JP2016019109A - エッチング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所定形状の構造体を精度良く製造するエッチング方法を提供する。【解決手段】エッチング方法は、基板３０を準備する工程と、基板上に、マスク１５を形成する工程と、基板に、マスクを用いてドライエッチングを行う工程と、を含む。マスクは、基板と反対側に配置されて第１の主面１５１を有するトップ部１５４と、基板側に配置されて第１の主面の反対側にある第２の主面１５２を有するボトム部１５５と、を備える。トップ部は、基板の平面視で、ボトム部の少なくとも一部を内側に含み、かつ、基板の側面視で、トップ部の側面１５３の部分の線分４０１と基板のマスクが形成されている面の部分の線分４０３とのなす角θ１は、ボトム部の側面の部分の線分４０２と基板のマスクが形成されている面３０１の部分の線分とのなす角θ２よりも大きい。【選択図】図７

Description

本発明は、エッチング方法に関するものである。

従来から、水晶を用いた振動素子が知られている。このような振動素子は、種々の電子機器の基準周波数源、発信源、ジャイロセンサー等として広く用いられている。また、このような振動素子は、例えば、エッチングにより、所定形状の構造体を形成し、製造される。

ところで、ドライエッチングで構造体を形成する場合、そのエッチング方法は、基板上にマスクを形成する工程と、前記基板に前記マスクを用いてドライエッチングを行う工程とを含む。この場合、マスクは、通常、側面視で、その側面と基板とのなす角が９０°であり、マスクの上面だけでなく、下面の輪郭が振動素子の形状に影響する。

しかしながら、マスクの下面の輪郭は、そのマスクを形成した際のレジスト残り等により形状が安定しない。これにより、振動素子の形状安定性が低いという問題がある。

また、特許文献１には、側面視での側面の形状がテーパー形状をなすマスクを用いてドライエッチングを行うことが記載されている。この特許文献１に記載のエッチング方法を用いて振動素子を製造する場合は、マスクの上面が下面よりも大きいので、マスクの上面形状に対応する形状の構造体が形成される。このため、前記レジスト残り等により形状が安定しないマスクの下面の影響を受けることなく、構造体を形成することができる。

しかしながら、特許文献１に記載のエッチング方法では、マスク全体に亘って、側面視での側面の形状がテーパー形状をなしているので、エッチングの際、マスクの上部の角がエッチングされてしまい（大きなサイドエッチングが生じ）、これにより、マスクは、本来の寸法よりも小さく、かつ、その形状が本来の形状から微妙に異なってしまい、これにより、エッチングで形成される構造体の寸法精度が悪く、振動素子の形状安定性が低いという問題がある。

特開平６−５５６０号公報

本発明の目的は、所定形状の構造体を精度良く製造することができるエッチング方法を提供することにある。

本発明は、上述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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本発明のエッチング方法は、基板を準備する工程と、
前記基板上に、マスクを形成する工程と、
前記基板に、前記マスクを用いてドライエッチングを行う工程と、を含み、
前記マスクは、前記基板と反対側に配置されて第１の主面を有するトップ部と、前記基板側に配置されて前記第１の主面の反対側にある前記第２の主面を有するボトム部と、を備え、
前記トップ部は、前記基板の平面視で、前記ボトム部の少なくとも一部を内側に含み、かつ、前記基板の側面視で、前記トップ部の側面の部分の線分と前記基板の前記マスクが形成されている面の部分の線分とのなす角θ１は、前記ボトム部の側面の部分の線分と前記基板の前記マスクが形成されている面の部分の線分とのなす角θ２よりも大きいことを特徴とする。

これにより、所定形状の構造体を精度良く製造することができる。
すなわち、マスクのトップ部は、基板の平面視で、ボトム部を内側に含むので、マスクを形成した際のレジスト残り等により形状が安定しないマスクのボトム部の影響を受けることなくエッチングを行うことができ、また、θ１がθ２よりも大きいので、マスクのトップ部は、エッチングの際、サイドエッチングされ難い。これにより、構造体を精度良く製造することができる。

［適用例２］
本発明のエッチング方法では、前記トップ部は、前記θ１が９０°の部位を有することが好ましい。

これにより、マスクのトップ部は、エッチングの際、サイドエッチングがさらにされ難くなり、これによって、所定形状の構造体を精度良く製造することができる。

［適用例３］
本発明のエッチング方法では、前記θ１が９０°の部位は、前記第１の主面を有することが好ましい。

これにより、エッチングの際、第１の主面の部分の側面のサイドエッチングがされ難くなり、これによって、所定形状の構造体を精度良く製造することができる。

［適用例４］
本発明のエッチング方法では、前記基板の側面視で、前記第１の主面の長さをＬ１、前記第２の主面の長さをＬ２としたとき、Ｌ２／Ｌ１は、０．９８以下であることが好ましい。

これにより、より確実にマスクのボトム部の影響を受けることなくエッチングを行うことができる。

［適用例５］
本発明のエッチング方法では、前記θ１と前記θ２の比θ２／θ１は、０．９９以下であることが好ましい。

これにより、より確実にマスクのボトム部の影響を受けることなくエッチングを行うことができる。

［適用例６］
本発明のエッチング方法では、前記マスクを形成する工程では、
前記基板上に、前記マスクに対応する形状の開口を有するレジスト層を形成する段階と、
前記レジスト層を加熱する段階と、
前記レジスト層を用いて前記開口内に前記マスクを形成する段階と、
を含むことが好ましい。
これにより、容易に、前記マスクを形成することができる。

［適用例７］
本発明のエッチング方法では、前記マスクを形成する工程では、
前記基板上に、金属膜を形成する段階と、
前記金属膜上に、前記マスクに対応する形状のレジスト層を形成する段階と、
前記レジスト層の開口に位置する前記金属膜をエッチングして前記マスクを形成する段階と、
を含むことが好ましい。
これにより、容易に、前記マスクを形成することができる。

［適用例８］
本発明のエッチング方法では、前記マスクは、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、窒化物、フッ化物、酸化物および樹脂材料のうちの少なくとも１つを含む材料で構成されていることが好ましい。
これにより、良好なマスクが得られる。

本発明のエッチング方法の第１実施形態を適用して製造された振動子の構成例を示す平面図である。 図１中のＡ−Ａ線断面図である。 図１に示す振動子の振動素子の断面図（図１中のＢ−Ｂ線断面図）である。 図１に示す振動子の振動素子の製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す振動子の振動素子の製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す振動子の振動素子の製造方法を説明するための断面図である。 本発明のエッチング方法の第１実施形態において用いるマスクを示す側面図である。 本発明のエッチング方法の第１実施形態を説明するための断面図である。 本発明のエッチング方法の第１実施形態を説明するための断面図である。 マスクの他の構成例を示す側面図である。 マスクの他の構成例を示す側面図である。 マスクの他の構成例を示す側面図である。 本発明のエッチング方法の第２実施形態を説明するための断面図である。 本発明のエッチング方法の第２実施形態を説明するための断面図である。 本発明のエッチング方法の第２実施形態を説明するための断面図である。 本発明のエッチング方法の第２実施形態を説明するための断面図である。 発振器の実施形態を示す断面図である。 電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。 電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。 電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。 移動体を適用した自動車の構成を示す斜視図である。

以下、本発明のエッチング方法を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
なお、本発明のエッチング方法は、各種の構造体の製造に適用することができるが、以下の実施形態では、代表的に、本発明のエッチング方法を振動素子（振動子）の製造に適用した場合について説明する。

１．振動子
まず、本発明のエッチング方法を適用して製造された振動子について説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明のエッチング方法の第１実施形態を適用して製造された振動子の構成例を示す平面図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１に示す振動子の振動素子の断面図（図１中のＢ−Ｂ線断面図）である。図４〜図６は、それぞれ、図１に示す振動子の振動素子の製造方法を説明するための断面図である。図７は、本発明のエッチング方法の第１実施形態において用いるマスクを示す側面図である。図８および図９は、それぞれ、本発明のエッチング方法の第１実施形態を説明するための断面図である。図１０〜図１２は、それぞれ、マスクの他の構成例を示す側面図である。

図１および図２に示す振動子１は、振動素子２と、振動素子２を収納するパッケージ９とを有している。以下、振動素子２およびパッケージ９について、順次詳細に説明する。

（振動素子）
図１、図２および図３に示すように、本実施形態の振動素子２は、振動基板（構造体）３と、振動基板３上に形成された第１、第２駆動用電極８４、８５とを有している。なお、図１および図２では、説明の便宜上、第１、第２駆動用電極８４、８５の図示を省略している。

振動基板３は、Ｚカット水晶板で構成されている。Ｚカット水晶板とは、Ｚ軸をほぼ厚さ方向とする水晶基板である。なお、振動基板３は、その厚さ方向とＺ軸とが一致していてもよいが、常温近傍における周波数温度変化を小さくする観点から、厚さ方向に対してＺ軸が若干傾いている。すなわち、傾ける角度をθ度（−５°≦θ≦１５°）とした場合、前記水晶の電気軸としてのＸ軸、機械軸としてのＹ軸、光学軸としてのＺ軸からなる直交座標系の前記Ｘ軸を回転軸として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ＋Ｚ側が回転するようにθ度傾けた軸をＺ’軸、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ＋Ｙ側が回転するようにθ度傾けた軸をＹ’軸としたとき、Ｚ’軸に沿った方向を厚さとし、Ｘ軸とＹ’軸を含む面を主面とする振動基板３となる。なお、各図では、これらＸ軸、Ｙ’軸およびＺ’軸を図示している。

振動基板３は、Ｙ’軸方向を長さ方向に持ち、Ｘ軸方向を幅方向に持ち、Ｚ’軸方向を厚さ方向に持っている。また、振動基板３は、そのほぼ全域（後述する溝５５、５６、６５，６６が形成されている領域を除く）にわたって、ほぼ同じ厚さを有している。振動基板３の厚さ（Ｚ’軸方向の長さ）Ｔとしては、特に限定されないが、１１０μｍ以上、１５０μｍ以下であることが好ましく、１２０μｍ以上、１３０μｍ以下であることがより好ましい。これにより、十分な機械的強度が得られ、また、Ｑ値を高く、ＣＩ値を低くしつつ、ドライエッチングにより、微細形状を容易に作成することができる。すなわち、振動基板３の厚さＴが前記下限値未満であると、他の条件によっては、Ｑ値が低く、ＣＩ値が高くなり、また、機械的強度が不足し、振動基板３が破損するおそれがある。また、振動基板３の厚さＴが前記上限値を超えると、振動素子２の過度な大型化に繋がってしまうおそれがある。

このような振動基板３は、基部４と、基部４から延出する一対の振動腕５、６と、基部４から延出する支持部７とを有している。

基部４は、ＸＹ’平面に広がりを有し、Ｚ’軸方向に厚さを有する板状をなしている。また、支持部７は、基部４の下端から延出し、Ｘ軸方向に分岐する分岐部７１と、分岐部からＸ軸方向両側に延出する連結腕７２、７３と、連結腕７２、７３の先端部から−Ｙ’軸方向に延出する支持腕７４、７５とを有している。

振動腕５、６は、Ｘ軸方向（第２方向）に沿って並び、かつ、互いに平行となるように基部４の−Ｙ’軸側の端から−Ｙ’軸方向（第１方向）に延出している。これら振動腕５、６は、それぞれ、長手形状をなし、その基端（＋Ｙ’軸側の端）が固定端となり、先端（−Ｙ’軸側の端）が自由端となる。また、振動腕５、６は、それぞれ、基部４から延びている腕部５８、６８と、腕部５８、６８の先端部に設けられ、腕部５８、６８よりも幅が広い錘部としてのハンマーヘッド（広幅部）５９、６９とを有している。このように、振動腕５、６の先端部にハンマーヘッド５９、６９を設けることで、振動腕５、６を短くすることができ、振動素子２の小型化を図ることができる。また、振動腕５、６を短くすることができる分、同じ周波数で振動腕５、６を振動させたときの振動腕５、６の振動速度を従来よりも低くすることができるため、振動腕５、６が振動する際の空気抵抗を低減することができ、その分、Ｑ値が高まり、振動特性を向上させることができる。なお、このような振動腕５、６は、互いに同様の構成（形状、大きさ）をなしている。

図３に示すように、振動腕５は、ＸＹ’平面で構成された互いに表裏の関係にある一対の主面５１、５２と、Ｙ’Ｚ’平面で構成され、一対の主面５１、５２を接続する一対の側面５３、５４とを有している。また、振動腕５は、主面５１に開口する有底の溝５５と、主面５２に開口する有底の溝５６とを有している。溝５５、５６は、それぞれ、Ｙ’軸方向に延在している。また、溝５５、５６は、それぞれ、振動腕５の腕部５８の基端部を含むように腕部５８の先端部まで延在している。このような振動腕５は、溝５５、５６が形成されている部分では、略Ｈ型の横断面形状をなしている。

溝５５、５６は、振動腕５の厚さ方向の長さを二等分する線分Ｌに対して対称的に形成されているのが好ましい。これにより、振動腕５の不要な振動（具体的には、面外方向成分を有する斜め振動）を低減でき、振動腕５を効率的に振動基板３の面内方向に振動させることができる。

振動腕５と同様に、振動腕６は、ＸＹ’平面で構成された互いに表裏の関係にある一対の主面６１、６２と、Ｙ’Ｚ’平面で構成され、一対の主面６１、６２を接続する一対の側面６３、６４とを有している。また、振動腕６は、主面６１に開口する有底の溝６５と、主面６２に開口する有底の溝６６とを有している。溝６５、６６は、それぞれ、Ｙ’軸方向に延在している。また、溝６５、６６は、それぞれ、振動腕６の腕部６８の基端部を含むように腕部６８の先端部まで延在している。このような振動腕６は、溝６５、６６が形成されている部分では、略Ｈ型の横断面形状をなしている。

溝６５、６６は、振動腕６の厚さ方向の長さを二等分する線分Ｌに対して対称的に形成されているのが好ましい。これにより、振動腕６の不要な振動を低減でき、振動腕６を効率的に振動基板３の面内方向に振動させることができる。

振動素子２は、各振動腕５、６に溝５５、５６、６５、６６を形成することにより、熱弾性損失の低減を図ることができ、Ｑ値の劣化を低減した優れた振動特性を発揮することができる。

振動腕５には、一対の第１駆動用電極８４と一対の第２駆動用電極８５とが形成されている。具体的には、第１駆動用電極８４の一方は、溝５５の内面に形成されており、他方は、溝５６の内面に形成されている。また、第２駆動用電極８５の一方は、側面５３に形成されており、他方は、側面５４に形成されている。同様に、振動腕６にも、一対の第１駆動用電極８４と一対の第２駆動用電極８５とが形成されている。具体的には、第１駆動用電極８４の一方は、側面６３に形成されており、他方は、側面６４に形成されている。また、第２駆動用電極８５の一方は、溝６５の内面に形成されており、他方は、溝６６の内面に形成されている。これら第１、第２駆動用電極８４、８５間に交番電圧を印加すると、振動腕５、６が互いに接近、離間を繰り返すように面内方向（ＸＹ’平面方向）に所定の周波数で振動する。

第１、第２駆動用電極８４、８５の構成としては、特に限定されず、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の導電材料により形成することができる。

（パッケージ）
図１および図２に示すように、パッケージ９は、上面に開放する凹部９１１を有する箱状のベース９１と、凹部９１１の開口を塞ぐようにベース９１に接合されている板状のリッド９２とを有している。このようなパッケージ９は、凹部９１１がリッド９２にて塞がれることにより形成された収納空間を有しており、この収納空間に振動素子２が気密的に収納されている。振動素子２は、支持腕７４、７５の先端部にて、例えば、エポキシ系、アクリル系の樹脂に導電性フィラーを混合した導電性接着剤１１、１２、１３、１４を介して凹部９１１の底面に固定されている。

なお、収納空間内は、減圧（好ましくは真空）状態となっていてもよいし、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。これにより、振動素子２の振動特性が向上する。

ベース９１の構成材料としては、特に限定されないが、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。また、リッド９２の構成材料としては、特に限定されないが、ベース９１の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、ベース９１の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金とするのが好ましい。なお、ベース９１とリッド９２の接合は、特に限定されず、例えば、接着剤を介して接合してもよいし、シーム溶接等により接合してもよい。

また、ベース９１の凹部９１１の底面には、接続端子９５１、９６１が形成されている。図示しないが、振動素子２の第１駆動用電極８４は、支持腕７４の先端部まで引き出されており、当該部分にて、導電性接着剤１１、１２を介して接続端子９５１と電気的に接続されている。同様に、図示しないが、振動素子２の第２駆動用電極８５は、支持腕７５の先端部まで引き出されており、当該部分にて、導電性接着剤１３、１４を介して接続端子９６１と電気的に接続されている。

また、接続端子９５１は、ベース９１を貫通する貫通電極９５２を介してベース９１の底面に形成された外部端子９５３に電気的に接続されており、接続端子９６１は、ベース９１を貫通する貫通電極９６２を介してベース９１の底面に形成された外部端子９６３に電気的に接続されている。

接続端子９５１、９６１、貫通電極９５２、９６２および外部端子９５３、９６３の構成としては、それぞれ、導電性を有していれば、特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）などのメタライズ層（下地層）に、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）などの各被膜を積層した金属被膜で構成することができる。

（振動素子の製造方法）
次に、本発明のエッチング方法を用いる振動素子２（振動子１）の製造方法について、図４〜図６に基づいて説明する。なお、図４〜図６は、それぞれ、図１中のＢ−Ｂ線断面に対応する断面図である。

振動素子２の製造方法は、水晶基板（基板）を用意（準備）する工程と、水晶基板をドライエッチング法によってパターニングすることにより、基部４と、振動腕５、６と、支持部７とを有する振動基板３を形成する工程とを含む。以下、詳細に説明する。

まず、Ｚカットの水晶基板（基板）３０を用意する（図４（ａ）参照）。水晶基板３０は、後述する加工を経て振動基板３となる部材である。次に、図４（ａ）に示すように、フォトリソグラフィ法などを用いて、水晶基板３０上にマスクＭ１を形成する。マスクＭ１は、振動基板３の外形形状に対応して形成するマスクである。このマスクＭ１の形状（構成）およびその形成工程（製造工程）は、後で詳述する（後述するマスクＭ２およびＭ３についても同様）。

次に、図４（ｂ）に示すように、マスクＭ１を介して（用いて）水晶基板３０にドライエッチングを行う。このドライエッチングは、振動素子２の振動方向と直交（交差）する方向に対してエッチングを行う。これにより、基部４と、溝５５、５６、６５、６６が形成されていない振動腕５、６と、支持部７とが一体的に形成される（ただし、基部４および支持部７については図示しない）。次に、図４（ｃ）に示すように、マスクＭ１を除去する。

次に、図４（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィ法などを用いて、水晶基板３０上にマスクＭ２を形成する。マスクＭ２は、溝５５、６５の外形形状に対応して形成するマスクである。なお、ここでは、溝５５、６５を形成しない部位にマスクＭ２を形成する。すなわち、マスクＭ２は、溝５５、６５の外形形状に対応する開口を有している。

次に、図５（ａ）に示すように、マスクＭ２を介して水晶基板３０にドライエッチングを行う。これにより、振動腕５に溝５５が形成され、振動腕６に溝６５が形成され、溝５６、６６が形成されていない振動腕５、６と、基部４と、支持部７とを有する振動基板３が形成される。なお、この際、溝５５、６５の最大深さが所定値となるように、ドライエッチングのエッチング時間を制御する。次に、図５（ｂ）に示すように、マスクＭ２を除去する。

次に、図５（ｃ）に示すように、水晶基板３０の上下を逆にし、フォトリソグラフィ法などを用いて、水晶基板３０上にマスクＭ３を形成する。マスクＭ３は、溝５６、６６の外形形状に対応して形成するマスクである。なお、ここでは、溝５６、６６を形成しない部位にマスクＭ３を形成する。すなわち、マスクＭ３は、溝５６、６６の外形形状に対応する開口を有している。

次に、図６（ａ）に示すように、マスクＭ３を介して水晶基板３０にドライエッチングを行う。これにより、振動腕５に溝５６が形成され、振動腕６に溝６６が形成され、溝５５、５６、６５、６６が形成されている振動腕５、６と、基部４と、支持部７とを有する振動基板３が形成される。なお、この際、溝５６、６６の最大深さが所定値となるように、ドライエッチングのエッチング時間を制御する。次に、図６（ｂ）に示すように、マスクＭ３を除去する。れにより、振動基板３が得られる。

次に、例えば、蒸着等によって、振動基板３の表面に図示しない金属膜を形成する。次に、例えば、図示しないマスクを介して前記金属膜をパターニングすることにより、第１、第２駆動用電極８４、８５を形成する。以上により、振動素子２が得られる。

次に、本発明のエッチング方法について、前記マスクＭ１〜Ｍ３とともに説明する。
本発明のエッチング方法は、水晶基板（基板）３０を用意（準備）する工程と、水晶基板３０上にマスク（耐食膜）を形成する工程と、水晶基板３０に、マスクを介して（用いて）ドライエッチングを行う工程とを含む。また、マスクを形成する工程は、水晶基板３０上に、前記マスクに対応する形状の開口を有するレジスト層を形成する段階と、前記レジスト層を加熱する段階と、前記レジスト層を介して（用いて）前記開口内に前記マスクを形成する段階とを含む。そして、本発明のエッチング方法では、前記マスクＭ１〜Ｍ３として、図７に示すマスク１５を用いる。

図７に示すように、マスク１５は、互いに表裏の関係にある第１の主面１５１および第２の主面１５２と、第１の主面１５１と第２の主面１５２との間に配置された側面１５３とを有している。第１の主面１５１は、マスク１５の図４中の上側、すなわち、水晶基板３０と反対側に配置された面（表面）、第２の主面１５２は、マスク１５の図１中の下側、すなわち、水晶基板３０側に配置されて第１の主面１５１の反対側にある面（裏面）であり、側面１５３は、その第１の主面１５１と第２の主面１５２との間に配置され、マスク１５の外周に沿って１周に亘って形成されている面である。

このマスク１５は、水晶基板３０と反対側に配置され、前記第１の主面１５１を有するトップ部１５４と、水晶基板３０側に配置され、前記第２の主面１５２を有するボトム部１５５とを備えている。なお、本実施形態では、マスク１５は、トップ部１５４およびボトム部１５５で構成されているが、これに限らず、例えば、トップ部１５４とボトム部１５５との間に、１つまたは複数の部位（層）が設けられていてもよい。

そして、トップ部１５４は、水晶基板３０の平面視、すなわち、水晶基板３０の厚さ方向から見たとき、ボトム部１５５を内側に含む。また、水晶基板３０の側面視、すなわち、水晶基板３０の厚さ方向に直交する方向から見たとき、トップ部１５４の側面１５３の部分の線分（辺）４０１と水晶基板３０のマスク１５が形成されている面３０１の部分の線分（辺）４０３とのなす角θ１は、ボトム部１５５の側面１５３の部分の線分（辺）４０２と水晶基板３０のマスク１５が形成されている面３０１の部分の線分４０３とのなす角θ２よりも大きい。なお、図７に示す構成では、θ１は、９０°に設定されている。

マスク１５のトップ部１５４がボトム部１５５を内側に含むことにより、マスク１５を形成した際のレジスト残り等により形状が安定しないボトム部１５５の影響を受けることなくエッチングを行うことができる。すなわち、トップ部１５４のみがマスクとして機能する。また、θ１は、θ２よりも大きく、特に図７に示す構成では９０°であるので、トップ部１５４は、エッチングの際、サイドエッチングされ難い。これにより、ドライエッチングで所定形状の振動基板３を精度良く製造することができる。

また、トップ部１５４のθ１は、ボトム部１５５のθ２よりも大きければ、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであり、図７に示すように、９０°でもよく、また、図１０に示すように、９０°未満でもよい。

但し、θ１は、７０°以上、９０°以下であることが好ましく、８０°以上、９０°以下であることがより好ましく、９０°であることがさらに好ましい。

θ１が前記下限値よりも小さいと、他の条件によっては、サイドエッチングされ易くなる虞がある。また、θ１が前記上限よりも大きいと、トップ部１５４とボトム部１５５との境界部がマスクとして機能することとなるが、その境界部は、サイドエッチングされ易い。

なお、θ１を９０°に設定する場合、トップ部１５４は、図７に示すように、その全体においてθ１が９０°であることが好ましいが、その一部においてθ１が９０°でなくてもよい。

また、ボトム部１５５のθ２は、９０°未満で、かつ、トップ部１５４のθ１よりも小さければ、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、３０°以上、８０°以下であることが好ましく、４０°以上、７０°以下であることがより好ましい。

θ２が前記下限値よりも小さいと、他の条件によっては、ボトム部１５５の形成が難しくなる。また、θ２が前記上限よりも大きいと、他の条件によっては、エッチングの際、ボトム部１５５の影響を受ける虞がある。

また、水晶基板３０の側面視で、第１の主面１５１の長さをＬ１、第２の主面１５２の長さをＬ２としたとき、Ｌ２／Ｌ１は、０．９８以下であることが好ましく、０．５以上、０．９８以下であることがより好ましく、０．６以上、０．９以下であることがさらに好ましい。

Ｌ２／Ｌ１が前記上限値よりも大きいと、他の条件によっては、エッチングの際、ボトム部１５５の影響を受ける虞がある。

また、θ１とθ２の比θ２／θ１は、０．９９以下であることが好ましく、０．４以上、０．９９以下であることがより好ましく、０．５以上、０．９以下であることがさらに好ましい。

θ２／θ１が前記上限値よりも大きいと、他の条件によっては、エッチングの際、ボトム部１５５の影響を受ける虞がある。

また、マスク１５の構成材料は、特に限定されないが、マスク１５は、例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、窒化物、フッ化物、酸化物および樹脂材料等のうちの少なくとも１つを含む材料で構成することが好ましい。なお、前記金属材料は、単独または合金として用いることができる。また、前記窒化物、フッ化物および酸化物は、それぞれ、前記金属や合金の窒化物、フッ化物および酸化物であることが好ましい。

前記マスク１５を用いるエッチング方法は、下記の通りである。
まず、Ｚカットの水晶基板（基板）３０を用意する（図８（ａ）参照）。次に、図８（ａ）に示すように、水晶基板３０上にシード層である下地層１６を形成する。下地層１６は、例えば、スパッタリングや蒸着等で形成することができる。また、下地層１６の構成材料としては、マスク１５を形成する際、その形成を促すことが可能なものであれば特に限定されず、例えば、Ｃｒ、Ｃｕ等が挙げられる。

次に、図８（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ法などを用いて、下地層１６上にレジスト層１７を形成する。レジスト層１７は、マスク１５の外形形状に対応して形成するマスクである。なお、ここでは、レジスト層１７を形成しない部位にマスク１５を形成する。すなわち、レジスト層１７は、マスク１５の外形形状に対応する開口１７１を有している。

次に、図８（ｃ）に示すように、レジスト層１７を加熱し、変形させる。これにより、レジスト層１７の開口１７１の形状が、図７に示すマスク１５の外形形状と同じ形状となる。レジスト層１７の加熱条件は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、加熱温度は、９０°以上、１１０°以下の範囲内に設定されることが好ましく、９５°以上、１０５°以下の範囲内に設定されることがより好ましく、また、加熱時間は、３分以上、１５分以下の範囲内に設定されることが好ましく、５分以上、１０分以下の範囲内に設定されることがより好ましい。

次に、図９（ａ）に示すように、メッキにより、レジスト層１７を介して（用いて）下地層１６上にマスク１５を形成する。

次に、図９（ｂ）に示すように、レジスト層１７を除去する。次に、図９（ｃ）に示すように、マスク１５の第２の主面１５２以外の部位の下地層１６を除去する。以上により、水晶基板３０上に形成されたマスク１５が得られる。

以上説明したように、本発明のエッチング方法によれば、所定形状の振動基板３を精度良く製造することができる。

なお、本実施形態では、マスク１５のボトム部１５５のθ２は、一定であるが、これに限定されず、例えば、図１１および図１２に示すように、θ２が変化していてもよい。同様に、本実施形態では、マスク１５のトップ部１５４のθ１は、一定であるが、これに限定されず、例えば、θ１が変化していてもよい。

また、本実施形態では、トップ部１５４は、水晶基板３０の平面視で、ボトム部１５５全体を内側に含んでいるが、これ限定されず、トップ部１５４は、水晶基板３０の平面視で、ボトム部１５５の少なくとも一部を内側に含んでいればよい。
また、マスク１５の形成方法は、メッキに限定されない。

＜第２実施形態＞
図１３〜図１６は、それぞれ、本発明のエッチング方法の第２実施形態を説明するための断面図である。

以下、第２実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

第２実施形態では、エッチング方法におけるマスクを形成する工程は、水晶基板３０上に、金属膜を形成する段階と、前記金属膜上に、前記マスクに対応する形状のレジスト層を形成する段階と、前記レジスト層の開口に位置する前記金属膜をエッチングして前記マスクを形成する段階とを含む。以下、詳細に説明する。

まず、Ｚカットの水晶基板（基板）３０を用意する（図１３（ａ）参照）。次に、図１３（ａ）に示すように、水晶基板３０上にシード層である下地層１６を形成する。

次に、図１３（ｂ）に示すように、下地層１６上に金属膜１８を形成する。金属膜１８は、後述する加工を経てマスク１５となる部分である。

次に、図１３（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ法などを用いて、金属膜１８上にレジスト層１９を形成する。レジスト層１９は、マスク１５の外形形状に対応して形成するマスクである。なお、ここでは、レジスト層１９を形成した部位にマスク１５を形成する。すなわち、レジスト層１９は、マスク１５を形成する部位以外に開口１９１を有している。

次に、図１４（ａ）、（ｂ）に示すように、レジスト層１９を介して（用いて）金属膜１８にドライエッチングを行う。すなわち、レジスト層１９の開口１９１に位置する金属膜１８をエッチングする。これにより、マスク１５が形成される。

ここで、前記ドライエッチングの際は、まず、図１４（ａ）に示すように、異方性エッチングを行って、マスク１５のトップ部１５４を形成し、その後、等方性エッチングを行って、マスク１５のボトム部１５５を形成する。ドライエッチングを異方性エッチングから等方性エッチングに変更するには、エッチング条件を変更すればよい。そのエッチング条件としては、例えば、チャンバー内の圧力、温度、ガス種およびバイアスパワー等が挙げられ、これらのうちの少なくとも１種を変更すればよい。

次に、図１４（ｃ）に示すように、レジスト層１９を除去する。次に、図１５に示すように、マスク１５の第２の主面１５２以外の部位の下地層１６を除去する。以上により、水晶基板３０上に形成されたマスク１５が得られる。

なお、本実施形態では、前記レジスト層１９を除去する工程を省略し、レジスト層１９を除去せずに、そのレジスト層１９をマスク１５の一部として用いてもよい。

この場合、例えば、図１６（ａ）に示すように、レジスト層１９を介して金属膜１８にドライエッチングを行う際、異方性エッチングを行わずに、等方性エッチングを行って、マスク１５のボトム部１５５を形成し、レジスト層１９をマスク１５のトップ部１５４として用いる。次に、図１６（ｂ）に示すように、マスク１５の第２の主面１５２以外の部位の下地層１６を除去する。以上により、水晶基板３０上に形成されたマスク１５が得られる。
この第２実施形態によれば、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。

２．発振器
次に、本発明のエッチング方法を用いて製造した振動素子を適用した発振器（本発明の発振器）について説明する。

図１７は、発振器の実施形態を示す断面図である。
図１７に示す発振器１０は、振動子１と、振動素子２を駆動するためのＩＣチップ８０とを有している。以下、発振器１０について、前述した振動子との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

図１７に示すように、発振器１０では、ベース９１の凹部９１１にＩＣチップ８０が固定されている。ＩＣチップ８０は、凹部９１１の底面に形成された複数の内部端子１２０と電気的に接続されている。複数の内部端子１２０には、接続端子９５１、９６１と接続されているものと、外部端子９５３、９６３と接続されているものがある。ＩＣチップ８０は、振動素子２の駆動を制御するための発振回路（回路）を有している。ＩＣチップ８０によって振動素子２を駆動すると、所定の周波数の信号を取り出すことができる。

３．電子機器
次に、本発明のエッチング方法を用いて製造した振動素子を適用した電子機器（本発明の電子機器）について説明する。

図１８は、電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する振動素子２（振動子１）が内蔵されている。

図１９は、電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、フィルター、共振器等として機能する振動素子２（振動子１）が内蔵されている。

図２０は、電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。

ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１００が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１００は、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。

撮影者が表示部１００に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。また、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、デ−タ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなディジタルスチルカメラ１３００には、フィルター、共振器等として機能する振動素子２（振動子１）が内蔵されている。

なお、本発明の振動素子を備える電子機器は、図１８のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図１９の携帯電話機、図２０のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレーター等に適用することができる。

４．移動体
次に、本発明のエッチング方法を用いて製造した振動素子を適用した移動体（本発明の移動体）について説明する。

図２１は、移動体を適用した自動車の構成を示す斜視図である。自動車１５００には、振動素子２（振動子１）が搭載されている。振動素子２は、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。

以上、振動素子、振動子、発振器、電子機器および移動体について図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

また、本発明のエッチング方法について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、他の任意の工程が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

また、振動素子としては、例えば、ジャイロセンサー（角速度センサー）のようなものにも適用することができる。

また、振動基板（振動基板の母材である基板）の構成材料は、水晶に限定されず、例えば、Ｓｉ等が挙げられる。

１……振動子 １０……発振器 １１、１２、１３、１４……導電性接着剤 ２……振動素子 ３……振動基板 ３０……水晶基板 ３０１……面 ４……基部 ５……振動腕 ５１、５２……主面 ５３、５４……側面 ５５、５６……溝 ５８、６８……腕部 ５９、６９……ハンマーヘッド ６……振動腕 ６１、６２……主面 ６３、６４……側面 ６５、６６……溝 ７……支持部 ７１……分岐部 ７２、７３……連結腕 ７４、７５……支持腕 ８……金属膜 ８０……ＩＣチップ ８４……第１駆動用電極 ８５……第２駆動用電極 ９……パッケージ ９１……ベース １５……マスク １５１……第１の主面 １５２……第２の主面 １５３……側面 １５４……トップ部 １５５……ボトム部 １６……下地層 １７……レジスト層 １７１……開口 １８……金属膜 １９……レジスト層 １９１……開口 ４０１、４０２、４０３……線分 １００……表示部 ９１１……凹部 ９２……リッド ９５１、９６１……接続端子 ９５２、９６２…貫通電極 ９５３、９６３……外部端子 １２０……内部端子 １１００……パーソナルコンピューター １１０２……キーボード １１０４……本体部 １１０６……表示ユニット １２００……携帯電話機 １２０２……操作ボタン １２０４……受話口 １２０６……送話口 １３００……ディジタルスチルカメラ １３０２……ケース １３０４……受光ユニット １３０６……シャッターボタン １３０８……メモリー １３１２……ビデオ信号出力端子 １３１４……入出力端子 １４３０……テレビモニター １４４０……パーソナルコンピューター １５００……自動車 Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３……マスク

Claims (8)

1. 基板を準備する工程と、
   前記基板上に、マスクを形成する工程と、
   前記基板に、前記マスクを用いてドライエッチングを行う工程と、を含み、
   前記マスクは、前記基板と反対側に配置されて第１の主面を有するトップ部と、前記基板側に配置されて前記第１の主面の反対側にある前記第２の主面を有するボトム部と、を備え、
   前記トップ部は、前記基板の平面視で、前記ボトム部の少なくとも一部を内側に含み、かつ、前記基板の側面視で、前記トップ部の側面の部分の線分と前記基板の前記マスクが形成されている面の部分の線分とのなす角θ１は、前記ボトム部の側面の部分の線分と前記基板の前記マスクが形成されている面の部分の線分とのなす角θ２よりも大きいことを特徴とするエッチング方法。
2. 前記トップ部は、前記θ１が９０°の部位を有する請求項１に記載のエッチング方法。
3. 前記θ１が９０°の部位は、前記第１の主面を有する請求項２に記載のエッチング方法。
4. 前記基板の側面視で、前記第１の主面の長さをＬ１、前記第２の主面の長さをＬ２としたとき、Ｌ２／Ｌ１は、０．９８以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載のエッチング方法。
5. 前記θ１と前記θ２の比θ２／θ１は、０．９９以下である請求項１ないし４のいずれか１項に記載のエッチング方法。
6. 前記マスクを形成する工程では、
   前記基板上に、前記マスクに対応する形状の開口を有するレジスト層を形成する段階と、
   前記レジスト層を加熱する段階と、
   前記レジスト層を用いて前記開口内に前記マスクを形成する段階と、
   を含む請求項１ないし５のいずれか１項に記載のエッチング方法。
7. 前記マスクを形成する工程では、
   前記基板上に、金属膜を形成する段階と、
   前記金属膜上に、前記マスクに対応する形状のレジスト層を形成する段階と、
   前記レジスト層の開口に位置する前記金属膜をエッチングして前記マスクを形成する段階と、
   を含む請求項１ないし５のいずれか１項に記載のエッチング方法。
8. 前記マスクは、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、窒化物、フッ化物、酸化物および樹脂材料のうちの少なくとも１つを含む材料で構成されている請求項１ないし７のいずれか１項に記載のエッチング方法。

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