JP3915640B2 - 水晶ｚ板のエッチング方法及びその方法によって成形された水晶ウェハ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水晶Ｚ板を所定形状にエッチング加工するためのエッチング方法及びその方法によって成形された水晶ウェハに係る。特に、本発明は、水晶ウェハの加工精度の向上を図るための対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、圧電振動デバイスの一種類として、小型化を図ることが容易な音叉型水晶振動子が知られている。この種の振動子は、例えば下記の特許文献１に開示されているように、エッチング加工により音叉型に成形された水晶ウェハに対してフォトリソグラフィー技術を利用して表面に所定の電極が形成されて成る音叉型水晶振動片を備えている。
【０００３】
また、下記の特許文献２には、音叉型水晶振動片の各脚部それぞれの表裏面（主面）中央部に溝部を成形した構成が開示されている。このように脚部の表裏面に溝部を成形した場合、振動片を小型化しても脚部の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができて有効である。この種の音叉型水晶振動子は、特に、時計等の精密機器に搭載するのに適している。
【０００４】
以下、上記脚部の表裏面に溝部を備えた音叉型水晶ウェハの成形工程として特許文献２に開示されている工程について説明する。
【０００５】
先ず、図２１（ａ）に示すように水晶板（水晶Ｚ板）である基板ａを板状に加工する。この際、水晶基板ａの表裏各面はポリッシュ加工により鏡面化されている。
【０００６】
次に、図示しないスパッタ装置によって、水晶基板ａの表面及び裏面に、Ｃｒ（クロム）及びＡｕ（金）で成る金属膜ｂ，ｂを蒸着する（図２１（ｂ）参照）。そして、このように形成した金属膜ｂ，ｂの上に図２１（ｃ）に示すようにフォトレジスト層ｃ，ｃを形成する。
【０００７】
次に、作製しようとする音叉型水晶ウェハの形状（音叉型形状）に合致する振動片成形領域ｄと、水晶基板ａの外縁部分である枠部ｅ，ｅにそれぞれフォトレジスト層ｃ，ｃが残るようにフォトレジスト層ｃを一部除去し、外形パターニングを行う。この状態を断面で示したのが図２１（ｄ）であり、斜視図で示したのが図２２（ａ）である。この状態では、図２２（ａ）に示すように、音叉型水晶ウェハの所定形状が浮かび上がるように、フォトレジスト層ｃ，ｃが形成される。
【０００８】
その後、図２１（ｅ）に示すように、上記図２１（ｄ）でフォトレジスト層ｃが形成されていない部分の金属膜ｂをＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。したがって、図２２（ｂ）に示すように金属膜ｂが除去された部分には水晶基板ａが露出することになる。
【０００９】
次に、図２１（ｆ）に示すように、図２１（ｅ）で残っていたフォトレジスト層ｃをすべて除去する。
【００１０】
その後、図２１（ｇ）に示すように、水晶基板ａの全面にフォトレジスト層ｆを形成する。
【００１１】
そして、図２１（ｈ）に示すように、フォトレジスト層ｆの一部を除去する。具体的には、上記振動片成形領域ｄ及び枠部ｅ以外の部分のフォトレジスト層ｆを除去するだけでなく、溝部ｇ（図２１（ｋ）参照）に相当する部分のフォトレジスト層ｆも除去する溝部パターニングを行う。
【００１２】
次に、図２１（ｉ）に示すように、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域ｄと枠部ｅのみを残し外形エッチングを行う。
【００１３】
続いて、図２１（ｊ）に示すように、音叉型水晶ウェハの脚部に成形する溝部ｇに相当する部分の金属膜ｂをＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。
【００１４】
そして、水晶エッチング液により水晶基板ａを所定深さまでエッチングして、脚部の両面に溝部ｇ，ｇ，…を成形し、断面形状を略Ｈ型にする。その後、フォトレジスト層ｆ及び金属膜ｂを除去することにより、図２１（ｋ）に示すような断面略Ｈ型の脚部を備えた音叉型水晶ウェハが作製されることになる。
【００１５】
このようにして作製された音叉型水晶ウェハに対し、その振動領域の上下面に所定の電極が形成されて音叉型水晶振動片が作製され、この音叉型水晶振動片がパッケージ内に取り付けられることにより水晶振動子が作製される。
【００１６】
【特許文献１】
特開平１０−２９４６３１号公報
【特許文献２】
特開２００２−７６８０６号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した公報に開示されている方法によって脚部の表裏面に溝部を成形する場合、この溝部には極めて高い加工精度が要求される。以下、その理由について説明する。
【００１８】
上記溝部を設けたものは、溝部を設けないものに比べて振動周波数のバラツキが大きくなる傾向がある。このため、このバラツキを抑制するためには、溝部の加工を高い精度で行うことが有効である。
【００１９】
また、この溝部を成形したものにあってはＣＩ値を低く抑えることができるが、このＣＩ値を効果的に低く抑えるためにも溝部の加工を高い精度で行うことが必要である。
【００２１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、水晶Ｚ板を加工するためのエッチング方法に対し、水晶ウェハの加工精度の向上を図ることにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
−発明の概要−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、水晶Ｚ板に対してエッチング処理を行うに際し、このエッチング処理を行う領域に対して少なくとも２段階のエッチング工程を施すようにしている。先ず、そのエッチング処理を行う領域の外縁部分の一部（例えばエッチング処理を行う領域の両サイド部分）に対してエッチング処理を実行した後に、またはその実行に遅れたタイミングで、残りの部分（例えばエッチング処理を行う領域の中央部分）に対するエッチング処理を実行する。つまり、前者のエッチング処理によってエッチング領域の形状等を予め決定しておき、その後、そのエッチング領域の略全体をエッチングするようにしている。
【００２３】
また、水晶Ｚ板に溝部を成形する場合において、溝部の内部形状を適切に得るようにすることも本発明の技術的思想に含まれる。具体的には、溝部の底部に突起を形成するエッチング処理を行ったり、溝部の底部を水晶Ｚ板表面（音叉型水晶ウェハにあっては主面）に略平行な平坦面とするエッチング処理を行ったりしている。
【００２４】
−解決手段−
具体的には、水晶Ｚ板表面の所定のエッチング領域をエッチングして凹部を形成するためのエッチング方法を前提とする。このエッチング方法に対し、外縁エッチング工程と、それに遅れて開始される中央エッチング工程とを備えさせている。外縁エッチング工程では、上記エッチング領域のうち、その領域の外縁部の少なくとも一部分のみに対してエッチング処理を行う。中央エッチング工程では、上記エッチング領域のうち、外縁エッチング工程においてエッチングされた部分以外の領域であって、この外縁エッチング工程においてエッチングされた部分に連続する領域に対してエッチング処理を行う。
【００２５】
この特定事項により、外縁エッチング工程によって、先ず、エッチング領域の一部分（エッチング領域の外縁部の少なくとも一部分）に対して所定のエッチング量だけエッチング処理しておく。その後、中央エッチング工程によって、エッチング領域の略全体をエッチング処理して、所望のエッチング加工が完了する。このため、最終的に得られるエッチング領域の外縁形状は、その全体に亘って適切に設定されることになり、水晶ウェハの加工精度の向上を図ることができる。
【００２７】
また、他の解決手段として、外縁エッチング工程では、上記エッチング領域のうち、その領域の外縁部の少なくとも一部分のみに対してエッチング処理を行い、この外縁エッチング工程よりも遅れて開始される中央エッチング工程では、上記エッチング領域のうち、外縁エッチング工程においてエッチングされた部分以外の領域であって、この外縁エッチング工程においてエッチングされた部分に連続する領域に対してエッチング処理を行い、且つこの領域の中央部分に突起部が残る状態でエッチング処理を終了することも掲げられる。
このように突起部が残る状態で中央エッチング工程を終了させると、凹部（後述する音叉型水晶ウェハの場合の溝部）内の表面積の拡大を図ることができる。このため、溝部内に形成される電極の面積も拡大でき、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能になる。また、このＣＩ値の抑制効果は、溝部の断面において最も薄肉の部分の厚さ寸法（溝部の深さ寸法（エッチング量）により決定される）に依存することが後述する実験から判った。つまり、溝部の断面において最も薄肉の部分の厚さを可能な限り小さくしながらも溝部の中央部に突起部を残すことで、水晶ウェハの剛性を十分に確保しながらＣＩ値を十分に低く抑えることが可能になる。
【００２８】
また、中央エッチング工程の開始タイミングとしては、外縁エッチング工程の終了後に開始する。
【００２９】
上記解決手段の具体的な適用形態の一例としては、水晶Ｚ板を外形エッチング工程によって音叉型形状に成形し、この音叉型形状に成形された水晶ウェハの主面上に対し、外縁エッチング工程及び中央エッチング工程によって凹部としての溝部を成形するものが掲げられる。例えば、外縁エッチング工程では、上記溝部における矩形状の開口の各辺のうち互いに対向する１対の辺及びその周辺のみに対してエッチング処理を行う。一方、中央エッチング工程では、上記外縁エッチング工程によりエッチングされた１対の辺の間の領域に対してエッチング処理を行う。
【００３０】
このように音叉型水晶ウェハの主面上に溝部を成形した場合、振動片を小型化しても脚部の振動損失が抑制され、ＣＩ値を低く抑えることができて有効である。そして、上記解決手段によってこの溝部を成形することにより溝部の加工を高い精度で行うことができ、ＣＩ値を効果的に低く抑えることができると共に、振動周波数のバラツキを抑制することができる。
【００３１】
上記外縁エッチング工程について詳しくは、この外縁エッチング工程においてエッチング処理が行われる領域の形状が、この形状に応じたエッチングストップ位置でのエッチング量と予め設定された所望のエッチング量とが略一致するように設定されている。つまり、外縁エッチング工程においてエッチング処理が行われる領域の形状を適切に設定しておくことにより、この外縁エッチング工程におけるエッチング量を所定量に設定することができる。
【００３２】
上述した如く音叉型水晶ウェハの主面上に溝部を成形する場合の具体的な成形方法としては以下の３タイプがある。
【００３３】
先ず、第１のタイプとしては、水晶Ｚ板を音叉型形状に成形する第１成形工程と、この第１成形工程の後に行われ、音叉型形状に成形された水晶ウェハの主面に対して凹部としての溝部を形成するための外縁エッチング工程及びその後に行われる中央エッチング工程で成る第２成形工程とによって行われるものである。
【００３４】
第２のタイプとしては、水晶Ｚ板を音叉型形状に成形する工程と上記外縁エッチング工程とが同時に行われ、その後に、溝部の中央部をエッチングする中央エッチング工程が行われるものである。
【００３５】
第３のタイプとしては、エッチング領域のうち、中央エッチング工程によりエッチングされる領域の表面のみにエッチング遅延膜を予め存在させた状態で水晶Ｚ板に対するエッチング処理を実行し、外縁エッチング工程の開始後、エッチング遅延膜が溶融除去された後に、中央エッチング工程が開始されるものである。
【００３６】
特に、第２及び第３タイプの成形方法の場合、水晶Ｚ板に対するエッチング回数を削減することができ、水晶ウェハ表面の面荒れ等の不具合を招くことがない。
【００３７】
上記中央エッチング工程によって溝部（エッチング領域）を所望の形状に成形する方法としては、エッチング領域の中央部が水晶Ｚ板表面（水晶ウェハの主面）に略平行な平坦面になった状態で中央エッチング工程を終了するものが掲げられる。
【００３９】
このように溝部の中央部が水晶ウェハの主面に略平行な平坦面になった状態で中央エッチング工程を終了させた場合、音叉型水晶ウェハの左右脚部の断面形状を略対称形状に成形することが可能になり、また、この溝部内に形成される電極膜の膜厚も均一に得ることができる。このため、この水晶ウェハを使用する圧電機器（水晶振動子等）の特性を良好に得ることができ、高性能化を図ることが可能になる。
【００４０】
また、上記各解決手段のうち何れか一つのエッチング方法において成形された水晶ウェハであって、エッチング領域のエッチング面に結晶面が現れているものも本発明の技術的思想の範疇である。つまり、水晶ウェハのエッチング面に結晶面が現れている状態を見れば、上記製造方法によって製造された水晶ウェハであると判断することができる。
【００４１】
更に、上記エッチング方法において成形された水晶ウェハであって、エッチング領域の中央部（溝部の中央部）に突起部が形成されているものや、エッチング領域の中央部（溝部の中央部）が被成形物表面（水晶ウェハの主面）に略平行な平坦面になっているものも本発明の技術的思想の範疇である。従来のエッチング方法で上記溝部を形成した場合、溝部の中央部分は水晶ウェハの主面に対して傾斜した面として形成される。つまり、溝部の中央部の形状として突起部が形成されていたり主面に略平行な平坦面になっていることを見れば、上記製造方法によって製造されたエッチング成形品であると判断することができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明は、音叉型水晶振動子を構成する音叉型水晶ウェハのエッチングによる成形方法に本発明を適用した場合について説明する。
【００４３】
−音叉型水晶振動子の構成説明−
音叉型水晶ウェハのエッチングによる成形方法の説明の前に、先ず、音叉型水晶振動子の構成について説明する。
【００４４】
図１（ａ）は本形態に係る音叉型水晶振動子に備えられる音叉型水晶振動片１を示す図である。また、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００４５】
この音叉型水晶振動片１は、２本の脚部１１，１２を備えており、各脚部１１，１２に第１及び第２の励振電極１３，１４が形成されている。図１（ａ）では、これら励振電極１３，１４の形成部分に斜線を付している。
【００４６】
また、本音叉型水晶振動片１は、各脚部１１，１２それぞれの表裏面となる主面１１ａ，１２ａの中央部に矩形状の溝部１１ｃ，１２ｃが成形されている。これら溝部１１ｃ，１２ｃを加工するためのエッチング工程については後述する。
【００４７】
このように各脚部１１，１２の表裏面に溝部１１ｃ，１２ｃを成形した場合、音叉型水晶振動片１を小型化しても脚部１１，１２の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができて有効である。
【００４８】
上記第１の励振電極１３は、一方の脚部１１の表裏面（主面）１１ａに成形されている溝部１１ｃの内部と他方の脚部１２の側面１２ｂとに設けられ、それぞれが接続されている。同様に、第２の励振電極１４は、他方の脚部１２の表裏面（主面）１２ａに成形されている溝部１２ｃの内部と一方の脚部１１の側面１１ｂとに設けられ、それぞれが接続されている。これら励振電極１３，１４は、クロム（Ｃｒ）及び金（Ａｕ）の金属蒸着によって形成された薄膜であって、その膜厚は例えば２０００Åに設定されている。
【００４９】
また、図示しないが、この音叉型水晶振動片１はベースに支持され、このベースの外周部に音叉型水晶振動片１を覆うようにキャップが取り付けられて音叉型水晶振動子が構成される。
【００５０】
−音叉型水晶ウェハのエッチング工程の説明−
次に、音叉型水晶ウェハのエッチングによる成形方法について複数の実施形態を説明する。
【００５１】
（第１実施形態）
先ず、第１実施形態について説明する。本形態に係る音叉型水晶ウェハの成形方法は、被成形物としての水晶基板を、溝部１１ｃ，１２ｃを除いて所定形状（音叉型形状）に成形するための第１成形工程と、この第１成形工程の後に行われ、溝部１１ｃ，１２ｃを成形するための第２成形工程とによって行われる。
【００５２】
＜第１成形工程＞
先ず、第１成形工程について図２を用いて説明する。この図２は、図１においてII-II線に沿った断面における加工状態を示している。
【００５３】
この第１成形工程では、先ず、図２（ａ）に示すように水晶基板２を板状に加工する。この際、水晶基板２の表裏各面はポリッシュ加工により鏡面化されている。
【００５４】
次に、図示しないスパッタ装置によって、水晶基板２の表面及び裏面にＣｒ、Ａｕの金属膜３，３を蒸着する（図２（ｂ）参照）。そして、このように形成した金属膜３，３の上に図２（ｃ）に示すようにフォトレジスト層４，４を形成する。
【００５５】
次に、図２（ｄ）に示すように、作製しようとする音叉型水晶ウェハの形状に合致する振動片成形領域Ａと、水晶基板２の外縁部分である枠部Ｃにそれぞれフォトレジスト層４，４が残るようにフォトレジスト層４を一部除去し、外形パターニングを行う。
【００５６】
次に、図２（ｅ）に示すように、上記図２（ｄ）でフォトレジスト層４が形成されていない部分の金属膜３をＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。これにより、金属膜３が除去された部分には、水晶基板２が露出することになる。
【００５７】
その後、図２（ｆ）に示すように、図２（ｅ）で残っていたフォトレジスト層４をすべて除去する。
【００５８】
次に、図２（ｇ）に示すように、水晶エッチング液（フッ酸＋フッ化アンモニウム溶液等）による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域Ａと枠部Ｃのみを残し外形エッチングを行う。
【００５９】
その後、図２（ｈ）に示すように、振動片成形領域Ａ及び枠部Ｃに対してフォトレジスト層５を形成する。
【００６０】
以上が第１成形工程である。この第１成形工程によって水晶基板２から音叉形状の音叉型水晶ウェハ、つまり、２本の脚部１１，１２を備えた形状が成形されることになる。この状態では、未だ、溝部１１ｃ，１２ｃは成形されていない。
【００６１】
＜第２成形工程＞
次に、溝部１１ｃ，１２ｃを成形するための第２成形工程について図３を用いて説明する。この図３では、一方の脚部１１についてのみ示している。他方の脚部１２においても同様の加工が同時に行われる。
【００６２】
この第２成形工程では、先ず、図３（ａ）に示すように、フォトレジスト層５の一部を除去する。具体的には、溝部１１ｃに相当する部分であって、この溝部１１ｃの両サイド、つまり、図３（ａ）において溝部１１ｃの左右両側縁部分のみに対してフォトレジスト層５を除去する溝部サイドパターニングを行う。詳しくは、本形態では図３（ａ）において仮想線で示す形状の溝部１１ｃを形成する。この場合、本溝部サイドパターニングでは、この仮想線で示す形状の図中の左右両側縁部分のみに対してフォトレジスト層５を除去している。このため、脚部１１に相当する部分では３箇所（図３（ａ）の如く、左右両側と中央の３箇所）にフォトレジスト層５が残ることになる。この場合のフォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗについては後述する。
【００６３】
続いて、図３（ｂ）に示すように、溝部１１ｃに相当する部分の金属膜３をＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。つまり、上記溝部サイドパターニングにおいてフォトレジスト層５が除去された部分に対応する金属膜３のみが除去される。
【００６４】
そして、図３（ｃ）に示すように、フォトレジスト層５を除去した後、図３（ｄ）に示すように、水晶エッチング液により水晶基板２をエッチングする。これにより、溝部１１ｃの両サイドのみがエッチングされて、サイド溝部１１ｄ，１１ｄが形成されることになる。
【００６５】
この際、エッチング処理が行われる領域の面積（水晶基板２上の面積であって幅寸法が上記Ｗの箇所の面積）は小さいため、エッチングストップ作用により、水晶基板２のエッチング量は規制される。つまり、ある程度エッチングが進んだ時点でエッチング面に結晶面が現れ、これにより、継続して水晶エッチング液に浸漬しておいてもエッチングが進むことはない。即ち、上記図３（ａ）で示した溝部サイドパターニングにおいて、フォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗを、溝部１１ｃの設計深さ寸法に応じて予め設定しておくことにより、このエッチングストップ発生時点におけるサイド溝部１１ｄの深さを所望の寸法に設定することができる。図４は、溝部サイドパターニングにおいてフォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗと、エッチングストップ発生時点におけるサイド溝部１１ｄの深さ寸法との関係を示している。この図に示すように、幅寸法Ｗが大きいほどサイド溝部１１ｄの深さ寸法は大きくなる。逆に、幅寸法Ｗを小さく設定するほどサイド溝部１１ｄの深さ寸法も小さくなる。このように幅寸法Ｗとサイド溝部１１ｄの深さ寸法とは相関があるため、成形しようとする溝部１１ｃの設計深さ寸法に応じて幅寸法Ｗを予め設定しておくことにより、サイド溝部１１ｄの深さを所望の寸法に設定することが可能である。具体的な例を掲げると、幅寸法Ｗを２８μｍとした場合にはサイド溝部１１ｄの深さは２３μｍとなり、幅寸法Ｗを４５μｍとした場合にはサイド溝部１１ｄの深さは３６μｍとなる。尚、これら数値は水晶エッチング液の種類など各種条件によって異なる。以上が、本発明における外縁エッチング工程である。
【００６６】
次に、図３（ｅ）に示すように、金属膜３の表面に対してフォトレジスト層６を形成する。そして、これらフォトレジスト層６のうち、図３（ｆ）に示すように、中央に位置するフォトレジスト層６のみを除去した後、図３（ｇ）に示すように、このフォトレジスト層６の除去に伴って露出した金属膜３のみをＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。
【００６７】
その後、図３（ｈ）に示すように、フォトレジスト層６を除去した後、図３（ｉ）に示すように、水晶エッチング液により水晶基板２をエッチングする。これにより、一対のサイド溝部１１ｄ，１１ｄの間に残っていた水晶基板２の一部分がエッチングされることになる。つまり、成形しようとする溝部１１ｃの中央部分に残っていた水晶をエッチングにより除去して所定形状の溝部１１ｃが形成され、脚部１１は断面形状が略Ｈ型に成形される。以上が、本発明における中央エッチング工程である。
【００６８】
このようにして脚部１１を断面略Ｈ型に成形した後、残っている金属膜３を除去することにより、音叉型水晶ウェハが完成する。
【００６９】
尚、この残っている金属膜３は、除去することなく、その後に行われる電極形成時の配線パターンの一部として利用したり、音叉型水晶振動子の周波数調整時に部分的に除去（例えば周波数調整を行うためのミーリング）するための重み付け電極として利用してもよい。
【００７０】
このようにして成形された音叉型水晶ウェハの各脚部１１，１２に、上記第１及び第２の励振電極１３，１４を形成して音叉型水晶振動片１を作製し、これをベースに支持し、このベースの外周部にキャップが取り付けられて音叉型水晶振動子が作製されることになる。このようにして作製された音叉型水晶振動子の共振周波数としては、例えば２０ｋＨｚ、３２ｋＨｚ、４０ｋＨｚ、６０ｋＨｚ、７５ｋＨｚ、７７．５ｋＨｚなどが掲げられる。また、これら周波数以外の音叉型水晶振動子も作製することは可能である。また、表面実装型の音叉型水晶振動子等として作製してもよい。
【００７１】
以上説明したように、本形態では、上記第２成形工程において、先ず、比較的狭い領域に対し、エッチングストップ技術を利用して適切なエッチング量だけ予めエッチング処理を行っておく（外縁エッチング工程）。その後、残されたエッチング領域に対してエッチング処理を行う（中央エッチング工程）。このため、水晶ウェハに形成される溝部１１ｃ，１２ｃの加工精度の向上を図ることができる。その結果、ＣＩ値を効果的に低く抑えることができると共に、振動周波数のバラツキを抑制することができる。
【００７２】
また、従来のエッチング方法では、溝部全体に亘って同時にエッチングしていたために、形成される溝部の底面は、水晶ウェハの主面１１ａ，１２ａに対して傾斜した面として形成されてしまう（例えば図１８（ｂ）に示す形状）。これに対し、本形態では、外縁エッチング工程において溝部１１ｃ，１２ｃの中央部に突起状に水晶を残しておき、その後の中央エッチング工程において、この突起状に残っている水晶をエッチングしていくことより、溝部１１ｃ，１２ｃの中央部を水晶ウェハの主面１１ａ，１２ａに略平行な平坦面として形成することができる。このため、音叉型水晶ウェハの左右脚部１１，１２の断面形状を略対称形状に成形することが可能になり、それぞれの振動特性の均等化を図ることができる。また、溝部１１ｃ，１２ｃ内に形成される励振電極１３，１４の膜厚も略均一に得ることが可能である。その結果、この水晶ウェハを使用して作製される水晶振動子の特性を良好に得ることができ、高性能化を図ることが可能になる。
【００７３】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本形態に係る音叉型水晶振動片１の成形方法は、水晶基板２に対して、音叉型水晶ウェハの外形の所定形状への成形とサイド溝部１１ｄの成形とを同時に行うものである。以下、この成形工程について図５及び図６を用いて説明する。
【００７４】
図５における（ａ）〜（ｃ）の各工程は上述した第１実施形態における図２（ａ）〜（ｃ）の各工程と同一であるのでここでの説明は省略する。
【００７５】
その後、図５（ｄ）に示すように、作製しようとする音叉型水晶ウェハの形状に合致する振動片成形領域Ａと、水晶基板２の外縁部分である枠部Ｃと、溝部１１ｃ，１２ｃの形成領域の一部分にそれぞれフォトレジスト層４，４が残るようにフォトレジスト層を一部除去し、外形パターニングを行う。
【００７６】
この溝部１１ｃ，１２ｃの形成領域の一部分に残すフォトレジスト層４，４としては、溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分であって、上述した第１実施形態における図３（ａ）で示した溝部サイドパターニングと同様に、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイド、つまり、図５（ｄ）において溝部１１ｃ，１２ｃの左右両側縁部分のみに対してフォトレジスト層４を除去する。
【００７７】
次に、図５（ｅ）に示すように、上記図５（ｄ）でフォトレジスト層４が形成されていない部分の金属膜３をＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。これにより、金属膜３が除去された部分には、水晶基板２が露出することになる。
【００７８】
その後、図５（ｆ）に示すように、図５（ｅ）で残っていたフォトレジスト層４をすべて除去する。
【００７９】
次に、各脚部１１，１２を拡大表示する図６（ａ）に示すように、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域Ａと枠部Ｃのみを残し外形エッチングを行う。この際、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイドもエッチングされ、サイド溝部１１ｄ，１２ｄが形成されることになる。この際にも、エッチング処理が行われる領域の面積（水晶基板２上の面積）は小さいため、エッチングストップ作用により、水晶基板２のエッチング量は規制される。つまり、ある程度エッチングが進んだ時点でエッチング面に結晶面が現れ、これにより、継続して水晶エッチング液に浸漬しておいてもエッチングが進むことはない。つまり、上記図５（ｄ）で示した溝部サイドパターニングにおいて、フォトレジスト層４を除去する幅寸法を、溝部１１ｃ，１２ｃの設計深さ寸法に応じて予め設定しておくことにより、このエッチングストップ発生時点におけるサイド溝部１１ｄ，１２ｄの深さを所望の寸法に設定することができる。
【００８０】
図６（ｂ）〜（ｆ）の各工程は上述した第１実施形態における図３（ｅ）〜（ｉ）の各工程と同一であるので、ここでの説明は省略する。
【００８１】
本形態においても、水晶ウェハに形成される溝部１１ｃ，１２ｃの加工精度の向上を図ることができる。その結果、ＣＩ値を効果的に低く抑えることができると共に、振動周波数のバラツキを抑制することができる。また、上記第１実施形態の場合と同様に、溝部１１ｃ，１２ｃの中央部を水晶ウェハの主面１１ａ，１２ａに略平行な平坦面として形成することができるため、左右脚部１１，１２の断面形状を略対称形状に成形することができ、且つ励振電極１３，１４の膜厚も均一に得ることができて、水晶振動子の特性を良好に得ることができる。
【００８２】
加えて、本形態では、音叉型水晶ウェハの外形エッチングとサイド溝部１１ｄ，１２ｄのエッチングとを同時に行うことができる。つまり、第１実施形態のものに対して水晶基板２に対するエッチング回数を削減することができ、水晶ウェハ表面の面荒れ等の不具合を招くことがない。
【００８３】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本形態に係る音叉型水晶振動片１の成形方法も、上述した第２実施形態の場合と同様に、水晶基板２に対して、音叉型水晶ウェハの外形の所定形状への成形とサイド溝部１１ｄ，１２ｄの成形とを同時に行うものである。以下、この成形工程について図７及び図８を用いて説明する。
【００８４】
図７における（ａ）〜（ｆ）の各工程は上述した第２実施形態における図５（ａ）〜（ｆ）の各工程と同一であるのでここでの説明は省略する。
【００８５】
その後、図７（ｇ）に示すように、水晶基板２の全面にフォトレジスト層５を形成する。この場合、水晶基板２には未だサイド溝部１１ｄ，１２ｄが形成されていないので、スピンコート法によってフォトレジスト層５を水晶基板２の全面に均一に形成することが可能である。このため、高いパターニング精度を得ることができる。
【００８６】
そして、図７（ｈ）に示すように、フォトレジスト層５の一部を除去する。具体的には、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイドに位置している金属膜３を覆っているフォトレジスト層５のみを残し、それ以外のフォトレジスト層５を除去する。
【００８７】
次に、各脚部１１，１２を拡大表示する図８（ａ）に示すように、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域Ａと枠部Ｃのみを残し外形エッチングを行う。この際、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイドもエッチングされ、サイド溝部１１ｄ，１２ｄが形成されることになる。この際にも、エッチング処理が行われる領域の面積（水晶基板２上の面積）は小さいため、エッチングストップ作用により、水晶基板２のエッチング量は規制される。つまり、ある程度エッチングが進んだ時点でエッチング面に結晶面が現れ、これにより、継続して水晶エッチング液に浸漬しておいてもエッチングが進むことはない。つまり、上記図７（ｄ）で示した溝部サイドパターニングにおいて、フォトレジスト層４を除去する幅寸法を、溝部１１ｃ，１２ｃの設計深さ寸法に応じて予め設定しておくことにより、このエッチングストップ発生時点におけるサイド溝部１１ｄ，１２ｄの深さを所望の寸法に設定することができる。
【００８８】
図８（ｂ）〜（ｄ）の各工程は上述した第１実施形態における図３（ｇ）〜（ｉ）の各工程と同一であるので、ここでの説明は省略する。
【００８９】
本形態においても、上記各実施形態の場合と同様に、溝部１１ｃ，１２ｃの加工精度の向上を図ることができ、ＣＩ値の抑制及び振動周波数のバラツキの抑制を図ることができる。また、溝部１１ｃ，１２ｃの中央部を水晶ウェハの主面１１ａ，１２ａに略平行な平坦面として形成することができ、水晶振動子の特性を良好に得ることができる。更には、上記第２実施形態の場合と同様に、水晶基板２に対するエッチング回数を削減することができ、水晶ウェハ表面の面荒れ等の不具合を招くことがない。
【００９０】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。本形態に係る音叉型水晶振動片１の成形方法は、溝部１１ｃ，１２ｃの成形工程として、外縁エッチング工程の開始後で且つその終了前に中央エッチング工程を開始させるものである。つまり、中央エッチング工程の開始時には、この中央エッチング工程と外縁エッチング工程とが並行されるものである。以下、この成形工程について図９及び図１０を用いて説明する。
【００９１】
図９における（ａ）〜（ｇ）の各工程は上述した第３実施形態における図７（ａ）〜（ｇ）の各工程と同一であるのでここでの説明は省略する。
【００９２】
その後、図９（ｈ）に示すように、フォトレジスト層５の一部を除去する。具体的には、溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分のうち中央エッチング工程においてエッチングされる領域（以下、この領域を溝中央領域と呼ぶ）のみのフォトレジスト層５を除去するパターニングを行う。
【００９３】
次に、図９（ｉ）に示すように、上記図９（ｈ）でフォトレジスト層５が形成されていない部分の金属膜３のうちＡｕのみをＡｕエッチング液によって除去する。これにより、溝中央領域に相当する部分では、本発明でいうエッチング遅延膜として機能するＣｒ膜のみが残った状態になる。
【００９４】
そして、図９（ｊ）に示すように、フォトレジスト層５の一部を除去する。具体的には、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイドに位置している金属膜３を覆っているフォトレジスト層５のみを残し、それ以外のフォトレジスト層５を除去する。
【００９５】
次に、各脚部１１，１２を拡大表示する図１０（ａ）に示すように、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域Ａと枠部Ｃのみを残し外形エッチングを行う。この際、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイドもエッチングされ、サイド溝部１１ｄ，１２ｄが形成され始める。この際、溝中央領域に相当する部分では金属膜３としてＣｒ膜が存在しているのみであるため、このＣｒ膜も水晶エッチング液によってエッチング（溶融除去）されていく。図１０（ｂ）は、この外形エッチング工程の途中の状態であって、溝中央領域に相当する部分のＣｒ膜が完全に除去された状態を示している。この時、未だ外形エッチング工程及びサイド溝部１１ｄ，１２ｄのエッチング工程（外縁エッチング工程）は完了していない。
【００９６】
この状態を経て、更に水晶エッチング液によるエッチングを進めていくと、図１０（ｃ）に示すように、Ｃｒ膜が完全に除去された溝中央領域に相当する部分においても水晶基板２のエッチングが開始される。つまり、水晶ウェハ外形エッチング工程と外縁エッチング工程と中央エッチング工程とが並行されることになる。
【００９７】
このエッチング工程を所定時間継続していくと、水晶基板２が所定の音叉型に形成される。また、外縁エッチング工程及び中央エッチング工程により溝部１１ｃ，１２ｃが成形される（図１０（ｄ）参照）。
【００９８】
本形態においても、上記各実施形態の場合と同様に、溝部１１ｃ，１２ｃの加工精度の向上を図ることができ、ＣＩ値の抑制及び振動周波数のバラツキの抑制を図ることができる。また、溝部１１ｃ，１２ｃの中央部を水晶ウェハの主面１１ａ，１２ａに略平行な平坦面として形成することができ、水晶振動子の特性を良好に得ることができる。更に、本形態では、水晶ウェハ外形エッチング工程と外縁エッチング工程と中央エッチング工程とが並行されるため、水晶基板２に対するエッチング回数が１回で済み、水晶ウェハ表面の面荒れ等の不具合を確実に阻止することができる。また、加工作業の簡素化及び加工時間の短縮化を図ることもできる。
【００９９】
尚、本第４実施形態では、Ｃｒ膜３１のみを存在させる領域と、Ｃｒ膜３１及びＡｕ膜３２の２層を存在させる領域とを備えさせ、Ｃｒ膜３１のみを存在させた領域においてのみエッチング動作の開始が遅延されるようにしていた。これに限らず、Ｃｒ膜を存在させる領域と、酸化Ｃｒ膜を存在させる領域とを備えさせ、Ｃｒ（非酸化）膜を存在させた領域においてのみエッチング動作の開始が遅延されるようにしてもよい。このＣｒ膜に対して部分的に酸化させる手法としては、エキシマＵＶ照射、ＵＶ−Ｏ3ドライ洗浄、Ｏ2プラズマなどが掲げられる。
【０１００】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。上述した各実施形態では、溝部１１ｃ，１２ｃの底部が主面１１ａ，１２ａに略平行な平坦面となるように中央エッチング工程を行っていた。本形態は、この中央エッチング工程の終了時点で、溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部が残るようにしたものである。つまり、溝部１１ｃ，１２ｃの底部の突起部が完全にエッチング除去されて平坦面となる前に中央エッチング工程を終了させるようにしている。この中央部のエッチング工程は、上述した第１〜第４実施形態それぞれに対して適用可能である。
【０１０１】
先ず、上述した第１実施形態において溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部を残すようにした場合の工程について図１１を用いて説明する。この図１１は、上記第１実施形態の第２成形工程（図３）に相当する図である。つまり、図１１に示す工程の前工程として図２に示す第１成形工程が既に完了している。
【０１０２】
図１１における（ａ）〜（ｇ）の各工程は上述した第１実施形態における図３（ａ）〜（ｇ）の各工程と同一であるのでここでの説明は省略する。
【０１０３】
図１１（ｈ）に示すように、フォトレジスト層６を除去した後、水晶エッチング液により水晶基板２をエッチングする。これにより、一対のサイド溝部１１ｄ，１１ｄの間に残っていた水晶基板２の一部分（突起部２１）のエッチングが開始される。そして、このエッチング時間を比較的短時間（上述した第１実施形態の場合よりも短時間）で終了させることにより、図１１（ｉ）に示すように、溝部１１ｃの底部には突起部２１が残る。
【０１０４】
このようにして溝部１１ｃの底部に突起部２１を残した状態で中央エッチング工程を終了する。この場合、溝部１１ｃ内の表面積の拡大を図ることができ、溝部１１ｃ内に形成される励振電極１３の面積も拡大できて、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能になる。
【０１０５】
また、このＣＩ値の抑制効果は、溝部１１ｃが形成されている部分の断面において最も薄肉の部分の厚さ寸法に依存することが後述する実験例から判った。つまり、本実施形態において成形される水晶ウェハにあっては、溝部１１ｃの断面において最も薄肉の部分の厚さを可能な限り小さくしながらも溝部１１ｃの中央部に突起部２１を残すことで、水晶ウェハの剛性を十分に確保しながらＣＩ値を十分に低く抑えることが可能になる。
【０１０６】
図１２は、上記第２実施形態において溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１が残るようにした場合における図６に相当する図である。図１３は、上記第３実施形態において溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１が残るようにした場合における図８に相当する図である。図１４は、上記第４実施形態において溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１が残るようにした場合における図１０に相当する図である。
【０１０７】
これら何れにおいても、一対のサイド溝部１１ｄ，１１ｄの間に残っていた水晶基板２の一部分（突起部２１）のエッチング動作にあっては、そのエッチング処理を比較的短時間で終了させることにより、溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１，２１が残るようにしている。これにより、溝部１１ｃ内の表面積の拡大を図ることができ、溝部１１ｃ内に形成される励振電極１３の面積も拡大できて、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能になる。
【０１０８】
（第６実施形態）
次に、第６実施形態について説明する。上述した各実施形態では、外縁エッチング工程においてエッチングストップ技術を利用することによって、エッチング量を設定するようにしていた。本形態では、エッチングストップ技術を利用することなしに外縁エッチング工程及び中央エッチング工程を行うものである。
【０１０９】
本第６実施形態も、上述した第１〜第４実施形態それぞれに対して適用可能である。
【０１１０】
先ず、上述した第１実施形態において、エッチングストップ技術を利用することなしに外縁エッチング工程及び中央エッチング工程を行い、且つ溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１，２１を残すようにした場合の工程について図１５を用いて説明する。この図１５は、上記第１実施形態の第２成形工程（図３）に相当する図である。
【０１１１】
この場合、図１５（ａ）においてフォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗが予め大きく得られるようにしておく。つまり、エッチングストップによってエッチング量が制限されることがないようにしておく。そのためには、成形しようとする水晶ウェハの外形が上記実施形態と同様のものである場合には、上記幅寸法Ｗを比較的大きく設定しておく。この場合、突起部２１の幅寸法が小さくなってしまう可能性がある。また、比較的大型の音叉型水晶ウェハの成形に使用する場合には、突起部２１の幅寸法が小さくなってしまうことなしに、上記幅寸法Ｗを比較的大きく設定することが可能である。
【０１１２】
そして、図１５（ｄ）に示すように、溝部１１ｃの両サイドのみをエッチングしてサイド溝部１１ｄ，１１ｄを形成する場合のエッチング量を比較的小さく設定しておく。つまり、上述した実施形態の場合に比べて外縁エッチング工程の時間を短く設定する。
【０１１３】
その後の中央エッチング工程では、図１５（ｉ）に示すように、サイド溝部１１ｄ，１１ｄ及び突起部２１が共にエッチングされ、所定のエッチング量が得られた時点で中央エッチング工程を終了する。つまり、サイド溝部１１ｄ，１１ｄの深さ寸法が所定寸法に達し且つ溝部１１ｃの底部に突起部２１を残した状態で中央エッチング工程を終了する。
【０１１４】
本形態にあっても、溝部１１ｃ内の表面積の拡大を図ることができ、溝部１１ｃ内に形成される励振電極１３の面積も拡大できて、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能になる。また、溝部１１ｃの断面において最も薄肉の部分の厚さを可能な限り小さくしながらも溝部１１ｃの中央部に突起部２１を残すことで、水晶ウェハの剛性を十分に確保しながらＣＩ値を十分に低く抑えることが可能になる。
【０１１５】
図１６は、上記第２実施形態において、エッチングストップ技術を利用することなしに外縁エッチング工程及び中央エッチング工程を行い、且つ溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１，２１を残すようにした場合における図６に相当する図である。図１７は、上記第３実施形態において、エッチングストップ技術を利用することなしに外縁エッチング工程及び中央エッチング工程を行い、且つ溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１，２１を残すようにした場合における図８に相当する図である。尚、上記第４実施形態において、エッチングストップ技術を利用することなしに外縁エッチング工程及び中央エッチング工程を行い、且つ溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１，２１を残すようにした場合については上記図１４と同様であるのでここでは図示を省略する。
【０１１６】
これら何れにおいても、溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１，２１が残るようにしているので、溝部１１ｃ内の表面積の拡大を図ることができ、溝部１１ｃ内に形成される励振電極１３の面積も拡大できて、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能になる。
【０１１７】
−実験例−
以下、実験例について説明する。この実験例で使用した水晶ウェハは、板厚が１２０μｍ、溝部全体の幅寸法が５３μｍのものを使用し、本発明に係る水晶ウェハは、上記図１５で示したエッチング方法によって成形されたものであって外縁エッチング工程において形成される各サイド溝部１１ｄの幅寸法が２０μｍであるものを採用した。
【０１１８】
表１及び表２は、本発明に係る方法によって成形された水晶ウェハを使用して水晶振動子を作製した場合の各部の寸法及びＣＩ値を示している。特に、表１のものは、外縁エッチング工程におけるエッチング量を約１０μｍとし、中央エッチング工程におけるエッチング量を、約１０μｍ、約２０μｍ、約３０μｍ、約４０μｍ、約５０μｍとしてそれぞれ成形した各水晶ウェハに対する実験結果である。尚、上述した如く、本実験例では図１５で示したエッチング方法によって水晶ウェハを成形したので、中央エッチング工程にあってもサイド溝部１１ｄはエッチングされる（以下の各表に示す水晶ウェハも同様）。また、表２のものは、外縁エッチング工程におけるエッチング量を約２０μｍとし、中央エッチング工程におけるエッチング量を、約１０μｍ、約２０μｍ、約３０μｍ、約５０μｍとしてそれぞれ成形した各水晶ウェハに対する実験結果である。それぞれ４種類ずつ水晶ウェハを作製し、各水晶ウェハについて実験を行った。
【０１１９】
一方、表３及び表４は、従来のエッチング方法（溝部全体に亘って同時にエッチングを行うもの）によって形成された水晶ウェハを使用して水晶振動子を作製した場合の各部の寸法及びＣＩ値を示している。特に、表３のものは、溝部エッチングを２回に分けて行い（溝部の全体に対するエッチングを２回に分けて行い）１回目の溝部エッチング量を約１０μｍとし、２回目の溝部エッチング量を、約１０μｍ、約２０μｍ、約３０μｍ、約４０μｍ、約５０μｍとしてそれぞれ成形した各水晶ウェハに対する実験結果である。また、表４のものは、溝部エッチングを２回に分けて行い１回目の溝部エッチング量を約２０μｍとし、２回目の溝部エッチング量を、約１０μｍ、約２０μｍ、約３０μｍ、約５０μｍとしてそれぞれ成形した各水晶ウェハに対する実験結果である。上記と同様に、それぞれ４種類ずつ水晶ウェハを作製し、各水晶ウェハについて実験を行った。
【０１２０】
【表１】
【０１２１】
【表２】
【０１２２】
【表３】
【０１２３】
【表４】
【０１２４】
尚、各表中の寸法ａ，ｂ，ｃは図１８に示している。図１８（ａ）は本実験例で使用した本発明に係る方法で成形された水晶ウェハの脚部断面形状を示しており、図１８（ｂ）は本実験例で使用した従来方法で成形された水晶ウェハの脚部断面形状を示している。
【０１２５】
これら表から判るように、従来のエッチング方法によって形成された水晶ウェハの寸法ｃと、本発明に係る水晶ウェハの寸法ｂとが略一致するものにあってはＣＩ値も略近似した値になっている。例えば、従来の水晶ウェハの寸法ｃが６５μｍのもの（表４）と本発明に係る水晶ウェハの寸法ｂが６２μｍのもの（表２）とでは、ＣＩ値は５８〜６１（ｋΩ）程度の値である。同様に、従来の水晶ウェハの寸法ｃが４９μｍのもの（表４）と本発明に係る水晶ウェハの寸法ｂが５０μｍのもの（表２）とでは、ＣＩ値は５２〜５６（ｋΩ）程度の値である。
【０１２６】
つまり、これらはＣＩ値の抑制効果としては同等の性能をもっていることになる。そして、これらの形状を比較した場合、従来の水晶ウェハにあっては、溝部の大部分が寸法ｃとなっているのに対し（図１８（ｂ）参照）、本発明に係る水晶ウェハにあっては、溝部の局部のみが寸法ｂとなっており、その他の部分では突起部２１の存在によってこの寸法ｂよりも大きな肉厚が確保されている（図１８（ａ）参照）。つまり、本発明に係る水晶ウェハにあっては、水晶ウェハの剛性を十分に確保しながらもＣＩ値を十分に低く抑えることが可能であることが判る。その結果、本発明によれば、割れなどの破損の発生の回避とＣＩ値の十分な抑制とを両立することが可能な水晶ウェハを提供することが可能である。
【０１２８】
−その他の実施形態−
また、各実施形態は何れもウエットエッチングによって水晶基板２を所定の音叉型形状に成形する場合について説明した。本発明はこれに限らず、ドライエッチングによって水晶基板２を音叉型形状に成形する場合についても適用可能である。
【０１３０】
また、上記実施形態では、外縁エッチング工程にあっては、溝部１１ｃ，１２ｃにおける矩形状の開口の各辺のうち互いに対向する１対の辺及びその周辺のみに対してエッチング処理を行っていた。本発明はこれに限らず、矩形状の開口の各辺のうち一つの辺及びその周辺のみに対してエッチング処理を行ったり、３つの辺及びその周辺に対してエッチング処理を行ってもよい。
【０１３１】
更に、上記外縁エッチング工程としては、溝部１１ｃ，１２ｃの中央部分のエッチングを行わずに外縁（サイド）部分のみのエッチング処理を行う場合に限らず、中央部分及び外縁部分の両方のエッチングを並行し且つ中央部分が外縁部分よりもエッチング量が少なくなるようにエッチング処理を行うものであってもよい。同様に、中央エッチング工程としても、溝部１１ｃ，１２ｃの外縁部分のエッチングを行わずに中央部分のみのエッチング処理を行う場合に限らず、中央部分及び外縁部分の両方のエッチングを並行して溝部１１ｃ，１２ｃを所定の形状に成形するものであってもよい。
【０１３２】
加えて、上述した如く溝部１１ｃ内に形成される励振電極１３の面積を拡大すれば、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能である。この点に鑑みれば、励振電極１３の面積を拡大するべく各脚部１１，１２の表面積を大きくする構成を採用することが好ましい。図１９及び図２０は、参考例として各脚部１１，１２の表面積を大きくするための各種構成を示している。
【０１３３】
以下、図１９及び図２０に示した各水晶ウェハの形状について簡単に説明する。先ず、図１９は水晶ウェハの主面に凹部（溝部）を形成したものである。具体的に、（ａ）は、脚部１１，１２の長手方向に亘って複数の矩形状の溝部１１ｃ，１１ｃ，…、１２ｃ，１２ｃ，…を形成したものである。（ｂ）は、脚部１１，１２の先端に開放する溝部１１ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｃ）は、水晶ウェハの基端に開放する溝部１１ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｄ）は、水晶ウェハの先端から基端に亘ってそれぞれに開放する溝部１１ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｅ）は、脚部１１，１２の幅方向に一対の矩形状の溝部１１ｃ，１１ｃ、１２ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｆ）は、脚部１１，１２の中央部に形成した溝部１１ｃ，１２ｃの底部に複数の段部を形成したものである。（ｇ）は、脚部１１，１２の複数箇所に円形の凹部１１ｃ，１１ｃ，…、１２ｃ，１２ｃ，…を形成したものである。（ｈ）は、各脚部１１，１２に形成されている溝部１１ｃ，１２ｃ同士を連結して連続した凹部としたものである。
【０１３４】
一方、図２０における（ａ）は、脚部１１，１２の外側コーナ部に溝部１１ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｂ）は、脚部１１，１２の内側コーナ部に溝部１１ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｃ）は、脚部１１，１２の中央部に形成した溝部１１ｃ，１２ｃの一部を側面１１ｂ，１２ｂに開放したものである。（ｄ）は、各脚部１１，１２の中央部から先端部に亘って溝部１１ｃ，１２ｃの底部と面一にしたものである。（ｅ）は、脚部１１，１２の表裏に亘る貫通孔１１ｅ，１２ｅと溝部１１ｃ，１２ｃとを併用したものである。
【０１３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、水晶Ｚ板に対してエッチング処理を行うに際し、先ず、そのエッチング処理を行う領域の外縁部分の一部に対してエッチング処理を実行した後に、残りの部分に対するエッチング処理を実行するようにしている。このため、水晶ウェハの加工精度の向上を図ることができ、信頼性の高い水晶ウェハを得ることができる。
【０１３６】
また、この技術を利用して音叉型水晶ウェハの主面上の中央部分に溝部を成形した場合には、この溝部の外縁形状を精度高く得ることができる。
【０１３７】
更に、上記溝部の中央部に突起部が残る状態で中央エッチング工程を終了させた場合には、溝部内の表面積の拡大を図ることができる。このため、溝部内に形成される電極の面積も拡大でき、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能になる。一方、溝部の中央部が水晶ウェハの主面に略平行な平坦面になった状態で中央エッチング工程を終了させた場合には、音叉型水晶ウェハの左右脚部の断面形状を略対称形状に成形することが可能になり、また、この溝部内に形成される電極膜の膜厚も均一に得ることができる。このため、この水晶ウェハを使用する水晶振動子の特性を良好に得ることができ、高性能化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は実施形態に係る音叉型水晶振動片を示す図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図２】第１実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形方法の第１成形工程を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形方法の第２成形工程を示す図である。
【図４】溝部サイドパターニングにおいてフォトレジスト層を除去する幅寸法とエッチングストップ発生時点におけるサイド溝部の深さ寸法との関係を示す図である。
【図５】第２実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち前半の工程を示す図である。
【図６】第２実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図である。
【図７】第３実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち前半の工程を示す図である。
【図８】第３実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図である。
【図９】第４実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち前半の工程を示す図である。
【図１０】第４実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図である。
【図１１】第５実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図３相当図である。
【図１２】第５実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図６相当図である。
【図１３】第５実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図８相当図である。
【図１４】第５実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図１０相当図である。
【図１５】第６実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図３相当図である。
【図１６】第６実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図６相当図である。
【図１７】第６実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図８相当図である。
【図１８】実験例で使用した水晶ウェハの断面形状を示し、（ａ）は本発明に係る方法で成形された水晶ウェハの脚部断面形状を、（ｂ）は従来方法で成形された水晶ウェハの脚部断面形状をそれぞれ示す図である。
【図１９】脚部の表面積を大きくするための各種構成を示す水晶ウェハの斜視図である。
【図２０】脚部の表面積を大きくするための他の各種構成を示す水晶ウェハの斜視図である。
【図２１】従来技術における音叉型水晶ウェハの成形工程を示す図である。
【図２２】従来技術における音叉型水晶ウェハ成形途中の水晶基板を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 音叉型水晶振動片
１１ｃ，１２ｃ 溝部
２ 水晶基板（被成形物）
【発明の属する技術分野】
本発明は、水晶Ｚ板を所定形状にエッチング加工するためのエッチング方法及びその方法によって成形された水晶ウェハに係る。特に、本発明は、水晶ウェハの加工精度の向上を図るための対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、圧電振動デバイスの一種類として、小型化を図ることが容易な音叉型水晶振動子が知られている。この種の振動子は、例えば下記の特許文献１に開示されているように、エッチング加工により音叉型に成形された水晶ウェハに対してフォトリソグラフィー技術を利用して表面に所定の電極が形成されて成る音叉型水晶振動片を備えている。
【０００３】
また、下記の特許文献２には、音叉型水晶振動片の各脚部それぞれの表裏面（主面）中央部に溝部を成形した構成が開示されている。このように脚部の表裏面に溝部を成形した場合、振動片を小型化しても脚部の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができて有効である。この種の音叉型水晶振動子は、特に、時計等の精密機器に搭載するのに適している。
【０００４】
以下、上記脚部の表裏面に溝部を備えた音叉型水晶ウェハの成形工程として特許文献２に開示されている工程について説明する。
【０００５】
先ず、図２１（ａ）に示すように水晶板（水晶Ｚ板）である基板ａを板状に加工する。この際、水晶基板ａの表裏各面はポリッシュ加工により鏡面化されている。
【０００６】
次に、図示しないスパッタ装置によって、水晶基板ａの表面及び裏面に、Ｃｒ（クロム）及びＡｕ（金）で成る金属膜ｂ，ｂを蒸着する（図２１（ｂ）参照）。そして、このように形成した金属膜ｂ，ｂの上に図２１（ｃ）に示すようにフォトレジスト層ｃ，ｃを形成する。
【０００７】
次に、作製しようとする音叉型水晶ウェハの形状（音叉型形状）に合致する振動片成形領域ｄと、水晶基板ａの外縁部分である枠部ｅ，ｅにそれぞれフォトレジスト層ｃ，ｃが残るようにフォトレジスト層ｃを一部除去し、外形パターニングを行う。この状態を断面で示したのが図２１（ｄ）であり、斜視図で示したのが図２２（ａ）である。この状態では、図２２（ａ）に示すように、音叉型水晶ウェハの所定形状が浮かび上がるように、フォトレジスト層ｃ，ｃが形成される。
【０００８】
その後、図２１（ｅ）に示すように、上記図２１（ｄ）でフォトレジスト層ｃが形成されていない部分の金属膜ｂをＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。したがって、図２２（ｂ）に示すように金属膜ｂが除去された部分には水晶基板ａが露出することになる。
【０００９】
次に、図２１（ｆ）に示すように、図２１（ｅ）で残っていたフォトレジスト層ｃをすべて除去する。
【００１０】
その後、図２１（ｇ）に示すように、水晶基板ａの全面にフォトレジスト層ｆを形成する。
【００１１】
そして、図２１（ｈ）に示すように、フォトレジスト層ｆの一部を除去する。具体的には、上記振動片成形領域ｄ及び枠部ｅ以外の部分のフォトレジスト層ｆを除去するだけでなく、溝部ｇ（図２１（ｋ）参照）に相当する部分のフォトレジスト層ｆも除去する溝部パターニングを行う。
【００１２】
次に、図２１（ｉ）に示すように、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域ｄと枠部ｅのみを残し外形エッチングを行う。
【００１３】
続いて、図２１（ｊ）に示すように、音叉型水晶ウェハの脚部に成形する溝部ｇに相当する部分の金属膜ｂをＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。
【００１４】
そして、水晶エッチング液により水晶基板ａを所定深さまでエッチングして、脚部の両面に溝部ｇ，ｇ，…を成形し、断面形状を略Ｈ型にする。その後、フォトレジスト層ｆ及び金属膜ｂを除去することにより、図２１（ｋ）に示すような断面略Ｈ型の脚部を備えた音叉型水晶ウェハが作製されることになる。
【００１５】
このようにして作製された音叉型水晶ウェハに対し、その振動領域の上下面に所定の電極が形成されて音叉型水晶振動片が作製され、この音叉型水晶振動片がパッケージ内に取り付けられることにより水晶振動子が作製される。
【００１６】
【特許文献１】
特開平１０−２９４６３１号公報
【特許文献２】
特開２００２−７６８０６号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した公報に開示されている方法によって脚部の表裏面に溝部を成形する場合、この溝部には極めて高い加工精度が要求される。以下、その理由について説明する。
【００１８】
上記溝部を設けたものは、溝部を設けないものに比べて振動周波数のバラツキが大きくなる傾向がある。このため、このバラツキを抑制するためには、溝部の加工を高い精度で行うことが有効である。
【００１９】
また、この溝部を成形したものにあってはＣＩ値を低く抑えることができるが、このＣＩ値を効果的に低く抑えるためにも溝部の加工を高い精度で行うことが必要である。
【００２１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、水晶Ｚ板を加工するためのエッチング方法に対し、水晶ウェハの加工精度の向上を図ることにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
−発明の概要−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、水晶Ｚ板に対してエッチング処理を行うに際し、このエッチング処理を行う領域に対して少なくとも２段階のエッチング工程を施すようにしている。先ず、そのエッチング処理を行う領域の外縁部分の一部（例えばエッチング処理を行う領域の両サイド部分）に対してエッチング処理を実行した後に、またはその実行に遅れたタイミングで、残りの部分（例えばエッチング処理を行う領域の中央部分）に対するエッチング処理を実行する。つまり、前者のエッチング処理によってエッチング領域の形状等を予め決定しておき、その後、そのエッチング領域の略全体をエッチングするようにしている。
【００２３】
また、水晶Ｚ板に溝部を成形する場合において、溝部の内部形状を適切に得るようにすることも本発明の技術的思想に含まれる。具体的には、溝部の底部に突起を形成するエッチング処理を行ったり、溝部の底部を水晶Ｚ板表面（音叉型水晶ウェハにあっては主面）に略平行な平坦面とするエッチング処理を行ったりしている。
【００２４】
−解決手段−
具体的には、水晶Ｚ板表面の所定のエッチング領域をエッチングして凹部を形成するためのエッチング方法を前提とする。このエッチング方法に対し、外縁エッチング工程と、それに遅れて開始される中央エッチング工程とを備えさせている。外縁エッチング工程では、上記エッチング領域のうち、その領域の外縁部の少なくとも一部分のみに対してエッチング処理を行う。中央エッチング工程では、上記エッチング領域のうち、外縁エッチング工程においてエッチングされた部分以外の領域であって、この外縁エッチング工程においてエッチングされた部分に連続する領域に対してエッチング処理を行う。
【００２５】
この特定事項により、外縁エッチング工程によって、先ず、エッチング領域の一部分（エッチング領域の外縁部の少なくとも一部分）に対して所定のエッチング量だけエッチング処理しておく。その後、中央エッチング工程によって、エッチング領域の略全体をエッチング処理して、所望のエッチング加工が完了する。このため、最終的に得られるエッチング領域の外縁形状は、その全体に亘って適切に設定されることになり、水晶ウェハの加工精度の向上を図ることができる。
【００２７】
また、他の解決手段として、外縁エッチング工程では、上記エッチング領域のうち、その領域の外縁部の少なくとも一部分のみに対してエッチング処理を行い、この外縁エッチング工程よりも遅れて開始される中央エッチング工程では、上記エッチング領域のうち、外縁エッチング工程においてエッチングされた部分以外の領域であって、この外縁エッチング工程においてエッチングされた部分に連続する領域に対してエッチング処理を行い、且つこの領域の中央部分に突起部が残る状態でエッチング処理を終了することも掲げられる。
このように突起部が残る状態で中央エッチング工程を終了させると、凹部（後述する音叉型水晶ウェハの場合の溝部）内の表面積の拡大を図ることができる。このため、溝部内に形成される電極の面積も拡大でき、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能になる。また、このＣＩ値の抑制効果は、溝部の断面において最も薄肉の部分の厚さ寸法（溝部の深さ寸法（エッチング量）により決定される）に依存することが後述する実験から判った。つまり、溝部の断面において最も薄肉の部分の厚さを可能な限り小さくしながらも溝部の中央部に突起部を残すことで、水晶ウェハの剛性を十分に確保しながらＣＩ値を十分に低く抑えることが可能になる。
【００２８】
また、中央エッチング工程の開始タイミングとしては、外縁エッチング工程の終了後に開始する。
【００２９】
上記解決手段の具体的な適用形態の一例としては、水晶Ｚ板を外形エッチング工程によって音叉型形状に成形し、この音叉型形状に成形された水晶ウェハの主面上に対し、外縁エッチング工程及び中央エッチング工程によって凹部としての溝部を成形するものが掲げられる。例えば、外縁エッチング工程では、上記溝部における矩形状の開口の各辺のうち互いに対向する１対の辺及びその周辺のみに対してエッチング処理を行う。一方、中央エッチング工程では、上記外縁エッチング工程によりエッチングされた１対の辺の間の領域に対してエッチング処理を行う。
【００３０】
このように音叉型水晶ウェハの主面上に溝部を成形した場合、振動片を小型化しても脚部の振動損失が抑制され、ＣＩ値を低く抑えることができて有効である。そして、上記解決手段によってこの溝部を成形することにより溝部の加工を高い精度で行うことができ、ＣＩ値を効果的に低く抑えることができると共に、振動周波数のバラツキを抑制することができる。
【００３１】
上記外縁エッチング工程について詳しくは、この外縁エッチング工程においてエッチング処理が行われる領域の形状が、この形状に応じたエッチングストップ位置でのエッチング量と予め設定された所望のエッチング量とが略一致するように設定されている。つまり、外縁エッチング工程においてエッチング処理が行われる領域の形状を適切に設定しておくことにより、この外縁エッチング工程におけるエッチング量を所定量に設定することができる。
【００３２】
上述した如く音叉型水晶ウェハの主面上に溝部を成形する場合の具体的な成形方法としては以下の３タイプがある。
【００３３】
先ず、第１のタイプとしては、水晶Ｚ板を音叉型形状に成形する第１成形工程と、この第１成形工程の後に行われ、音叉型形状に成形された水晶ウェハの主面に対して凹部としての溝部を形成するための外縁エッチング工程及びその後に行われる中央エッチング工程で成る第２成形工程とによって行われるものである。
【００３４】
第２のタイプとしては、水晶Ｚ板を音叉型形状に成形する工程と上記外縁エッチング工程とが同時に行われ、その後に、溝部の中央部をエッチングする中央エッチング工程が行われるものである。
【００３５】
第３のタイプとしては、エッチング領域のうち、中央エッチング工程によりエッチングされる領域の表面のみにエッチング遅延膜を予め存在させた状態で水晶Ｚ板に対するエッチング処理を実行し、外縁エッチング工程の開始後、エッチング遅延膜が溶融除去された後に、中央エッチング工程が開始されるものである。
【００３６】
特に、第２及び第３タイプの成形方法の場合、水晶Ｚ板に対するエッチング回数を削減することができ、水晶ウェハ表面の面荒れ等の不具合を招くことがない。
【００３７】
上記中央エッチング工程によって溝部（エッチング領域）を所望の形状に成形する方法としては、エッチング領域の中央部が水晶Ｚ板表面（水晶ウェハの主面）に略平行な平坦面になった状態で中央エッチング工程を終了するものが掲げられる。
【００３９】
このように溝部の中央部が水晶ウェハの主面に略平行な平坦面になった状態で中央エッチング工程を終了させた場合、音叉型水晶ウェハの左右脚部の断面形状を略対称形状に成形することが可能になり、また、この溝部内に形成される電極膜の膜厚も均一に得ることができる。このため、この水晶ウェハを使用する圧電機器（水晶振動子等）の特性を良好に得ることができ、高性能化を図ることが可能になる。
【００４０】
また、上記各解決手段のうち何れか一つのエッチング方法において成形された水晶ウェハであって、エッチング領域のエッチング面に結晶面が現れているものも本発明の技術的思想の範疇である。つまり、水晶ウェハのエッチング面に結晶面が現れている状態を見れば、上記製造方法によって製造された水晶ウェハであると判断することができる。
【００４１】
更に、上記エッチング方法において成形された水晶ウェハであって、エッチング領域の中央部（溝部の中央部）に突起部が形成されているものや、エッチング領域の中央部（溝部の中央部）が被成形物表面（水晶ウェハの主面）に略平行な平坦面になっているものも本発明の技術的思想の範疇である。従来のエッチング方法で上記溝部を形成した場合、溝部の中央部分は水晶ウェハの主面に対して傾斜した面として形成される。つまり、溝部の中央部の形状として突起部が形成されていたり主面に略平行な平坦面になっていることを見れば、上記製造方法によって製造されたエッチング成形品であると判断することができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明は、音叉型水晶振動子を構成する音叉型水晶ウェハのエッチングによる成形方法に本発明を適用した場合について説明する。
【００４３】
−音叉型水晶振動子の構成説明−
音叉型水晶ウェハのエッチングによる成形方法の説明の前に、先ず、音叉型水晶振動子の構成について説明する。
【００４４】
図１（ａ）は本形態に係る音叉型水晶振動子に備えられる音叉型水晶振動片１を示す図である。また、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００４５】
この音叉型水晶振動片１は、２本の脚部１１，１２を備えており、各脚部１１，１２に第１及び第２の励振電極１３，１４が形成されている。図１（ａ）では、これら励振電極１３，１４の形成部分に斜線を付している。
【００４６】
また、本音叉型水晶振動片１は、各脚部１１，１２それぞれの表裏面となる主面１１ａ，１２ａの中央部に矩形状の溝部１１ｃ，１２ｃが成形されている。これら溝部１１ｃ，１２ｃを加工するためのエッチング工程については後述する。
【００４７】
このように各脚部１１，１２の表裏面に溝部１１ｃ，１２ｃを成形した場合、音叉型水晶振動片１を小型化しても脚部１１，１２の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができて有効である。
【００４８】
上記第１の励振電極１３は、一方の脚部１１の表裏面（主面）１１ａに成形されている溝部１１ｃの内部と他方の脚部１２の側面１２ｂとに設けられ、それぞれが接続されている。同様に、第２の励振電極１４は、他方の脚部１２の表裏面（主面）１２ａに成形されている溝部１２ｃの内部と一方の脚部１１の側面１１ｂとに設けられ、それぞれが接続されている。これら励振電極１３，１４は、クロム（Ｃｒ）及び金（Ａｕ）の金属蒸着によって形成された薄膜であって、その膜厚は例えば２０００Åに設定されている。
【００４９】
また、図示しないが、この音叉型水晶振動片１はベースに支持され、このベースの外周部に音叉型水晶振動片１を覆うようにキャップが取り付けられて音叉型水晶振動子が構成される。
【００５０】
−音叉型水晶ウェハのエッチング工程の説明−
次に、音叉型水晶ウェハのエッチングによる成形方法について複数の実施形態を説明する。
【００５１】
（第１実施形態）
先ず、第１実施形態について説明する。本形態に係る音叉型水晶ウェハの成形方法は、被成形物としての水晶基板を、溝部１１ｃ，１２ｃを除いて所定形状（音叉型形状）に成形するための第１成形工程と、この第１成形工程の後に行われ、溝部１１ｃ，１２ｃを成形するための第２成形工程とによって行われる。
【００５２】
＜第１成形工程＞
先ず、第１成形工程について図２を用いて説明する。この図２は、図１においてII-II線に沿った断面における加工状態を示している。
【００５３】
この第１成形工程では、先ず、図２（ａ）に示すように水晶基板２を板状に加工する。この際、水晶基板２の表裏各面はポリッシュ加工により鏡面化されている。
【００５４】
次に、図示しないスパッタ装置によって、水晶基板２の表面及び裏面にＣｒ、Ａｕの金属膜３，３を蒸着する（図２（ｂ）参照）。そして、このように形成した金属膜３，３の上に図２（ｃ）に示すようにフォトレジスト層４，４を形成する。
【００５５】
次に、図２（ｄ）に示すように、作製しようとする音叉型水晶ウェハの形状に合致する振動片成形領域Ａと、水晶基板２の外縁部分である枠部Ｃにそれぞれフォトレジスト層４，４が残るようにフォトレジスト層４を一部除去し、外形パターニングを行う。
【００５６】
次に、図２（ｅ）に示すように、上記図２（ｄ）でフォトレジスト層４が形成されていない部分の金属膜３をＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。これにより、金属膜３が除去された部分には、水晶基板２が露出することになる。
【００５７】
その後、図２（ｆ）に示すように、図２（ｅ）で残っていたフォトレジスト層４をすべて除去する。
【００５８】
次に、図２（ｇ）に示すように、水晶エッチング液（フッ酸＋フッ化アンモニウム溶液等）による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域Ａと枠部Ｃのみを残し外形エッチングを行う。
【００５９】
その後、図２（ｈ）に示すように、振動片成形領域Ａ及び枠部Ｃに対してフォトレジスト層５を形成する。
【００６０】
以上が第１成形工程である。この第１成形工程によって水晶基板２から音叉形状の音叉型水晶ウェハ、つまり、２本の脚部１１，１２を備えた形状が成形されることになる。この状態では、未だ、溝部１１ｃ，１２ｃは成形されていない。
【００６１】
＜第２成形工程＞
次に、溝部１１ｃ，１２ｃを成形するための第２成形工程について図３を用いて説明する。この図３では、一方の脚部１１についてのみ示している。他方の脚部１２においても同様の加工が同時に行われる。
【００６２】
この第２成形工程では、先ず、図３（ａ）に示すように、フォトレジスト層５の一部を除去する。具体的には、溝部１１ｃに相当する部分であって、この溝部１１ｃの両サイド、つまり、図３（ａ）において溝部１１ｃの左右両側縁部分のみに対してフォトレジスト層５を除去する溝部サイドパターニングを行う。詳しくは、本形態では図３（ａ）において仮想線で示す形状の溝部１１ｃを形成する。この場合、本溝部サイドパターニングでは、この仮想線で示す形状の図中の左右両側縁部分のみに対してフォトレジスト層５を除去している。このため、脚部１１に相当する部分では３箇所（図３（ａ）の如く、左右両側と中央の３箇所）にフォトレジスト層５が残ることになる。この場合のフォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗについては後述する。
【００６３】
続いて、図３（ｂ）に示すように、溝部１１ｃに相当する部分の金属膜３をＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。つまり、上記溝部サイドパターニングにおいてフォトレジスト層５が除去された部分に対応する金属膜３のみが除去される。
【００６４】
そして、図３（ｃ）に示すように、フォトレジスト層５を除去した後、図３（ｄ）に示すように、水晶エッチング液により水晶基板２をエッチングする。これにより、溝部１１ｃの両サイドのみがエッチングされて、サイド溝部１１ｄ，１１ｄが形成されることになる。
【００６５】
この際、エッチング処理が行われる領域の面積（水晶基板２上の面積であって幅寸法が上記Ｗの箇所の面積）は小さいため、エッチングストップ作用により、水晶基板２のエッチング量は規制される。つまり、ある程度エッチングが進んだ時点でエッチング面に結晶面が現れ、これにより、継続して水晶エッチング液に浸漬しておいてもエッチングが進むことはない。即ち、上記図３（ａ）で示した溝部サイドパターニングにおいて、フォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗを、溝部１１ｃの設計深さ寸法に応じて予め設定しておくことにより、このエッチングストップ発生時点におけるサイド溝部１１ｄの深さを所望の寸法に設定することができる。図４は、溝部サイドパターニングにおいてフォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗと、エッチングストップ発生時点におけるサイド溝部１１ｄの深さ寸法との関係を示している。この図に示すように、幅寸法Ｗが大きいほどサイド溝部１１ｄの深さ寸法は大きくなる。逆に、幅寸法Ｗを小さく設定するほどサイド溝部１１ｄの深さ寸法も小さくなる。このように幅寸法Ｗとサイド溝部１１ｄの深さ寸法とは相関があるため、成形しようとする溝部１１ｃの設計深さ寸法に応じて幅寸法Ｗを予め設定しておくことにより、サイド溝部１１ｄの深さを所望の寸法に設定することが可能である。具体的な例を掲げると、幅寸法Ｗを２８μｍとした場合にはサイド溝部１１ｄの深さは２３μｍとなり、幅寸法Ｗを４５μｍとした場合にはサイド溝部１１ｄの深さは３６μｍとなる。尚、これら数値は水晶エッチング液の種類など各種条件によって異なる。以上が、本発明における外縁エッチング工程である。
【００６６】
次に、図３（ｅ）に示すように、金属膜３の表面に対してフォトレジスト層６を形成する。そして、これらフォトレジスト層６のうち、図３（ｆ）に示すように、中央に位置するフォトレジスト層６のみを除去した後、図３（ｇ）に示すように、このフォトレジスト層６の除去に伴って露出した金属膜３のみをＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。
【００６７】
その後、図３（ｈ）に示すように、フォトレジスト層６を除去した後、図３（ｉ）に示すように、水晶エッチング液により水晶基板２をエッチングする。これにより、一対のサイド溝部１１ｄ，１１ｄの間に残っていた水晶基板２の一部分がエッチングされることになる。つまり、成形しようとする溝部１１ｃの中央部分に残っていた水晶をエッチングにより除去して所定形状の溝部１１ｃが形成され、脚部１１は断面形状が略Ｈ型に成形される。以上が、本発明における中央エッチング工程である。
【００６８】
このようにして脚部１１を断面略Ｈ型に成形した後、残っている金属膜３を除去することにより、音叉型水晶ウェハが完成する。
【００６９】
尚、この残っている金属膜３は、除去することなく、その後に行われる電極形成時の配線パターンの一部として利用したり、音叉型水晶振動子の周波数調整時に部分的に除去（例えば周波数調整を行うためのミーリング）するための重み付け電極として利用してもよい。
【００７０】
このようにして成形された音叉型水晶ウェハの各脚部１１，１２に、上記第１及び第２の励振電極１３，１４を形成して音叉型水晶振動片１を作製し、これをベースに支持し、このベースの外周部にキャップが取り付けられて音叉型水晶振動子が作製されることになる。このようにして作製された音叉型水晶振動子の共振周波数としては、例えば２０ｋＨｚ、３２ｋＨｚ、４０ｋＨｚ、６０ｋＨｚ、７５ｋＨｚ、７７．５ｋＨｚなどが掲げられる。また、これら周波数以外の音叉型水晶振動子も作製することは可能である。また、表面実装型の音叉型水晶振動子等として作製してもよい。
【００７１】
以上説明したように、本形態では、上記第２成形工程において、先ず、比較的狭い領域に対し、エッチングストップ技術を利用して適切なエッチング量だけ予めエッチング処理を行っておく（外縁エッチング工程）。その後、残されたエッチング領域に対してエッチング処理を行う（中央エッチング工程）。このため、水晶ウェハに形成される溝部１１ｃ，１２ｃの加工精度の向上を図ることができる。その結果、ＣＩ値を効果的に低く抑えることができると共に、振動周波数のバラツキを抑制することができる。
【００７２】
また、従来のエッチング方法では、溝部全体に亘って同時にエッチングしていたために、形成される溝部の底面は、水晶ウェハの主面１１ａ，１２ａに対して傾斜した面として形成されてしまう（例えば図１８（ｂ）に示す形状）。これに対し、本形態では、外縁エッチング工程において溝部１１ｃ，１２ｃの中央部に突起状に水晶を残しておき、その後の中央エッチング工程において、この突起状に残っている水晶をエッチングしていくことより、溝部１１ｃ，１２ｃの中央部を水晶ウェハの主面１１ａ，１２ａに略平行な平坦面として形成することができる。このため、音叉型水晶ウェハの左右脚部１１，１２の断面形状を略対称形状に成形することが可能になり、それぞれの振動特性の均等化を図ることができる。また、溝部１１ｃ，１２ｃ内に形成される励振電極１３，１４の膜厚も略均一に得ることが可能である。その結果、この水晶ウェハを使用して作製される水晶振動子の特性を良好に得ることができ、高性能化を図ることが可能になる。
【００７３】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本形態に係る音叉型水晶振動片１の成形方法は、水晶基板２に対して、音叉型水晶ウェハの外形の所定形状への成形とサイド溝部１１ｄの成形とを同時に行うものである。以下、この成形工程について図５及び図６を用いて説明する。
【００７４】
図５における（ａ）〜（ｃ）の各工程は上述した第１実施形態における図２（ａ）〜（ｃ）の各工程と同一であるのでここでの説明は省略する。
【００７５】
その後、図５（ｄ）に示すように、作製しようとする音叉型水晶ウェハの形状に合致する振動片成形領域Ａと、水晶基板２の外縁部分である枠部Ｃと、溝部１１ｃ，１２ｃの形成領域の一部分にそれぞれフォトレジスト層４，４が残るようにフォトレジスト層を一部除去し、外形パターニングを行う。
【００７６】
この溝部１１ｃ，１２ｃの形成領域の一部分に残すフォトレジスト層４，４としては、溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分であって、上述した第１実施形態における図３（ａ）で示した溝部サイドパターニングと同様に、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイド、つまり、図５（ｄ）において溝部１１ｃ，１２ｃの左右両側縁部分のみに対してフォトレジスト層４を除去する。
【００７７】
次に、図５（ｅ）に示すように、上記図５（ｄ）でフォトレジスト層４が形成されていない部分の金属膜３をＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。これにより、金属膜３が除去された部分には、水晶基板２が露出することになる。
【００７８】
その後、図５（ｆ）に示すように、図５（ｅ）で残っていたフォトレジスト層４をすべて除去する。
【００７９】
次に、各脚部１１，１２を拡大表示する図６（ａ）に示すように、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域Ａと枠部Ｃのみを残し外形エッチングを行う。この際、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイドもエッチングされ、サイド溝部１１ｄ，１２ｄが形成されることになる。この際にも、エッチング処理が行われる領域の面積（水晶基板２上の面積）は小さいため、エッチングストップ作用により、水晶基板２のエッチング量は規制される。つまり、ある程度エッチングが進んだ時点でエッチング面に結晶面が現れ、これにより、継続して水晶エッチング液に浸漬しておいてもエッチングが進むことはない。つまり、上記図５（ｄ）で示した溝部サイドパターニングにおいて、フォトレジスト層４を除去する幅寸法を、溝部１１ｃ，１２ｃの設計深さ寸法に応じて予め設定しておくことにより、このエッチングストップ発生時点におけるサイド溝部１１ｄ，１２ｄの深さを所望の寸法に設定することができる。
【００８０】
図６（ｂ）〜（ｆ）の各工程は上述した第１実施形態における図３（ｅ）〜（ｉ）の各工程と同一であるので、ここでの説明は省略する。
【００８１】
本形態においても、水晶ウェハに形成される溝部１１ｃ，１２ｃの加工精度の向上を図ることができる。その結果、ＣＩ値を効果的に低く抑えることができると共に、振動周波数のバラツキを抑制することができる。また、上記第１実施形態の場合と同様に、溝部１１ｃ，１２ｃの中央部を水晶ウェハの主面１１ａ，１２ａに略平行な平坦面として形成することができるため、左右脚部１１，１２の断面形状を略対称形状に成形することができ、且つ励振電極１３，１４の膜厚も均一に得ることができて、水晶振動子の特性を良好に得ることができる。
【００８２】
加えて、本形態では、音叉型水晶ウェハの外形エッチングとサイド溝部１１ｄ，１２ｄのエッチングとを同時に行うことができる。つまり、第１実施形態のものに対して水晶基板２に対するエッチング回数を削減することができ、水晶ウェハ表面の面荒れ等の不具合を招くことがない。
【００８３】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本形態に係る音叉型水晶振動片１の成形方法も、上述した第２実施形態の場合と同様に、水晶基板２に対して、音叉型水晶ウェハの外形の所定形状への成形とサイド溝部１１ｄ，１２ｄの成形とを同時に行うものである。以下、この成形工程について図７及び図８を用いて説明する。
【００８４】
図７における（ａ）〜（ｆ）の各工程は上述した第２実施形態における図５（ａ）〜（ｆ）の各工程と同一であるのでここでの説明は省略する。
【００８５】
その後、図７（ｇ）に示すように、水晶基板２の全面にフォトレジスト層５を形成する。この場合、水晶基板２には未だサイド溝部１１ｄ，１２ｄが形成されていないので、スピンコート法によってフォトレジスト層５を水晶基板２の全面に均一に形成することが可能である。このため、高いパターニング精度を得ることができる。
【００８６】
そして、図７（ｈ）に示すように、フォトレジスト層５の一部を除去する。具体的には、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイドに位置している金属膜３を覆っているフォトレジスト層５のみを残し、それ以外のフォトレジスト層５を除去する。
【００８７】
次に、各脚部１１，１２を拡大表示する図８（ａ）に示すように、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域Ａと枠部Ｃのみを残し外形エッチングを行う。この際、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイドもエッチングされ、サイド溝部１１ｄ，１２ｄが形成されることになる。この際にも、エッチング処理が行われる領域の面積（水晶基板２上の面積）は小さいため、エッチングストップ作用により、水晶基板２のエッチング量は規制される。つまり、ある程度エッチングが進んだ時点でエッチング面に結晶面が現れ、これにより、継続して水晶エッチング液に浸漬しておいてもエッチングが進むことはない。つまり、上記図７（ｄ）で示した溝部サイドパターニングにおいて、フォトレジスト層４を除去する幅寸法を、溝部１１ｃ，１２ｃの設計深さ寸法に応じて予め設定しておくことにより、このエッチングストップ発生時点におけるサイド溝部１１ｄ，１２ｄの深さを所望の寸法に設定することができる。
【００８８】
図８（ｂ）〜（ｄ）の各工程は上述した第１実施形態における図３（ｇ）〜（ｉ）の各工程と同一であるので、ここでの説明は省略する。
【００８９】
本形態においても、上記各実施形態の場合と同様に、溝部１１ｃ，１２ｃの加工精度の向上を図ることができ、ＣＩ値の抑制及び振動周波数のバラツキの抑制を図ることができる。また、溝部１１ｃ，１２ｃの中央部を水晶ウェハの主面１１ａ，１２ａに略平行な平坦面として形成することができ、水晶振動子の特性を良好に得ることができる。更には、上記第２実施形態の場合と同様に、水晶基板２に対するエッチング回数を削減することができ、水晶ウェハ表面の面荒れ等の不具合を招くことがない。
【００９０】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。本形態に係る音叉型水晶振動片１の成形方法は、溝部１１ｃ，１２ｃの成形工程として、外縁エッチング工程の開始後で且つその終了前に中央エッチング工程を開始させるものである。つまり、中央エッチング工程の開始時には、この中央エッチング工程と外縁エッチング工程とが並行されるものである。以下、この成形工程について図９及び図１０を用いて説明する。
【００９１】
図９における（ａ）〜（ｇ）の各工程は上述した第３実施形態における図７（ａ）〜（ｇ）の各工程と同一であるのでここでの説明は省略する。
【００９２】
その後、図９（ｈ）に示すように、フォトレジスト層５の一部を除去する。具体的には、溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分のうち中央エッチング工程においてエッチングされる領域（以下、この領域を溝中央領域と呼ぶ）のみのフォトレジスト層５を除去するパターニングを行う。
【００９３】
次に、図９（ｉ）に示すように、上記図９（ｈ）でフォトレジスト層５が形成されていない部分の金属膜３のうちＡｕのみをＡｕエッチング液によって除去する。これにより、溝中央領域に相当する部分では、本発明でいうエッチング遅延膜として機能するＣｒ膜のみが残った状態になる。
【００９４】
そして、図９（ｊ）に示すように、フォトレジスト層５の一部を除去する。具体的には、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイドに位置している金属膜３を覆っているフォトレジスト層５のみを残し、それ以外のフォトレジスト層５を除去する。
【００９５】
次に、各脚部１１，１２を拡大表示する図１０（ａ）に示すように、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域Ａと枠部Ｃのみを残し外形エッチングを行う。この際、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイドもエッチングされ、サイド溝部１１ｄ，１２ｄが形成され始める。この際、溝中央領域に相当する部分では金属膜３としてＣｒ膜が存在しているのみであるため、このＣｒ膜も水晶エッチング液によってエッチング（溶融除去）されていく。図１０（ｂ）は、この外形エッチング工程の途中の状態であって、溝中央領域に相当する部分のＣｒ膜が完全に除去された状態を示している。この時、未だ外形エッチング工程及びサイド溝部１１ｄ，１２ｄのエッチング工程（外縁エッチング工程）は完了していない。
【００９６】
この状態を経て、更に水晶エッチング液によるエッチングを進めていくと、図１０（ｃ）に示すように、Ｃｒ膜が完全に除去された溝中央領域に相当する部分においても水晶基板２のエッチングが開始される。つまり、水晶ウェハ外形エッチング工程と外縁エッチング工程と中央エッチング工程とが並行されることになる。
【００９７】
このエッチング工程を所定時間継続していくと、水晶基板２が所定の音叉型に形成される。また、外縁エッチング工程及び中央エッチング工程により溝部１１ｃ，１２ｃが成形される（図１０（ｄ）参照）。
【００９８】
本形態においても、上記各実施形態の場合と同様に、溝部１１ｃ，１２ｃの加工精度の向上を図ることができ、ＣＩ値の抑制及び振動周波数のバラツキの抑制を図ることができる。また、溝部１１ｃ，１２ｃの中央部を水晶ウェハの主面１１ａ，１２ａに略平行な平坦面として形成することができ、水晶振動子の特性を良好に得ることができる。更に、本形態では、水晶ウェハ外形エッチング工程と外縁エッチング工程と中央エッチング工程とが並行されるため、水晶基板２に対するエッチング回数が１回で済み、水晶ウェハ表面の面荒れ等の不具合を確実に阻止することができる。また、加工作業の簡素化及び加工時間の短縮化を図ることもできる。
【００９９】
尚、本第４実施形態では、Ｃｒ膜３１のみを存在させる領域と、Ｃｒ膜３１及びＡｕ膜３２の２層を存在させる領域とを備えさせ、Ｃｒ膜３１のみを存在させた領域においてのみエッチング動作の開始が遅延されるようにしていた。これに限らず、Ｃｒ膜を存在させる領域と、酸化Ｃｒ膜を存在させる領域とを備えさせ、Ｃｒ（非酸化）膜を存在させた領域においてのみエッチング動作の開始が遅延されるようにしてもよい。このＣｒ膜に対して部分的に酸化させる手法としては、エキシマＵＶ照射、ＵＶ−Ｏ3ドライ洗浄、Ｏ2プラズマなどが掲げられる。
【０１００】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。上述した各実施形態では、溝部１１ｃ，１２ｃの底部が主面１１ａ，１２ａに略平行な平坦面となるように中央エッチング工程を行っていた。本形態は、この中央エッチング工程の終了時点で、溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部が残るようにしたものである。つまり、溝部１１ｃ，１２ｃの底部の突起部が完全にエッチング除去されて平坦面となる前に中央エッチング工程を終了させるようにしている。この中央部のエッチング工程は、上述した第１〜第４実施形態それぞれに対して適用可能である。
【０１０１】
先ず、上述した第１実施形態において溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部を残すようにした場合の工程について図１１を用いて説明する。この図１１は、上記第１実施形態の第２成形工程（図３）に相当する図である。つまり、図１１に示す工程の前工程として図２に示す第１成形工程が既に完了している。
【０１０２】
図１１における（ａ）〜（ｇ）の各工程は上述した第１実施形態における図３（ａ）〜（ｇ）の各工程と同一であるのでここでの説明は省略する。
【０１０３】
図１１（ｈ）に示すように、フォトレジスト層６を除去した後、水晶エッチング液により水晶基板２をエッチングする。これにより、一対のサイド溝部１１ｄ，１１ｄの間に残っていた水晶基板２の一部分（突起部２１）のエッチングが開始される。そして、このエッチング時間を比較的短時間（上述した第１実施形態の場合よりも短時間）で終了させることにより、図１１（ｉ）に示すように、溝部１１ｃの底部には突起部２１が残る。
【０１０４】
このようにして溝部１１ｃの底部に突起部２１を残した状態で中央エッチング工程を終了する。この場合、溝部１１ｃ内の表面積の拡大を図ることができ、溝部１１ｃ内に形成される励振電極１３の面積も拡大できて、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能になる。
【０１０５】
また、このＣＩ値の抑制効果は、溝部１１ｃが形成されている部分の断面において最も薄肉の部分の厚さ寸法に依存することが後述する実験例から判った。つまり、本実施形態において成形される水晶ウェハにあっては、溝部１１ｃの断面において最も薄肉の部分の厚さを可能な限り小さくしながらも溝部１１ｃの中央部に突起部２１を残すことで、水晶ウェハの剛性を十分に確保しながらＣＩ値を十分に低く抑えることが可能になる。
【０１０６】
図１２は、上記第２実施形態において溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１が残るようにした場合における図６に相当する図である。図１３は、上記第３実施形態において溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１が残るようにした場合における図８に相当する図である。図１４は、上記第４実施形態において溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１が残るようにした場合における図１０に相当する図である。
【０１０７】
これら何れにおいても、一対のサイド溝部１１ｄ，１１ｄの間に残っていた水晶基板２の一部分（突起部２１）のエッチング動作にあっては、そのエッチング処理を比較的短時間で終了させることにより、溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１，２１が残るようにしている。これにより、溝部１１ｃ内の表面積の拡大を図ることができ、溝部１１ｃ内に形成される励振電極１３の面積も拡大できて、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能になる。
【０１０８】
（第６実施形態）
次に、第６実施形態について説明する。上述した各実施形態では、外縁エッチング工程においてエッチングストップ技術を利用することによって、エッチング量を設定するようにしていた。本形態では、エッチングストップ技術を利用することなしに外縁エッチング工程及び中央エッチング工程を行うものである。
【０１０９】
本第６実施形態も、上述した第１〜第４実施形態それぞれに対して適用可能である。
【０１１０】
先ず、上述した第１実施形態において、エッチングストップ技術を利用することなしに外縁エッチング工程及び中央エッチング工程を行い、且つ溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１，２１を残すようにした場合の工程について図１５を用いて説明する。この図１５は、上記第１実施形態の第２成形工程（図３）に相当する図である。
【０１１１】
この場合、図１５（ａ）においてフォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗが予め大きく得られるようにしておく。つまり、エッチングストップによってエッチング量が制限されることがないようにしておく。そのためには、成形しようとする水晶ウェハの外形が上記実施形態と同様のものである場合には、上記幅寸法Ｗを比較的大きく設定しておく。この場合、突起部２１の幅寸法が小さくなってしまう可能性がある。また、比較的大型の音叉型水晶ウェハの成形に使用する場合には、突起部２１の幅寸法が小さくなってしまうことなしに、上記幅寸法Ｗを比較的大きく設定することが可能である。
【０１１２】
そして、図１５（ｄ）に示すように、溝部１１ｃの両サイドのみをエッチングしてサイド溝部１１ｄ，１１ｄを形成する場合のエッチング量を比較的小さく設定しておく。つまり、上述した実施形態の場合に比べて外縁エッチング工程の時間を短く設定する。
【０１１３】
その後の中央エッチング工程では、図１５（ｉ）に示すように、サイド溝部１１ｄ，１１ｄ及び突起部２１が共にエッチングされ、所定のエッチング量が得られた時点で中央エッチング工程を終了する。つまり、サイド溝部１１ｄ，１１ｄの深さ寸法が所定寸法に達し且つ溝部１１ｃの底部に突起部２１を残した状態で中央エッチング工程を終了する。
【０１１４】
本形態にあっても、溝部１１ｃ内の表面積の拡大を図ることができ、溝部１１ｃ内に形成される励振電極１３の面積も拡大できて、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能になる。また、溝部１１ｃの断面において最も薄肉の部分の厚さを可能な限り小さくしながらも溝部１１ｃの中央部に突起部２１を残すことで、水晶ウェハの剛性を十分に確保しながらＣＩ値を十分に低く抑えることが可能になる。
【０１１５】
図１６は、上記第２実施形態において、エッチングストップ技術を利用することなしに外縁エッチング工程及び中央エッチング工程を行い、且つ溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１，２１を残すようにした場合における図６に相当する図である。図１７は、上記第３実施形態において、エッチングストップ技術を利用することなしに外縁エッチング工程及び中央エッチング工程を行い、且つ溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１，２１を残すようにした場合における図８に相当する図である。尚、上記第４実施形態において、エッチングストップ技術を利用することなしに外縁エッチング工程及び中央エッチング工程を行い、且つ溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１，２１を残すようにした場合については上記図１４と同様であるのでここでは図示を省略する。
【０１１６】
これら何れにおいても、溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１，２１が残るようにしているので、溝部１１ｃ内の表面積の拡大を図ることができ、溝部１１ｃ内に形成される励振電極１３の面積も拡大できて、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能になる。
【０１１７】
−実験例−
以下、実験例について説明する。この実験例で使用した水晶ウェハは、板厚が１２０μｍ、溝部全体の幅寸法が５３μｍのものを使用し、本発明に係る水晶ウェハは、上記図１５で示したエッチング方法によって成形されたものであって外縁エッチング工程において形成される各サイド溝部１１ｄの幅寸法が２０μｍであるものを採用した。
【０１１８】
表１及び表２は、本発明に係る方法によって成形された水晶ウェハを使用して水晶振動子を作製した場合の各部の寸法及びＣＩ値を示している。特に、表１のものは、外縁エッチング工程におけるエッチング量を約１０μｍとし、中央エッチング工程におけるエッチング量を、約１０μｍ、約２０μｍ、約３０μｍ、約４０μｍ、約５０μｍとしてそれぞれ成形した各水晶ウェハに対する実験結果である。尚、上述した如く、本実験例では図１５で示したエッチング方法によって水晶ウェハを成形したので、中央エッチング工程にあってもサイド溝部１１ｄはエッチングされる（以下の各表に示す水晶ウェハも同様）。また、表２のものは、外縁エッチング工程におけるエッチング量を約２０μｍとし、中央エッチング工程におけるエッチング量を、約１０μｍ、約２０μｍ、約３０μｍ、約５０μｍとしてそれぞれ成形した各水晶ウェハに対する実験結果である。それぞれ４種類ずつ水晶ウェハを作製し、各水晶ウェハについて実験を行った。
【０１１９】
一方、表３及び表４は、従来のエッチング方法（溝部全体に亘って同時にエッチングを行うもの）によって形成された水晶ウェハを使用して水晶振動子を作製した場合の各部の寸法及びＣＩ値を示している。特に、表３のものは、溝部エッチングを２回に分けて行い（溝部の全体に対するエッチングを２回に分けて行い）１回目の溝部エッチング量を約１０μｍとし、２回目の溝部エッチング量を、約１０μｍ、約２０μｍ、約３０μｍ、約４０μｍ、約５０μｍとしてそれぞれ成形した各水晶ウェハに対する実験結果である。また、表４のものは、溝部エッチングを２回に分けて行い１回目の溝部エッチング量を約２０μｍとし、２回目の溝部エッチング量を、約１０μｍ、約２０μｍ、約３０μｍ、約５０μｍとしてそれぞれ成形した各水晶ウェハに対する実験結果である。上記と同様に、それぞれ４種類ずつ水晶ウェハを作製し、各水晶ウェハについて実験を行った。
【０１２０】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
尚、各表中の寸法ａ，ｂ，ｃは図１８に示している。図１８（ａ）は本実験例で使用した本発明に係る方法で成形された水晶ウェハの脚部断面形状を示しており、図１８（ｂ）は本実験例で使用した従来方法で成形された水晶ウェハの脚部断面形状を示している。
【０１２５】
これら表から判るように、従来のエッチング方法によって形成された水晶ウェハの寸法ｃと、本発明に係る水晶ウェハの寸法ｂとが略一致するものにあってはＣＩ値も略近似した値になっている。例えば、従来の水晶ウェハの寸法ｃが６５μｍのもの（表４）と本発明に係る水晶ウェハの寸法ｂが６２μｍのもの（表２）とでは、ＣＩ値は５８〜６１（ｋΩ）程度の値である。同様に、従来の水晶ウェハの寸法ｃが４９μｍのもの（表４）と本発明に係る水晶ウェハの寸法ｂが５０μｍのもの（表２）とでは、ＣＩ値は５２〜５６（ｋΩ）程度の値である。
【０１２６】
つまり、これらはＣＩ値の抑制効果としては同等の性能をもっていることになる。そして、これらの形状を比較した場合、従来の水晶ウェハにあっては、溝部の大部分が寸法ｃとなっているのに対し（図１８（ｂ）参照）、本発明に係る水晶ウェハにあっては、溝部の局部のみが寸法ｂとなっており、その他の部分では突起部２１の存在によってこの寸法ｂよりも大きな肉厚が確保されている（図１８（ａ）参照）。つまり、本発明に係る水晶ウェハにあっては、水晶ウェハの剛性を十分に確保しながらもＣＩ値を十分に低く抑えることが可能であることが判る。その結果、本発明によれば、割れなどの破損の発生の回避とＣＩ値の十分な抑制とを両立することが可能な水晶ウェハを提供することが可能である。
【０１２８】
−その他の実施形態−
また、各実施形態は何れもウエットエッチングによって水晶基板２を所定の音叉型形状に成形する場合について説明した。本発明はこれに限らず、ドライエッチングによって水晶基板２を音叉型形状に成形する場合についても適用可能である。
【０１３０】
また、上記実施形態では、外縁エッチング工程にあっては、溝部１１ｃ，１２ｃにおける矩形状の開口の各辺のうち互いに対向する１対の辺及びその周辺のみに対してエッチング処理を行っていた。本発明はこれに限らず、矩形状の開口の各辺のうち一つの辺及びその周辺のみに対してエッチング処理を行ったり、３つの辺及びその周辺に対してエッチング処理を行ってもよい。
【０１３１】
更に、上記外縁エッチング工程としては、溝部１１ｃ，１２ｃの中央部分のエッチングを行わずに外縁（サイド）部分のみのエッチング処理を行う場合に限らず、中央部分及び外縁部分の両方のエッチングを並行し且つ中央部分が外縁部分よりもエッチング量が少なくなるようにエッチング処理を行うものであってもよい。同様に、中央エッチング工程としても、溝部１１ｃ，１２ｃの外縁部分のエッチングを行わずに中央部分のみのエッチング処理を行う場合に限らず、中央部分及び外縁部分の両方のエッチングを並行して溝部１１ｃ，１２ｃを所定の形状に成形するものであってもよい。
【０１３２】
加えて、上述した如く溝部１１ｃ内に形成される励振電極１３の面積を拡大すれば、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能である。この点に鑑みれば、励振電極１３の面積を拡大するべく各脚部１１，１２の表面積を大きくする構成を採用することが好ましい。図１９及び図２０は、参考例として各脚部１１，１２の表面積を大きくするための各種構成を示している。
【０１３３】
以下、図１９及び図２０に示した各水晶ウェハの形状について簡単に説明する。先ず、図１９は水晶ウェハの主面に凹部（溝部）を形成したものである。具体的に、（ａ）は、脚部１１，１２の長手方向に亘って複数の矩形状の溝部１１ｃ，１１ｃ，…、１２ｃ，１２ｃ，…を形成したものである。（ｂ）は、脚部１１，１２の先端に開放する溝部１１ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｃ）は、水晶ウェハの基端に開放する溝部１１ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｄ）は、水晶ウェハの先端から基端に亘ってそれぞれに開放する溝部１１ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｅ）は、脚部１１，１２の幅方向に一対の矩形状の溝部１１ｃ，１１ｃ、１２ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｆ）は、脚部１１，１２の中央部に形成した溝部１１ｃ，１２ｃの底部に複数の段部を形成したものである。（ｇ）は、脚部１１，１２の複数箇所に円形の凹部１１ｃ，１１ｃ，…、１２ｃ，１２ｃ，…を形成したものである。（ｈ）は、各脚部１１，１２に形成されている溝部１１ｃ，１２ｃ同士を連結して連続した凹部としたものである。
【０１３４】
一方、図２０における（ａ）は、脚部１１，１２の外側コーナ部に溝部１１ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｂ）は、脚部１１，１２の内側コーナ部に溝部１１ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｃ）は、脚部１１，１２の中央部に形成した溝部１１ｃ，１２ｃの一部を側面１１ｂ，１２ｂに開放したものである。（ｄ）は、各脚部１１，１２の中央部から先端部に亘って溝部１１ｃ，１２ｃの底部と面一にしたものである。（ｅ）は、脚部１１，１２の表裏に亘る貫通孔１１ｅ，１２ｅと溝部１１ｃ，１２ｃとを併用したものである。
【０１３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、水晶Ｚ板に対してエッチング処理を行うに際し、先ず、そのエッチング処理を行う領域の外縁部分の一部に対してエッチング処理を実行した後に、残りの部分に対するエッチング処理を実行するようにしている。このため、水晶ウェハの加工精度の向上を図ることができ、信頼性の高い水晶ウェハを得ることができる。
【０１３６】
また、この技術を利用して音叉型水晶ウェハの主面上の中央部分に溝部を成形した場合には、この溝部の外縁形状を精度高く得ることができる。
【０１３７】
更に、上記溝部の中央部に突起部が残る状態で中央エッチング工程を終了させた場合には、溝部内の表面積の拡大を図ることができる。このため、溝部内に形成される電極の面積も拡大でき、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能になる。一方、溝部の中央部が水晶ウェハの主面に略平行な平坦面になった状態で中央エッチング工程を終了させた場合には、音叉型水晶ウェハの左右脚部の断面形状を略対称形状に成形することが可能になり、また、この溝部内に形成される電極膜の膜厚も均一に得ることができる。このため、この水晶ウェハを使用する水晶振動子の特性を良好に得ることができ、高性能化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は実施形態に係る音叉型水晶振動片を示す図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図２】第１実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形方法の第１成形工程を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形方法の第２成形工程を示す図である。
【図４】溝部サイドパターニングにおいてフォトレジスト層を除去する幅寸法とエッチングストップ発生時点におけるサイド溝部の深さ寸法との関係を示す図である。
【図５】第２実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち前半の工程を示す図である。
【図６】第２実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図である。
【図７】第３実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち前半の工程を示す図である。
【図８】第３実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図である。
【図９】第４実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち前半の工程を示す図である。
【図１０】第４実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図である。
【図１１】第５実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図３相当図である。
【図１２】第５実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図６相当図である。
【図１３】第５実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図８相当図である。
【図１４】第５実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図１０相当図である。
【図１５】第６実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図３相当図である。
【図１６】第６実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図６相当図である。
【図１７】第６実施形態に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図８相当図である。
【図１８】実験例で使用した水晶ウェハの断面形状を示し、（ａ）は本発明に係る方法で成形された水晶ウェハの脚部断面形状を、（ｂ）は従来方法で成形された水晶ウェハの脚部断面形状をそれぞれ示す図である。
【図１９】脚部の表面積を大きくするための各種構成を示す水晶ウェハの斜視図である。
【図２０】脚部の表面積を大きくするための他の各種構成を示す水晶ウェハの斜視図である。
【図２１】従来技術における音叉型水晶ウェハの成形工程を示す図である。
【図２２】従来技術における音叉型水晶ウェハ成形途中の水晶基板を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 音叉型水晶振動片
１１ｃ，１２ｃ 溝部
２ 水晶基板（被成形物）
Claims (13)
- 水晶Ｚ板表面の所定のエッチング領域をエッチングして凹部を形成するためのエッチング方法であって、
上記エッチング領域のうち、その領域の外縁部の少なくとも一部分のみに対してエッチング処理を行う外縁エッチング工程と、
この外縁エッチング工程よりも遅れて開始され、上記エッチング領域のうち、外縁エッチング工程においてエッチングされた部分以外の領域であって、この外縁エッチング工程においてエッチングされた部分に連続する領域に対してエッチング処理を行う中央エッチング工程とを備えていることを特徴とする水晶Ｚ板のエッチング方法。 - 水晶Ｚ板表面の所定のエッチング領域をエッチングして凹部を形成するためのエッチング方法であって、
上記エッチング領域のうち、その領域の外縁部の少なくとも一部分のみに対してエッチング処理を行う外縁エッチング工程と、
この外縁エッチング工程よりも遅れて開始され、上記エッチング領域のうち、外縁エッチング工程においてエッチングされた部分以外の領域であって、この外縁エッチング工程においてエッチングされた部分に連続する領域に対してエッチング処理を行い、且つこの領域の中央部分に突起部が残る状態でエッチング処理を終了する中央エッチング工程とを備えていることを特徴とする水晶Ｚ板のエッチング方法。 - 請求項１または２記載の水晶Ｚ板のエッチング方法において、
中央エッチング工程は、外縁エッチング工程の終了後に開始されることを特徴とする水晶Ｚ板のエッチング方法。 - 請求項１〜３のうち何れか一つに記載の水晶Ｚ板のエッチング方法において、
水晶Ｚ板が外形エッチング工程によって音叉型形状に成形されており、
この音叉型形状に成形された水晶ウェハの主面上に対し、外縁エッチング工程及び中央エッチング工程によって凹部としての溝部を形成することを特徴とする水晶Ｚ板のエッチング方法。 - 請求項４記載の水晶Ｚ板のエッチング方法において、
外縁エッチング工程では、上記溝部における矩形状の開口の各辺のうち互いに対向する１対の辺及びその周辺のみに対してエッチング処理を行う一方、
中央エッチング工程では、上記外縁エッチング工程によりエッチングされた１対の辺の間の領域に対してエッチング処理を行うことを特徴とする水晶Ｚ板のエッチング方法。 - 請求項１〜５のうち何れか一つに記載の水晶Ｚ板のエッチング方法において、
外縁エッチング工程においてエッチング処理が行われる領域の形状は、この形状に応じたエッチングストップ位置でのエッチング量が、予め設定された所望のエッチング量に略一致するように設定されていることを特徴とする水晶Ｚ板のエッチング方法。 - 請求項１〜３のうち何れか一つに記載の水晶Ｚ板のエッチング方法において、
水晶Ｚ板を音叉型形状に成形する第１成形工程と、
この第１成形工程の後に行われ、音叉型形状に成形された水晶ウェハの主面に対して凹部としての溝部を形成するための外縁エッチング工程及びその後に行われる中央エッチング工程で成る第２成形工程とを備えていることを特徴とする水晶Ｚ板のエッチング方法。 - 請求項１〜３のうち何れか一つに記載の水晶Ｚ板のエッチング方法において、
水晶Ｚ板を音叉型形状に成形する工程と、この音叉型形状に成形された水晶ウェハの主面上に形成する凹部としての溝部の外縁部の一部分をエッチングする外縁エッチング工程とが同時に行われ、
その後に、溝部の中央部をエッチングする中央エッチング工程が行われることを特徴とする水晶Ｚ板のエッチング方法。 - 請求項１〜３のうち何れか一つに記載の水晶Ｚ板のエッチング方法において、
エッチング領域のうち、中央エッチング工程によりエッチングされる領域の表面のみにエッチング遅延膜を予め存在させた状態で水晶Ｚ板に対するエッチング処理を実行し、外縁エッチング工程の開始後、エッチング遅延膜が溶融除去された後に、中央エッチング工程が開始されることを特徴とする水晶Ｚ板のエッチング方法。 - 請求項１記載の水晶Ｚ板のエッチング方法において、
中央エッチング工程では、エッチング領域の中央部が水晶Ｚ板表面に略平行な平坦面になった状態でエッチング処理が終了されることを特徴とする水晶Ｚ板のエッチング方法。 - 請求項１〜１０のうち何れか一つに記載の水晶Ｚ板のエッチング方法において成形された水晶ウェハであって、
エッチング領域のエッチング面に結晶面が現れていることを特徴とする水晶ウェハ。 - 請求項２記載の水晶Ｚ板のエッチング方法において成形された水晶ウェハであって、
エッチング領域の中央部に突起部が形成されていることを特徴とする水晶ウェハ。 - 請求項１０記載の水晶Ｚ板のエッチング方法において成形された水晶ウェハであって、
エッチング領域の中央部が水晶Ｚ板表面に略平行な平坦面として形成されていることを特徴とする水晶ウェハ。
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