JP5941802B2 - 水晶振動素子及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば基準信号源やクロック信号源に用いられる水晶振動素子及びその製造方法に関する。以下、水晶振動素子の一例として、音叉型屈曲水晶振動素子（以下「振動素子」と略称する。）について説明する。

特許文献１の第６図には、振動腕部の表面及び裏面のそれぞれに溝部が形成された振動素子が開示されている。この振動素子の製造方法は、特許文献１の第３頁右下欄第１０行〜第４頁左上欄第３行に、次のように開示されている。まず、水晶ウェハの表裏に、外形形成用のマスクを作成する。続いて、このマスクを用いてフッ酸により一回目のエッチングをし、外形を途中まで形成する。続いて、このマスクの一部を開口して、溝部形成用兼外形形成用のマスクを作成する。最後に、このマスクを用いてフッ酸により二回目のエッチングをし、外形を完全に形成するとともに一定の深さの溝部を形成する。

特許文献１に記載の従来技術では、外形形成と溝形成とに前述のように二回のウェットエッチング工程が必要であった。その理由は、一回のウェットエッチングで外形と溝部の両方を形成しようとすると、溝部が表裏で貫通してしまうからである。そのため、従来技術では、二回のウェットエッチング工程が必要となるために製造工程が複雑化する他に、次のような問題もあった。

一回目の外形作成用マスクと二回目の溝部形成用兼外形形成用マスクとを作成するために、二回の露光工程が必要となる。このとき、露光時のアライメント精度によって一回目のマスクと二回目のマスクとに位置ずれが生ずると、外形と溝部とにも位置ずれが生ずることになる。その結果、二本の振動腕部の振動バランスが崩れることにより、振動腕部を支持する基部に振動が大きく伝播し、周波数バラツキの増大やクリスタルインピーダンスの劣化を招く問題があった。これらの諸問題は、近年の微細化及び小型化の進展に伴い、ますます顕著になる傾向にある。

これに対し、一回のウェットエッチングで外形と溝部の両方を形成し得る振動素子が、提案されている（例えば特許文献２参照）。以下、この振動素子を本発明の関連技術１として説明する。

図１１は、関連技術１の振動素子を示す平面図である。以下、図１１に基づき説明する。なお、図中のＸ軸、Ｙ’軸及びＺ’軸は、水晶ウェハの結晶軸である。

本関連技術１の振動素子８０は、基部８１と、基部８１から同一方向に延設された二本の振動腕部８２ａ，８２ｂと、振動腕部８２ａに振動腕部８２ａの長手方向（Ｙ’軸方向）に沿って穿設され互いに対向する第一溝面８３１ａ及び第二溝面８３２ａを有する溝部８３ａと、振動腕部８２ｂに振動腕部８２ｂの長手方向（Ｙ’軸方向）に沿って穿設され互いに対向する第一溝面８３１ｂ及び第二溝面８３２ｂを有する溝部８３ｂと、を備えている。

第一溝面８３１ａと第二溝面８３２ａとの間には、溝部８３ａ内を長手方向（Ｙ’軸方向）に垂直な方向（Ｘ軸方向）に二つに分割する隔壁８４ａが設けられている。隔壁８４ａは、第一溝面８３１ａに対向する第一壁面８４１ａ及び第二溝面８３２ａに対向する第二壁面８４２ａを有する。第一壁面８４１ａは第一溝面８３１ａへ向けて突設された複数の第一突起８５１ａを有し、第二溝面８３２ａは第二壁面８４２ａへ向けて突設された複数の第二突起８５２ａを有する。第一溝面８３１ａ及び第二壁面８４２ａはどちらも平面である。溝部８３ｂも、溝部８３ａと同様に、隔壁８４ｂ、第一壁面８４１ｂ、第二壁面８４２ｂ、複数の第一突起８５１ｂ、複数の第二突起８５２ｂを有する。溝部８３ａ，８３ｂは振動素子８０の表側だけでなく裏側にも穿設されている。

振動素子８０では、溝部８３ａ，８３ｂ内の多数の第一突起８５１ａ，８５１ｂ及び第二突起８５２ａ，８５２ｂがエッチング抑制パターンとして作用することにより、振動素子８０の外形と溝部８３ａ，８３ｂとが一回のウェットエッチングで同時に形成される。

振動素子８０の駆動時には、振動腕部８２ａの外側面８２１ａと溝部８３ａの第一溝面８３１ａとの間、振動腕部８２ａの内側面８２２ａと溝部８３ａの第二溝面８３２ａとの間、振動腕部８２ｂの内側面８２１ｂと溝部８３ｂの第一溝面８３１ｂとの間、及び、振動腕部８２ｂの外側面８２２ｂと溝部８３ｂの第二溝面８３２ｂとの間に、それぞれ電圧が印加される。

特開昭５６−６６５１７号公報（第６図等） 特開２０１１−２１７０４１号公報（図４等）

しかしながら、関連技術１には次のような問題があった。

振動腕部８２ａの内側面８２２ａと溝部８３ａの第二溝面８３２ａにおける第二突起８５２ａとの間、振動腕部８２ｂの外側面８２２ｂと溝部８３ｂの第二溝面８３２ｂにおける第二突起８５２ｂとの間は、それぞれ第二突起８５２ａ，８５２ｂの長さ分、電極間の距離が大きくなるため、電界強度が低下する。また、第二突起８５２ａ，８５２ｂについて、電極の形成を妨げるようなエッチング残渣が発生しやすく、第二溝面８３２ａ，８３２ｂにおける電極の有効長が少なくなり、電界強度が低下する。したがって、振動素子８０の構造では、クリスタルインピーダンスの増加を招いていた。

そこで、本発明の主な目的は、一回のウェットエッチングで外形と溝部の両方を形成するとともに、クリスタルインピーダンスを低減し得る振動素子を提供することにある。

本発明に係る振動素子は、
基部と、この基部から同一方向に延設された二本の振動腕部と、これらの振動腕部に当該振動腕部の長手方向に沿って穿設され互いに対向する第一溝面及び第二溝面を有する溝部と、を備えた振動素子において、
前記第一溝面と前記第二溝面との間には、当該溝部内を前記長手方向に垂直な方向に複数に分割する隔壁が設けられ、
前記隔壁は、前記第一溝面に対向する第一壁面及び第二溝面に対向する第二壁面を有し、
前記第一壁面は前記第一溝面へ向けて突設された複数の第一突起を有し、前記第二壁面は前記第二溝面へ向けて突設された複数の第二突起を有し、
前記第一溝面及び前記第二溝面はどちらも平面である、
ことを特徴とする。

本発明に係る振動素子の製造方法は、
基部と、この基部から同一方向に延設された二本の振動腕部と、これらの振動腕部に当該振動腕部の長手方向に沿って穿設され互いに対向する第一溝面及び第二溝面を有する溝部と、を備えた水晶振動素子を製造する方法であって、
水晶ウェハの表裏に耐食膜を形成する耐食膜形成工程と、
前記耐食膜上に感光性レジスト膜を形成する感光性レジスト膜形成工程と、
前記基部及び前記二本の振動腕部となる部分の前記感光性レジスト膜を残し、かつ、前記溝部となる部分の前記感光性レジスト膜を除去する露光現像工程と、
前記感光性レジスト膜で覆われていない前記耐食膜を除去することにより前記耐食膜からなるマスクを作成するパターニング工程と、
前記耐食膜からなるマスクを用いて前記水晶ウェハをウェットエッチングするウェットエッチング工程と、
を含み、
前記露光現像工程では、前記第一溝面となる部分と前記第二溝面となる部分との間に、当該溝部内を前記長手方向に垂直な方向に複数に分割する隔壁となる部分の前記感光性レジスト膜が残され、
前記隔壁となる部分は、前記第一溝面に対向する第一壁面となる部分及び第二溝面に対向する第二壁面となる部分を有し、
前記第一壁面となる部分は前記第一溝面へ向けて突き出る複数の第一突起となる部分を有し、前記第二壁面となる部分は前記第二溝面へ向けて突き出る複数の第二突起となる部分を有し、
前記第一溝面となる部分及び前記第二溝面となる部分はどちらも直線である、
ことを特徴とする。

本発明によれば、溝部内の第一突起及び第二突起がエッチング抑制パターンとして作用することにより、振動素子の外形と溝部とを一回のウェットエッチングで同時に形成できるとともに、第一突起及び第二突起を隔壁にのみ設けることにより、振動腕部の側面と溝部とを平面同士で対向できるので、そこでの電界強度の低下を抑えてクリスタルインピーダンスを低減できる。

実施形態１の振動素子を示す平面図である。 実施形態１の振動素子の一部を拡大して示す平面図である。 図１及び図７におけるIII−III線縦断面図である。 実施形態１の振動素子の製造方法を示す断面図であり、図４［１］［２］［３］の順に工程が進行する。 実施形態１の振動素子の製造方法を示す断面図であり、図５［４］［５］の順に工程が進行する。 実施形態１の振動素子における寸法例を説明するための平面図である。 実施形態２の振動素子を示す平面図である。 実施形態２の振動素子の一部を拡大して示す平面図である。 実施形態２の振動素子における寸法例を説明するための平面図である。 電子顕微鏡による写真を示し、図１０［１］は実施形態１の振動素子であり、図１０［２］は実施形態２の振動素子である。 関連技術１の振動素子を示す平面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については同一の符号を用いる。図面に描かれた形状は、当業者が理解しやすいように描かれているため、実際の寸法及び比率とは必ずしも一致していない。また、本発明をわかりやすく説明するために、図１乃至図９ではエッチング残渣を省略して示しているが、実際は図１０の写真のようにエッチング残渣が発生する。

図１は、実施形態１の振動素子を示す平面図である。図２は、実施形態１の振動素子の一部を拡大して示す平面図である。図３は、図１におけるIII−III線縦断面図である。以下、図１乃至図３に基づき説明する。

振動素子１０は、基部１１と、基部１１から同一方向に延設された二本の振動腕部１２ａ，１２ｂと、振動腕部１２ａに振動腕部１２ａの長手方向（−Ｙ’軸方向）に沿って穿設され互いに対向する第一溝面１３１ａ及び第二溝面１３２ａを有する溝部１３ａと、振動腕部１２ｂに振動腕部１２ｂの長手方向（−Ｙ’軸方向）に沿って穿設され互いに対向する第一溝面１３１ｂ及び第二溝面１３２ｂを有する溝部１３ｂと、を備えている。

第一溝面１３１ａと第二溝面１３２ａとの間には、溝部１３ａ内を長手方向（−Ｙ’軸方向）に垂直な方向（Ｘ軸方向）に二つに分割する隔壁１４ａが設けられている。隔壁１４ａは、第一溝面１３１ａに対向する第一壁面１４１ａ及び第二溝面１３２ａに対向する第二壁面１４２ａを有する。第一壁面１４１ａは第一溝面１３１ａへ向けて突設された複数の第一突起１５１ａを有し、第二壁面１４２ａは第二溝面１３２ａへ向けて突設された複数の第二突起１５２ａを有する。第一溝面１３１ａ及び第二溝面１３２ａはどちらも平面である。溝部１３ｂも、溝部１３ａと同様に、隔壁１４ｂ、第一壁面１４１ｂ、第二壁面１４２ｂ、複数の第一突起１５１ｂ、複数の第二突起１５２ｂを有する。溝部１３ａ，１３ｂは振動素子１０の表側だけでなく裏側にも穿設されている。

水晶の結晶は三方晶系である。水晶の頂点を通る結晶軸をＺ軸、Ｚ軸に垂直な平面内の稜線を結ぶ三つの結晶軸をＸ軸、Ｘ軸及びＺ軸に直交する座標軸をＹ軸とする。ここで、これらのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる座標系をＸ軸を中心として±５度の範囲で回転させたときの回転後のＹ軸及びＺ軸を、それぞれＹ’軸及びＺ’軸とする。この場合、本実施形態１では、二本の振動腕部１２ａ，１２ｂの延設方向が−Ｙ’軸の方向であり、二本の振動腕部１２ａ，１２ｂの並ぶ方向がＸ軸の方向である。そして、エッチング残渣が発生しにくい方向へ突設された第一突起１５１ａは、Ｚ’軸を中心として−Ｙ’軸から反時計回りに６０度の方向に突設されている。エッチング残渣が発生しにくい方向へ突設された第二突起１５２ａは、Ｚ’軸を中心として−Ｙ’軸から時計回りに６０度の方向に突設されている。以上、第一突起１５１ａ及び第二突起１５２ａについて説明したが、第一突起１５１ｂ及び第二突起１５２ｂについても同様である。

図１１に示す関連技術１では、第一突起８５１ａが第一壁面８４１ａに設けられ、第二突起８５２ａが第二溝面８３２ａに設けられている。これに対し、本実施形態１では、第一突起１５１ａが第一壁面１４１ａに設けられ、第二突起１５２ａが第二壁面１４２ａに設けられている点で、関連技術１と大きく異なる。第一突起１５１ｂ及び第二突起１５２ｂについても同様である。

図１及び図２では煩雑化を避けるために図示していないが、図３に示すように、振動素子１０には励振電極２１ａ，２１ｂ等の金属膜が設けられている。励振電極２１ａは、振動腕部１２ａの外側面１２１ａ及び内側面１２２ａ並びに振動腕部１２ｂの溝部１３ｂに設けられている。励振電極２１ｂは、振動腕部１２ｂの内側面１２１ｂ及び外側面１２２ｂ並びに振動腕部１２ａの溝部１３ａに設けられている。なお、基部１１には電極パッド(図示せず)、振動腕部１２ａ，１２ｂの先端部には周波数調整用金属膜(図示せず)が、それぞれ設けられている。

図３に基づき詳しく説明すると、振動腕部１２ａには、水晶を挟んで対向する平面同士が同極となるように、両側面に励振電極２１ａが設けられ、表裏面の溝部１３ａに励振電極２１ｂが設けられる。同様に、振動腕部１２ｂには、水晶を挟んで対向する平面同士に同極となるように、両側面に励振電極２１ｂが設けられ、表裏面の溝部１３ｂに励振電極２１ａが設けられる。したがって、振動腕部１２ａにおいては両側面に設けられた励振電極２１ａと溝部１３ａ内に設けられた励振電極２１ｂが異極同士となり、振動腕部１２ｂにおいては両側面に設けられた励振電極２１ｂと溝部１３ｂ内に設けられた励振電極２１ａが異極同士となる。このとき、振動腕部１２ａにおいては、外側面１２１ａの励振電極２１ａと第一溝面１３１ａの励振電極２１ｂとが平行平板電極となり、内側面１２２ａの励振電極２１ａと第二溝面１３２ａの励振電極２１ｂとが平行平板電極となり、それらの電極間で大きな電界強度が得られる。振動腕部１２ｂにおいても同様である。

振動素子１０は、図示しないが、基部１１の電極パッドを介して、導電性接着剤によって素子搭載部材側の電極パッドに固定されると同時に電気的に接続される。

振動素子１０を動作させるには、励振電極２１ａ，２１ｂに交番電圧を印加する。印加後のある電気的状態を瞬間的に捉えると、振動腕部１２ａにおいて、溝部１３ａに設けられた励振電極２１ｂはプラス電位となり、外側面１２１ａ及び内側面１２２ａに設けられた励振電極２１ａはマイナス電位となり、プラスからマイナスに電界が生じる。このとき、振動腕部１２ｂにおいて、溝部１３ｂに設けられた励振電極２１ａはマイナス電位となり、内側面１２１ｂ及び外側面１２２ｂに設けられた励振電極２１ｂはプラス電位となり、振動腕部１２ａに生じた極性とは反対の極性となり、プラスからマイナスに電界が生じる。この交番電圧で生じた電界によって、振動腕部１２ａ，１２ｂに伸縮現象が生じ、所定の共振周波数の屈曲振動モードが得られる。

図４及び図５は、実施形態１の振動素子の製造方法を示す断面図である。以下、図１乃至図５に基づき、振動素子１０の製造方法について説明する。

まず、水晶ウェハ３１の表裏に耐食膜３２を形成する（耐食膜形成工程：図４［１］）。例えば、スパッタによりクロム又はクロム及び金の二層からなる耐食膜３２を成膜する。続いて、耐食膜３２上に感光性レジスト膜３３を形成する（感光性レジスト膜形成工程：図４［２］）。感光性レジスト膜３３は、例えばポジ型を使用する。続いて、基部１１及び二本の振動腕部１２ａ，１２ｂとなる部分の感光性レジスト膜３３を残し、かつ、溝部１３ａ，１３ｂとなる部分の感光性レジスト膜３３を除去する（露光現像工程：図４［３］）。ここで、水晶ウェハ３１上に残された感光性レジスト膜３３は、図１及び図２に示す平面形状となる。

続いて、感光性レジスト膜３３で覆われていない耐食膜３２を除去することにより耐食膜３２からなるマスクを作成する（パターニング工程：図５［４］）。耐食膜３２の除去には、耐食膜３２のみをエッチングし、水晶ウェハ３１をエッチングしない強酸を用いる。この耐食膜３２からなるマスクも、図１及び図２に示す平面形状となる。続いて、耐食膜３２からなるマスクを用いて水晶ウェハ３１をウェットエッチングする（ウェットエッチング工程：図５［５］）。このウェットエッチングには、フッ酸を用いる。図５［５］では、感光性レジスト膜３３が除去されているが、感光性レジスト膜３３を残しておき次の工程でリフトオフ法を用いて電極等を形成してもよい。

その後、図３に示すように、基部１１及び振動腕部１２ａ，１２ｂに励振電極２１ａ，２１ｂ等の金属膜を形成する。これらの金属膜は、例えば成膜技術、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術により形成され、例えばチタン層の上にパラジウム層又は金層が設けられた積層構造となっている。

前述のとおり、露光現像工程（図４［３］）において水晶ウェハ３１上に残される感光性レジスト膜３３は、図１及び図２に示す平面形状となる。更に詳しく説明すると、露光現像工程（図４［３］）では、第一溝面１３１ａとなる部分と第二溝面１３２ａとなる部分との間に、溝部１３ａ内を長手方向に垂直な方向に複数に分割する隔壁１４ａとなる部分の感光性レジスト膜３３が残される。隔壁１４ａとなる部分は、第一溝面１３１ａに対向する第一壁面１４１ａとなる部分及び第二溝面１３２ａに対向する第二壁面１４２ａとなる部分を有する。第一壁面１４１ａとなる部分は第一溝面１３１ａへ向けて突き出る複数の第一突起１５１ａとなる部分を有し、第二壁面１４２ａとなる部分は第二溝面１３２ａへ向けて突き出る複数の第二突起１５２ａとなる部分を有する。第一溝面１３１ａとなる部分及び第二溝面１３２ａとなる部分はどちらも直線である。

また、前述のとおり、パターニング工程（図５［４］）で作成される耐食膜３２からなるマスクも、図１及び図２に示す平面形状となる。このような平面形状の耐食膜３２からなるマスクを用いることにより、ウェットエッチング工程（図５［５］）では第一突起１５１ａ，１５１ｂ及び第二突起１５２ａ，１５２ｂがエッチング抑制パターンとして作用するので、振動素子１０の外形と溝部１３ａ，１３ｂとが一回のウェットエッチングで同時に形成される。

次に、振動素子１０の作用及び効果について説明する。

（１）振動素子１０では、溝部１３ａ，１３ｂ内の複数の第一突起１５１ａ，１５１ｂ及び第二突起１５２ａ，１５２ｂがエッチング抑制パターンとして作用することにより、振動素子１０の外形と溝部１３ａ，１３ｂとを一回のウェットエッチングで同時に形成できる。

（２）振動素子１０の駆動時には、振動腕部１２ａの外側面１２１ａと溝部１３ａの第一溝面１３１ａとの間、振動腕部１２ａの内側面１２２ａと溝部１３ａの第二溝面１３２ａとの間、振動腕部１２ｂの内側面１２１ｂと溝部１３ｂの第一溝面１３１ｂとの間、及び、振動腕部１２ｂの外側面１２２ｂと溝部１３ｂの第二溝面１３２ｂとの間に、それぞれ電圧が印加される。このとき、エッチング抑制パターンとしての第一突起１５１ａ，１５１ｂ及び第二突起１５２ａ，１５２ｂが隔壁１４ａ，１４ｂにのみ設けられているので、振動腕部１２ａの内側面１２２ａと溝部１３ａの第二溝面１３２ａは平面同士で対向し、振動腕部１２ｂの外側面１２２ｂと溝部１３ｂの第二溝面１３２ｂも平面同士で対向する。したがって、そこでの電界強度は低下しないため、振動素子１０によれば関連技術１に比べてクリスタルインピーダンスを低減できる。

（３）図２を参照して説明すると、第一突起１５１ａがＺ’軸を中心として−Ｙ’軸から反時計回りに６０±５度又は１２０±５度（好ましくは６０度又は１２０度）の方向に突設され、第二突起１５２ａがＺ’軸を中心として−Ｙ’軸から時計回りに６０±５度又は１２０±５度（好ましくは６０度又は１２０度）の方向に突設された場合、換言すると第一突起１５１ａの角度１８１ａ及び第二突起１５２ａの角度１８２ａが６０±５度又は１２０±５度（好ましくは６０度又は１２０度）である場合、エッチング残渣は次のように発生する。第一突起１５１ａの第一壁面１４１ａに対向する壁側面１７１ａ及び第二突起１５２ａの第二溝面１３２ａに対向する溝側面１６２ａでは、エッチング残渣が発生しにくい。第一突起１５１ａの第一溝面１３１ａに対向する溝側面１６１ａ及び第二突起１５２ａの第二溝面１３２ａに対向する壁側面１７２ａでは、エッチング残渣が発生するものの、電極の形成を妨げるようなエッチング残渣が発生しにくい。本実施形態１では、第一突起１５１ａがＺ’軸を中心として−Ｙ’軸から反時計回りに６０度の方向に突設され、第二突起１５２ａがＺ’軸を中心として−Ｙ’軸から時計回りに６０度の方向に突設されている。つまり、図２に示すように、第一突起１５１ａの角度１８１ａは６０度、第二突起１５２ａの角度１８２ａは６０度である。そのため、本実施形態１によれば、第一溝面１３１ａ及び第二溝面１３２ａでの励振電極２１ｂの形成を妨げるようなエッチング残渣が第一突起１５１ａ及び第二突起１５２ａに発生しにくいので、クリスタルインピーダンスをより低減できる。なお、第一突起１５１ａ及び第二突起１５２ａのエッチング残渣は、その大きさ又は形状によっては、例えばスパッタや蒸着によって飛来する金属材料が第一溝面１３１ａ及び第二溝面１３２ａに均一に到達することを妨げるおそれがある。以上、第一突起１５１ａ及び第二突起１５２ａについて説明したが、第一突起１５１ｂ及び第二突起１５２ｂについても同様である。

次に、本実施形態１の具体例について説明する。

以上の説明に用いた図面では、煩雑化を避けるためにエッチング残渣を図示しなかったが、図２に対応する図１０［１］に示すように実際はエッチング残渣が発生する。図２及び図１０［１］から明らかなように、壁側面１７１ａ及び溝側面１６２ａではエッチング残渣が発生しにくく、溝側面１６１ａ及び壁側面１７２ａでは電極の形成を妨げるようなエッチング残渣が発生しにくいことがわかる。

図２及び図６を用いて寸法例について説明する。図面において左右対称な部分は右又は左の一方のみについて説明する。振動腕部１２ａの幅４１は０．０４８６ｍｍ、第一突起１５１ａの間隔４２は０．０４ｍｍ、第一溝面１３１ａから第一壁面１４１ａまでの距離４３は０．０ｌｍｍ、隔壁１４ａの幅４４は０．００７ｍｍ、第一突起１５１ａの幅４５は０．００４ｍｍ、第二突起１５２ａの先端から第二溝面１３２ａまでの距離４６は０．００１５ｍｍ、壁側面１７１ａと第一壁面１４１ａとのなす角度４７は６０度、壁側面１７２ａと第二壁面１４２ａとのなす角度４８は６０度となっている。なお、これらの寸法は、あくまで一例であり、設計上適切な値を選べばよい。

本実施形態１に対して突起のみを異ならせた関連技術１の振動素子では、クリスタルインピーダンスが６１ｋΩであった。これに対し、本実施形態１の振動素子では、クリスタルインピーダンスが５５ｋΩであった。よって、本実施形態１によるクリスタルインピーダンスの改善が確認された。

図７は、実施形態２の振動素子を示す平面図である。図８は、実施形態２の振動素子の一部を拡大して示す平面図である。図３は、図７におけるIII−III線縦断面図である。図９は、実施形態２の振動素子における寸法例を説明するための平面図である。以下、図３及び図７乃至図９に基づき説明する。

本実施形態２の振動素子６０では、第一突起６５１ａ，６５１ｂの向きが実施形態１と異なる。すなわち、エッチング残渣が発生しにくい方向へ突設された第一突起６５１ａ，６５１ｂは、Ｚ’軸を中心として−Ｙ’軸から反時計回りに１２０度の方向に突設されている。エッチング残渣が発生しにくい方向へ突設された第二突起６５２ａ，６５２ｂは、実施形態１と同様に、Ｚ’軸を中心として−Ｙ’軸から時計回りに６０度の方向に突設されている。

図８に示すように、本実施形態２では、第一突起６５１ａの角度６８１ａは１２０度、第二突起６５２ａの角度６８２ａは６０度である。そのため、実施形態１と同様に、エッチング残渣は次のように発生する。第一突起６５１ａの第一溝面１３１ａに対向する溝側面６６１ａ及び第二突起６５２ａの第二溝面１３２ａに対向する溝側面６６２ａでは、エッチング残渣が発生しにくい。第一突起６５１ａの第一壁面１４１ａに対向する壁側面６７１ａ及び第二突起６５２ａの第二溝面１３２ａに対向する壁側面６７２ａでは、エッチング残渣が発生するものの、電極の形成を妨げるようなエッチング残渣が発生しにくい。

したがって、本実施形態２によれば、第一溝面１３１ａ及び第二溝面１３２ａでの励振電極２１ｂの形成を妨げるようなエッチング残渣が第一突起６５１ａ及び第二突起６５２ａに発生しにくいので、実施形態１と同様にクリスタルインピーダンスをより低減できる。以上、第一突起６５１ａ及び第二突起６５２ａについて説明したが、第一突起６５１ｂ及び第二突起６５２ｂについても同様である。

以上の説明に用いた図面では、煩雑化を避けるためにエッチング残渣を図示しなかったが、図８に対応する図１０［２］に示すように実際はエッチング残渣が発生する。図８及び図１０［２］から明らかなように、溝側面６６１ａ及び溝側面６６２ａではエッチング残渣が発生しにくく、壁側面６７１ａ及び壁側面６７２ａでは電極の形成を妨げるようなエッチング残渣が発生しにくいことがわかる。

図８及び図９を用いて寸法例について説明する。図面において左右対称な部分は右又は左の一方のみについて説明する。振動腕部１２ａの幅４１は０．０４８６ｍｍ、第一突起６５１ａの間隔４２は０．０４ｍｍ、第一溝面１３１ａから第一壁面１４１ａまでの距離４３は０．０ｌｍｍ、隔壁１４ａの幅４４は０．００７ｍｍ、第一突起６５１ａの幅４５は０．００４ｍｍ、第二突起６５２ａの先端から第二溝面１３２ａまでの距離４６は０．００１５ｍｍ、壁側面６７１ａと第一壁面１４１ａとのなす角度４９は６０度、壁側面６７２ａと第二壁面１４２ａとのなす角度４８は６０度となっている。なお、これらの寸法は、あくまで一例であり、設計上適切な値を選べばよい。

本実施形態２に対して突起のみを異ならせた関連技術１の振動素子では、クリスタルインピーダンスが６１ｋΩであった。これに対し、本実施形態２の振動素子では、クリスタルインピーダンスが５４ｋΩであった。よって、本実施形態２によるクリスタルインピーダンスの改善が確認された。本実施形態２の振動素子のその他の構成、作用及び効果は、実施形態１のそれらと同様である。

以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。

１０ 振動素子
１１ 基部
１２ａ 振動腕部
１２１ａ 外側面
１２２ａ 内側面
１３ａ 溝部
１３１ａ 第一溝面
１３２ａ 第二溝面
１４ａ 隔壁
１４１ａ 第一壁面
１４２ａ 第二壁面
１５１ａ 第一突起
１６１ａ 溝側面
１７１ａ 壁側面
１８１ａ 角度
１５２ａ 第二突起
１６２ａ 溝側面
１７２ａ 壁側面
１８２ａ 角度
１２ｂ 振動腕部
１２１ｂ 内側面
１２２ｂ 外側面
１３ｂ 溝部
１３１ｂ 第一溝面
１３２ｂ 第二溝面
１４ｂ 隔壁
１４１ｂ 第一壁面
１４２ｂ 第二壁面
１５１ｂ 第一突起
１５２ｂ 第二突起
２１ａ 励振電極
２１ｂ 励振電極

３１ 水晶ウェハ
３２ 耐食膜
３３ 感光性レジスト膜

４１，４４，４５ 幅
４２ 間隔
４３，４６ 距離
４７，４８，４９ 角度

６０ 振動素子
６５１ａ 第一突起
６６１ａ 溝側面
６７１ａ 壁側面
６８１ａ 角度
６５２ａ 第二突起
６６２ａ 溝側面
６７２ａ 壁側面
６８２ａ 角度
６５１ｂ 第一突起
６５２ｂ 第二突起

８０ 振動素子
８１ 基部
８２ａ 振動腕部
８２１ａ 外側面
８２２ａ 内側面
８３ａ 溝部
８３１ａ 第一溝面
８３２ａ 第二溝面
８４ａ 隔壁
８４１ａ 第一壁面
８４２ａ 第二壁面
８５１ａ 第一突起
８５２ａ 第二突起
８２ｂ 振動腕部
８２１ｂ 内側面
８２２ｂ 外側面
８３ｂ 溝部
８３１ｂ 第一溝面
８３２ｂ 第二溝面
８４ｂ 隔壁
８４１ｂ 第一壁面
８４２ｂ 第二壁面
８５１ｂ 第一突起
８５２ｂ 第二突起

Claims (6)

1. 基部と、この基部から同一方向に延設された二本の振動腕部と、これらの振動腕部に当該振動腕部の長手方向に沿って穿設され互いに対向する第一溝面及び第二溝面を有する溝部と、を備えた水晶振動素子において、
   前記第一溝面と前記第二溝面との間には、当該溝部内を前記長手方向に垂直な方向に複数に分割する隔壁が設けられ、
   前記隔壁は、前記第一溝面に対向する第一壁面及び第二溝面に対向する第二壁面を有し、
   前記第一壁面は前記第一溝面へ向けて突設された複数の第一突起を有し、前記第二壁面は前記第二溝面へ向けて突設された複数の第二突起を有し、
   前記第一溝面及び前記第二溝面はどちらも平面である、
   ことを特徴とする水晶振動素子。
2. 水晶の頂点を通る結晶軸をＺ軸、このＺ軸に垂直な平面内の稜線を結ぶ三つの結晶軸をＸ軸、前記Ｘ軸及び前記Ｚ軸に直交する座標軸をＹ軸とし、これらのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる座標系を前記Ｘ軸を中心として±５度の範囲で回転させたときの回転後の前記Ｙ軸及び前記Ｚ軸を、それぞれＹ’軸及びＺ’軸とした場合、
   前記二本の振動腕部の延設方向が前記Ｙ軸の反対方向である−Ｙ’軸の方向であり、前記二本の振動腕部の並ぶ方向が前記Ｘ軸の方向であり、
   前記第一突起は、前記Ｚ’軸を中心として前記−Ｙ’軸から反時計回りに６０±５度又は１２０±５度の方向に突設され、
   前記第二突起は、前記Ｚ’軸を中心として前記−Ｙ’軸から時計回りに６０±５度又は１２０±５度の方向に突設された、
   請求項１記載の水晶振動素子。
3. 前記第一突起は、前記Ｚ’軸を中心として前記−Ｙ’軸から反時計回りに６０度又は１２０度の方向に突設され、
   前記第二突起は、前記Ｚ’軸を中心として前記−Ｙ’軸から時計回りに６０度又は１２０度の方向に突設された、
   請求項２記載の水晶振動素子。
4. 基部と、この基部から同一方向に延設された二本の振動腕部と、これらの振動腕部に当該振動腕部の長手方向に沿って穿設され互いに対向する第一溝面及び第二溝面を有する溝部と、を備えた水晶振動素子を製造する方法であって、
   水晶ウェハの表裏に耐食膜を形成する耐食膜形成工程と、
   前記耐食膜上に感光性レジスト膜を形成する感光性レジスト膜形成工程と、
   前記基部及び前記二本の振動腕部となる部分の前記感光性レジスト膜を残し、かつ、前記溝部となる部分の前記感光性レジスト膜を除去する露光現像工程と、
   前記感光性レジスト膜で覆われていない前記耐食膜を除去することにより前記耐食膜からなるマスクを作成するパターニング工程と、
   前記耐食膜からなるマスクを用いて前記水晶ウェハをウェットエッチングするウェットエッチング工程と、
   を含み、
   前記露光現像工程では、前記第一溝面となる部分と前記第二溝面となる部分との間に、当該溝部内を前記長手方向に垂直な方向に複数に分割する隔壁となる部分の前記感光性レジスト膜が残され、
   前記隔壁となる部分は、前記第一溝面に対向する第一壁面となる部分及び第二溝面に対向する第二壁面となる部分を有し、
   前記第一壁面となる部分は前記第一溝面へ向けて突き出る複数の第一突起となる部分を有し、前記第二壁面となる部分は前記第二溝面へ向けて突き出る複数の第二突起となる部分を有し、
   前記第一溝面となる部分及び前記第二溝面となる部分はどちらも直線である、
   ことを特徴とする水晶振動素子の製造方法。
5. 水晶の頂点を通る結晶軸をＺ軸、このＺ軸に垂直な平面内の稜線を結ぶ三つの結晶軸をＸ軸、前記Ｘ軸及び前記Ｚ軸に直交する座標軸をＹ軸とし、これらのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる座標系を前記Ｘ軸を中心として±５度の範囲で回転させたときの回転後の前記Ｙ軸及び前記Ｚ軸を、それぞれＹ’軸及びＺ’軸とした場合、
   前記二本の振動腕部の延設方向が前記Ｙ’軸の反対方向である−Ｙ’軸の方向であり、前記二本の振動腕部の並ぶ方向が前記Ｘ軸の方向であり、
   前記第一突起となる部分は、前記Ｚ’軸を中心として前記−Ｙ’軸から反時計回りに６０±５度又は１２０±５度の方向に突き出る形状を有し、
   前記第二突起となる部分は、前記Ｚ’軸を中心として前記−Ｙ’軸から時計回りに６０±５度又は１２０±５度の方向に突き出る形状を有する、
   請求項４記載の水晶振動素子の製造方法。
6. 前記第一突起となる部分は、前記Ｚ’軸を中心として前記−Ｙ’軸から反時計回りに６０度又は１２０度の方向に突き出る形状を有し、
   前記第二突起となる部分は、前記Ｚ’軸を中心として前記−Ｙ’軸から時計回りに６０度又は１２０度の方向に突き出る形状を有する、
   請求項５記載の水晶振動素子の製造方法。

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