一の圧電振動片のエッチング残りの大きさよりも小さくすることができる。よって、結晶軸方向の両端のエッチング残りを均一化し、振動漏れの発生を抑制することができる。

（２）上記（１）に記載の圧電振動片の製造方法において、前記第二のマスク形成工程では、前記第二のマスクを、前記第二の幅の中心が前記振動腕部の幅方向において前記エッチング残りが小さい側にずれるように形成してもよい。

この方法によれば、振動腕部においてエッチングレートが大きい方の端部とエッチングレートが小さい方の端部とで、実質的なエッチングレートを概ね等しくすることができる。そのため、得られる圧電振動片のエッチング残りの大きさを、第一の圧電振動片のエッチング残りの大きさよりも小さくし、且つ、左右のエッチング残りの大きさの差を、製造誤差内として許容される程度に小さくすることができる。よって、結晶軸方向の両端のエッチング残りをより均一化し、振動漏れの発生を抑制することができる。

（３）上記（１）又は（２）に記載の圧電振動片の製造方法において、前記第二のエッチング工程では、前記第一のエッチング工程で用いるエッチャントと同じものを用いてもよい。

この方法によれば、第一のエッチング工程と第二のエッチング工程とで異なるエッチャントを用いる場合と比較して、エッチャントの低コスト化を図るとともに、エッチング工程のシンプル化を図ることができる。

（４）本発明に係る一態様の圧電振動片は、上記（１）から（３）のいずれか一項に記載の圧電振動片の製造方法によって製造された。

この構成によれば、上記の方法によって製造されるため、結晶軸方向の両端のエッチング残りを均一化し、振動漏れの発生を抑制した圧電振動片を提供することができる。

（５）本発明に係る一態様の圧電振動子は、上記（４）に記載の圧電振動片を備える。

この構成によれば、上記の圧電振動片を備えるため、結晶軸方向の両端のエッチング残りを均一化し、振動漏れの発生を抑制した圧電振動子を提供することができる。

本発明によれば、結晶軸方向の両端のエッチング残りを均一化し、振動漏れの発生を抑制することが可能な圧電振動片の製造方法、圧電振動片及び圧電振動子を提供することができる。

第一実施形態の圧電振動片を示す外観斜視図である。 第一実施形態の圧電振動片を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。 圧電振動子の一実施形態を示す外観斜視図である。 圧電振動子の一実施形態の内部構造を示す平面図である。 圧電振動子の一実施形態を示す図であって、図４におけるＡ−Ａ断面図である。 本実施形態の圧電振動子を示す図であって、各部を分解した分解斜視図である。 （Ａ）〜（Ｃ）圧電振動片の実装方法を示す図である。 圧電振動片の製造方法を示すフローチャートである。 （Ａ）〜（Ｅ）第一実施形態の圧電振動片の製造方法の各工程を説明する圧電振動片に対応するウエハの部位の断面図および圧電振動片に対応するウエハの平面図である。 （Ａ）〜（Ｆ）第一実施形態の圧電振動片の製造方法の各工程を説明する圧電振動片に対応するウエハの部位の断面図および圧電振動片に対応するウエハの平面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）第二実施形態の圧電振動片の製造方法の各工程を説明する圧電振動片に対応するウエハの部位の断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る圧電振動片および圧電振動子について説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
なお、図１から図７までの説明においてはＸＹＺ座標系を設定し、このＸＹＺ座標系を参照しつつ各部材の位置関係を説明する。この際、圧電振動片の面と垂直な方向をＺ軸方向、振動腕部の長手方向をＹ軸方向、Ｙ軸方向とＺ軸方向の両方と直交する方向をＸ軸方向とする。また、基部から振動腕部の先端に向かう方向を＋Ｙ方向とする。

［第１実施形態］（圧電振動片）
まず、本実施形態の圧電振動片１について説明する。
図１，２は、本実施形態の圧電振動片を示す図である。図１は、外観斜視図、図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の側面図である。
なお、図１，２においては、後述する圧電振動子に実装する際にパッケージの実装面と対向する対向面（一面）１８ａが上側（＋Ｚ方向側）となるようにして表している。

本実施形態の圧電振動片１は、図１，２に示すように、平板状である。圧電振動片１は、基部１０と、振動腕部１１，１２と、ハンマー部１３，１４と、支持腕部１５，１６と、を備えている。
圧電振動片１は、水晶、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウム等の圧電材料から形成されたサイドアーム型の振動片であり、所定の電圧が印加されたときに振動するものである。
圧電振動片１の面に垂直な方向の厚さ（Ｚ軸方向長さ）としては、たとえば、３０μｍとすることができる。

一対の振動腕部１１，１２は、基部１０からそれぞれ同一の方向（＋Ｙ方向）に向かって延出している。振動腕部１１，１２は、長手方向（Ｙ軸方向）と垂直で圧電振動片１の面と平行な方向（一の方向）、すなわちＸ軸方向に並んで設けられている。一対の振動腕部１１，１２の外表面上には、これら一対の振動腕部１１，１２を振動させる不図示の励振電極が形成されている。

ハンマー部１３，１４は、それぞれ振動腕部１１，１２の先端から、振動腕部１１，１２の長手方向（Ｙ軸方向）に沿うように延出形成されている。ハンマー部１３，１４の幅（Ｘ軸方向長さ）は、振動腕部１１，１２の幅（Ｘ軸方向長さ）よりも大きく形成されている。ハンマー部１３，１４は、基部１０を固定端として、幅方向（Ｘ軸方向）に振動する自由端に設定されている。

一対の支持腕部１５，１６は、基部１０から、振動腕部１１，１２の幅方向（Ｘ軸方向）両側に延出した後、振動腕部１１，１２の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って、振動腕部１１，１２の先端側（＋Ｙ方向側）に向かって屈曲延出して形成されている。

支持腕部１５，１６は、それぞれマウント部１５ａ，１６ａを備えている。マウント部１５ａ，１６ａは、圧電振動片１の対向面１８ａ上における、支持腕部１５，１６の延出方向側（＋Ｙ方向側）の先端部近傍に設けられている。マウント部１５ａ，１６ａが設けられている位置は、支持腕部１５，１６が振動する際に、振動の節となる位置である。

支持腕部１５，１６のマウント部１５ａ，１６ａには、不図示のマウント電極が形成され、不図示の引き出し電極により、振動腕部１１，１２の外表面上に形成された励振電極と接続されている。そして、これらの各電極に所定の電圧が印加されると、一対の振動腕部１１，１２の双方の励振電極どうしの相互作用により、一対の振動腕部１１，１２が互いに接近または離間する方向（Ｘ軸方向）に所定の共振周波数で振動する。

（圧電振動子）
次に、圧電振動片１を用いた圧電振動子の一実施形態として、セラミックパッケージタイプの表面実装型振動子について説明する。
図３から６は、本実施形態の圧電振動子５００を示す図であり、図３は外観斜視図、図４は圧電振動子の内部構成を示す、封口板を取り外した状態の平面図、図５は図４におけるＡ−Ａ断面図、図６は圧電振動子５００の分解斜視図である。

本実施形態の圧電振動子５００は、図３から図６に示すように、内部に気密封止されたキャビティＣを有するパッケージ５１０と、キャビティＣ内に収容された前述した圧電振動片１と、を備える。

この圧電振動子５００は、略直方体状に形成されており、本実施形態では平面視において圧電振動子５００の長手方向を長さ方向（Ｙ軸方向）といい、短手方向を幅方向（Ｘ軸方向）といい、これら長さ方向および幅方向に対して直交する方向を厚さ方向（Ｚ軸方向）という。

パッケージ５１０は、パッケージ本体（ベース部材）５３０と、このパッケージ本体５３０に対して接合されるとともに、パッケージ本体５３０との間にキャビティＣを形成する封口板（リッド部材）５４０と、を備えている。

パッケージ本体５３０は、互いに重ね合わされた状態で接合された第１ベース基板５５０および第２ベース基板５６０と、第２ベース基板５６０上に接合されたシールリング５７０と、を備えている。
第１ベース基板５５０は、平面視略長方形状に形成されたセラミックス製の基板とされている。第２ベース基板５６０は、第１ベース基板５５０と同じ外形形状である平面視略長方形状に形成されたセラミックス製の基板とされており、第１ベース基板５５０上に重ねられた状態で焼結等によって一体的に接合されている。

第１ベース基板５５０および第２ベース基板５６０の四隅には、平面視１／４円弧状の切欠部５８０が、両基板５５０，５６０の厚さ方向の全体に亘って形成されている。これら第１ベース基板５５０および第２ベース基板５６０は、たとえば、ウエハ状のセラミック基板を２枚重ねて接合した後、両セラミック基板を貫通する複数のスルーホールを行列状に形成し、その後、各スルーホールを基準としながら両セラミック基板を格子状に切断することで作製される。その際、スルーホールが４分割されることで、前述した切欠部５８０となる。
また、第２ベース基板５６０の上面は、圧電振動片１がマウントされる実装面５６０ａとされている。

なお、第１ベース基板５５０および第２ベース基板５６０はセラミックス製としたが、その具体的なセラミックス材料としては、たとえばアルミナ製のＨＴＣＣ（Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−Ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）や、ガラスセラミックス製のＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−Ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）等が挙げられる。

シールリング５７０は、第１ベース基板５５０および第２ベース基板５６０の外形よりも一回り小さい導電性の枠状部材であり、第２ベース基板５６０の実装面５６０ａに接合されている。
具体的には、シールリング５７０は、銀ロウ等のロウ材や半田材等による焼付けによって実装面５６０ａ上に接合、あるいは、実装面５６０ａ上に形成（たとえば、電解メッキや無電解メッキの他、蒸着やスパッタ等により）された金属接合層に対する溶着等によって接合されている。

なお、シールリング５７０の材料としては、たとえばニッケル基合金等が挙げられ、具体的にはコバール、エリンバー、インバー、４２−アロイ等から選択すればよい。特に、シールリング５７０の材料としては、セラミック製とされている第１ベース基板５５０および第２ベース基板５６０に対して熱膨張係数が近いものを選択することが好ましい。たとえば、第１ベース基板５５０および第２ベース基板５６０として、熱膨張係数６．８×１０^-6／℃のアルミナを用いる場合には、シールリング５７０としては、熱膨張係数５．２×１０^-6／℃のコバールや、熱膨張係数４．５×１０^-6／℃以上、６．５×１０^-6／℃以下の４２−アロイを用いることが好ましい。

封口板５４０は、シールリング５７０上に重ねられた導電性基板であり、銀ロウ等のロウ材や半田材等による焼付け等によって、シールリング５７０と気密に接合されている。
シールリング５７０に対する接合は、そして、この封口板５４０とシールリング５７０と第２ベース基板５６０の実装面５６０ａとで画成された空間が、気密に封止された前述したキャビティＣとして機能する。

なお、封口板５４０の溶接方法としては、たとえばローラ電極を接触させることによるシーム溶接や、レーザ溶接、超音波溶接等が挙げられる。また、封口板５４０とシールリング５７０との溶接をより確実なものとするため、互いになじみの良いニッケルや金等の接合層を、少なくとも封口板５４０の下面と、シールリング５７０の上面とにそれぞれ形成することが好ましい。

第２ベース基板５６０の実装面５６０ａ上には、凸部（隙間形成部）８１が設けられている。凸部８１は、圧電振動片１が実装されている側に突出して形成されており、平面視形状は特に限定されず、矩形状であっても、他の形状であってもよい（図では矩形状）。
凸部８１の上面は、実装面５６０ａと平行である。凸部８１は、実装面５６０ａにおける、後述する凹部６６０の−Ｙ方向側に、実装面５６０ａの幅方向（Ｘ軸方向）の中心を挟んで２つ、対称の位置に設けられている。凸部８１の上面には、圧電振動片１との接続電極である一対の電極パッド６１０Ａ，６１０Ｂがそれぞれ形成されている。

第１ベース基板５５０の下面には、一対の外部電極６２０Ａ，６２０Ｂが長さ方向（Ｙ軸方向）に間隔をあけて形成されている。
これら電極パッド６１０Ａ，６１０Ｂおよび外部電極６２０Ａ，６２０Ｂは、たとえば、蒸着やスパッタ等で形成された単一金属による単層膜、または異なる金属が積層された積層膜であり、互いにそれぞれ導通している。

この点詳細に説明する。
図５に示すように、第１ベース基板５５０には一方の外部電極６２０Ａに導通し、第１ベース基板５５０を厚さ方向に貫通する一方の第１貫通電極６３０Ａが形成されているとともに、第２ベース基板５６０には一方の電極パッド６１０Ａに導通し、第２ベース基板５６０を厚さ方向に貫通する一方の第２貫通電極６４０Ａが形成されている。そして、第１ベース基板５５０と第２ベース基板５６０との間には、一方の第１貫通電極６３０Ａと一方の第２貫通電極６４０Ａとを接続する一方の接続電極６５０Ａが形成されている。これにより、一方の電極パッド６１０Ａと一方の外部電極６２０Ａとは、互いに導通している。

また、第１ベース基板５５０には他方の外部電極６２０Ｂに導通し、第１ベース基板５５０を厚さ方向に貫通する他方の第１貫通電極６３０Ｂが形成されているとともに、第２ベース基板５６０には他方の電極パッド６１０Ｂに導通し、第２ベース基板５６０を厚さ方向に貫通する他方の第２貫通電極６４０Ｂが形成されている。そして、第１ベース基板５５０と第２ベース基板５６０との間には、他方の第１貫通電極６３０Ｂと他方の第２貫通電極６４０Ｂとを接続する他方の接続電極６５０Ｂが形成されている。これにより、他方の電極パッド６１０Ｂと他方の外部電極６２０Ｂとは、互いに導通している。
なお、他方の接続電極６５０Ｂは、後述する凹部６６０を回避するように、たとえばシールリング５７０の下方をシールリング５７０に沿って延在するようにパターニングされている。

第２ベース基板５６０の実装面５６０ａには、図４および図５に示すように、振動腕部１１，１２の先端部に対向する部分に、落下等による衝撃の影響によって振動腕部１１，１２が厚さ方向（Ｚ軸方向）に変位（撓み変形）した際に、振動腕部１１，１２との接触を回避する凹部６６０が形成されている。この凹部６６０は、第２ベース基板５６０を貫通する貫通孔とされているとともに、シールリング５７０の内側において四隅が丸みを帯びた平面視正方形状に形成されている。

そして、圧電振動片１は、図５に示すように、導電性接着剤８０を介して、マウント部１５ａ，１６ａに形成されている図示しないマウント電極が、電極パッド６１０Ａ，６１０Ｂに接触するようにマウントされている。

これにより、圧電振動片１は、第２ベース基板５６０の実装面５６０ａに対して、対向面１８ａが平行な状態で支持されると共に、一対の電極パッド６１０Ａ，６１０Ｂにそれぞれ電気的に接続された状態とされている。

このように構成された圧電振動子５００を作動させる場合には、外部電極６２０Ａ，６２０Ｂに対して、所定の駆動電圧を印加する。これにより、圧電振動片１の励振電極に電流を流すことができ、一方の振動腕部１１と他方の振動腕部１２とを圧電振動片１の面に沿って所定の周波数で振動させることができる。そして、この振動を利用して、時刻源、制御信号のタイミング源やリファレンス信号源等として圧電振動子５００を利用することができる。

次に、本実施形態の圧電振動片の実装方法について、図７を参照して説明する。
図７は、本実施形態の圧電振動片１を圧電振動子５００に実装する手順を示す断面図であり、図４におけるＡ−Ａ断面と同様の断面を示している。なお、図７においては、圧電振動子５００の構成要素を適宜省略して図示している。

まず、図７（Ａ）に示すように、第２ベース基板５６０の実装面５６０ａ上に設けられた電極パッド６１０Ａ（６１０Ｂ）の上面６１０Ａａ（６１０Ｂａ）に未硬化の導電性接着剤６４を塗布する。
未硬化の導電性接着剤６４は、圧電振動片１を第２ベース基板５６０上に接着できる範囲内において、特に限定されない。本実施形態においては、熱硬化性を有する接着剤である。

次に、図７（Ｂ）に示すように、圧電振動片１を、対向面１８ａが第２ベース基板５６０の実装面５６０ａと対向するようにして、第２ベース基板５６０上に設置する。
このとき、圧電振動片１における支持腕部１５，１６のマウント部１５ａ，１６ａを、第２ベース基板５６０の凸部８１上に設けられた電極パッド６１０Ａ，６１０Ｂの上面６１０Ａａ，６１０Ｂａに対向するようにして、未硬化の導電性接着剤６４に当接させる。これにより、圧電振動片１が、圧電振動片１の対向面１８ａと、実装面５６０ａと、が平行な姿勢で、第２ベース基板５６０上に設置される。

次に、未硬化の導電性接着剤６４を、加熱することにより、硬化させる。
この工程により、硬化した導電性接着剤８０によって、圧電振動片１のマウント部１５ａ，１６ａと、第２ベース基板５６０の凸部８１上に設けられた電極パッド６１０Ａ，６１０Ｂと、がそれぞれ固着される。

以上の工程により、圧電振動片１は、図７（Ｃ）に示すように、第２ベース基板５６０の実装面５６０ａに対して、対向面１８ａが平行な状態で支持されると共に、一対の電極パッド６１０Ａ，６１０Ｂにそれぞれ電気的に接続された状態で実装される。

（圧電振動片の製造方法）
以下に、図８から図１０を用いて、本実施形態に係る圧電振動片１の製造方法について説明する。
先ず、水晶のランバート原石を所定の角度でスライスして一定の厚みのウエハＳとする。
ここで、所定の角度は、ＸＹ平面に対して−２度〜＋２度、且つ、Ｚ軸に対して０．５度以上５度以下とする。
次に、ウエハＳをラッピングして粗加工した後、加工変質層をエッチングで取り除き、この後、ポリッシュなどの鏡面研磨加工を行なって所定の厚みとする（図８に示すステップＳ１）。
例えば、ウエハＳの厚みを３０μｍとする。

次に、図９（Ａ）に示すように、ウエハＳの両主面に第一のエッチング保護膜２０と第一の外形フォトレジスト膜２３をそれぞれ成膜する（図８に示すステップＳ２）。
第一のエッチング保護膜２０は、例えばクロム（Ｃｒ）を数１０ｎｍ成膜したエッチング保護膜２１と、金（Ａｕ）を数１０ｎｍ成膜したエッチング保護膜２２とが、順次積層された積層膜である。

このステップＳ２においては、先ず、ウエハＳの両主面に、順次、エッチング保護膜２１とエッチング保護膜２２とを、それぞれスパッタリング法や蒸着法などにより成膜する。
次いで、第一のエッチング保護膜２０上に、スピンコート法などによりレジスト材料を塗布して、第一の外形フォトレジスト膜２３を形成する。
なお、本実施形態で用いるレジスト材料としては、環化ゴム（例えば、環化イソプレン）を主体にしたゴム系ネガレジストが好適に用いられている。ゴム系ネガレジストは、環化ゴムを有機溶剤に溶解し、さらにビスアジド感光剤を加えて、ろ過し、不純物を除去することで精製されたものである。

次に、第一のエッチング保護膜２０および第一の外形フォトレジスト膜２３が成膜されたウエハＳの両主面を、外形パターンが描画されたフォトマスクを用いて一括で露光し、現像する。
これによって、図９（Ｂ）に示すように、第一の外形フォトレジスト膜２３に第一の外形パターン２３Ａを形成する（図８に示すステップＳ３）。

ここで、第一の外形パターン２３Ａは、圧電振動片の外形に沿った形状を有し且つ目的とする振動腕部の幅と同じ幅Ｗ１（以下、第一の幅と称することがある。）を有する形状である。
例えば、第一の幅Ｗ１の寸法は、５０μｍ以上３００μｍ以下であり、製品によって種々の値を用いることができる。本実施形態では、第一の幅Ｗ１を５０μｍとする。

次に、第一の外形パターン２３Ａが形成された第一の外形フォトレジスト膜２３をマスクとしてエッチング加工を行ない、マスクされていない第一のエッチング保護膜２０のエッチング保護膜２２のみを選択的に除去する（図８に示すステップＳ４）。
次に、エッチング加工後に、第一の外形パターン２３Ａが形成された第一の外形フォトレジスト膜２３を剥離する（図８に示すステップＳ５）。
これらによって、図９（Ｃ）に示すように、エッチング保護膜２２に外形パターン２２Ａを形成する。

なお、エッチング加工には、第一のエッチング保護膜２０と第一の外形フォトレジスト膜２３が形成されたウエハＳを薬液に浸漬して行うウエットエッチング方式を用いることができる。具体的には、例えば、金（Ａｕ）が成膜されたエッチング保護膜２２は薬液としてヨウ素を用いてエッチングすることができる。
なお、このパターニングは、複数の圧電振動片１の数だけ、一括して行なう。

次に、エッチング保護膜２２をマスクとしてエッチング加工を行ない、マスクされていない第一のエッチング保護膜２０のエッチング保護膜２１を選択的に除去する。
これによって、図９（Ｃ）に示すように、エッチング保護膜２１に外形パターン２１Ａを形成する。

これらによって、第一のエッチング保護膜２０に外形パターン２０Ａ（第一のマスク）を形成する（第一のマスク形成工程）。
ここで、外形パターン２０Ａは、圧電振動片の外形に沿った形状を有し且つ第一の幅Ｗ１を有する形状である。

なお、エッチング加工には、エッチング保護膜２１が形成されたウエハＳを薬液に浸漬して行うウエットエッチング方式を用いることができる。具体的には、例えば、クロム（Ｃｒ）が成膜されたエッチング保護膜２１は薬液としてフェリシアン化カリウムを用いてエッチングすることができる。

次に、図９（Ｄ）に示すように、外形パターン２０Ａをマスクとしてエッチング加工を行ない、マスクされていないウエハＳを選択的に除去する（図８に示すステップＳ６、第一のエッチング工程）。
このエッチング加工は、外形パターン２０Ａが形成されたウエハＳを薬液に浸漬して行うウエットエッチング方式を用いることができる。例えば、水晶からなるウエハは薬液としてフッ酸を用いてエッチングすることができる。例えば、エッチング時間は１０時間程度とする。

次に、エッチング加工後に、外形パターン２０Ａが形成された第一のエッチング保護膜２０を剥離する（図８に示すステップＳ７、第一のマスク除去工程）。
これによって、図９（Ｅ）に示すように、第一の圧電振動片ＳＡを形成する。

ところで、水晶は結晶軸毎にエッチングレートが異なっており、水晶の異方性によりエッチング残りが非対称に形成される。エッチング残りは、特に＋Ｘ方向側において顕著に形成される。そのため、第一の圧電振動片ＳＡには、各振動腕部の幅方向において、エッチング残りＥｒが左右（＋Ｘ方向側と−Ｘ方向側）で非対称に形成される。
尚、図９（Ｅ）において、符号Ｗｒは、第一の圧電振動片ＳＡのエッチング残りＥｒを含む幅である。
例えば、エッチング残りＥｒの幅の寸法は、エッチング残りが大きい方（＋Ｘ方向側）で最大で５μｍ程度である。尚、エッチング残りの大きさはマスク寸法によらない。本実施形態では、第一の幅Ｗ１を５０μｍとしているため、第一の圧電振動片ＳＡのエッチング残りＥｒを含む幅Ｗｒの寸法は、エッチング残りが小さい方（−Ｘ方向側）のエッチング残りＥｒの幅を除外すると、最大で５５μｍ程度である。

次に、図１０（Ａ）に示すように、第一の圧電振動片ＳＡの表面全体に第二のエッチング保護膜３０を成膜する（図８に示すステップＳ８）。
第二のエッチング保護膜３０は、第一のエッチング保護膜２０と同様、例えばクロム（Ｃｒ）を数１０ｎｍ成膜したエッチング保護膜３１と、金（Ａｕ）を数１０ｎｍ成膜したエッチング保護膜３２とが、順次積層された積層膜である。

このステップＳ８においては、第一の圧電振動片ＳＡの表面全体に、順次、エッチング保護膜３１とエッチング保護膜３２とを、上述したステップＳ２における第一のエッチング保護膜２０の成膜方法と同様、それぞれスパッタリング法や蒸着法などにより成膜する。

次に、図１０（Ｂ）に示すように、第二のエッチング保護膜３０の表面全体に第二の外形フォトレジスト膜３３を成膜する（図８に示すステップＳ９）。
このステップＳ９においては、第二のエッチング保護膜３０上に、上述したステップＳ２における第一の外形フォトレジスト膜２３の成膜方法と同様、スピンコート法などによりレジスト材料を塗布して、第二の外形フォトレジスト膜３３を形成する。

次に、第二のエッチング保護膜３０および第二の外形フォトレジスト膜３３が成膜された第一の圧電振動片ＳＡの両主面を、外形パターンが描画されたフォトマスクを用いて一括で露光し、現像する。
これによって、図１０（Ｃ）に示すように、第二の外形フォトレジスト膜３３に第二の外形パターン３３Ａを形成する（図８に示すステップＳ１０）。

ここで、第二の外形パターン３３Ａは、第一の幅Ｗ１以上の大きさであり且つ第一の圧電振動片ＳＡのエッチング残りＥｒを含む幅Ｗｒよりも小さい幅Ｗ２（以下、第二の幅と称することがある。）を有する形状である（Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗｒ）。

第二の幅Ｗ２を第一の幅Ｗ１以上の大きさとするのは、第一の圧電振動片ＳＡにおいて振動腕部の有効面積を確保するためである。このような観点から、例えば、第二の幅Ｗ２は、第一の幅Ｗ１に対して、振動腕部の左右両側においてそれぞれ０μｍ以上２μｍ以下の大きさにすることが好ましい。例えば、第一の幅Ｗ１と第二の幅Ｗ２の比（マスク比Ｗ２／Ｗ１）は、１．００以上１．０８以下とする。本実施形態では、第一の幅Ｗ１を５０μｍとしているため、第二の幅Ｗ２の寸法は、５０μｍ以上５４μｍ以下である。本実施形態では、第二の幅Ｗ２を５１μｍとする。尚、理想的には、マスク比は１．００とするのがよい。

次に、第二の外形パターン３３Ａが形成された第二の外形フォトレジスト膜３３をマスクとしてエッチング加工を行ない、マスクされていない第二のエッチング保護膜３０のエッチング保護膜３２のみを選択的に除去する（図８に示すステップＳ１１）。
次に、エッチング加工後に、第二の外形パターン３３Ａが形成された第二の外形フォトレジスト膜３３を剥離する（図８に示すステップＳ１２）。
これらによって、図１０（Ｄ）に示すように、エッチング保護膜３２に外形パターン３２Ａを形成する。

なお、エッチング加工には、エッチング保護膜２２のエッチング加工と同様、第二のエッチング保護膜３０と第二の外形フォトレジスト膜３３が形成された第一の圧電振動片ＳＡを薬液に浸漬して行うウエットエッチング方式を用いることができる。具体的には、例えば、金（Ａｕ）が成膜されたエッチング保護膜３２は、エッチング保護膜２２のエッチャントと同様、薬液としてヨウ素を用いてエッチングすることができる。

次に、エッチング保護膜３２をマスクとしてエッチング加工を行ない、マスクされていない第二のエッチング保護膜３０のエッチング保護膜３１を選択的に除去する。
これによって、図１０（Ｄ）に示すように、エッチング保護膜３１に外形パターン３１Ａを形成する。

これらによって、第二のエッチング保護膜３０に外形パターン３０Ａ（第二のマスク）を形成する（第二のマスク形成工程）。
ここで、外形パターン３０Ａは、第二の幅Ｗ２を有する形状である。
本実施形態に係る第二のマスク形成工程では、外形パターン３０Ａを、第二の幅Ｗ２の中心が振動腕部の幅方向において第一の幅Ｗ１の中心（目的とする振動腕部の幅の中心）に位置するように形成する。

なお、エッチング加工には、エッチング保護膜２１のエッチング加工と同様、エッチング保護膜３１が形成された第一の圧電振動片ＳＡを薬液に浸漬して行うウエットエッチング方式を用いることができる。具体的には、例えば、クロム（Ｃｒ）が成膜されたエッチング保護膜３１は、エッチング保護膜２１のエッチャントと同様、薬液としてフェリシアン化カリウムを用いてエッチングすることができる。

次に、図１０（Ｅ）に示すように、外形パターン３０Ａをマスクとしてエッチング加工を行ない、第一の圧電振動片ＳＡのうちマスクされていない部分（エッチング残りＥｒ）を選択的に除去する（図８に示すステップＳ１３、第二のエッチング工程）。
第二のエッチング工程の終了時には、振動腕部の幅方向におけるエッチング残りＥｒが左右（＋Ｘ方向側と−Ｘ方向側）で概ね対称に形成される。

このエッチング加工は、ウエハのエッチング加工（第一のエッチング工程）と同様、外形パターン３０Ａが形成された第一の圧電振動片ＳＡを薬液に浸漬して行うウエットエッチング方式を用いることができる。例えば、水晶からなる第一の圧電振動片ＳＡは薬液としてフッ酸を用いてエッチングすることができる。例えば、エッチング時間は５時間程度とする。第二のエッチング工程では、エッチングの対象となる部分（エッチング残りＥｒ）が小さいため、第一のエッチング工程と比較して、エッチング時間を約半分に短くすることができる。

次に、エッチング加工後に、外形パターン３０Ａが形成された第二のエッチング保護膜３０を剥離する（図８に示すステップＳ１４、第二のマスク除去工程）。
これによって、図１０（Ｆ）に示すように、第二の圧電振動片ＳＢ（本実施形態に係る圧電振動片１）を形成する。
これにより、１枚のウエハから、圧電振動片１を一度に複数製造する。
以上により、圧電振動片の製造は終了する。

以上説明したように、本実施形態に係る圧電振動片１の製造方法によれば、第二のエッチング工程において第一の圧電振動片ＳＡのうち第二のマスクが形成されていない部分（エッチング残りＥｒ）を選択的に除去することができる。そのため、第二の圧電振動片ＳＢのエッチング残りＥｒの大きさを、第一の圧電振動片ＳＡのエッチング残りＥｒの大きさよりも小さくすることができる。よって、結晶軸方向の両端のエッチング残りを均一化し、振動漏れの発生を抑制することができる。

特に、振動腕部の根本部分（図１に示す一対の振動腕部１１，１２の基部１０側の部分）においてエッチング残りＥｒが左右（＋Ｘ方向側と−Ｘ方向側）で非対称であると、周波数特性（ドライブレベル特性）が大きく低下するため、一対の振動腕部１１，１２間で振動のバラツキが大きくなり、振動漏れの発生が顕著となる。
これに対し、本実施形態によれば、エッチング残りＥｒを左右（＋Ｘ方向側と−Ｘ方向側）で概ね対称とすることができるため、周波数特性（ドライブレベル特性）の低下を抑制し、振動漏れの発生を抑制することができる。

また、第二のエッチング工程では、第一のエッチング工程で用いるエッチャントと同じものを用いるため、第一のエッチング工程と第二のエッチング工程とで異なるエッチャントを用いる場合と比較して、エッチャントの低コスト化を図るとともに、エッチング工程のシンプル化を図ることができる。

なお、本実施形態においては、サイドアーム型の圧電振動片を挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、音叉型やセンターアーム型の圧電振動片においても、本発明を適用可能である。

また、本実施形態においては、未硬化の導電性接着剤６４として、熱硬化性を有するものを挙げて説明したが、これに限定されない。未硬化の導電性接着剤６４は、たとえば、光硬化性を有するようなものであってもよい。この場合においては、加熱工程Ｓ１３の代わりに、紫外線を当てる等することにより未硬化の導電性接着剤６４を硬化させる工程を行う。

また、本実施形態においては、圧電振動片１を用いた圧電振動子として、セラミックパッケージタイプの表面実装型振動子について説明したが、圧電振動片１を、ガラス材によって形成されるベース基板およびリッド基板が陽極接合によって接合されるガラスパッケージタイプの圧電振動子に適用することも可能である。

また、本実施形態においては、圧電振動子５００に実装する圧電振動片として、第１実施形態の圧電振動片１を用いたが、後述する第２実施形態の圧電振動片を用いてもよい。

（第二実施形態、圧電振動片の製造方法）
なお、上記実施形態に係る第二のマスク形成工程では、外形パターン３０Ａを、第二の幅Ｗ２の中心が振動腕部の幅方向において第一の幅Ｗ１の中心（目的とする振動腕部の幅の中心）に位置するように形成したが、これに限定されない。例えば、第二のマスク形成工程では、外形パターン３０Ａを、第二の幅Ｗ２の中心が振動腕部の幅方向においてエッチング残りＥｒが小さい側にずれるように形成してもよい。

以下に、図１１を用いて、本実施形態に係る圧電振動片の製造方法について説明する。
なお、ウエハＳを準備する工程（図８に示すステップＳ１）から第二の外形フォトレジスト膜３３を成膜する工程（図８に示すステップＳ９）までは第一実施形態に係る圧電振動片の製造方法と同一の工程であるため、その詳細な説明を省略する。

次に、第二のエッチング保護膜３０および第二の外形フォトレジスト膜３３が成膜された第一の圧電振動片ＳＡの両主面を、外形パターンが描画されたフォトマスクを用いて一括で露光し、現像する。
これによって、図１１（Ａ）に示すように、第二の外形フォトレジスト膜３３に第二の外形パターン３３Ａを形成する（図８に示すステップＳ１０）。

本実施形態においては、外形パターン３０Ａを、第二の幅Ｗ２の中心ＣＰ２が振動腕部の幅方向においてエッチング残りＥｒが小さい側にずれるように形成する。すなわち、第二の幅Ｗ２の中心ＣＰ２が、振動腕部の幅方向において、第一の幅Ｗ１の中心ＣＰ１よりも左側（−Ｘ方向側）にずれるようにする。
なお、第二の幅Ｗ２の中心ＣＰ２のずれ量は、振動腕部においてエッチングレートが大きい方の端部（−Ｘ方向側のエッチング残り）とエッチングレートが小さい方の端部（＋Ｘ方向側のエッチング残り）とで、実質的なエッチングレートが同一になるように設定される。これにより、左右（＋Ｘ方向側と−Ｘ方向側）のエッチング残りＥｒの大きさの差を、製造誤差として許容される程度まで小さくすることができる。

次に、第二の外形パターン３３Ａが形成された第二の外形フォトレジスト膜３３をマスクとしてエッチング加工を行ない、マスクされていない第二のエッチング保護膜３０のエッチング保護膜３２のみを選択的に除去する（図８に示すステップＳ１１）。
次に、エッチング加工後に、第二の外形パターン３３Ａが形成された第二の外形フォトレジスト膜３３を剥離する（図８に示すステップＳ１２）。
これらによって、図１１（Ｂ）に示すように、エッチング保護膜３２に外形パターン３２Ａを形成する。

次に、エッチング保護膜３２をマスクとしてエッチング加工を行ない、マスクされていない第二のエッチング保護膜３０のエッチング保護膜３１を選択的に除去する。
これによって、図１１（Ｂ）に示すように、エッチング保護膜３１に外形パターン３１Ａを形成する。

これらによって、第二のエッチング保護膜３０に外形パターン３０Ａ（第二のマスク）を形成する（第二のマスク形成工程）。
本実施形態に係る第二のマスク形成工程では、外形パターン３０Ａを、第二の幅Ｗ２の中心ＣＰ２が振動腕部の幅方向においてエッチング残りＥｒが小さい側にずれるように形成する。すなわち、第二の幅Ｗ２の中心ＣＰ２が、振動腕部の幅方向において、第一の幅Ｗ１の中心ＣＰ１よりも左側（−Ｘ方向側）にずれるようにする。

次に、外形パターン３０Ａをマスクとしてエッチング加工を行ない、第一の圧電振動片ＳＡのうちマスクされていない部分（エッチング残りＥｒ）を選択的に除去する（図８に示すステップＳ１３、第二のエッチング工程）。
第二のエッチング工程の終了時には、振動腕部の幅方向におけるエッチング残りＥｒが左右（＋Ｘ方向側と−Ｘ方向側）で、第一実施形態に係るものよりも対称に形成される。

次に、エッチング加工後に、外形パターン３０Ａが形成された第二のエッチング保護膜３０を剥離する（図８に示すステップＳ１４、第二のマスク除去工程）。
これによって、第二の圧電振動片ＳＢ（本実施形態に係る圧電振動片）を形成する。
以上により、圧電振動片の製造は終了する。

本実施形態によれば、第二のマスク形成工程では、外形パターン３０Ａを、第二の幅Ｗ２の中心ＣＰ２が振動腕部の幅方向においてエッチング残りＥｒが小さい側にずれるように形成するため、振動腕部においてエッチングレートが大きい方の端部（−Ｘ方向側のエッチング残り）とエッチングレートが小さい方の端部（＋Ｘ方向側のエッチング残り）とで、実質的なエッチングレートを概ね等しくすることができる。そのため、第二の圧電振動片ＳＢのエッチング残りＥｒの大きさを、第一の圧電振動片ＳＡのエッチング残りＥｒの大きさよりも小さくし、且つ、左右（＋Ｘ方向側と−Ｘ方向側）のエッチング残りＥｒの大きさの差を、製造誤差内として許容される程度に小さくすることができる。よって、結晶軸方向の両端のエッチング残りを第一実施形態よりも均一化し、振動漏れの発生を抑制することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

１…圧電振動片、１０…基部、１１，１２…振動腕部、２０Ａ…外形パターン（第一のマスク）、３０Ａ…外形パターン（第二のマスク）、５００…圧電振動子、ＣＰ２…第二の幅の中心、Ｅｒ…エッチング残り、Ｓ…ウエハ、ＳＡ…第一の圧電振動片、ＳＢ…第二の圧電振動片、Ｗ１…第一の幅、Ｗ２…第二の幅、Ｗｒ…第一の圧電振動片のエッチング残りを含む幅

Claims (5)

1. 一の方向に並んで配置された一対の振動腕部と、前記一対の振動腕部が接続された基部と、を備える圧電振動片の製造方法であって、
   ウエハの両主面に、前記圧電振動片の外形に沿った形状を有し且つ目的とする前記振動腕部の幅と同じ第一の幅を有する第一のマスクを形成する第一のマスク形成工程と、
   前記第一のマスクが形成された前記ウエハに対しウエットエッチングを行う第一のエッチング工程と、
   前記第一のマスクを除去することにより第一の圧電振動片を形成する第一のマスク除去工程と、
   前記第一の圧電振動片の両主面に、前記第一の幅以上の大きさであり且つ前記第一の圧電振動片のエッチング残りを含む幅よりも小さい幅の第二の幅を有する第二のマスクを形成する第二のマスク形成工程と、
   前記第二のマスクが形成された前記第一の圧電振動片に対しウエットエッチングを行う第二のエッチング工程と、
   前記第二のマスクを除去する第二のマスク除去工程と、
   を含む圧電振動片の製造方法。
2. 前記第二のマスク形成工程では、前記第二のマスクを、前記第二の幅の中心が前記振動腕部の幅方向において前記エッチング残りが小さい側にずれるように形成する請求項１に記載の圧電振動片の製造方法。
3. 前記第二のエッチング工程では、前記第一のエッチング工程で用いるエッチャントと同じものを用いる請求項１又は２に記載の圧電振動片の製造方法。
4. 請求項１から３までのいずれか一項に記載の圧電振動片の製造方法によって製造された圧電振動片。
5. 請求項４に記載の圧電振動片を備える圧電振動子。

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