JP6439300B2 - エッチング方法 - Google Patents

Description

本発明は、エッチング方法に関するものである。

従来から、水晶を用いた振動素子が知られている。このような振動素子は、種々の電子機器の基準周波数源、発信源、ジャイロセンサー等として広く用いられている。また、このような振動素子は、例えば、エッチング方法を用いて、基材をパターニングして、所定形状の被加工物（構造体）を得ることにより製造される。

ところで、エッチング方法を用いて被加工物を形成する場合、このエッチング方法は、メッキシードとなるシードメタルをスパッタ、蒸着等により形成する工程と、感光性フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィーにより所望のパターンにレジスト層を形成する工程と、レジスト層の開口部に、電解・無電解メッキでメッキマスクを形成する工程と、レジスト層を剥離剤等で除去し、パターニングされたマスクを得る工程と、マスクを用いた異方性プラズマエッチングにより基材を加工する工程とを含む（例えば、特許文献１、２参照。）。

上記のように、レジスト層を形成する工程において、このレジスト層のパターニングにフォトリソグラフィー法を用いると、現像時にレジスト層の上面側に位置するトップ部の断面形状がＲ形状となってしまう。

そのため、メッキマスクを形成する工程において、形成されるメッキマスクの形状は、レジスト層の形状に依存する。したがって、メッキマスクの厚みを、Ｒ形状となっている前記トップ部より高く形成すると、メッキマスクの幅が厚さ方向に応じてバラツキが生じてしまう。すなわち、メッキマスクのトップ部のパターン幅が変動してしまう。

その結果、基材を加工する工程において、メッキマスクを金属マスクとして用いて異方性ドライエッチングにより基材を加工すると、金属マスクの最大幅寸法が被加工物の寸法となる。そのため、基材を良好なパターン寸法精度で加工することができず、優れた寸法精度の被加工物を得ることができないという問題が生じ、この被加工物を、例えば、振動素子とした場合、この振動素子に所望の振動特性を発揮させることができなかった。

特開２００３−４５８７１号公報 特開２００７−２３４９１２号公報

本発明の目的は、基材を良好なパターン寸法精度で加工して、優れた寸法精度の被加工物を得ることができるエッチング方法を提供することにある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本発明のエッチング方法は、基材上に、断面形状に、垂直成分と前記垂直成分上に位置するＲ形状成分とを備えるレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層を用いて、前記垂直成分の厚さ以下のマスクを形成する工程と、
前記マスクを用いたドライエッチングにより前記基材を加工する工程と、
を含むことを特徴とする。

これにより、基材を良好なパターン寸法精度で加工して、優れた寸法精度の被加工物を得ることができる。

［適用例２］
本発明のエッチング方法では、前記マスクを形成する工程では、前記マスクをメッキで形成することが好ましい。

これにより、基材上に、レジスト層の厚みの７０％以下の厚さで、パターニングされたマスクを得ることができる。

［適用例３］
本発明のエッチング方法では、前記レジスト層を形成する工程よりも前に、気相成膜法により、基材上にシード層を形成する工程を含むことが好ましい。

これにより、メッキ法を用いたマスクの形成時に、シードメタルを含むシード層より、マスクの構成材料が基材上に積層するのを促進させることができる。

［適用例４］
本発明のエッチング方法では、前記マスクを形成する工程よりも前に、レジスト層の厚さを測定する工程を含むことが好ましい。

これにより、前記マスクを形成する工程において、優れた精度で、マスクをレジスト層の厚みの７０％以下の厚さで成膜することができる。

［適用例５］
本発明のエッチング方法では、前記レジスト層を形成する工程において、前記レジスト層の平均厚さは１０μｍ以上４０μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。

これにより、マスクを形成する工程において形成されるマスクを、レジスト層の厚みの７０％以下の厚さのものとしても、基材を加工する工程において、異方性ドライエッチングで用いるマスクとしての機能を発揮させることができる。

［適用例６］
本発明のエッチング方法では、前記基材を加工する工程では、前記ドライエッチングは、ＣＦ系の反応性ガスを用いたプラズマエッチング法であることが好ましい。
これにより、より優れた寸法精度で被加工物を得ることができる。

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

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

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

図１は、本発明のエッチング方法を適用して製造された振動子の構成例を示す平面図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１に示す振動子の振動素子の断面図（図１中のＢ−Ｂ線断面図）である。図４〜図６は、それぞれ、図１に示す振動子の振動素子の製造方法を説明するための断面図である。図７および図８は、それぞれ、本発明のエッチング方法を説明するための断面図である。

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

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

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

振動基板３は、Ｙ’軸方向を長さ方向に持ち、Ｘ軸方向を幅方向に持ち、Ｚ’軸方向を厚さ方向に持っている。また、振動基板３は、そのほぼ全域（後述する溝５５、５６、５７、５８が形成されている領域を除く）にわたって、ほぼ同じ厚さを有している。振動基板３の厚さ（Ｚ’軸方向の長さ）Ｔとしては、特に限定されないが、１１０μｍ以上、１５０μｍ以下であることが好ましく、１２０μｍ以上、１３０μｍ以下であることがより好ましい。これにより、十分な機械的強度が得られ、また、Ｑ値を高く、ＣＩ値を低くしつつ、異方性プラズマエッチングにより、微細形状を容易に作成することができる。すなわち、振動基板３の厚さＴが前記下限値未満であると、他の条件によっては、Ｑ値が低く、ＣＩ値が高くなり、また、機械的強度が不足し、振動基板３が破損するおそれがある。また、振動基板３の厚さＴが前記上限値を超えると、振動素子２の過度な大型化に繋がってしまうおそれがある。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

振動素子２の製造方法は、水晶基板（基材）を用意する工程と、水晶基板を異方性プラズマエッチングによってパターニングすることにより、基部４と、振動腕５、６と、支持部７とを有する振動基板３を形成する工程とを含む。以下、詳細に説明する。

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

次に、図４（ｂ）に示すように、第１マスクＭ１を介して（用いて）水晶基板３０に異方性プラズマエッチングを行う。この異方性プラズマエッチングにより、振動素子２の振動方向と直交（交差）する方向に対してエッチングを行う。これにより、基部４と、溝５５、５６、６５、６６が形成されていない振動腕５、６と、支持部７とが一体的に形成される（ただし、基部４および支持部７については図示しない）。次に、図４（ｃ）に示すように、マスクＭ１を除去する。

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

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

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

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

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

上述のような振動素子の製造方法において、前記マスクＭ１〜Ｍ３を用いた異方性プラズマエッチング方法に、本発明のエッチング方法が適用されるが、以下、このエッチング方法について説明する。

（本発明のエッチング方法）
本発明のエッチング方法は、水晶基板（基材）３０を用意する工程と、水晶基板３０上に、感光性フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィーにより所望のパターンにレジスト層１７を形成する工程と、レジスト層１７を用いて、レジスト層１７の厚みの７０％以下の厚さのマスク１５を形成する工程と、マスク１５を用いた異方性プラズマエッチングにより水晶基板３０を加工する工程とを含む。

かかる構成の本発明のエッチング方法を、前述したマスクＭ１〜Ｍ３を用いた水晶基板３０の異方性ドライエッチングに、適用することで、水晶基板（基材）３０を良好なパターン寸法精度で加工して、優れた寸法精度の振動基板（被加工物）３を得ることができる。

以下、このエッチング方法について、詳述する。なお、以下では、マスク１５を、メッキ法を用いて形成する場合を一例に説明する。

［１］まず、Ｚカットの水晶基板（基材）３０を用意し、その後、図７（ａ）に示すように、水晶基板３０上にシード層である下地層１６を形成する。

この下地層（シード層）１６は、例えば、スパッタリングや蒸着等のシードメタルを用いた気相成膜法を用いて形成することが好ましい。これにより、メッキ法を用いたマスク１５の形成時に、シードメタルを含む下地層１６に、マスク１５の構成材料が水晶基板３０上に積層する際のシード層としての機能を発揮させることができる。

また、下地層１６の構成材料としては、マスク１５を形成する際、その形成を促すことが可能なものであれば特に限定されず、例えば、Ｃｒ、Ｃｕ等が挙げられる。

［２］次に、図７（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー法を用いて、下地層１６上にレジスト層１７を形成する。

このレジスト層１７は、形成すべきマスク１５の外形形状に対応した開口部１７１を備えるように所望の形状にパターニングし得るマスクである。すなわち、レジスト層１７を形成しない部位にマスク１５を形成し得るようにパターニングされたマスクである。

また、フォトリソグラフィー法を用いたレジスト層１７の形成は、例えば、下地層１６上に、レジスト材料（感光性フォトレジスト）を塗布（供給）した後、レジスト層１７の形状に対応するフォトマスクを介して露光した後、現像液で現像することで行うことができる。

ここで、このようにフォトリソグラフィーを用いてレジスト層１７を形成すると、現像液を用いた現像時に、レジスト層１７の上面側に位置するトップ部の断面形状が湾曲したＲ形状となってしまう。すなわち、レジスト層１７は、水晶基板３０側に位置し、開口部１７１における内周面が水晶基板３０の上面に対して垂直に立設する垂直成分１７２と、この垂直成分１７２上に位置し、前記内周面の内径がレジスト層１７の下面側から上面側に向かって漸増するＲ形状成分１７３とを備える形状に形成される。

なお、レジスト材料を塗布する方法としては、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット法、マイクロコンタクトプリンティング法等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

さらに、レジスト材料（感光性フォトレジスト）は、ネガ型のレジスト材料およびポジ型のレジスト材料のいずれであってもよい。

また、レジスト層１７は、その平均厚さが１０μｍ以上、４０μｍ以下であることが好ましく、１５μｍ以上、２５μｍ以下であることがより好ましい。これにより、次工程［３］において形成されるマスク１５を、レジスト層１７の厚みの７０％以下の厚さのものとしても、後工程［４］において、異方性ドライエッチングで用いるマスクとしての機能を発揮させることができる。

［３］次に、メッキ法により、レジスト層１７を用いて、開口部１７１で露出する下地層１６上にマスク１５を形成する。

この際、本発明では、レジスト層１７の厚みの７０％以下の厚さのマスク１５を形成する。

ここで、前述のように、フォトリソグラフィーを用いてレジスト層１７を形成すると、レジスト層１７は、水晶基板３０側に位置する垂直成分１７２と、この垂直成分１７２上に位置するＲ形状成分１７３とを備える形状に形成されるが、マスク１５の厚さを、レジスト層１７の厚みの７０％以下の厚さで形成することで、垂直成分１７２の厚さ以下の厚さを有するマスク１５を形成することができる。すなわち、Ｒ形状成分１７３を、マスク１５を形成するためのマスクとして用いることなく、垂直成分１７２のみを、マスクとして用いて、マスク１５を形成することができる。したがって、マスク１５を、その幅が厚さ方向に応じてバラツキを生じることなく、形成することができる。すなわち、マスク１５は、その上部（トップ部）で幅が変動することなく、厚さ方向において一定の幅を有するものとして形成される。
このような形状を有するマスク１５は、具体的には、次のようにして形成される。

［３−１］ まず、図８（ａ）に示すように、メッキ法により、レジスト層１７の開口部１７１で露出する下地層１６上に、レジスト層１７の厚みの７０％以下となる厚さのマスク１５を形成する。

なお、メッキ法としては、電解メッキ法および無電解メッキ法のいずれであってもよいが、無電解メッキ法であることが好ましい。無電解メッキ法によれば、大掛かりな装置を用いることなく、優れた成膜精度で均一な膜厚のマスク１５を形成することができる。

また、マスク１５の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉのような金属材料の他、これらの合金、窒化物、フッ化物および酸化物等が挙げられる。

［３−２］ 次に、レジスト層１７を除去するとともに、レジスト層１７に対応する位置の下地層１６を除去する。

これにより、水晶基板３０上に、レジスト層の厚みの７０％以下の厚さで、パターニングされたマスク１５が得られる（図８（ｂ）参照。）。

このレジスト層１７の除去は、好ましくはレジスト剥離液を用いて行うことができるが、その他、例えば、プラズマエッチング、リアクティブエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法を用いて行うことができ、また、下地層１６の除去は、前記物理的エッチング法を用いて行うことができるため、レジスト層１７および下地層１６の除去は、これらを適宜組み合わせることで実施可能である。

なお、本工程［３］に先立って、レジスト層１７の厚さを測定しておくことが好ましい。これにより、本工程［３］において、マスク１５を、優れた精度で、レジスト層の厚みの７０％以下の厚さで成膜することができる。

また、レジスト層１７の厚さの測定は、例えば、接触式の計測器または屈折率を利用した非接触式の測定器を用いて行うことができる。

［４］ 次に、図８（ｃ）に示すように、マスク１５を用いた異方性ドライエッチングを行うことで、マスク１５から露出する水晶基板３０を除去する。
これにより、水晶基板３０が所定の形状（マスク１５の形状）にパターニングされる。

ここで、前述の通り、前記工程［３］において、マスク１５は、その上部（トップ部）で幅が変動することなく、厚さ方向において一定の幅を有するものとして形成されている。そのため、本工程［４］において、このマスク１５を金属マスクとして用いて異方性プラズマエッチングにより水晶基板３０を加工することにより、優れた寸法精度で水晶基板３０を除去（加工）することができる。

したがって、マスク１５を用いた本発明のエッチング方法を、前述したマスクＭ１〜Ｍ３を用いた異方性ドライエッチングに適用することで、振動腕５、６と、基部４と、支持部７とを有する振動基板３を、優れた寸法精度で形成することができる。

また、異方性ドライエッチングは、特に限定されないが、例えば、ＣＦ系の反応性ガスをエッチャントとして用いたプラズマエッチング法であることが好ましい。これにより、優れた異方性により水晶基板３０を除去することができるため、より優れた寸法精度で振動基板３を得ることができる。

ＣＦ系の反応性ガスとしては、ＣＦ系の反応性ガスを含む混合ガスであることが好ましい。

このＣＦ系のガスとしては、ＣＦ₄ ，ＣＨＦ₃ ，Ｃ₂ Ｆ₆ ，Ｃ₄ Ｆ₈ およびＣ₅ Ｆ₈ 等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。また、ＣＦ系のガスを含む混合ガスとしては、ＣＦ系のガスの他、ＣＯ，Ａｒ，Ｏ₂ およびＮ₂ のうち少なくとも１種を含むものが挙げられる。

また、異方性プラズマエッチングの際に、より優れた異方性を発揮させるには、チャンバー内の圧力、プラズマ密度、温度、エッチャント（ガス種）およびバイアスパワーのようなエッチング条件のうちの少なくとも１種を変更することにより容易に行うことができる。

なお、本実施形態では、メッキ法を用いてマスク１５を形成する場合について説明したが、マスク１５の形成方法は、この場合に限定されず、例えば、インクジェット法を用いて金属系の液状材料をレジスト層１７が備える開口部１７１に選択的に供給した後、この液状材料を固化することでマスク１５を形成するようにしてもよい。

また、この場合、前記工程［１］における下地層１６の形成を省略するようにしてもよい。

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

図９は、発振器の実施形態を示す断面図である。
図９に示す発振器１０は、振動子１と、振動素子２を駆動するためのＩＣチップ８０とを有している。以下、発振器１０について、前述した振動子との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

図９に示すように、発振器１０では、ベース９１の凹部９１１にＩＣチップ８０が固定されている。ＩＣチップ８０は、凹部９１１の底面に形成された複数の内部端子１２０と電気的に接続されている。複数の内部端子１２０には、接続端子９５１、９６１と接続されているものと、外部端子９５３、９６３と接続されているものがある。ＩＣチップ８０は、振動素子２の駆動を制御するための発振回路（回路）を有している。ＩＣチップ８０によって振動素子２を駆動すると、所定の周波数の信号を取り出すことができる。

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

図１０は、電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する振動素子２（振動子１）が内蔵されている。

図１１は、電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、フィルター、共振器等として機能する振動素子２（振動子１）が内蔵されている。

図１２は、電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。

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

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

なお、振動素子を備える電子機器は、図１０のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図１１の携帯電話機、図１２のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレーター等に適用することができる。

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

図１３は、移動体を適用した自動車の構成を示す斜視図である。自動車１５００には、振動素子２（振動子１）が搭載されている。振動素子２は、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。

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

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

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

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

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

Claims (6)

1. 基材上に、断面形状に、垂直成分と前記垂直成分上に位置するＲ形状成分とを備えるレジスト層を形成する工程と、
   前記レジスト層を用いて、前記垂直成分の厚さ以下のマスクを形成する工程と、
   前記マスクを用いたドライエッチングにより前記基材を加工する工程と、
   を含むことを特徴とするエッチング方法。
2. 前記マスクを形成する工程では、前記マスクをメッキで形成する請求項１に記載のエッチング方法。
3. 前記レジスト層を形成する工程よりも前に、気相成膜法により、前記基材上にシード層を形成する工程を含む請求項１または２に記載のエッチング方法。
4. 前記マスクを形成する工程よりも前に、レジスト層の厚さを測定する工程を含む請求項１ないし３のいずれか１項に記載のエッチング方法。
5. 前記レジスト層を形成する工程において、前記レジスト層の平均厚さは１０μｍ以上４０μｍ以下の範囲内にある請求項１ないし４のいずれか１項に記載のエッチング方法。
6. 前記基材を加工する工程では、前記ドライエッチングは、ＣＦ系の反応性ガスを用いたプラズマエッチング法である請求項１ないし５のいずれか１項に記載のエッチング方法。

Images