JP6055273B2

JP6055273B2 - Method for manufacturing piezoelectric element

Info

Publication number: JP6055273B2
Application number: JP2012239816A
Authority: JP
Inventors: 木崎　茂; 茂木崎; 真一森嶋
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2032-10-31
Also published as: JP2014090348A

Description

本発明は、電子機器などに用いられる圧電素子の製造方法に関する。以下、圧電素子の一例として水晶振動素子を採り上げる。 The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric element used in an electronic device or the like. Hereinafter, a quartz crystal vibration element is taken as an example of a piezoelectric element.

コンピュータ、携帯電話又は小型情報機器等の電子機器には、電子部品の一つとして水晶振動子又は水晶発振器が搭載されている。この水晶振動子又は水晶発振器は、基準信号源やクロック信号源として用いられる。そして、水晶振動子や水晶発振器の内部には、水晶振動素子が含まれている。その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。 In an electronic device such as a computer, a mobile phone, or a small information device, a crystal resonator or a crystal oscillator is mounted as one of electronic components. This crystal resonator or crystal oscillator is used as a reference signal source or a clock signal source. In addition, a crystal resonator element is included inside the crystal resonator and the crystal oscillator. As an example of the crystal resonator element, a tuning fork-type bent crystal resonator element (hereinafter abbreviated as “vibrator element”) will be described.

一般に、振動素子は、二本の振動腕部と、各振動腕部に設けられた溝部と、を備えている。図１７［Ａ］に、そのうちの一本の振動腕部１１２ａと、振動腕部１１２ａの一方の面に形成された二本の溝部１１３ａとについて、平面形状を示す。ここで、特許文献１に開示された従来技術の振動素子の製造方法について、図１４乃至図１７に基づき説明する。 In general, the vibration element includes two vibrating arm portions and a groove portion provided in each vibrating arm portion. FIG. 17A shows a planar shape of one of the vibrating arm portions 112a and two groove portions 113a formed on one surface of the vibrating arm portion 112a. Here, a manufacturing method of the conventional vibration element disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIGS.

まず、図１４［Ｄ］に示すように、水晶Ｚ板からなる基板１０１の表面及び裏面に金属膜１０２を形成し、金属膜１０２の上にフォトレジスト膜１０３ａを形成し、振動腕部１１２ａとなる領域１０４のみにフォトレジスト膜１０３ａが残るようにフォトレジスト膜１０３ａの一部を除去することにより、外形パターニングを行う。 First, as shown in FIG. 14D, a metal film 102 is formed on the front and back surfaces of a substrate 101 made of a crystal Z plate, a photoresist film 103a is formed on the metal film 102, and a vibrating arm 112a and External patterning is performed by removing a part of the photoresist film 103a so that the photoresist film 103a remains only in the region 104 to be formed.

続いて、図１４［Ｅ］に示すように、図１４［Ｄ］でフォトレジスト膜１０３ａが形成されていない部分の金属膜１０２を、エッチングにより除去する。したがって、金属膜１０２が除去された部分には、水晶Ｚ板からなる基板１０１が表れることになる。 Subsequently, as shown in FIG. 14E, the metal film 102 in the portion where the photoresist film 103a is not formed in FIG. 14D is removed by etching. Therefore, the substrate 101 made of the quartz Z plate appears in the portion where the metal film 102 has been removed.

続いて、図１４［Ｆ］に示すように、図１４［Ｅ］で残っていたフォトレジスト膜１０３ａを全て除去する。 Subsequently, as shown in FIG. 14F, all of the photoresist film 103a remaining in FIG. 14E is removed.

続いて、図１５［Ｇ］に示すように、水晶Ｚ板からなる基板１０１の全面にフォトレジスト膜１０３ｂを形成する。 Subsequently, as shown in FIG. 15G, a photoresist film 103b is formed on the entire surface of the substrate 101 made of a crystal Z plate.

続いて、図１５［Ｈ］に示すように、フォトレジスト膜１０３ｂの一部を除去する。このとき、振動腕部１１２ａとなる領域１０４以外の部分のフォトレジスト膜１０３ｂを除去するだけでなく、溝部１１３ａとなる領域１０５に相当する部分のフォトレジスト膜１０３ｂも除去することにより、溝部パターニングを行う。 Subsequently, as shown in FIG. 15H, a part of the photoresist film 103b is removed. At this time, not only the portion of the photoresist film 103b other than the region 104 that becomes the vibrating arm portion 112a is removed, but also the portion of the photoresist film 103b that corresponds to the region 105 that becomes the groove portion 113a is removed, thereby patterning the groove portion. Do.

続いて、図１５［Ｉ］に示すように、外形エッチングを行う。すなわち、水晶Ｚ板からなる基板１０１において、振動腕部１１２ａとなる領域１０４のみを残してエッチングする。 Subsequently, as shown in FIG. 15 [I], outer shape etching is performed. That is, etching is performed on the substrate 101 made of a quartz Z-plate, leaving only the region 104 to be the vibrating arm portion 112a.

続いて、図１６［Ｊ］に示すように、溝部１１３ａとなる領域１０５に相当する部分の金属膜１０２を除去する。 Subsequently, as shown in FIG. 16J, a portion of the metal film 102 corresponding to the region 105 to be the groove 113a is removed.

続いて、図１６［Ｋ］に示すように、溝部エッチングを行う。すなわち、水晶Ｚ板からなる基板１０１において、溝部１１３ａとなる領域１０５を一定の深さにエッチングする。 Subsequently, as shown in FIG. 16 [K], groove etching is performed. That is, in the substrate 101 made of a quartz Z plate, the region 105 to be the groove 113a is etched to a certain depth.

最後に、図１６［Ｌ］に示すように、金属膜１０２及びフォトレジスト膜１０３ｂを全て除去することにより、表面及び裏面に二本ずつの溝部１１３ａが形成された振動腕部１１２ａが得られる。その後、振動腕部１１２ａに電極を形成することにより、振動素子が完成する。 Finally, as shown in FIG. 16 [L], by removing all of the metal film 102 and the photoresist film 103b, a vibrating arm portion 112a in which two grooves 113a are formed on the front surface and the back surface is obtained. Thereafter, an electrode is formed on the vibrating arm portion 112a to complete the vibrating element.

特許第３７２９２４９号公報Japanese Patent No. 3729249 特開２０１１−２１７０４１号公報JP 2011-217041 A

従来技術の振動素子の製造方法には、次のような問題があった。 The conventional method for manufacturing a vibration element has the following problems.

図１４［Ｄ］に示す外形パターニングの工程では、フォトマスク（図示せず）に描かれた外形パターンをフォトレジスト膜１０３ａに露光する。図１５［Ｈ］に示す溝部パターニングの工程では、フォトマスク（図示せず）に描かれた溝部パターンをフォトレジスト膜１０３ｂに露光する。図１７［Ａ］は、外形パターンの中心線１２１と溝部パターンの中心線１３１とが一致した場合である。この場合は、所望の特性の振動素子が得られる。なお、フォトマスクとは、例えばガラス基板にクロムなどで所定のパターンが描かれたものであり、ガラスマスクとも呼ばれる。 In the external patterning step shown in FIG. 14D, the external pattern drawn on the photomask (not shown) is exposed to the photoresist film 103a. In the groove patterning step shown in FIG. 15H, the photoresist film 103b is exposed to a groove pattern drawn on a photomask (not shown). FIG. 17A shows a case where the center line 121 of the outer pattern matches the center line 131 of the groove pattern. In this case, a vibration element having desired characteristics can be obtained. Note that a photomask is a glass substrate in which a predetermined pattern is drawn with chromium or the like, and is also called a glass mask.

一方、図１７［Ｂ］は、外形パターンの中心線１２１と溝部パターンの中心線１３１とがずれた場合の一例である。中心線１２１に対して中心線１３１が図において右方向にアライメント誤差Ｓだけずれており、溝部１１３ａを含めた振動腕部１１２ａが左右非対称となっている。このような構造の振動素子では、左右の振動バランスが崩れることにより、振動漏れが生じてクリスタルインピーダンスが増加したり、主振動モード以外の他の振動モードによるスプリアス発振が発生したりする。 On the other hand, FIG. 17B is an example when the center line 121 of the outer shape pattern and the center line 131 of the groove pattern are shifted. The center line 131 is shifted in the right direction by an alignment error S with respect to the center line 121, and the vibrating arm portion 112a including the groove 113a is asymmetrical in the left-right direction. In the vibration element having such a structure, the left and right vibration balance is lost, and therefore, vibration leakage occurs, crystal impedance increases, or spurious oscillation occurs due to vibration modes other than the main vibration mode.

近年、振動素子がますます小型化することにより、このようなアライメント誤差の影響もますます深刻な問題になっている。 In recent years, as the vibration element is further miniaturized, the influence of such an alignment error has become an increasingly serious problem.

そこで、本発明の目的は、外形パターンと溝部パターンとのアライメント誤差の影響を無くすことにより特性を改善し得る、圧電素子の製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a piezoelectric element that can improve the characteristics by eliminating the influence of the alignment error between the outer pattern and the groove pattern.

本発明に係る製造方法は、
振動部とこの振動部に設けられた溝部とを備える圧電素子を製造する方法であって、
圧電効果を有する基板の上に、前記振動部の外形を含む当該振動部を拡大した領域からなる振動部拡大領域を覆う第一のマスクを形成する第一のマスク形成工程と、
この第一のマスクの上に、前記溝部を除く前記振動部となる領域を覆う第二のマスクを形成する第二のマスク形成工程と、
この第二のマスク形成工程の後に、前記第一のマスクを用いて前記基板をエッチングすることにより、前記振動部拡大領域の外形を形成する第一の基板エッチング工程と、
この第一の基板エッチング工程の後に、前記第二のマスクを用いて前記第一のマスクをエッチングするマスクエッチング工程と、
このエッチングされた前記第一のマスクを用いて前記基板をエッチングすることにより、前記振動部の外形及び前記溝部を形成する第二の基板エッチング工程と、
を含み、
前記第一のマスク形成工程では、
前記基板の上に互いに異なる金属からなる第一及び第二の耐食膜をこの順に積層し、
この第二の耐食膜の上にフォトレジスト膜を形成し、
このフォトレジスト膜に前記第一のマスクのパターンを露光及び現像し、
現像した前記フォトレジスト膜を用いて前記第一及び第二の耐食膜をエッチングし、
残った前記フォトレジスト膜を剥離することにより、
前記第一の耐食膜からなる前記第一のマスクを形成し、
前記第二のマスク形成工程では、
前記第二の耐食膜の上にフォトレジスト膜を形成し、
このフォトレジスト膜に前記第二のマスクのパターンを露光及び現像し、
現像したフォトレジスト膜を用いて前記第二の耐食膜をエッチングし、
残った前記フォトレジスト膜を剥離することにより、
前記第二の耐食膜からなる前記第二のマスクを形成する、
ことを特徴とする。 The manufacturing method according to the present invention includes:
A method of manufacturing a piezoelectric element comprising a vibrating part and a groove provided in the vibrating part,
A first mask forming step of forming a first mask on a substrate having a piezoelectric effect, which covers a vibrating portion enlarged region including a region obtained by enlarging the vibrating portion including the outer shape of the vibrating portion;
On the first mask, a second mask forming step of forming a second mask that covers the region to be the vibration part excluding the groove part,
After the second mask formation step, a first substrate etching step of forming an outer shape of the vibrating part enlarged region by etching the substrate using the first mask;
After this first substrate etching step, a mask etching step of etching the first mask using the second mask;
Etching the substrate using the etched first mask to form a second substrate etching step for forming the outer shape of the vibrating portion and the groove portion;
Including
In the first mask forming step,
The first and second corrosion-resistant films made of different metals are laminated on the substrate in this order,
Form a photoresist film on this second corrosion-resistant film,
Exposing and developing the pattern of the first mask on this photoresist film,
Etching the first and second corrosion resistant films using the developed photoresist film,
By peeling off the remaining photoresist film,
Forming the first mask made of the first corrosion-resistant film;
In the second mask formation step,
Forming a photoresist film on the second corrosion-resistant film;
Exposing and developing the pattern of the second mask on this photoresist film,
Etch the second corrosion-resistant film using the developed photoresist film,
By peeling off the remaining photoresist film,
Forming the second mask made of the second corrosion-resistant film;
It is characterized by that.

本発明によれば、振動部の外形を含む振動部拡大領域を覆う第一のマスクを用いて基板をエッチングした後に、溝部を除く振動部となる領域を覆う第二のマスクを用いて基板を更にエッチングして振動部の外形及び溝部を同時に形成することにより、第二のマスクの元となるフォトマスクには外形パターンと溝部パターンとが一枚に描かれているので、これらのパターン間でアライメント誤差は発生せず、しかも第一のマスクのパターンと第二のマスクのパターンとの位置ずれは振動部拡大領域で吸収できるので、これらのアライメント誤差の影響も無くすことができ、圧電素子の特性の向上及び歩留まりの向上を達成できる。 According to the present invention, after the substrate is etched using the first mask that covers the vibration part enlarged region including the outer shape of the vibration part, the substrate is formed using the second mask that covers the region that becomes the vibration part excluding the groove part. Further, the outer shape of the vibrating portion and the groove portion are simultaneously formed by etching, so that the outer shape pattern and the groove portion pattern are drawn on one sheet on the photomask which is the source of the second mask. An alignment error does not occur, and the positional deviation between the first mask pattern and the second mask pattern can be absorbed by the enlarged region of the vibration part, so that the influence of these alignment errors can be eliminated, and the piezoelectric element Improvement of characteristics and improvement of yield can be achieved.

実施形態１の製造方法で得られる振動素子を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a vibration element obtained by the manufacturing method of Embodiment 1. 図１におけるII−II線縦断面図である。It is the II-II line longitudinal cross-sectional view in FIG. 図１の振動素子を素子搭載部材に実装した状態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the state which mounted the vibration element of FIG. 1 on the element mounting member. 実施形態１の製造方法における各工程を示す断面図であり、図４［Ａ］、図４［Ｂ］、図４［Ｃ］の順に工程が進行する。It is sectional drawing which shows each process in the manufacturing method of Embodiment 1, and a process progresses in order of FIG. 4 [A], FIG. 4 [B], and FIG. 4 [C]. 実施形態１の製造方法における各工程を示す断面図であり、図５［Ｄ］、図５［Ｅ］、図５［Ｆ］の順に工程が進行する。It is sectional drawing which shows each process in the manufacturing method of Embodiment 1, and a process progresses in order of FIG. 5 [D], FIG. 5 [E], and FIG. 5 [F]. 実施形態１の製造方法における各工程を示す断面図であり、図６［Ｇ］、図６［Ｈ］、図６［Ｉ］の順に工程が進行する。It is sectional drawing which shows each process in the manufacturing method of Embodiment 1, and a process progresses in order of FIG. 6 [G], FIG. 6 [H], and FIG. 6 [I]. 実施形態１の製造方法における各工程を示す断面図であり、図７［Ｊ］、図７［Ｋ］、図７［Ｌ］の順に工程が進行する。It is sectional drawing which shows each process in the manufacturing method of Embodiment 1, and a process progresses in order of FIG. 7 [J], FIG. 7 [K], and FIG. 7 [L]. 実施形態１の製造方法における各工程を示す断面図であり、図８［Ｍ］、図８［Ｎ］の順に工程が進行する。It is sectional drawing which shows each process in the manufacturing method of Embodiment 1, and a process progresses in order of FIG. 8 [M] and FIG. 8 [N]. 実施形態１で得られる振動素子の一部を示す平面図であり、図９［Ａ］は第一のマスクの振動腕部における中心線と第二のマスクの振動腕部における中心線とが一致した場合であり、図９［Ｂ］は第一のマスクの振動腕部における中心線と第二のマスクの振動腕部における中心線とがずれた場合の一例である。FIG. 9A is a plan view showing a part of the vibration element obtained in Embodiment 1, and FIG. 9A shows that the center line of the vibration arm portion of the first mask matches the center line of the vibration arm portion of the second mask. FIG. 9B shows an example in which the center line in the vibrating arm portion of the first mask and the center line in the vibrating arm portion of the second mask are shifted. 実施形態２の製造方法における各工程を示す断面図であり、図１０［Ａ］、図１０［Ｂ］、図１０［Ｃ］の順に工程が進行する。It is sectional drawing which shows each process in the manufacturing method of Embodiment 2, and a process progresses in order of FIG. 10 [A], FIG. 10 [B], and FIG. 10 [C]. 実施形態２の製造方法における各工程を示す断面図であり、図１１［Ｄ］、図１１［Ｅ］、図１１［Ｆ］の順に工程が進行する。It is sectional drawing which shows each process in the manufacturing method of Embodiment 2, and a process progresses in order of FIG. 11 [D], FIG. 11 [E], and FIG. 11 [F]. 実施形態２の製造方法における各工程を示す断面図であり、図１２［Ｇ］、図１２［Ｈ］、図１２［Ｉ］の順に工程が進行する。It is sectional drawing which shows each process in the manufacturing method of Embodiment 2, and a process progresses in order of FIG. 12 [G], FIG. 12 [H], and FIG. 12 [I]. 実施形態２の製造方法における各工程を示す断面図であり、図１３［Ｊ］、図１３［Ｋ］、図１３［Ｌ］の順に工程が進行する。It is sectional drawing which shows each process in the manufacturing method of Embodiment 2, and a process progresses in order of FIG. 13 [J], FIG. 13 [K], and FIG. 13 [L]. 従来技術の製造方法における各工程を示す断面図であり、図１４［Ｄ］、図１４［Ｅ］、図１４［Ｆ］の順に工程が進行する。It is sectional drawing which shows each process in the manufacturing method of a prior art, and a process progresses in order of FIG. 14 [D], FIG. 14 [E], and FIG. 14 [F]. 従来技術の製造方法における各工程を示す断面図であり、図１５［Ｇ］、図１５［Ｈ］、図１５［Ｉ］の順に工程が進行する。It is sectional drawing which shows each process in the manufacturing method of a prior art, and a process progresses in order of FIG. 15 [G], FIG. 15 [H], and FIG. 15 [I]. 従来技術の製造方法における各工程を示す断面図であり、図１６［Ｊ］、図１６［Ｋ］、図１６［Ｌ］の順に工程が進行する。It is sectional drawing which shows each process in the manufacturing method of a prior art, and a process progresses in order of FIG. 16 [J], FIG. 16 [K], and FIG. 16 [L]. 従来技術で得られる振動素子の一部を示す平面図であり、図１７［Ａ］は外形パターンの中心線と溝部パターンの中心線とが一致した場合であり、図１７［Ｂ］は外形パターンの中心線と溝部パターンの中心線とがずれた場合の一例である。FIG. 17A is a plan view showing a part of a vibration element obtained by a conventional technique, FIG. 17A is a case where the center line of the outer pattern matches the center line of the groove pattern, and FIG. This is an example of the case where the center line of the groove and the center line of the groove pattern are shifted.

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。また、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。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, the same reference numerals are used for substantially the same components. Moreover, since the shape drawn on drawing is drawn so that those skilled in the art can understand easily, it does not necessarily correspond with an actual dimension and ratio.

図１は、実施形態１の製造方法で得られる振動素子を示す平面図である。図２は、図１におけるII−II線縦断面図である。図３は、図１の振動素子を素子搭載部材に実装した状態を示す概略断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。 FIG. 1 is a plan view illustrating a vibration element obtained by the manufacturing method according to the first embodiment. 2 is a longitudinal sectional view taken along line II-II in FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a state where the vibration element of FIG. 1 is mounted on an element mounting member. Hereinafter, description will be given based on these drawings.

本実施形態１の振動素子１０は、振動部としての二本の振動腕部１２ａ，１２ｂと、振動腕部１２ａ，１２ｂのそれぞれに設けられた溝部１３ａ，１３ｂと、を基本的に備え、更に基部１１も備えている。 The vibration element 10 according to the first embodiment basically includes two vibration arm portions 12a and 12b as vibration portions, and groove portions 13a and 13b provided in the vibration arm portions 12a and 12b, respectively. A base 11 is also provided.

振動腕部１２ａ，１２ｂは、それぞれ基部１１から同じ方向に延設されている。基部１１及び振動腕部１２ａ，１２ｂは、水晶振動片１５を構成する。振動素子１０は、水晶振動片１５の他に、パッド電極２１ａ，２１ｂ、励振電極２２ａ，２２ｂ、周波数調整用金属膜２３ａ，２３ｂ、配線パターン２４ａ，２４ｂなども備えている。 The vibrating arm portions 12a and 12b extend from the base portion 11 in the same direction. The base 11 and the vibrating arm portions 12 a and 12 b constitute a crystal vibrating piece 15. In addition to the crystal vibrating piece 15, the vibration element 10 includes pad electrodes 21a and 21b, excitation electrodes 22a and 22b, frequency adjusting metal films 23a and 23b, wiring patterns 24a and 24b, and the like.

次に、振動素子１０の構成について更に詳しく説明する。 Next, the configuration of the vibration element 10 will be described in more detail.

基部１１は、平面視略四角形の平板となっている。水晶振動片１５は、基部１１と振動腕部１２ａ，１２ｂとが一体となって音叉形状をなしており、成膜技術、フォトリソグラフィ技術、化学エッチング技術により製造される。 The base 11 is a flat plate having a substantially rectangular shape in plan view. The quartz crystal resonator element 15 has a tuning fork shape in which the base 11 and the vibrating arms 12a and 12b are integrated, and is manufactured by a film forming technique, a photolithography technique, and a chemical etching technique.

溝部１３ａ，１３ｂは、振動腕部１２ａの表裏面に二本ずつ及び振動腕部１２ｂの表裏面に二本ずつ、基部１１との境界部分から振動腕部１２ａ，１２ｂの先端に向って、振動腕部１２ａ，１２ｂの長さ方向と平行に所定の長さで設けられる。なお、溝部１３ａ，１３ｂは、本実施形態１では振動腕部１２ａの表裏面に二本ずつ及び振動腕部１２ｂの表裏面に二本ずつ設けられているが、それらの本数に制限はなく、例えば振動腕部１２ａの表裏面に一本ずつ及び振動腕部１２ｂの表裏面に一本ずつ設けてもよく、また、表裏のどちらか片面にのみ設けてもよい。 The groove portions 13a, 13b vibrate from the boundary portion with the base 11 toward the tips of the vibrating arm portions 12a, 12b, two on the front and back surfaces of the vibrating arm portion 12a and two on the front and back surfaces of the vibrating arm portion 12b. The arm portions 12a and 12b are provided with a predetermined length parallel to the length direction of the arms 12a and 12b. In the first embodiment, two grooves 13a and 13b are provided on the front and back surfaces of the vibrating arm 12a and two grooves on the front and back surfaces of the vibrating arm 12b. However, the number of the grooves 13a and 13b is not limited. For example, one may be provided on the front and back surfaces of the vibrating arm portion 12a and one on each of the front and back surfaces of the vibrating arm portion 12b, or may be provided on only one side of the front and back surfaces.

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２２ａが設けられ、表裏面の溝部１３ａの内側及び当該二つの溝部１３ａの間に励振電極２２ｂ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が同極となるように、両側面に励振電極２２ｂが設けられ、表裏面の溝部１３ｂの内側及び当該二つの溝部１３ｂの間に励振電極２２ａ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２２ａと溝部１３ａ内に設けられた励振電極２２ｂとが異極同士となり、振動腕部１２ｂにおいては両側面に設けられた励振電極２２ｂと溝部１３ｂ内に設けられた励振電極２２ａとが異極同士となる。 The vibrating arm portion 12a is provided with excitation electrodes 22a on both side surfaces so that the planes facing each other across the crystal have the same polarity. An electrode 22b is provided. Similarly, the vibrating arm portion 12b is provided with excitation electrodes 22b on both side surfaces so that the planes facing each other across the crystal have the same polarity, and inside the groove portion 13b on the front and back surfaces and on the two groove portions 13b. An excitation electrode 22a is provided between them. Accordingly, in the vibrating arm portion 12a, the excitation electrode 22a provided on both side surfaces and the excitation electrode 22b provided in the groove portion 13a have different polarities, and in the vibrating arm portion 12b, the excitation electrode 22b provided on both side surfaces. And the excitation electrode 22a provided in the groove 13b have different polarities.

基部１１には、パッド電極２１ａ，２１ｂと、パッド電極２１ａ，２１ｂと励振電極２２ａ，２２ｂの間を電気的に接続する配線パターン２４ａ，２４ｂと、が設けられる。パッド電極２１ａ、励振電極２２ａ、周波数調整用金属膜２３ａ及び配線パターン２４ａは、互いに電気的に導通している。パッド電極２１ｂ、励振電極２２ｂ、周波数調整用金属膜２３ｂ及び配線パターン２４ｂも、互いに電気的に導通している。 The base 11 is provided with pad electrodes 21a and 21b and wiring patterns 24a and 24b that electrically connect the pad electrodes 21a and 21b and the excitation electrodes 22a and 22b. The pad electrode 21a, the excitation electrode 22a, the frequency adjusting metal film 23a, and the wiring pattern 24a are electrically connected to each other. The pad electrode 21b, the excitation electrode 22b, the frequency adjusting metal film 23b, and the wiring pattern 24b are also electrically connected to each other.

振動素子１０は、パッド電極２１ａ，２１ｂ及び導電性接着剤３１を介して、素子搭載部材３２側のパッド電極３３に固定されると同時に電気的に接続される。 The vibration element 10 is fixed and electrically connected to the pad electrode 33 on the element mounting member 32 side via the pad electrodes 21 a and 21 b and the conductive adhesive 31.

次に、振動素子１０の動作を説明する。音叉型の振動素子１０を振動させる場合、パッド電極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の表裏の溝部１３ａに設けられた励振電極２２ｂはプラス電位となり、振動腕部１２ａの両側面に設けられた励振電極２２ａ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の表裏の溝部１３ｂに設けられた励振電極２２ａはマイナス電位となり、振動腕部１２ｂの両側面に設けられた励振電極２２ｂ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。 Next, the operation of the vibration element 10 will be described. When the tuning fork type vibration element 10 is vibrated, an alternating voltage is applied to the pad electrodes 21a and 21b. When an electrical state after application is instantaneously captured, the excitation electrodes 22b provided in the groove portions 13a on the front and back of the vibrating arm portion 12a have a positive potential, and the excitation electrodes 22a provided on both side surfaces of the vibrating arm portion 12a are A negative electric potential is generated, and an electric field is generated from positive to negative. At this time, the excitation electrode 22a provided in the groove 13b on the front and back sides of the vibrating arm portion 12b has a negative potential, and the excitation electrode 22b provided on both side surfaces of the vibrating arm portion 12b has a positive potential, and is generated in the vibrating arm portion 12a. The polarity is opposite to the polarity, and an electric field is generated from plus to minus. The electric field generated by the alternating voltage causes a stretching phenomenon in the vibrating arm portions 12a and 12b, and a flexural vibration mode having a predetermined resonance frequency is obtained.

図４乃至図８は、本実施形態１の製造方法における各工程を示す断面図である。以下、図１乃至図８に基づき、本実施形態１の製造方法について説明する。 4 to 8 are cross-sectional views showing each step in the manufacturing method of the first embodiment. Hereinafter, the manufacturing method according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

振動腕部１２ａ，１２ｂの構造はどちらも同じであるので、図４乃至図８では振動腕部１２ａのみの製造工程を示す。本実施形態１の製造方法は、次の工程を含む。 Since both the structures of the vibrating arm portions 12a and 12b are the same, FIGS. 4 to 8 show a manufacturing process of only the vibrating arm portion 12a. The manufacturing method of Embodiment 1 includes the following steps.

圧電効果を有する基板４１の上に、振動腕部１２ａの外形を含む振動腕部１２ａを拡大した領域からなる振動部拡大領域４２を覆う第一のマスク４３を形成する第一のマスク形成工程（図４［Ａ］〜図５［Ｆ］）。 A first mask formation step of forming a first mask 43 covering a vibrating part enlarged region 42 formed by enlarging the vibrating arm part 12a including the outer shape of the vibrating arm part 12a on a substrate 41 having a piezoelectric effect ( FIG. 4 [A] to FIG. 5 [F]).

第一のマスク４３の上に、溝部１３ａを除く振動腕部１２ａとなる領域４４を覆う第二のマスク４５を形成する第二のマスク形成工程（図６［Ｇ］〜図７［Ｊ］）。 A second mask forming step of forming a second mask 45 covering the region 44 to be the vibrating arm portion 12a excluding the groove portion 13a on the first mask 43 (FIG. 6G to FIG. 7J). .

第二のマスク形成工程の後に、第一のマスク４３を用いて基板４１をエッチングすることにより、振動部拡大領域４２の外形を形成する第一の基板エッチング工程（図７［Ｋ］）。 After the second mask forming step, a first substrate etching step (FIG. 7 [K]) for forming the outer shape of the vibrating portion enlarged region 42 by etching the substrate 41 using the first mask 43.

第一の基板エッチング工程の後に、第二のマスク４５を用いて第一のマスク４３をエッチングするマスクエッチング工程（図７［Ｌ］）。 After the first substrate etching step, a mask etching step (FIG. 7 [L]) for etching the first mask 43 using the second mask 45.

エッチングされた第一のマスク４３を用いて基板４１をエッチングすることにより、振動腕部１２ａの外形及び溝部１３ａを形成する第二の基板エッチング工程（図８［Ｍ］）。 A second substrate etching step for forming the outer shape of the vibrating arm portion 12a and the groove portion 13a by etching the substrate 41 using the etched first mask 43 (FIG. 8M).

主に図４［Ａ］〜図５［Ｆ］に基づき、第一のマスク形成工程について説明する。 The first mask forming step will be described mainly based on FIGS. 4A to 5F.

まず、図４［Ａ］に示すように、水晶Ｚ板などの基板４１を用意する。 First, as shown in FIG. 4A, a substrate 41 such as a crystal Z plate is prepared.

続いて、図４［Ｂ］に示すように、基板４１の上に互いに異なる金属からなる第一の耐食膜５１及び第二の耐食膜５２をこの順に積層する。本実施形態１では、第一の耐食膜５１としてクロム、第二の耐食膜５２として金を用いる。成膜方法は、スパッタリングや蒸着を用いる。 Subsequently, as shown in FIG. 4B, a first corrosion resistant film 51 and a second corrosion resistant film 52 made of different metals are laminated on the substrate 41 in this order. In the first embodiment, chromium is used as the first corrosion-resistant film 51 and gold is used as the second corrosion-resistant film 52. As a film forming method, sputtering or vapor deposition is used.

続いて、図４［Ｃ］に示すように、第二の耐食膜５２の上にフォトレジスト膜５３を形成する。フォトレジスト膜５３は、ネガ型でもポジ型でもどちらでもよく、例えばスピンコート法によって形成される。 Subsequently, as shown in FIG. 4C, a photoresist film 53 is formed on the second corrosion-resistant film 52. The photoresist film 53 may be either a negative type or a positive type, and is formed by, for example, a spin coating method.

続いて、図５［Ｄ］に示すように、フォトレジスト膜５３に第一のマスク４３のパターンを露光及び現像する。このパターンは、振動部拡大領域４２のパターンであり、外形パターンよりも一回り大きい。 Subsequently, as shown in FIG. 5D, the pattern of the first mask 43 is exposed and developed on the photoresist film 53. This pattern is a pattern of the vibration part enlarged region 42 and is slightly larger than the outer shape pattern.

続いて、図５［Ｅ］に示すように、現像したフォトレジスト膜５３を用いて第一及び第二の耐食膜５１，５２をエッチングする。このとき、フォトレジスト膜５３に覆われていない金からなる第二の耐食膜５２を、ヨウ素及びヨウ化カリウムの混合液でエッチングする。この混合液ではクロムはエッチングされない。そして、第二の耐食膜５２及びフォトレジスト膜５３に覆われていないクロムからなる第一の耐食膜５１を、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸の混合液でエッチングする。この混合液では金はエッチングされない。 Subsequently, as shown in FIG. 5E, the first and second corrosion resistant films 51 and 52 are etched using the developed photoresist film 53. At this time, the second corrosion-resistant film 52 made of gold that is not covered with the photoresist film 53 is etched with a mixed solution of iodine and potassium iodide. This mixture does not etch chromium. Then, the first corrosion-resistant film 51 made of chromium that is not covered with the second corrosion-resistant film 52 and the photoresist film 53 is etched with a mixed solution of ceric ammonium nitrate and perchloric acid. In this mixed solution, gold is not etched.

最後に、図５［Ｆ］に示すように、残ったフォトレジスト膜５３を剥離することにより、第一の耐食膜５１からなる第一のマスク４３を形成する。 Finally, as shown in FIG. 5F, the remaining photoresist film 53 is peeled off to form a first mask 43 made of the first corrosion-resistant film 51.

主に図６［Ｇ］〜図７［Ｊ］に基づき、第二のマスク形成工程について説明する。 The second mask formation step will be described mainly based on FIGS. 6 [G] to 7 [J].

まず、図６［Ｇ］に示すように、第二の耐食膜５２の上にフォトレジスト膜５４を形成する。フォトレジスト膜５４は、ネガ型でもポジ型でもどちらでもよく、例えばスピンコート法によって形成される。 First, as shown in FIG. 6G, a photoresist film 54 is formed on the second corrosion-resistant film 52. The photoresist film 54 may be either a negative type or a positive type, and is formed by, for example, a spin coating method.

続いて、図６［Ｈ］に示すように、フォトレジスト膜５４に第二のマスク４５のパターンを露光及び現像する。このパターンは、溝部１３ａを除く振動腕部１２ａとなる領域４４であり、振動部拡大領域４２よりも一回り小さく、かつ、溝部１３ａとなる領域４６が抜けている。 Subsequently, as shown in FIG. 6H, the pattern of the second mask 45 is exposed and developed on the photoresist film 54. This pattern is a region 44 that becomes the vibrating arm portion 12a excluding the groove portion 13a, is slightly smaller than the vibrating portion enlarged region 42, and a region 46 that becomes the groove portion 13a is missing.

続いて、図６［Ｉ］に示すように、現像したフォトレジスト膜５４を用いて第二の耐食膜５２をエッチングする。このとき、金からなる第二の耐食膜５２をヨウ素及びヨウ化カリウムの混合液でエッチングする。 Subsequently, as shown in FIG. 6 [I], the second corrosion-resistant film 52 is etched using the developed photoresist film 54. At this time, the second corrosion-resistant film 52 made of gold is etched with a mixed solution of iodine and potassium iodide.

最後に、図７［Ｊ］に示すように、残ったフォトレジスト膜５４を剥離することにより、第二の耐食膜５２からなる第二のマスク４５を形成する。 Finally, as shown in FIG. 7J, the remaining photoresist film 54 is peeled off to form a second mask 45 made of the second corrosion-resistant film 52.

主に図７［Ｋ］に基づき、第一の基板エッチング工程について説明する。 The first substrate etching process will be described mainly with reference to FIG.

第一の基板エッチング工程では、第一のマスク４３に覆われていない基板４１すなわち水晶の露出面を、バッファードフッ酸（ＨＦ＋ＮＨ４Ｆ）を用いて完全に抜くことにより、振動部拡大領域４２の外形を形成する。 In the first substrate etching step, the substrate 41 that is not covered by the first mask 43, that is, the exposed surface of the crystal, is completely removed using buffered hydrofluoric acid (HF + NH4F), whereby the outer shape of the vibrating portion enlarged region 42 is obtained. Form.

主に図７［Ｌ］に基づき、マスクエッチング工程について説明する。 The mask etching process will be described mainly based on FIG.

マスクエッチング工程では、第二のマスク４５に覆われていない第一のマスク４３すなわちクロムの露出面を、硝酸第二セリウムアンモニウムと過塩素酸の混合液でエッチングする。 In the mask etching process, the first mask 43 that is not covered with the second mask 45, that is, the exposed surface of chromium, is etched with a mixed solution of ceric ammonium nitrate and perchloric acid.

主に図８［Ｍ］に基づき、第二の基板エッチング工程について説明する。 The second substrate etching process will be described mainly based on FIG.

第二の基板エッチング工程では、エッチングされた第一のマスク４３に覆われていない基板４１すなわち水晶の露出面を、バッファードフッ酸（ＨＦ＋ＮＨ４Ｆ）を用いエッチングする。このとき、溝部１３ａとなる領域４６は貫通しないように一定の深さまでエッチングし、振動腕部１２ａとなる領域４４は外形の外側を完全に抜くようにエッチングする。振動腕部１２ａとなる領域４４は側面からもエッチングされるので、溝部１３ａとなる領域４６よりも実質的なエッチングレートが大きい。 In the second substrate etching step, the substrate 41 that is not covered with the etched first mask 43, that is, the exposed surface of the crystal is etched using buffered hydrofluoric acid (HF + NH4F). At this time, the region 46 to be the groove 13a is etched to a certain depth so as not to penetrate, and the region 44 to be the vibrating arm 12a is etched so as to completely remove the outside of the outer shape. Since the region 44 to be the vibrating arm portion 12a is also etched from the side surface, the substantial etching rate is higher than that of the region 46 to be the groove portion 13a.

その後の工程について説明する。その後、図８［Ｎ］に示すように、残った第一及び第二の耐食膜５１，５２を除去することにより、表裏面に二本ずつ溝部１３ａが設けられた振動腕部１２ａが得られる。そして、図２に示すように、水晶振動片１５に電極膜を形成することにより、振動腕部１２ａにも励振電極２２ａ，２２ｂが形成され、振動素子１０が完成する。なお、図７［Ｊ］においてフォトレジスト膜５４を剥離せずに図６［Ｉ］に示すように残しておき、図８［Ｍ］と図８［Ｎ］との間で電極膜を形成してフォトレジスト膜５４を剥離することにより、電極をリフトオフで形成してもよい。 Subsequent steps will be described. Thereafter, as shown in FIG. 8 [N], the remaining first and second corrosion-resistant films 51 and 52 are removed to obtain a vibrating arm portion 12a having two grooves 13a on the front and back surfaces. . As shown in FIG. 2, by forming an electrode film on the crystal vibrating piece 15, excitation electrodes 22 a and 22 b are formed also on the vibrating arm portion 12 a, and the vibrating element 10 is completed. In FIG. 7J, the photoresist film 54 is not peeled and left as shown in FIG. 6I, and an electrode film is formed between FIG. 8M and FIG. Then, the electrode may be formed by lift-off by peeling off the photoresist film 54.

次に、本実施形態１の製造方法の効果について説明する。 Next, the effect of the manufacturing method of the first embodiment will be described.

本実施形態１では、振動腕部１２ａの外形を含む振動部拡大領域４２を覆う第一のマスク４３を用いて基板４１をエッチングした後に、溝部１３ａを除く振動腕部１２ａとなる領域４４を覆う第二のマスク４５を用いて基板４１を更にエッチングして振動腕部１２ａの外形及び溝部１３ａを同時に形成する。つまり、第二のマスク４５の元となるフォトマスクには外形パターンと溝部パターンとが一枚に描かれているので、第二のマスク４５は溝部１３ａを除く振動腕部１２ａとなる領域４４を覆うことから、これらのパターン間にアライメント誤差は発生しない。しかも、振動部拡大領域４２を設けたため第一のマスク４３のパターンと第二のマスク４５のパターンとの位置ずれの影響も無くすことができ、振動素子１０の特性の向上及び歩留まりの向上を達成できる。 In the first embodiment, after the substrate 41 is etched using the first mask 43 that covers the vibrating portion enlarged region 42 including the outer shape of the vibrating arm portion 12a, the region 44 that becomes the vibrating arm portion 12a excluding the groove portion 13a is covered. The substrate 41 is further etched using the second mask 45 to simultaneously form the outer shape of the vibrating arm portion 12a and the groove portion 13a. That is, since the outer shape pattern and the groove pattern are drawn on the photomask that is the basis of the second mask 45, the second mask 45 has a region 44 that becomes the vibrating arm 12a excluding the groove 13a. Since this is covered, no alignment error occurs between these patterns. In addition, since the vibration part enlarged region 42 is provided, the influence of the positional deviation between the pattern of the first mask 43 and the pattern of the second mask 45 can be eliminated, and the characteristics of the vibration element 10 and the yield can be improved. it can.

一回の基板エッチング工程だけで溝部と振動腕部の外形とを同時に形成する技術（例えば特許文献２）が知られている。この技術では、エッチング時間を長くすれば溝部が貫通してしまうので、水晶の結晶異方性によって生じる振動腕部の外形のエッチング残渣を小さくすることが難しく、エッチング時間を短くすれば振動腕部の外形が貫通せずに残ってしまうので、溝部を適当な深さで止めることも難しかった。これに対し、本実施形態１では、第一の基板エッチング工程（図７［Ｋ］）において、振動腕部１２ａの外形を最終的な寸法よりも大きく形成し、第二の基板エッチング工程（図８［Ｍ］）において、振動腕部１２ａに溝部１３ａを形成すると同時に振動腕部１２ａの外形を最終的な寸法に形成している。そのため、本実施形態１によれば、第一の基板エッチング工程において振動腕部１２ａの外形のエッチングに十分な時間をかけられるのでエッチング残渣を小さくでき、かつ、第二の基板エッチング工程において振動腕部１２ａの外形のエッチングは比較的短い時間でもよいので溝部１３ａを所望の深さに形成できる。 A technique (for example, Patent Document 2) that forms the groove and the outer shape of the vibrating arm at the same time only by a single substrate etching process is known. In this technique, if the etching time is lengthened, the groove portion penetrates. Therefore, it is difficult to reduce the etching residue of the outer shape of the vibrating arm portion caused by the crystal anisotropy of the crystal, and if the etching time is shortened, the vibrating arm portion It was difficult to stop the groove at an appropriate depth. On the other hand, in the first embodiment, in the first substrate etching step (FIG. 7 [K]), the outer shape of the vibrating arm portion 12a is formed larger than the final dimension, and the second substrate etching step (FIG. 8 [M]), the groove 13a is formed in the vibrating arm 12a, and at the same time, the outer shape of the vibrating arm 12a is formed to a final dimension. Therefore, according to the first embodiment, a sufficient time can be taken for the outer shape etching of the vibrating arm portion 12a in the first substrate etching step, so that the etching residue can be reduced, and the vibrating arm in the second substrate etching step. Since the etching of the outer shape of the portion 12a may be performed for a relatively short time, the groove portion 13a can be formed to a desired depth.

また、本実施形態１によれば、第二の耐食膜５２が金属からなるので、第二の耐食膜５２の密着性及び耐エッチング性に優れている。なお、第一の耐食膜５１及び第二の耐食膜５２（図４［Ｂ］）を互いに異なる金属にした理由は、第二の耐食膜５２からなる第二のマスク４５を用いて第一の耐食膜５１からなる第一のマスク４３をエッチングすること（図７［Ｌ］）を、可能にするためである。つまり、第一の耐食膜５１の金属と第二の耐食膜５２の金属とが異なれば、第一の耐食膜５１の金属を溶解し第二の耐食膜５２の金属を溶解しないエッチング液を選択することが可能となり、このエッチング液と第二のマスク４５とを用いて第一のマスク４３をエッチングすることができるからである。 Further, according to the first embodiment, since the second corrosion-resistant film 52 is made of metal, the adhesion and etching resistance of the second corrosion-resistant film 52 are excellent. The reason why the first corrosion resistant film 51 and the second corrosion resistant film 52 (FIG. 4B) are made of different metals is that the first mask 45 made of the second corrosion resistant film 52 is used to This is because it is possible to etch the first mask 43 made of the corrosion-resistant film 51 (FIG. 7 [L]). That is, if the metal of the first corrosion-resistant film 51 and the metal of the second corrosion-resistant film 52 are different, an etching solution that dissolves the metal of the first corrosion-resistant film 51 and does not dissolve the metal of the second corrosion-resistant film 52 is selected. This is because the first mask 43 can be etched using this etching solution and the second mask 45.

本実施形態１の製造方法の効果について、更に詳しく説明する。 The effect of the manufacturing method of Embodiment 1 will be described in more detail.

図５［Ｄ］に示す第一マスク４３のパターニングの工程では、フォトマスク（図示せず）に描かれた振動部拡大領域４２のパターンをフォトレジスト膜５３に露光する。図６［Ｈ］に示す第二のマスク４５のパターニングの工程では、フォトマスク（図示せず）に描かれた溝部１３ａを除く振動腕部１２ａとなる領域４４のパターンをフォトレジスト膜５４に露光する。図９［Ａ］は、第一のマスク４３の振動腕部１２ａにおける中心線４３１と第二のマスク４５の振動腕部１２ａにおける中心線４５１とが一致した場合である。この場合は、当然のことながら所望の特性の振動素子１０が得られる。 In the patterning process of the first mask 43 shown in FIG. 5D, the pattern of the vibrating portion enlarged region 42 drawn on the photomask (not shown) is exposed to the photoresist film 53. In the patterning process of the second mask 45 shown in FIG. 6H, the pattern of the region 44 to be the vibrating arm portion 12a excluding the groove portion 13a drawn on the photomask (not shown) is exposed to the photoresist film 54. To do. FIG. 9A shows a case where the center line 431 in the vibrating arm portion 12 a of the first mask 43 matches the center line 451 in the vibrating arm portion 12 a of the second mask 45. In this case, as a matter of course, the vibration element 10 having desired characteristics can be obtained.

一方、図９［Ｂ］は、第一のマスク４３の振動腕部１２ａにおける中心線４３１と第二のマスク４５の振動腕部１２ａにおける中心線４５１とがずれた場合の一例である。中心線４３１に対して中心線４５１が図において右方向にアライメント誤差Ｓだけずれているものの、溝部１１３ａを含めた振動腕部１２ａは左右対称となるので、この場合でも所望の特性の振動素子１０が得られる。これは、振動部拡大領域４２の上にこれよりも一回り小さい振動腕部１２ａとなる領域４４が形成されるため、振動部拡大領域４２の上で領域４４がずれたとしても所望の形状の振動腕部１２ａが得られるからである。 On the other hand, FIG. 9B is an example when the center line 431 in the vibrating arm portion 12 a of the first mask 43 and the center line 451 in the vibrating arm portion 12 a of the second mask 45 are shifted. Although the center line 451 is shifted from the center line 431 by the alignment error S in the right direction in the figure, the vibrating arm portion 12a including the groove 113a is bilaterally symmetrical. Is obtained. This is because the region 44 to be the vibrating arm portion 12a that is slightly smaller than this is formed on the vibration portion enlargement region 42, so that even if the region 44 is displaced on the vibration portion enlargement region 42, a desired shape is obtained. This is because the vibrating arm portion 12a is obtained.

したがって、図９［Ａ］に示す振動部拡大領域４２の大きさと振動腕部１２ａとなる領域４４の大きさとの差Ｄは、第一のマスク形成工程（図５［Ｄ］）における露光時の第一のマスク４３のパターンと第二のマスク形成工程（図６［Ｈ］）おける露光時の第二のマスク４５のパターンとの位置ずれ（アライメント誤差Ｓ）よりも大きいことが望ましい。つまり、Ｄ≧Ｓであれば振動腕部１２ａは所望の形状を保つが、Ｄ＜Ｓとなると（Ｓ−Ｄ）の分だけ、振動腕部１２ａの形状が欠けることになるので、振動素子１０の特性が劣化することになる。なお、図９ではわかりやすくするために一軸方向の位置ずれのみ示しているが、実際の位置ずれは全方向に発生するので、差Ｄも全方向に設けることが望ましい。もちろん、基部１１にも差Ｄを設けてもよい。 Accordingly, the difference D between the size of the vibrating portion enlarged region 42 and the size of the region 44 that becomes the vibrating arm portion 12a shown in FIG. 9A is the same as that during exposure in the first mask formation step (FIG. 5D). It is desirable that the positional deviation (alignment error S) between the pattern of the first mask 43 and the pattern of the second mask 45 at the time of exposure in the second mask formation step (FIG. 6 [H]) is larger. That is, if D ≧ S, the vibrating arm portion 12a maintains a desired shape, but if D <S, the shape of the vibrating arm portion 12a is lacking by (SD). The characteristics will deteriorate. In FIG. 9, only the positional deviation in one axis direction is shown for the sake of clarity, but since the actual positional deviation occurs in all directions, it is desirable to provide the difference D in all directions. Of course, the base 11 may also be provided with the difference D.

ただし、差Ｄは大きればよいというものでもない。つまり、振動部拡大領域４２は、第二の基板エッチング工程（図８［Ｍ］）において溝部１３ａが形成される時間内に振動腕部１２ａとなる領域４４までエッチングされる大きさであることが望ましい。第二の基板エッチング工程（図８［Ｍ］）において差Ｄに相当する基板４１は除去されるが、差Ｄが大きすぎると、エッチングに時間がかかりすぎて、溝部１３ａが貫通してしまうからである。 However, the difference D is not necessarily large. In other words, the vibrating portion enlarged region 42 is sized to be etched to the region 44 that becomes the vibrating arm portion 12a within the time when the groove portion 13a is formed in the second substrate etching step (FIG. 8 [M]). desirable. In the second substrate etching step (FIG. 8 [M]), the substrate 41 corresponding to the difference D is removed, but if the difference D is too large, the etching takes too much time and the groove 13a penetrates. It is.

ここで一例を述べれば、振動腕部１２ａとなる領域４４の幅（図において左右方向）が５０μｍであれば、振動部拡大領域４２の幅は５５μｍであり、差Ｄは２．５μｍである。このとき、アライメント誤差Ｓは少なくとも１μｍ程度である。 As an example, if the width (in the horizontal direction in the figure) of the region 44 to be the vibrating arm portion 12a is 50 μm, the width of the vibrating portion enlarged region 42 is 55 μm, and the difference D is 2.5 μm. At this time, the alignment error S is at least about 1 μm.

また、本実施形態１では、ウェットエッチングを用いているが、ドライエッチングを用いることもできる。ただし、基板４１が水晶からなる場合は、エッチングレートが大きいウェットエッチングが望ましい。 In the first embodiment, wet etching is used, but dry etching can also be used. However, when the substrate 41 is made of quartz, wet etching with a high etching rate is desirable.

図１０乃至図１３は、本実施形態２の製造方法における各工程を示す断面図である。以下、図１乃至図３及び図１０乃至図１３に基づき、本実施形態２の製造方法について説明する。 10 to 13 are cross-sectional views showing each step in the manufacturing method of the second embodiment. Hereinafter, the manufacturing method of the second embodiment will be described based on FIGS. 1 to 3 and FIGS. 10 to 13.

実施形態１における第二の耐食膜が金属からなるのに対して、本実施形態２では第二の耐食膜がフォトレジストからなる。そのため、本実施形態２では第二のマスク形成工程が実施形態１と最も異なる。 In the second embodiment, the second corrosion-resistant film is made of metal, whereas in the second embodiment, the second corrosion-resistant film is made of a photoresist. Therefore, in the second embodiment, the second mask formation process is the most different from the first embodiment.

振動腕部１２ａ，１２ｂの構造はどちらも同じであるので、図１０乃至図１３では振動腕部１２ａのみの製造工程を示す。本実施形態２の製造方法は、次の工程を含む。 Since both the structures of the vibrating arm portions 12a and 12b are the same, FIGS. 10 to 13 show a manufacturing process of only the vibrating arm portion 12a. The manufacturing method of Embodiment 2 includes the following steps.

圧電効果を有する基板４１の上に、振動腕部１２ａの外形を含む振動腕部１２ａを拡大した領域からなる振動部拡大領域４２を覆う第一のマスク４３を形成する第一のマスク形成工程（図１０［Ａ］〜図１１［Ｆ］）。 A first mask formation step of forming a first mask 43 covering a vibrating part enlarged region 42 formed by enlarging the vibrating arm part 12a including the outer shape of the vibrating arm part 12a on a substrate 41 having a piezoelectric effect ( FIG. 10 [A] to FIG. 11 [F]).

第一のマスク４３の上に、溝部１３ａを除く振動腕部１２ａとなる領域４４を覆う第二のマスク４５を形成する第二のマスク形成工程（図１２［Ｇ］〜図１２［Ｈ］）。 A second mask forming step for forming a second mask 45 covering the region 44 to be the vibrating arm portion 12a excluding the groove 13a on the first mask 43 (FIGS. 12G to 12H). .

第二のマスク形成工程の後に、第一のマスク４３を用いて基板４１をエッチングすることにより、振動部拡大領域４２の外形を形成する第一の基板エッチング工程（図１２［Ｉ］）。 After the second mask formation step, a first substrate etching step (FIG. 12 [I]) for forming the outer shape of the vibrating portion enlarged region 42 by etching the substrate 41 using the first mask 43.

第一の基板エッチング工程の後に、第二のマスク４５を用いて第一のマスク４３をエッチングするマスクエッチング工程（図１３［Ｊ］）。 After the first substrate etching step, a mask etching step (FIG. 13 [J]) for etching the first mask 43 using the second mask 45.

エッチングされた第一のマスク４３を用いて基板４１をエッチングすることにより、振動腕部１２ａの外形及び溝部１３ａを形成する第二の基板エッチング工程（図１３［Ｋ］）。 A second substrate etching step for forming the outer shape of the vibrating arm portion 12a and the groove portion 13a by etching the substrate 41 using the etched first mask 43 (FIG. 13 [K]).

主に図１０［Ａ］〜図１１［Ｆ］に基づき、第一のマスク形成工程について詳しく説明する。第一のマスク形成工程では、基板４１の上に金属からなる第一の耐食膜５１を形成し（図１０［Ａ］［Ｂ］）、第一の耐食膜５１の上にフォトレジスト膜５３を形成し（図１０［Ｃ］）、フォトレジスト膜５３に振動部拡大領域４２に相当する第一のマスク４３のパターンを露光及び現像し（図１１［Ｄ］）、現像したフォトレジスト膜５３を用いて第一の耐食膜５１をエッチングし（図１１［Ｅ］）、残ったフォトレジスト膜５３を剥離することにより（図１１［Ｆ］）、第一の耐食膜５１からなる第一のマスク４３を形成する。 The first mask forming step will be described in detail mainly based on FIGS. 10A to 11F. In the first mask formation step, a first corrosion-resistant film 51 made of metal is formed on the substrate 41 (FIGS. 10A and 10B), and a photoresist film 53 is formed on the first corrosion-resistant film 51. Then, the photoresist film 53 is exposed and developed with a pattern of the first mask 43 corresponding to the vibration portion enlarged region 42 (FIG. 11D), and the developed photoresist film 53 is formed. The first corrosion-resistant film 51 is etched (FIG. 11 [E]), and the remaining photoresist film 53 is peeled off (FIG. 11 [F]), whereby the first mask made of the first corrosion-resistant film 51 is used. 43 is formed.

主に図１２［Ｇ］〜図１２［Ｈ］に基づき、第二のマスク形成工程について詳しく説明する。第二のマスク形成工程では、第一のマスク４３の上にフォトレジストからなる第二の耐食膜５４ａを形成し（図１２［Ｇ］）、第二の耐食膜５４ａに領域４４に相当する第二のマスク４５のパターンを露光及び現像することにより（図１２［Ｈ］）、第二の耐食膜５４ａからなる第二のマスク４５を形成する。 The second mask formation step will be described in detail mainly based on FIGS. 12 [G] to 12 [H]. In the second mask formation step, a second corrosion-resistant film 54a made of a photoresist is formed on the first mask 43 (FIG. 12G), and a second corrosion-resistant film 54a corresponding to the region 44 is formed. By exposing and developing the pattern of the second mask 45 (FIG. 12 [H]), the second mask 45 made of the second corrosion-resistant film 54a is formed.

次に、本実施形態２の製造方法の効果について説明する。 Next, the effect of the manufacturing method of the second embodiment will be described.

本実施形態２によれば、第二の耐食膜５４ａがフォトレジストからなることにより、第二の耐食膜が金属からなる実施形態１に比べて次の効果を奏する。フォトレジストは金属に比べて、成膜及び剥離が容易でありかつ安価であるので、製造の容易化及び低価格化を達成できる。しかも、実施形態１における第二の耐食膜５２を積層する工程（図４［Ｂ］）、第二の耐食膜５２をエッチングする工程（図６［Ｉ］）及びフォトレジスト膜５４を剥離する工程（図７［Ｊ］）が不要になることにより、製造工程を簡素化できる。ただし、第二の耐食膜の密着性及び耐エッチング性などについては、本実施形態２のフォトレジストよりも実施形態１の金属の方が優れている。 According to the second embodiment, since the second corrosion-resistant film 54a is made of a photoresist, the following effects can be obtained compared to the first embodiment in which the second corrosion-resistant film is made of a metal. Since the photoresist is easier to form and peel and cheaper than metal, it is possible to achieve easy manufacture and low price. Moreover, the step of laminating the second corrosion-resistant film 52 in the first embodiment (FIG. 4B), the step of etching the second corrosion-resistant film 52 (FIG. 6I), and the step of peeling the photoresist film 54 By eliminating the need for (FIG. 7 [J]), the manufacturing process can be simplified. However, the metal of the first embodiment is superior to the photoresist of the second embodiment in terms of adhesion and etching resistance of the second corrosion resistant film.

次に、本実施形態２の変形例について説明する。 Next, a modification of the second embodiment will be described.

ネガ型のフォトレジストは、露光されると現像液に対して溶解性が低下し、現像後に露光部分が残る。これに対して、ポジ型のフォトレジストは、ネガ型とは逆に、露光されると現像液に対して溶解性が増大し、現像後に露光部が除去される。第二の耐食膜がポジ型のフォトレジストからなる場合は、次のような変形例を採ることも可能である。 When exposed to a negative photoresist, the solubility in the developer decreases, and the exposed portion remains after development. In contrast, a positive photoresist, contrary to a negative photoresist, has increased solubility in a developer when exposed to light, and the exposed portion is removed after development. When the second corrosion-resistant film is made of a positive photoresist, the following modification can be taken.

第一のマスク形成工程では、基板４１の上に金属からなる第一の耐食膜５１を形成し（図１０［Ａ］［Ｂ］）、第一の耐食膜５１の上にポジ型のフォトレジストからなる第二の耐食膜（フォトレジスト膜５３）を形成し（図１０［Ｃ］）、第二の耐食膜（フォトレジスト膜５３）に第一のマスク４３のパターンを露光及び現像し（図１１［Ｄ］）、現像した第二の耐食膜（フォトレジスト膜５３）を用いて第一の耐食膜５１をエッチングすることにより、第一の耐食膜５１からなる第一のマスク４３を形成する（図１１［Ｅ］）。 In the first mask formation step, a first corrosion-resistant film 51 made of metal is formed on the substrate 41 (FIGS. 10A and 10B), and a positive photoresist is formed on the first corrosion-resistant film 51. A second corrosion-resistant film (photoresist film 53) is formed (FIG. 10C), and the pattern of the first mask 43 is exposed and developed on the second corrosion-resistant film (photoresist film 53) (FIG. 10). 11 [D]), the first corrosion-resistant film 51 is etched using the developed second corrosion-resistant film (photoresist film 53), thereby forming the first mask 43 made of the first corrosion-resistant film 51. (FIG. 11 [E]).

第二のマスク形成工程では、第二の耐食膜５４ａ（実際は第一の耐食膜５１上に残っているフォトレジスト膜５３）に第二のマスク４５のパターンを露光及び現像することにより、第二の耐食膜５４ａ（実際はフォトレジスト膜５３）からなる第二のマスク４５を形成する（図１２［Ｈ］）。 In the second mask formation step, the pattern of the second mask 45 is exposed and developed on the second corrosion-resistant film 54a (actually, the photoresist film 53 remaining on the first corrosion-resistant film 51). The second mask 45 made of the corrosion resistant film 54a (actually the photoresist film 53) is formed (FIG. 12 [H]).

また、第二の耐食膜５４ａ（実際はフォトレジスト膜５３）に第二のマスク４５のパターンを露光する工程は、第一の耐食膜５１をエッチングする工程（図１１［Ｅ］）の前でもよい。つまり、第二の耐食膜５４ａ（実際はフォトレジスト膜５３）に第二のマスク４５のパターンを露光した状態で、第一の耐食膜５１をエッチングすることもできる。 Further, the step of exposing the pattern of the second mask 45 to the second corrosion-resistant film 54a (actually the photoresist film 53) may be performed before the step of etching the first corrosion-resistant film 51 (FIG. 11E). . That is, the first corrosion-resistant film 51 can be etched in a state where the pattern of the second mask 45 is exposed to the second corrosion-resistant film 54a (actually the photoresist film 53).

この変形例によれば、フォトレジスト膜５３を剥離する工程（図１１［Ｆ］）及びフォトレジストからなる第二の耐食膜５４ａを形成する工程（図１２［Ｇ］）が不要になるので、更に製造工程を簡素化できる。 According to this modification, the step of peeling the photoresist film 53 (FIG. 11 [F]) and the step of forming the second corrosion-resistant film 54 a made of photoresist (FIG. 12 [G]) are unnecessary. Furthermore, the manufacturing process can be simplified.

なお、本実施形態２及びその変形例におけるその他の構成、作用及び効果は、実施形態１のそれらと同様である。 Other configurations, operations, and effects in the second embodiment and its modifications are the same as those in the first embodiment.

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。 Although the present invention has been described with reference to the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention. Further, the present invention includes a combination of some or all of the configurations of the above-described embodiments as appropriate.

本発明は、振動部と溝部とを備える圧電素子であればどのようなものにでも利用でき、例えば水晶やセラミックスからなる圧電素子や、音叉型屈曲振動子、厚みすべり振動子、ジャイロセンサなどのセンサ素子にも利用可能である。 The present invention can be used for any piezoelectric element including a vibration part and a groove part, such as a piezoelectric element made of crystal or ceramics, a tuning fork type bending vibrator, a thickness shear vibrator, a gyro sensor, etc. It can also be used for sensor elements.

１０振動素子
１１基部
１２ａ，１２ｂ振動腕部
１３ａ，１３ｂ溝部
１５水晶振動片
２１ａ，２１ｂパッド電極
２２ａ，２２ｂ励振電極
２３ａ，２３ｂ周波数調整用金属膜
２４ａ，２４ｂ配線パターン
３１導電性接着剤
３２素子搭載部材
３３パッド電極
４１基板
４２振動部拡大領域
４３第一のマスク
４３１第一のマスクの振動腕部における中心線
４４振動腕部となる領域
４５第二のマスク
４５１第二のマスクの振動腕部における中心線
４６溝部となる領域
５１第一の耐食膜
５２第二の耐食膜
５３フォトレジスト膜
５４フォトレジスト膜
５４ａ第二の耐食膜
１０１基板
１０２金属膜
１０３ａフォトレジスト膜
１０３ｂフォトレジスト膜
１０４振動腕部となる領域
１０５溝部となる領域
１１２ａ振動腕部
１１３ａ溝部
１２１外形パターンの中心線
１３１溝部パターンの中心線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vibration element 11 Base part 12a, 12b Vibration arm part 13a, 13b Groove part 15 Crystal vibrating piece 21a, 21b Pad electrode 22a, 22b Excitation electrode 23a, 23b Frequency adjustment metal film 24a, 24b Wiring pattern 31 Conductive adhesive 32 Element mounting Member 33 Pad electrode 41 Substrate 42 Vibrating portion enlarged region 43 First mask 431 Center line in vibrating arm portion of first mask 44 Region to be vibrating arm portion 45 Second mask 451 In vibrating arm portion of second mask Center line 46 Region to be a groove 51 First corrosion resistant film 52 Second corrosion resistant film 53 Photoresist film 54 Photoresist film 54a Second corrosion resistant film 101 Substrate 102 Metal film 103a Photoresist film 103b Photoresist film 104 Vibrating arm part Area 105 to be groove area 112a vibrating arm Center line of 131 grooves pattern 113a groove 121 outer pattern

Claims

A method of manufacturing a piezoelectric element comprising a vibrating part and a groove provided in the vibrating part,
A first mask forming step of forming a first mask on a substrate having a piezoelectric effect, which covers a vibrating portion enlarged region including a region obtained by enlarging the vibrating portion including the outer shape of the vibrating portion;
On the first mask, a second mask forming step of forming a second mask that covers the region to be the vibration part excluding the groove part,
After the second mask formation step, a first substrate etching step of forming an outer shape of the vibrating part enlarged region by etching the substrate using the first mask;
After this first substrate etching step, a mask etching step of etching the first mask using the second mask;
Etching the substrate using the etched first mask to form a second substrate etching step for forming the outer shape of the vibrating portion and the groove portion;
Including
In the first mask forming step,
The first and second corrosion-resistant films made of different metals are laminated on the substrate in this order,
Form a photoresist film on this second corrosion-resistant film,
Exposing and developing the pattern of the first mask on this photoresist film,
Etching the first and second corrosion resistant films using the developed photoresist film,
By peeling off the remaining photoresist film,
Forming the first mask made of the first corrosion-resistant film;
In the second mask formation step,
Forming a photoresist film on the second corrosion-resistant film;
Exposing and developing the pattern of the second mask on this photoresist film,
Etch the second corrosion-resistant film using the developed photoresist film,
By peeling off the remaining photoresist film,
Forming the second mask made of the second corrosion-resistant film;
A method for manufacturing a piezoelectric element .

A method of manufacturing a piezoelectric element comprising a vibrating part and a groove provided in the vibrating part,
A first mask forming step of forming a first mask on a substrate having a piezoelectric effect, which covers a vibrating portion enlarged region including a region obtained by enlarging the vibrating portion including the outer shape of the vibrating portion;
On the first mask, a second mask forming step of forming a second mask that covers the region to be the vibration part excluding the groove part,
After the second mask formation step, a first substrate etching step of forming an outer shape of the vibrating part enlarged region by etching the substrate using the first mask;
After this first substrate etching step, a mask etching step of etching the first mask using the second mask;
Etching the substrate using the etched first mask to form a second substrate etching step for forming the outer shape of the vibrating portion and the groove portion;
Including
In the first mask forming step,
Forming a first corrosion-resistant film made of metal on the substrate;
Form a photoresist film on this first corrosion-resistant film,
Exposing and developing the pattern of the first mask on this photoresist film,
Etching the first anti-corrosion film using the developed photoresist film,
By peeling off the remaining photoresist film,
Forming the first mask made of the first corrosion-resistant film;
In the second mask formation step,
Forming a second corrosion-resistant film made of a photoresist on the first mask;
By exposing and developing the pattern of the second mask on the second corrosion-resistant film,
Forming said second mask of said second corrosion-resistant film,
The difference between the size of the vibrating part enlarged region and the size of the region that becomes the vibrating part is:
Greater than the positional deviation between the pattern of the first mask at the time of exposure in the first mask formation step and the pattern of the second mask at the time of exposure in the second mask formation step;
A method for manufacturing a piezoelectric element .

A method of manufacturing a piezoelectric element comprising a vibrating part and a groove provided in the vibrating part,
A first mask forming step of forming a first mask on a substrate having a piezoelectric effect, which covers a vibrating portion enlarged region including a region obtained by enlarging the vibrating portion including the outer shape of the vibrating portion;
On the first mask, a second mask forming step of forming a second mask that covers the region to be the vibration part excluding the groove part,
After the second mask formation step, a first substrate etching step of forming an outer shape of the vibrating part enlarged region by etching the substrate using the first mask;
After this first substrate etching step, a mask etching step of etching the first mask using the second mask;
Etching the substrate using the etched first mask to form a second substrate etching step for forming the outer shape of the vibrating portion and the groove portion;
Including
In the first mask forming step,
Forming a first corrosion-resistant film made of metal on the substrate;
A second corrosion-resistant film made of a positive photoresist is formed on the first corrosion-resistant film,
Exposing and developing the pattern of the first mask on the second corrosion-resistant film,
By etching the first corrosion resistant film using the developed second corrosion resistant film,
Forming the first mask made of the first corrosion-resistant film;
In the second mask formation step,
By exposing and developing the pattern of the second mask on the second corrosion-resistant film,
Forming said second mask of said second corrosion-resistant film,
The difference between the size of the vibrating part enlarged region and the size of the region that becomes the vibrating part is:
Greater than the positional deviation between the pattern of the first mask at the time of exposure in the first mask formation step and the pattern of the second mask at the time of exposure in the second mask formation step;
A method for manufacturing a piezoelectric element .

The difference between the size of the vibrating part enlarged region and the size of the region that becomes the vibrating part is:
Greater than the positional deviation between the pattern of the first mask at the time of exposure in the first mask formation step and the pattern of the second mask at the time of exposure in the second mask formation step;
The method for manufacturing a piezoelectric element according to claim 1 .

The vibration part enlarged region is a size that is etched to a region that becomes the vibration part within a time when the groove part is formed in the second substrate etching step.
The manufacturing method of the piezoelectric element as described in any one of Claims 1 thru | or 4 .

The substrate is made of quartz;
In the first and second substrate etching steps, wet etching is used.
Method for manufacturing a piezoelectric element according to any one of claims 1 to 5.