JP2017212756A - 振動素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】容易かつ低コストで、所望の振動特性を発揮することができる振動素子の製造方法を提供すること。【解決手段】振動素子の製造方法は、圧電基板２０を薄肉化する薄肉化工程と、圧電基板２０を平坦化する平坦化工程と、圧電基板２０の少なくとも一方の主面に複数の凹陥部２０３を形成する凹陥部形成工程と各凹陥部２０３を、凹陥部２０３の外縁の少なくとも一部に沿って、凹陥部２０３よりも厚みが厚い厚肉部２２が位置するように個片化する個片化工程とを有している。【選択図】図８
Description
本発明は、振動素子の製造方法に関するものである。
ＡＴカット水晶振動素子は、励振する主振動の振動モードが厚みすべり振動であり、小型化、高周波数化に適し、且つ周波数温度特性が優れた三次曲線を呈するので、圧電発振器、電子機器等の多方面で使用されている。このようなＡＴカット水晶振動子の製造方法として特許文献１に記載されている製造方法が知られている。
特許文献１に記載のＡＴカット水晶振動子の製造方法は、まず、水晶ウエハの表面に多数の凹陥を形成することによって振動部となる前記凹陥の底部を多数形成する。この状態では、各底部の厚みにばらつきが生じており、また、所望の厚みになっていない振動部も存在する。そのため、次に、振動部の厚みばらつきを無くし、かつ、各振動部の厚みが所望の厚さになるように、各振動部の厚みを独立して調節する。具体的には、まず、凹陥以外の厚肉な領域を覆うマスクを配置する。次に、所定の厚みになっていない振動部（凹陥）に、ディスペンサを用いてエッチング液を滴下してエッチングを行い所望の厚みとする。各振動部についてエッチング時間を独立して制御することにより、ばらばらだった振動部の厚みを所望の厚みに揃えることができる。最後に、各振動部を個片化することによって、多数の振動素子が得られる。
しかしながら、このような製造方法では、振動部毎にエッチング時間を正確に制御しなければならないため、振動素子の製造が煩雑化する。また、マスクにも寿命があり、マスク交換等のコストがかかってしまうため、振動素子の製造コストが高くなる。
特許文献１に記載のＡＴカット水晶振動子の製造方法は、まず、水晶ウエハの表面に多数の凹陥を形成することによって振動部となる前記凹陥の底部を多数形成する。この状態では、各底部の厚みにばらつきが生じており、また、所望の厚みになっていない振動部も存在する。そのため、次に、振動部の厚みばらつきを無くし、かつ、各振動部の厚みが所望の厚さになるように、各振動部の厚みを独立して調節する。具体的には、まず、凹陥以外の厚肉な領域を覆うマスクを配置する。次に、所定の厚みになっていない振動部（凹陥）に、ディスペンサを用いてエッチング液を滴下してエッチングを行い所望の厚みとする。各振動部についてエッチング時間を独立して制御することにより、ばらばらだった振動部の厚みを所望の厚みに揃えることができる。最後に、各振動部を個片化することによって、多数の振動素子が得られる。
しかしながら、このような製造方法では、振動部毎にエッチング時間を正確に制御しなければならないため、振動素子の製造が煩雑化する。また、マスクにも寿命があり、マスク交換等のコストがかかってしまうため、振動素子の製造コストが高くなる。
本発明の目的は、容易かつ低コストで、所望の振動特性を発揮することができる振動素子の製造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］
本発明の振動素子の製造方法は、基板を薄肉化する薄肉化工程と、
前記基板を平坦化する平坦化工程と、
前記基板の少なくとも一方の主面に凹陥部を形成する凹陥部形成工程と、
を含むことを特徴とする。
これにより、容易かつ低コストで、所望の振動特性を発揮することができる振動素子を製造することができる。
［適用例１］
本発明の振動素子の製造方法は、基板を薄肉化する薄肉化工程と、
前記基板を平坦化する平坦化工程と、
前記基板の少なくとも一方の主面に凹陥部を形成する凹陥部形成工程と、
を含むことを特徴とする。
これにより、容易かつ低コストで、所望の振動特性を発揮することができる振動素子を製造することができる。
［適用例２］
本発明の振動素子の製造方法では、前記凹陥部形成工程では、前記基板に複数の前記凹陥部を形成し、
前記凹陥部形成工程の後に、各前記凹陥部を、該凹陥部の外縁の少なくとも一部に沿って、前記凹陥部よりも厚みが厚い厚肉部が位置するように個片化する個片化工程を含むのが好ましい。
これにより、複数の振動素子を同時に形成することができるため、製造コストをより抑えることができる。
本発明の振動素子の製造方法では、前記凹陥部形成工程では、前記基板に複数の前記凹陥部を形成し、
前記凹陥部形成工程の後に、各前記凹陥部を、該凹陥部の外縁の少なくとも一部に沿って、前記凹陥部よりも厚みが厚い厚肉部が位置するように個片化する個片化工程を含むのが好ましい。
これにより、複数の振動素子を同時に形成することができるため、製造コストをより抑えることができる。
［適用例３］
本発明の振動素子の製造方法では、前記薄肉化工程は、前記基板の両主面側から薄肉化を行うのが好ましい。
これにより、基板表面付近に存在しているダメージ層（亀裂等、機械的なダメージを負っている層）を効果的に除去することができる。
本発明の振動素子の製造方法では、前記薄肉化工程は、前記基板の両主面側から薄肉化を行うのが好ましい。
これにより、基板表面付近に存在しているダメージ層（亀裂等、機械的なダメージを負っている層）を効果的に除去することができる。
［適用例４］
本発明の振動素子の製造方法では、前記薄肉化工程は、前記基板をウエットエッチングすることにより薄肉化を行うのが好ましい。
これにより、簡単、正確かつ低コストで、基板の薄肉化を行うことができる。
［適用例５］
本発明の振動素子の製造方法では、前記平坦化工程は、プラズマ処理により行うのが好ましい。
これにより、簡単、正確かつ低コストで、基板の平坦化を行うことができる。
本発明の振動素子の製造方法では、前記薄肉化工程は、前記基板をウエットエッチングすることにより薄肉化を行うのが好ましい。
これにより、簡単、正確かつ低コストで、基板の薄肉化を行うことができる。
［適用例５］
本発明の振動素子の製造方法では、前記平坦化工程は、プラズマ処理により行うのが好ましい。
これにより、簡単、正確かつ低コストで、基板の平坦化を行うことができる。
［適用例６］
本発明の振動素子の製造方法では、前記凹陥部形成工程は、ウエットエッチングにより行うのが好ましい。
これにより、簡単、正確かつ低コストで、基板に凹陥部を形成することができる。
［適用例７］
本発明の振動素子の製造方法では、前記凹陥部形成工程では、平面視で前記基板の両主面にそれぞれ前記凹陥部が重なるように形成するのが好ましい。
これにより、各凹陥部の深さを浅くすることができるため、より精度よく凹陥部を形成することができる。
本発明の振動素子の製造方法では、前記凹陥部形成工程は、ウエットエッチングにより行うのが好ましい。
これにより、簡単、正確かつ低コストで、基板に凹陥部を形成することができる。
［適用例７］
本発明の振動素子の製造方法では、前記凹陥部形成工程では、平面視で前記基板の両主面にそれぞれ前記凹陥部が重なるように形成するのが好ましい。
これにより、各凹陥部の深さを浅くすることができるため、より精度よく凹陥部を形成することができる。
［適用例８］
本発明の振動素子の製造方法では、前記凹陥部の深さは、７０μｍ以下であるのが好ましい。
これにより、凹陥部の深さを十分に浅くすることができるため、より精度よく凹陥部を形成することができる。
本発明の振動素子の製造方法では、前記凹陥部の深さは、７０μｍ以下であるのが好ましい。
これにより、凹陥部の深さを十分に浅くすることができるため、より精度よく凹陥部を形成することができる。
以下、本発明の振動素子の製造方法を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、振動素子の構成例を示す斜視図、図２は、図１に示す振動素子の平面図、図３は、ＡＴカット水晶基板と水晶の結晶軸との関係を説明する図、図４は、図１に示す振動素子を対象物に固定した状態を示す側面図、図５は、図１に示す振動素子の他の構成例を示す斜視図、図６は、図１に示す振動素子の製造方法を説明するための断面図、図７は、プラズマ処理装置の一例を示す図、図８ないし図１０は、それぞれ、図１に示す振動素子の製造方法を説明するための断面図である。
＜第１実施形態＞
図１は、振動素子の構成例を示す斜視図、図２は、図１に示す振動素子の平面図、図３は、ＡＴカット水晶基板と水晶の結晶軸との関係を説明する図、図４は、図１に示す振動素子を対象物に固定した状態を示す側面図、図５は、図１に示す振動素子の他の構成例を示す斜視図、図６は、図１に示す振動素子の製造方法を説明するための断面図、図７は、プラズマ処理装置の一例を示す図、図８ないし図１０は、それぞれ、図１に示す振動素子の製造方法を説明するための断面図である。
１−１．振動素子
本発明の振動素子の製造方法を説明するのに先立って、本発明の振動素子の製造方法によって製造される振動素子について説明する。
図１および図２に示すように、振動素子１は、圧電基板２と、圧電基板２上に形成された電極３とを有している。
本発明の振動素子の製造方法を説明するのに先立って、本発明の振動素子の製造方法によって製造される振動素子について説明する。
図１および図２に示すように、振動素子１は、圧電基板２と、圧電基板２上に形成された電極３とを有している。
（圧電基板）
圧電基板２は、板状の水晶基板である。ここで、圧電基板２の材料である水晶は、三方晶系に属しており、図３に示すように互いに直交する結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚを有している。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれ、電気軸、機械軸、光学軸と呼称される。本実施形態の圧電基板２は、ＸＺ面をＸ軸の回りに所定の角度θ回転させた平面に沿って切り出された「回転Ｙカット水晶基板」であり、たとえばθ＝３５°１５’だけ回転させた平面に沿って切り出された場合の基板は「ＡＴカット水晶基板」という。このような水晶基板を用いることにより優れた温度特性を有する振動素子１となる。
圧電基板２は、板状の水晶基板である。ここで、圧電基板２の材料である水晶は、三方晶系に属しており、図３に示すように互いに直交する結晶軸Ｘ、Ｙ、Ｚを有している。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれ、電気軸、機械軸、光学軸と呼称される。本実施形態の圧電基板２は、ＸＺ面をＸ軸の回りに所定の角度θ回転させた平面に沿って切り出された「回転Ｙカット水晶基板」であり、たとえばθ＝３５°１５’だけ回転させた平面に沿って切り出された場合の基板は「ＡＴカット水晶基板」という。このような水晶基板を用いることにより優れた温度特性を有する振動素子１となる。
ただし、圧電基板２としては、厚みすべり振動を励振することができれば、ＡＴカットの圧電基板に限定されず、例えば、ＢＴカットの圧電基板を用いてもよい。また、圧電基板２としては、水晶基板の他、例えば、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の各種圧電基板を用いてもよい。
なお、以下では、角度θに対応してＸ軸まわりに回転したＹ軸およびＺ軸を、Ｙ’軸およびＺ’軸とする。すなわち、圧電基板２は、Ｙ’軸方向に厚みを有し、ＸＺ’面方向に広がりを有する。
なお、以下では、角度θに対応してＸ軸まわりに回転したＹ軸およびＺ軸を、Ｙ’軸およびＺ’軸とする。すなわち、圧電基板２は、Ｙ’軸方向に厚みを有し、ＸＺ’面方向に広がりを有する。
圧電基板２は、平面視にて、Ｘ軸に沿った方向を長辺とし、Ｚ’軸に沿った方向を短辺とする長手形状をなしている。また、圧電基板２は、−Ｘ軸方向を先端側とし、＋Ｘ軸方向を基端側としている。圧電基板２のＸ軸に沿った方向の最大長さＬとし、Ｚ’軸に沿った方向の最大幅をＷとしたとき、Ｌ／Ｗとしては、特に限定されないが、例えば、１．１〜１．４程度とすることが好ましい。
図１および図２に示すように、圧電基板２は、薄肉の振動領域（振動エネルギーが閉じ込められる領域）２１９を含む振動部２１と、振動部２１と一体化され、振動領域２１９よりも厚肉な厚肉部２２とを有している。
振動部２１は、圧電基板２の中央に対して、−Ｘ軸方向側および−Ｚ’軸方向側に片寄っており、その外縁の一部が厚肉部２２から露出している。振動素子１の平面視にて、振動部２１の面積は、圧電基板２の面積の１／２以下であるのが好ましい。これにより、機械的強度が高い厚肉部２２を十分広く形成することができるため、振動部２１の剛性を十分に確保することができる。
振動部２１は、圧電基板２の中央に対して、−Ｘ軸方向側および−Ｚ’軸方向側に片寄っており、その外縁の一部が厚肉部２２から露出している。振動素子１の平面視にて、振動部２１の面積は、圧電基板２の面積の１／２以下であるのが好ましい。これにより、機械的強度が高い厚肉部２２を十分広く形成することができるため、振動部２１の剛性を十分に確保することができる。
振動部２１は、振動素子１の平面視にて、Ｘ軸方向（厚み滑り振動の振動方向）に離間し、Ｚ’軸方向に延在する第１外縁２１１および第２外縁２１２と、Ｚ’軸方向に離間し、Ｘ軸方向に延在する第３外縁２１３および第４外縁２１４とを有している。第１、第２外縁２１１、２１２のうち、第１外縁２１１が＋Ｘ軸側に位置し、第２外縁２１２が−Ｘ軸側に位置している。また、第３、第４外縁２１３、２１４のうち、第３外縁２１３が＋Ｚ’軸側に位置し、第４外縁２１４が−Ｚ’軸側に位置している。また、第３外縁２１３が第１、第２外縁２１１、２１２の＋Ｚ’軸側の端同士を連結しており、第４外縁２１４が第１、第２外縁２１１、２１２の−Ｚ’軸側の端同士を連結している。
図１に示すように、厚肉部２２の表面（＋Ｙ’軸方向側の主面）は、振動部２１の表面（＋Ｙ’軸方向側の主面）よりも＋Ｙ’軸方向側へ突出して設けられている。一方、厚肉部２２の裏面（−Ｙ’軸方向側の主面）は、振動部２１の裏面（−Ｙ’軸方向側の主面）と同一平面上に設けられている。
図１に示すように、厚肉部２２の表面（＋Ｙ’軸方向側の主面）は、振動部２１の表面（＋Ｙ’軸方向側の主面）よりも＋Ｙ’軸方向側へ突出して設けられている。一方、厚肉部２２の裏面（−Ｙ’軸方向側の主面）は、振動部２１の裏面（−Ｙ’軸方向側の主面）と同一平面上に設けられている。
厚肉部２２は、第１外縁２１１に沿って配置された第１厚肉部２３と、第３外縁２１３に沿って配置され、第１厚肉部２３と接続されている第２厚肉部２４とを有している。そのため、厚肉部２２は、平面視で、振動部２１に沿って曲がった構造を備え、略Ｌ字状をなしている。一方、振動部２１の第２外縁２１２および第４外縁２１４には、厚肉部２２が形成されておらず、これら第２、第４外縁２１２、２１４は、厚肉部２２から露出している。このように、厚肉部２２を振動部２１の外縁に部分的に設けて略Ｌ字とし、第２外縁２１２および第４外縁２１４に沿って設けないことによって、振動素子１（振動部２１）の剛性を保ちつつ、振動素子１の先端側の質量を低減することができる。また、振動素子１の小型化を図ることができる。
ここで、第１厚肉部２３を振動部２１に対して＋Ｘ軸側に設けることによって、−Ｘ軸側に設けた場合と比較して、後述する傾斜部２３１の幅（Ｘ軸方向の長さ）を短くすることができる。同様に、第２厚肉部２４を振動部２１に対して＋Ｚ’軸側に設けることによって、−Ｚ’軸側に設けた場合と比較して、後述する傾斜部２４１の幅（Ｚ’軸方向の長さ）を短くすることができる。そのため、このような厚肉部２２によれば、振動素子１の小型化を図ることができる。
第１厚肉部２３は、第１外縁２１１に連設され、＋Ｘ軸方向に向けて厚みが漸増する傾斜部（残渣部）２３１と、傾斜部２３１の＋Ｘ軸方向側の端縁に連接する厚みがほぼ一定の厚肉部本体２３２とを備えている。同様に、第２厚肉部２４は、第３外縁２１３に連設され、＋Ｚ’軸方向に向けて厚みが漸増する傾斜部（残渣部）２４１と、傾斜部２４１の＋Ｚ’軸方向側の端縁に連接する厚みがほぼ一定の厚肉部本体２４２とを備えている。また、第１厚肉部２３の厚肉部本体２３２の表面にはマウント部２９が設けられており、図４に示すように、振動素子１は、このマウント部２９にて、接着剤６１を用いて対象物６２に固定される。
（電極）
電極３は、一対の励振電極３１、３２と、一対のパッド電極３３、３４と、一対の引出電極３５、３６とを有している。励振電極３１は、振動領域２１９の表面に形成されている。一方、励振電極３２は、振動領域２１９の裏面に、励振電極３１と対向して配置されている。励振電極３１、３２は、それぞれ、Ｘ軸方向を長手とし、Ｚ’軸方向を短手とする略矩形である。
電極３は、一対の励振電極３１、３２と、一対のパッド電極３３、３４と、一対の引出電極３５、３６とを有している。励振電極３１は、振動領域２１９の表面に形成されている。一方、励振電極３２は、振動領域２１９の裏面に、励振電極３１と対向して配置されている。励振電極３１、３２は、それぞれ、Ｘ軸方向を長手とし、Ｚ’軸方向を短手とする略矩形である。
また、励振電極３１、３２は、相似形をなし、裏面側の励振電極３２が、表面側の励振電極３１よりも大きく形成されている。また、振動素子１の平面視にて、励振電極３２に励振電極３１が内包されている。言い換えると、励振電極３２内に互いの外縁が重なることなく励振電極３１の全域が位置している。これにより、所望の振動特性を安定して発揮することができる。
パッド電極３３は、厚肉部本体２３２の表面のマウント部２９に形成されている。一方、パッド電極３４は、厚肉部本体２３２の裏面に、パッド電極３３と対向して形成されている。励振電極３１とパッド電極３３とは、引出電極３５によって電気的に接続されている。一方、励振電極３２とパッド電極３４とは、引出電極３６によって電気的に接続されている。引出電極３５、３６は、圧電基板２を介して重ならないように設けられている。これにより、引出電極３５、３６間の静電容量を抑えることができる。
このような電極３は、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）等の下地層に、Ａｕ（金）Ａｕ（金）を主成分とする合金を積層した金属被膜で構成することができる。
このような電極３は、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）等の下地層に、Ａｕ（金）Ａｕ（金）を主成分とする合金を積層した金属被膜で構成することができる。
以上、振動素子１について説明した。振動素子１では、圧電基板２の＋Ｙ’軸側に凹陥部を形成することによって振動部２１を形成し、さらに、厚肉部２２が振動部２１に対して＋Ｘ軸側に位置する第１厚肉部２３と、＋Ｚ’軸側に位置する第２厚肉部２４とにより構成されているが、振動素子１としては、これをひっくり返したような構成であってもよい。すなわち、図５に示すように、圧電基板２の−Ｙ’軸側に凹陥部を形成することによって振動部２１を形成し、さらに、厚肉部２２が振動部２１に対して＋Ｘ軸側に位置する第１厚肉部２３と、−Ｚ’軸側に位置する第２厚肉部２４とにより構成されていてもよい。このような構成によっても、本実施形態と同様の効果（特に傾斜部２３１、２４１の幅を狭くすることができる効果）を発揮することができる。
１−２．振動素子の製造方法
次に、振動素子１の製造方法（本発明の振動素子の製造方法）について説明する。
振動素子１の製造方法は、圧電基板２０を薄肉化する薄肉化工程と、圧電基板２０を平坦化する平坦化工程と、圧電基板２０の表面に複数の凹陥部２０３を形成する凹陥部形成工程と、圧電基板２０に作り込まれた複数の圧電基板２を個片化する個片化工程と、圧電基板２に電極３を形成する電極形成工程とを含む。
次に、振動素子１の製造方法（本発明の振動素子の製造方法）について説明する。
振動素子１の製造方法は、圧電基板２０を薄肉化する薄肉化工程と、圧電基板２０を平坦化する平坦化工程と、圧電基板２０の表面に複数の凹陥部２０３を形成する凹陥部形成工程と、圧電基板２０に作り込まれた複数の圧電基板２を個片化する個片化工程と、圧電基板２に電極３を形成する電極形成工程とを含む。
（薄肉化工程）
まず、図６（ａ）に示すように、ＡＴカットの水晶ウエハである圧電基板（基板）２０を用意する。圧電基板２０には、圧電基板２として個片化される領域Ｔ３が複数含まれている。ここで、圧電基板２０は、水晶から板状に切り出され、ポリッシング等によって表面に研磨処理が施されている。そのため、圧電基板２０の表層２０’、２０”は、研磨処理時に受ける応力によって亀裂、劈開等の機械的ダメージを負っている場合がある。仮に、機械的ダメージを負っている場合は、ダメージを負った部分のエッチングレートが、ダメージを負っていない正常な部分のエッチングレートから大きくずれてしまい、例えば、後述する平坦化処理および凹陥部形成工程を精度よく行うことができなくなる。そのため、次に、図６（ｂ）に示すように、ウエットエッチングを用いて、圧電基板２０をその両主面側から薄肉化することによって、表層２０’、２０”が除去された圧電基板２０を得る。この状態では、表層２０’、２０”の影響によって、圧電基板２０の表主面が歪んだ形状となる場合がある（図６（ｂ）では、誇張して図示している）。ウエットエッチングを用いることによって、簡単、正確かつ低コスト、さらには、機械的なストレスを実質的に与えることなく、圧電基板２０を薄肉化することができる。また、圧電基板２０の両主面側からウエットエッチングを行うことによって、表層２０’、２０”を共に除去することができる。以上によって、表層２０’、２０”が除去された均質な圧電基板２０が得られ、後の工程を精度よく行うことができるようになる。
まず、図６（ａ）に示すように、ＡＴカットの水晶ウエハである圧電基板（基板）２０を用意する。圧電基板２０には、圧電基板２として個片化される領域Ｔ３が複数含まれている。ここで、圧電基板２０は、水晶から板状に切り出され、ポリッシング等によって表面に研磨処理が施されている。そのため、圧電基板２０の表層２０’、２０”は、研磨処理時に受ける応力によって亀裂、劈開等の機械的ダメージを負っている場合がある。仮に、機械的ダメージを負っている場合は、ダメージを負った部分のエッチングレートが、ダメージを負っていない正常な部分のエッチングレートから大きくずれてしまい、例えば、後述する平坦化処理および凹陥部形成工程を精度よく行うことができなくなる。そのため、次に、図６（ｂ）に示すように、ウエットエッチングを用いて、圧電基板２０をその両主面側から薄肉化することによって、表層２０’、２０”が除去された圧電基板２０を得る。この状態では、表層２０’、２０”の影響によって、圧電基板２０の表主面が歪んだ形状となる場合がある（図６（ｂ）では、誇張して図示している）。ウエットエッチングを用いることによって、簡単、正確かつ低コスト、さらには、機械的なストレスを実質的に与えることなく、圧電基板２０を薄肉化することができる。また、圧電基板２０の両主面側からウエットエッチングを行うことによって、表層２０’、２０”を共に除去することができる。以上によって、表層２０’、２０”が除去された均質な圧電基板２０が得られ、後の工程を精度よく行うことができるようになる。
（平坦化工程）
次に、図６（ｃ）に示すように、圧電基板２０の両主面を平坦化し、さらに、圧電基板２０の厚みＴを均一化する。厚みＴとしては、特に限定されないが、３０μｍ以上、１００μｍ以下程度であるのが好ましく、４０μｍ以上、６０μｍ以下程度であるのがより好ましい。圧電基板２０の平坦化は、プラズマ処理（ＰＣＶＭ：Ｐｌａｓｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）にて行うのが好ましい。これにより、圧電基板２０の平坦化を簡単、正確かつ低コストで行うことができる。
次に、図６（ｃ）に示すように、圧電基板２０の両主面を平坦化し、さらに、圧電基板２０の厚みＴを均一化する。厚みＴとしては、特に限定されないが、３０μｍ以上、１００μｍ以下程度であるのが好ましく、４０μｍ以上、６０μｍ以下程度であるのがより好ましい。圧電基板２０の平坦化は、プラズマ処理（ＰＣＶＭ：Ｐｌａｓｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）にて行うのが好ましい。これにより、圧電基板２０の平坦化を簡単、正確かつ低コストで行うことができる。
以下、ＰＣＶＭの一例を説明する。以下では、説明の便宜上、互いに直交する３軸をａ軸、ｂ軸およびｃ軸とする。なお、ＰＣＶＭに用いる装置は、以下に示すものに限定されない。
図７に示すプラズマ処理装置９００は、上部電極９１１と、ＮＣステージ９４０上に設けられた下部電極９１２と、上部電極９１１と下部電極９１２との間に処理ガスを供給する処理ガス供給手段９２０と、上部電極９１１および下部電極９１２の間へ電圧を印加する高周波電源９３０と、上部電極９１１を移動させる移動装置９５０と、処理ガス供給手段９２０、高周波電源９３０、ＮＣステージ９４０、移動装置９５０等の作動を制御する制御手段９６０とを有している。
図７に示すプラズマ処理装置９００は、上部電極９１１と、ＮＣステージ９４０上に設けられた下部電極９１２と、上部電極９１１と下部電極９１２との間に処理ガスを供給する処理ガス供給手段９２０と、上部電極９１１および下部電極９１２の間へ電圧を印加する高周波電源９３０と、上部電極９１１を移動させる移動装置９５０と、処理ガス供給手段９２０、高周波電源９３０、ＮＣステージ９４０、移動装置９５０等の作動を制御する制御手段９６０とを有している。
このプラズマ処理装置９００は、圧電基板２０を、その一方の主面２０１を上側にして下部電極９１２に載置した状態で、処理ガス供給手段９２０によって主面２０１に処理ガスを供給しつつ、高周波電源９３０により上部電極９１１および下部電極９１２間へ電圧を印加することにより、処理ガスを活性化してプラズマを生成させ、このプラズマが発生しているプラズマ発生領域Ｔ１と圧電基板２０とをＮＣステージ９４０によって相対的に移動（例えば、ａ方向に往復移動させつつ、ｂ方向に移動さるように蛇行）させることにより、前記プラズマによって、主面２０１を局所的にかつ連続してプラズマ処理する装置である。
処理ガス供給手段９２０は、ノズル９２１を有しており、ノズル９２１から主面２０１へ、キャリアガスと処理ガスとを混合した混合ガスを供給する。処理ガスとしては、例えば、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＣｌＦ３、ＳＦ６等のフッ素原子含有化合物ガスやＣｌ２、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４等の塩素原子含有化合物ガスなどの各種ハロゲン系ガスが用いられる。キャリアガスとしては、例えば、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ等の希ガスを用いることができる。これらは、単独でも２種以上を混合した形態でも用いることができる。なお、キャリアガスは、放電開始と放電維持のために導入するガスのことを言う。
ＮＣステージ９４０は、下部電極９１２をａ軸方向およびｂ軸方向に移動させることができる。また、ＮＣステージ９４０は、下部電極９１２の移動速度や停止時間等を調整することができるように構成されている。一方、移動装置９５０は、上部電極９１１をｃ軸方向に移動させることができる。そのため、移動装置９５０によって、上部電極９１１と主面２０１との間隙距離を調整することができる。
制御手段９６０は、予め作成された主面２０１の形状データ、予めテストピース等を用いて求められたエッチングレート等に基づいて、主面２０１を平坦化するための加工計画データ（上部電極９１１に対する圧電基板２０の移動パターン、主面２０１の各部におけるプラズマ発生領域Ｔ１を通過するときの移動速度および上部電極９１１との離間距離（すなわち、表面２０１の各部におけるエッチング量）等を含むデータ）を作成する。そして、制御手段９６０は、加工計画データに基づいて、プラズマ処理装置９００の各部（処理ガス供給手段９２０、高周波電源９３０、ＮＣステージ９４０、移動装置９５０等）の作動を制御する。これにより、まず、主面２０１が平坦化される。
次に、同様にして、圧電基板２０の他方の主面２０２にもプラズマ処理を行い、主面２０２を平坦化するとともに、圧電基板２０の全域を所望の厚さに揃える。この場合は、制御手段９６０は、予め作成された主面２０２の形状データ、圧電基板２０の各部の厚さ、前記エッチングレート等に基づいて、主面２０２を平坦化するための加工計画データを作成し、この加工計画データに基づいて、プラズマ処理装置９００の各部の作動を制御する。
以上によって、図６（ｃ）に示すように、両主面２０１、２０２が平坦化され、かつ、厚みＴが均一な圧電基板２０が得られる。
以上によって、図６（ｃ）に示すように、両主面２０１、２０２が平坦化され、かつ、厚みＴが均一な圧電基板２０が得られる。
（凹陥部形成工程）
次に、図８（ａ）に示すように、圧電基板２０の両主面２０１、２０２に、スパッタリング等の成膜装置によって、クロム（Ｃｒ）層と金（Ａｕ）層との積層体であるマスクＭを形成する。次に、フォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いて、マスクＭ上に、凹陥部に対応した複数の開口Ｒ１を有するレジスト膜Ｒを形成する。次に、開口Ｒ１から露出している部分のマスクＭを王水等によって除去し、図８（ｂ）に示すように、各領域Ｔ３対応する複数の開口Ｍ１を有するマスクＭとする。
次に、図８（ａ）に示すように、圧電基板２０の両主面２０１、２０２に、スパッタリング等の成膜装置によって、クロム（Ｃｒ）層と金（Ａｕ）層との積層体であるマスクＭを形成する。次に、フォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いて、マスクＭ上に、凹陥部に対応した複数の開口Ｒ１を有するレジスト膜Ｒを形成する。次に、開口Ｒ１から露出している部分のマスクＭを王水等によって除去し、図８（ｂ）に示すように、各領域Ｔ３対応する複数の開口Ｍ１を有するマスクＭとする。
次に、図８（ｃ）に示すように、エッチング液（例えば、フッ酸とフッ化アンモニウムとの混合液）を用いて、金属マスクＭの開口Ｍ１を介して圧電基板２０をウエットエッチング（ハーフエッチング）し、圧電基板２０の主面２０１に、複数の凹陥部２０３を形成する。これにより、多数の振動部２１が形成される。本工程をウエットエッチングによって行うことにより、簡単、正確かつ低コストで、振動部２１を形成することができる。ここで、先に実施した薄肉化工程において、圧電基板２０の厚みＴを十分に薄くしてあるため、振動部２１を形成するための凹陥部２０３の深さ（エッチング量）ｄを浅くすることができる。ウエットエッチングでは、エッチング量が少ない程、複数の凹陥部２０３間でのエッチング誤差が少なくなる。したがって、本工程によれば、厚みｔが互いに等しく、かつ、厚みｔが所望の値となっている複数の振動部２１を精度よく形成することができる。
なお、凹陥部２０３の深さｄ（ｄ＝Ｔ−ｔ）としては、特に限定されないが、７０μｍ以下であるのが好ましく、６１μｍ以下であるのがより好ましい。これにより、凹陥部２０３の深さを十分に浅くすることができるため、より精度よく複数の振動部２１を形成することができる。深さｄが前記上限値を超えると、エッチング液、エッチング時間等、さらには、求められている振動素子１の精度によっては、十分に均一化された振動部２１が得られないおそれがある。
（個片化工程）
次に、例えば、王水等を用いてマスクＭおよびレジスト膜Ｒを除去した後、図９（ａ）に示すように、圧電基板２０の両主面２０１、２０２に、スパッタリング等の成膜装置によって、クロム（Ｃｒ）層と金（Ａｕ）層との積層体であるマスクＭ’を形成する。次に、フォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いて、マスクＭ’上に、領域Ｔ３以外の領域に対応した開口Ｒ１’を有するレジスト膜Ｒ’を形成する。次に、開口Ｒ１’から露出している部分のマスクＭ’を王水等によって除去し、図９（ｂ）に示すように、開口Ｍ１’を有するマスクＭ’とする。次に、エッチング液（例えば、フッ酸とフッ化アンモニウムとの混合液）を用いて、金属マスクＭ’の開口Ｍ１’を介して圧電基板２０をウエットエッチングし、図９（ｃ）に示すように、圧電基板２０から複数の圧電基板２を個片化する。
ただし、個片化の方法としては、上記のようなウエットエッチングに限定されず、例えば、ダイシング（ダイシングソーによる切断）によって行ってもよい。
次に、例えば、王水等を用いてマスクＭおよびレジスト膜Ｒを除去した後、図９（ａ）に示すように、圧電基板２０の両主面２０１、２０２に、スパッタリング等の成膜装置によって、クロム（Ｃｒ）層と金（Ａｕ）層との積層体であるマスクＭ’を形成する。次に、フォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いて、マスクＭ’上に、領域Ｔ３以外の領域に対応した開口Ｒ１’を有するレジスト膜Ｒ’を形成する。次に、開口Ｒ１’から露出している部分のマスクＭ’を王水等によって除去し、図９（ｂ）に示すように、開口Ｍ１’を有するマスクＭ’とする。次に、エッチング液（例えば、フッ酸とフッ化アンモニウムとの混合液）を用いて、金属マスクＭ’の開口Ｍ１’を介して圧電基板２０をウエットエッチングし、図９（ｃ）に示すように、圧電基板２０から複数の圧電基板２を個片化する。
ただし、個片化の方法としては、上記のようなウエットエッチングに限定されず、例えば、ダイシング（ダイシングソーによる切断）によって行ってもよい。
（電極形成工程）
次に、例えば、王水等を用いてマスクＭ’およびレジスト膜Ｒ’を除去した後、図１０（ａ）に示すように、圧電基板２の表面に、スパッタリング等の成膜装置によって、クロム（Ｃｒ）層と金（Ａｕ）層との積層体である金属膜３０を形成する。この金属膜３０は、電極３となる膜である。次に、フォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いて、金属膜３０上に、電極３（励振電極３１、３２、パッド電極３３、３４および引出電極３５、３６）以外の領域に対応した開口Ｒ１”を有するレジスト膜Ｒ”を形成する。次に、例えば、王水を用いて、開口Ｒ１”から露出している部分の金属膜３０を除去する。これにより、図１０（ｂ）に示すように、電極３が形成される。
次に、例えば、王水等を用いてマスクＭ’およびレジスト膜Ｒ’を除去した後、図１０（ａ）に示すように、圧電基板２の表面に、スパッタリング等の成膜装置によって、クロム（Ｃｒ）層と金（Ａｕ）層との積層体である金属膜３０を形成する。この金属膜３０は、電極３となる膜である。次に、フォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いて、金属膜３０上に、電極３（励振電極３１、３２、パッド電極３３、３４および引出電極３５、３６）以外の領域に対応した開口Ｒ１”を有するレジスト膜Ｒ”を形成する。次に、例えば、王水を用いて、開口Ｒ１”から露出している部分の金属膜３０を除去する。これにより、図１０（ｂ）に示すように、電極３が形成される。
そして、例えば、王水を用いてレジスト膜Ｒ”を除去することにより、図１０（ｃ）に示すように、振動素子１が得られる。
このような製造方法によれば、容易かつ低コストで、振動部２１の厚みｔが互いに等しく、かつ、厚みｔが所望の厚みとなっている振動素子１を製造することができる。言い換えれば、互いに振動特性（例えば、等価回路定数）が等しく、かつ、各個体の振動特性が所望の特性を満たしている複数の振動素子１を高い歩留まりで製造することができる。特に、本実施形態では、１つの圧電基板２０から複数の振動素子１を製造するため、製造コストをより低減することができる。
このような製造方法によれば、容易かつ低コストで、振動部２１の厚みｔが互いに等しく、かつ、厚みｔが所望の厚みとなっている振動素子１を製造することができる。言い換えれば、互いに振動特性（例えば、等価回路定数）が等しく、かつ、各個体の振動特性が所望の特性を満たしている複数の振動素子１を高い歩留まりで製造することができる。特に、本実施形態では、１つの圧電基板２０から複数の振動素子１を製造するため、製造コストをより低減することができる。
なお、本実施形態の振動素子１の製造方法では、個片化工程の後に、電極形成工程が実施されているが、電極形成工程は、個片化工程に先立って、すなわち、凹陥部形成工程と個片化工程との間に実施してもよい。また、電極形成工程の一部（励振電極３１、３２、パッド電極３３、３４および引出電極３５、３６のうちの一部の形成）を個片化工程に先立って実施し、残りを個片化工程の後に実施してもよい。
また、本実施形態の振動素子１の製造方法では、平坦化工程では、圧電基板２０の両主面を平坦化しているが、これに限定されず、例えば、凹陥部が形成される主面のみを平坦化してもよい。
また、本実施形態の振動素子１の製造方法では、平坦化工程では、圧電基板２０の両主面を平坦化しているが、これに限定されず、例えば、凹陥部が形成される主面のみを平坦化してもよい。
＜第２実施形態＞
図１１は、振動素子の他の構成例を示す平面図である。
以下、第２実施形態の振動素子の製造方法について、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。
本発明の第２実施形態は、製造される振動素子の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図１１は、振動素子の他の構成例を示す平面図である。
以下、第２実施形態の振動素子の製造方法について、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。
本発明の第２実施形態は、製造される振動素子の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図１１に示すように、本実施形態の振動素子１Ａでは、厚肉部２２が、第１厚肉部２３および第２厚肉部２４の他に、さらに、振動部２１の第２外縁２１２に沿って配置され、第２厚肉部２４に接続されている第３厚肉部２５を有している。そのため、厚肉部２２は、振動部２１に沿った略コ字状をなしている。振動部２１の第４外縁２１４に沿っては、厚肉部２２が形成されておらず、第４外縁２１４は、厚肉部２２から露出している。このように、厚肉部２２を略コ字状とすることによって、振動素子１の小型化を図ることができるとともに、振動素子１（振動部２１）の剛性をより高くすることができ、不要スプリアスの発生を効果的に防止することができる。
第３厚肉部２５は、第２外縁２１２に連設され、−Ｘ軸方向に向けて厚みが漸増する傾斜部（残渣部）２５１と、傾斜部２５１の−Ｘ軸方向側の端縁に連接する厚みがほぼ一定の厚肉部本体２５２とを備えている。
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
このような第２実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
＜第３実施形態＞
図１２は、振動素子の他の構成例を示す平面図である。
以下、第３実施形態の振動素子の製造方法について、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。
本発明の第３実施形態は、製造される振動素子の構成が異なる以外は、前述した第２実施形態と同様である。なお、前述した第２実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図１２は、振動素子の他の構成例を示す平面図である。
以下、第３実施形態の振動素子の製造方法について、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。
本発明の第３実施形態は、製造される振動素子の構成が異なる以外は、前述した第２実施形態と同様である。なお、前述した第２実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図１２に示すように、本実施形態の振動素子１Ｂでは、厚肉部２２が、第１厚肉部２３、第２厚肉部２４、第３厚肉部２５の他に、さらに、振動部２１の第４外縁２１４に沿って配置され、第１、第３厚肉部２３、２５に接続されている第４厚肉部２６を有している。そのため、厚肉部２２は、振動部２１の全周に沿った略ロ字状をなしており、振動部２１の外縁は、厚肉部２２から露出していない。このように、厚肉部２２を略ロ字状とすることによって、振動素子１（振動部２１）の剛性をより高くすることができ、不要スプリアスの発生を効果的に防止することができる。
第４厚肉部２６は、第４外縁２１４に連設され、−Ｚ’軸方向に向けて厚みが漸増する傾斜部（残渣部）２６１と、傾斜部２６１の−Ｚ’軸方向側の端縁に連接する厚みがほぼ一定の厚肉部本体２６２とを備えている。
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
このような第３実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
＜第４実施形態＞
図１３は、振動素子の他の構成例を示す平面図である。
以下、第４実施形態の振動素子の製造方法について、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。
本発明の第４実施形態は、製造される振動素子の構成が異なる以外は、前述した第３実施形態と同様である。なお、前述した第３実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図１３は、振動素子の他の構成例を示す平面図である。
以下、第４実施形態の振動素子の製造方法について、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。
本発明の第４実施形態は、製造される振動素子の構成が異なる以外は、前述した第３実施形態と同様である。なお、前述した第３実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図１３に示すように、本実施形態の振動素子１Ｃでは、前述した第３実施形態から第３厚肉部２５が省略されている。すなわち、厚肉部２２が、第１厚肉部２３、第２厚肉部２４および第４厚肉部２６を有している。そのため、厚肉部２２は、振動部２１に沿った略コ字状をなしており、振動部２１の第２外縁２１２が厚肉部２２から露出している。このように、厚肉部２２を略コ字状とすることによって、振動素子１の小型化を図ることができるとともに、振動素子１（振動部２１）の剛性をより高くすることができ、不要スプリアスの発生を効果的に防止することができる。
このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
このような第４実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
＜第５実施形態＞
図１４は、振動素子の他の構成例を示す斜視図、図１５は、図１４に示す振動素子の製造方法を示す断面図である。
以下、第５実施形態の振動素子の製造方法について、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。
図１４は、振動素子の他の構成例を示す斜視図、図１５は、図１４に示す振動素子の製造方法を示す断面図である。
以下、第５実施形態の振動素子の製造方法について、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。
本発明の第５実施形態は、製造される振動素子の構成および凹陥部形成工程が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。なお、前述した第１実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
図１４に示すように、本実施形態の振動素子１Ｄでは、圧電基板２の両主面に凹陥部を形成することによって、振動部２１が形成されている。言い換えると、厚肉部２２の表面（＋Ｙ’軸方向側の主面）は、振動部２１の表面（＋Ｙ’軸方向側の主面）よりも＋Ｙ’軸方向側へ突出して設けられており、厚肉部２２の裏面（−Ｙ’軸方向側の主面）は、振動部２１の裏面（−Ｙ’軸方向側の主面）よりも−Ｙ’軸方向側へ突出して設けられている。このように、圧電基板２の両主面に凹陥部を形成して振動部２１を形成することによって、例えば、前述した第１実施形態と比較して、凹陥部のエッチング深さを浅くすることができる。
振動素子１Ｄの製造方法は、凹陥部形成工程以外は、前述した第１実施形態の製造方法と同様である。したがって、以下では、凹陥部形成工程についてのみ説明する。
図１４に示すように、本実施形態の振動素子１Ｄでは、圧電基板２の両主面に凹陥部を形成することによって、振動部２１が形成されている。言い換えると、厚肉部２２の表面（＋Ｙ’軸方向側の主面）は、振動部２１の表面（＋Ｙ’軸方向側の主面）よりも＋Ｙ’軸方向側へ突出して設けられており、厚肉部２２の裏面（−Ｙ’軸方向側の主面）は、振動部２１の裏面（−Ｙ’軸方向側の主面）よりも−Ｙ’軸方向側へ突出して設けられている。このように、圧電基板２の両主面に凹陥部を形成して振動部２１を形成することによって、例えば、前述した第１実施形態と比較して、凹陥部のエッチング深さを浅くすることができる。
振動素子１Ｄの製造方法は、凹陥部形成工程以外は、前述した第１実施形態の製造方法と同様である。したがって、以下では、凹陥部形成工程についてのみ説明する。
図１５（ａ）に示すように、圧電基板２０の両主面２０１、２０２に、スパッタリング等によって、クロム層と金層との積層体であるマスクＭを形成する。次に、フォトリソグラフィー技法およびエッチング技法を用いて、マスクＭ上に、凹陥部に対応した複数の開口Ｒ１を有するレジスト膜Ｒを形成する。次に、開口Ｒ１から露出している部分のマスクＭを王水等によって除去し、図１５（ｂ）に示すように、各領域Ｔ３対応する複数の開口Ｍ１を有するマスクＭとする。
次に、図１５（ｃ）に示すように、エッチング液（例えば、フッ酸とフッ化アンモニウムとの混合液）を用いて、金属マスクＭの開口Ｍ１を介して圧電基板２０をウエットエッチング（ハーフエッチング）し、圧電基板２０の主面２０１に、複数の凹陥部２０３を形成するとともに、主面２０２に、凹陥部２０３と対向する複数の凹陥部２０３’を形成する。
このように、圧電基板２０の両主面２０１、２０２に凹陥部２０３、２０３’を形成することにより、前述した第１実施形態の製造方法と比較して、さらに、凹陥部２０３、２０３’の深さｄを浅くすることができる。そのため、本実施形態の製造方法によれば、より効果的に、振動部２１の厚みｔが互いに等しく、かつ、厚みｔが所望の厚みとなっている振動素子１を製造することができる。
このような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
このような第５実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様の効果を発揮することができる。
２．振動子
次に、前述した振動素子１を適用した振動子について説明する。
図１６は、振動子の構成例を示す断面図である。
図１６に示す振動子１０は、前述した振動素子１と、振動素子１を収容するパッケージ４とを有している。
次に、前述した振動素子１を適用した振動子について説明する。
図１６は、振動子の構成例を示す断面図である。
図１６に示す振動子１０は、前述した振動素子１と、振動素子１を収容するパッケージ４とを有している。
（パッケージ）
パッケージ４は、上面に開放する凹部４１１を有する箱状のベース４１と、凹部４１１の開口を塞いでベース４１に接合された板状のリッド４２とを有している。そして、凹部４１１がリッド４２によって塞がれることにより形成された収納空間Ｓに振動素子１が収納されている。収納空間Ｓは、減圧（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。
パッケージ４は、上面に開放する凹部４１１を有する箱状のベース４１と、凹部４１１の開口を塞いでベース４１に接合された板状のリッド４２とを有している。そして、凹部４１１がリッド４２によって塞がれることにより形成された収納空間Ｓに振動素子１が収納されている。収納空間Ｓは、減圧（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。
ベース４１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４２の構成材料としては、特に限定されないが、ベース４１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４１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４１とリッド４２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。
ベース４１の凹部４１１の底面には、接続電極４５１、４６１が形成されている。また、ベース４１の下面には、外部実装端子４５２、４６２が形成されている。接続電極４５１は、ベース４１に形成された図示しない貫通電極を介して外部実装端子４５２と電気的に接続されており、接続電極４６１は、ベース４１に形成された図示しない貫通電極を介して外部実装端子４６２と電気的に接続されている。
接続電極４５１、４６１、外部実装端子４５２、４６２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。
収納空間Ｓ内に収容されている振動素子１は、表面をベース４１側に向けて、マウント部２９において、導電性接着剤５１によってベース４１に固定されている。導電性接着剤５１は、接続電極４５１とパッド電極３３とに接触して設けられている。これにより、導電性接着剤５１を介して接続電極４５１とパッド電極３３とが電気的に接続される。導電性接着剤５１を用いて振動素子１を一カ所（一点）で支持することによって、例えば、ベース４１と圧電基板２の熱膨張率の差によって振動素子１に発生する応力を抑えることができる。
収納空間Ｓ内に収容されている振動素子１は、表面をベース４１側に向けて、マウント部２９において、導電性接着剤５１によってベース４１に固定されている。導電性接着剤５１は、接続電極４５１とパッド電極３３とに接触して設けられている。これにより、導電性接着剤５１を介して接続電極４５１とパッド電極３３とが電気的に接続される。導電性接着剤５１を用いて振動素子１を一カ所（一点）で支持することによって、例えば、ベース４１と圧電基板２の熱膨張率の差によって振動素子１に発生する応力を抑えることができる。
導電性接着剤５１としては、導電性および接着性を有していれば特に限定されず、例えば、シリコーン系、エポキシ系、アクリル系、ポリイミド系、ビスマレイミド系等の接着剤に導電性フィラーを分散させたものを用いることができる。
振動素子１のパッド電極３４は、ボンディングワイヤー５２を介して接続電極４６１に電気的に接続されている。前述したように、パッド電極３４は、パッド電極３３と対向して配置されているため、振動素子１がベース４１に固定されている状態では、導電性接着剤５１の直上に位置している。そのため、ワイヤーボンディング時にパッド電極３４に与える振動（超音波振動）の漏れを抑制することができ、パッド電極３４へのボンディングワイヤー５２の接続をより確実に行うことができる。
振動素子１のパッド電極３４は、ボンディングワイヤー５２を介して接続電極４６１に電気的に接続されている。前述したように、パッド電極３４は、パッド電極３３と対向して配置されているため、振動素子１がベース４１に固定されている状態では、導電性接着剤５１の直上に位置している。そのため、ワイヤーボンディング時にパッド電極３４に与える振動（超音波振動）の漏れを抑制することができ、パッド電極３４へのボンディングワイヤー５２の接続をより確実に行うことができる。
３．発振器
次に、振動素子を適用した発振器について説明する。
図１７は、発振器の構成例を示す断面図である。
図１７に示す発振器１００は、振動子１０と、振動素子１を駆動するためのＩＣチップ１１０とを有している。以下、発振器１００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。
次に、振動素子を適用した発振器について説明する。
図１７は、発振器の構成例を示す断面図である。
図１７に示す発振器１００は、振動子１０と、振動素子１を駆動するためのＩＣチップ１１０とを有している。以下、発振器１００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１００では、ベース４１の凹部４１１にＩＣチップ１１０が固定されている。ＩＣチップ１１０は、凹部４１１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、接続電極４５１、４６１と接続されているものと、外部実装端子４５２、４６２と接続されているものがある。ＩＣチップ１１０は、振動素子１の駆動を制御するための発振回路を有している。ＩＣチップ１１０によって振動素子１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。
４．電子機器
次に、振動素子を適用した電子機器について説明する。
図１８は、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２０００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子１０（振動素子１）が内蔵されている。
次に、振動素子を適用した電子機器について説明する。
図１８は、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２０００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子１０（振動素子１）が内蔵されている。
図１９は、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２０００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子１０（振動素子１）が内蔵されている。
図２０は、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、表示部は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。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子１０（振動素子１）が内蔵されている。
なお、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、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。
５．移動体
次に、振動素子を適用した移動体について説明する。
図２１は、移動体の一例としての自動車を示す斜視図である。自動車１５００には、振動子１０（振動素子１）が搭載されている。振動子１０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、本発明の振動素子の製造方法について、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、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、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、前述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
次に、振動素子を適用した移動体について説明する。
図２１は、移動体の一例としての自動車を示す斜視図である。自動車１５００には、振動子１０（振動素子１）が搭載されている。振動子１０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、本発明の振動素子の製造方法について、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、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、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、前述した各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ…振動素子 １０…振動子 １００…発振器 １１０…ＩＣチップ １２０…複数の内部端子 ２…圧電基板 ２０…圧電基板 ２０’、２０”…表層 ２０１、２０２…主面 ２０３、２０３’…凹陥部 ２１…振動部 ２１１…第１外縁 ２１２…第２外縁 ２１３…第３外縁 ２１４…第４外縁 ２１９…振動領域 ２２…厚肉部 ２３…第１厚肉部 ２３１…傾斜部 ２３２…厚肉部本体 ２４…第２厚肉部 ２４１…傾斜部 ２４２…厚肉部本体 ２５…第３厚肉部 ２５１…傾斜部 ２５２…厚肉部本体 ２６…第４厚肉部 ２６１…傾斜部 ２６２…厚肉部本体 ２９…マウント部 ３…電極 ３０…金属膜 ３１、３２…励振電極 ３１１、３１２、３２１、３２２…端 ３３、３４…パッド電極 ３５、３６…引出電極 ４…パッケージ ４１…ベース ４１１…凹部 ４２…リッド ４５１、４６１…接続電極 ４５２、４６２…外部実装端子 ５１…導電性接着剤 ５２…ボンディングワイヤー ６１…接着剤 ６２…対象物 ９００…プラズマ処理装置 ９１１…上部電極 ９１２…下部電極 ９２０…処理ガス供給手段 ９２１…ノズル ９３０…高周波電源 ９４０…ＮＣステージ ９５０…移動装置 ９６０…制御手段 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 ２０００…表示部 ｄ…深さ Ｍ、Ｍ’…マスク Ｍ１、Ｍ１’…開口 Ｒ、Ｒ’、Ｒ”…レジスト膜 Ｒ１、Ｒ１’、Ｒ１”…開口 Ｓ…収納空間 Ｔ、ｔ…厚み Ｔ１…プラズマ発生領域 Ｔ３…領域
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］
本発明の振動素子の製造方法は、圧電基板を準備し、前記圧電基板を薄肉化する薄肉化工程と、
前記薄肉化工程の後に、前記圧電基板を平坦化する平坦化工程と、
前記平坦化工程の後に、ウエットエッチング処理により前記圧電基板を所望の形状に加工する工程と、
前記圧電基板に電極を形成する工程と、
前記圧電基板を個片化する工程と、
を含み、
前記平坦化工程においては、前記圧電基板を平坦化するための加工計画データに基づき制御されるプラズマ処理によって、前記圧電基板の主面を局所的に、かつ連続して加工することを特徴とする。
これにより、容易かつ低コストで、所望の振動特性を発揮することができる振動素子を製造することができる。
［適用例１］
本発明の振動素子の製造方法は、圧電基板を準備し、前記圧電基板を薄肉化する薄肉化工程と、
前記薄肉化工程の後に、前記圧電基板を平坦化する平坦化工程と、
前記平坦化工程の後に、ウエットエッチング処理により前記圧電基板を所望の形状に加工する工程と、
前記圧電基板に電極を形成する工程と、
前記圧電基板を個片化する工程と、
を含み、
前記平坦化工程においては、前記圧電基板を平坦化するための加工計画データに基づき制御されるプラズマ処理によって、前記圧電基板の主面を局所的に、かつ連続して加工することを特徴とする。
これにより、容易かつ低コストで、所望の振動特性を発揮することができる振動素子を製造することができる。
［適用例２］
本発明の振動素子の製造方法では、前記加工計画データは、前記圧電基板の主面の形状データ、前記圧電基板の主面のエッチングレート、および前記圧電基板の複数箇所の厚さの少なくとも一つに基づき作成されることが好ましい。
本発明の振動素子の製造方法では、前記加工計画データは、前記圧電基板の主面の形状データ、前記圧電基板の主面のエッチングレート、および前記圧電基板の複数箇所の厚さの少なくとも一つに基づき作成されることが好ましい。
［適用例３］
本発明の振動素子の製造方法では、前記プラズマ処理は、前記圧電基板が載置されるＮＣステージ、前記ＮＣステージに設けられた下部電極、前記下部電極との間に前記圧電基板を挟んで配置される上部電極、前記上部電極を移動させる移動手段、前記上部電極と前記下部電極との間に処理ガスを供給する処理ガス供給手段、および電圧を印加する高周波電源を備えた装置によって行われることが好ましい。
本発明の振動素子の製造方法では、前記プラズマ処理は、前記圧電基板が載置されるＮＣステージ、前記ＮＣステージに設けられた下部電極、前記下部電極との間に前記圧電基板を挟んで配置される上部電極、前記上部電極を移動させる移動手段、前記上部電極と前記下部電極との間に処理ガスを供給する処理ガス供給手段、および電圧を印加する高周波電源を備えた装置によって行われることが好ましい。
［適用例４］
本発明の振動素子の製造方法では、前記プラズマ処理は、前記ＮＣステージの前記下部電極に前記圧電基板を載置した状態で、前記処理ガス供給手段により前記圧電基板の主面に処理ガスを供給しつつ、前記高周波電源により前記上部電極と前記下部電極との間へ電圧を印加してプラズマを発生させ、プラズマ発生領域と前記圧電基板とを前記ＮＣステージによって相対的に移動させて行われ、
前記加工計画データは、前記上部電極に対する前記圧電基板の移動パターン、前記主面の複数箇所におけるプラズマ発生領域を通過するときの移動速度、および前記上部電極と前記圧電基板との離間距離の少なくとも一つを含むことが好ましい。
［適用例５］
本発明の振動素子の製造方法では、前記ＮＣステージ、前記処理ガス供給手段、前記高周波電源、および前記移動手段は、前記加工計画データに基づき制御されることが好ましい。
本発明の振動素子の製造方法では、前記プラズマ処理は、前記ＮＣステージの前記下部電極に前記圧電基板を載置した状態で、前記処理ガス供給手段により前記圧電基板の主面に処理ガスを供給しつつ、前記高周波電源により前記上部電極と前記下部電極との間へ電圧を印加してプラズマを発生させ、プラズマ発生領域と前記圧電基板とを前記ＮＣステージによって相対的に移動させて行われ、
前記加工計画データは、前記上部電極に対する前記圧電基板の移動パターン、前記主面の複数箇所におけるプラズマ発生領域を通過するときの移動速度、および前記上部電極と前記圧電基板との離間距離の少なくとも一つを含むことが好ましい。
［適用例５］
本発明の振動素子の製造方法では、前記ＮＣステージ、前記処理ガス供給手段、前記高周波電源、および前記移動手段は、前記加工計画データに基づき制御されることが好ましい。
［適用例６］
本発明の振動素子の製造方法では、前記平坦化工程は、前記圧電基板の厚さが、３０μｍ以上、１００μｍ以下になるまで行われることが好ましい。
［適用例７］
本発明の振動素子の製造方法では、前記薄肉化工程は、研磨処理を含むことが好ましい。
本発明の振動素子の製造方法では、前記平坦化工程は、前記圧電基板の厚さが、３０μｍ以上、１００μｍ以下になるまで行われることが好ましい。
［適用例７］
本発明の振動素子の製造方法では、前記薄肉化工程は、研磨処理を含むことが好ましい。
［適用例８］
本発明の振動素子の製造方法では、前記薄肉化工程は、ウエットエッチング処理を含むことが好ましい。
［適用例９］
本発明の振動素子の製造方法では、前記薄肉化工程は、研磨処理およびウエットエッチング処理を含むことが好ましい。
［適用例１０］
本発明の振動素子の製造方法では、前記圧電基板を所望の形状に加工する工程においては、
前記圧電基板の主面に凹陥部を形成することが好ましい。
本発明の振動素子の製造方法では、前記薄肉化工程は、ウエットエッチング処理を含むことが好ましい。
［適用例９］
本発明の振動素子の製造方法では、前記薄肉化工程は、研磨処理およびウエットエッチング処理を含むことが好ましい。
［適用例１０］
本発明の振動素子の製造方法では、前記圧電基板を所望の形状に加工する工程においては、
前記圧電基板の主面に凹陥部を形成することが好ましい。
Claims (8)
- 基板を薄肉化する薄肉化工程と、
前記基板を平坦化する平坦化工程と、
前記基板の少なくとも一方の主面に凹陥部を形成する凹陥部形成工程と、
を含むことを特徴とする振動素子の製造方法。 - 前記凹陥部形成工程では、前記基板に複数の前記凹陥部を形成し、
前記凹陥部形成工程の後に、各前記凹陥部を、該凹陥部の外縁の少なくとも一部に沿って、前記凹陥部よりも厚みが厚い厚肉部が位置するように個片化する個片化工程を含む請求項１に記載の振動素子の製造方法。 - 前記薄肉化工程は、前記基板の両主面側から薄肉化を行う請求項１または２に記載の振動素子の製造方法。
- 前記薄肉化工程は、前記基板をウエットエッチングすることにより薄肉化を行う請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動素子の製造方法。
- 前記平坦化工程は、プラズマ処理により行う請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動素子の製造方法。
- 前記凹陥部形成工程は、ウエットエッチングにより行う請求項１ないし５のいずれか１項に記載の振動素子の製造方法。
- 前記凹陥部形成工程では、平面視で前記基板の両主面にそれぞれ前記凹陥部が重なるように形成する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の振動素子の製造方法。
- 前記凹陥部の深さは、７０μｍ以下である請求項１ないし７のいずれか１項に記載の振動素子の製造方法。
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2017
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