WO2004010577A1 - エッチング方法及びその方法によって成形されたエッチング成形品 - Google Patents

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WO2004010577A1
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etching
groove
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etched
molded
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Shunsuke Sato
Naoki Koda
Shunsuke Fukutomi
Takashi Shirai
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Daishinku Corporation
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    • H03H2003/0414—Resonance frequency
    • H03H2003/0492—Resonance frequency during the manufacture of a tuning-fork

Definitions

  • the present invention relates to an etching method and an etched molded article formed by the method.
  • the present invention relates to an etching method for etching a workpiece such as a quartz substrate into a predetermined shape and an etching molded article such as a quartz wafer formed by the method.
  • the present invention relates to measures for simplifying a control operation in an etching process.
  • a tuning fork type crystal resonator that can be easily reduced in size has been known as one type of piezoelectric vibration device. This type of vibrator is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
  • a tuning-fork type quartz vibrating piece having a predetermined electrode formed on the surface thereof using photolithography technology is applied to a quartz wafer formed into a tuning fork shape by etching.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-76806 states that the center of the front and back (main surface) of each leg of the tuning-fork type quartz vibrating piece is provided.
  • a configuration in which a groove is formed is disclosed.
  • a quartz substrate (quartz Z plate) 100 is processed into a plate shape.
  • metal films 101 and 101 made of Cr (chromium) and Au (gold) are vapor-deposited on the front and back surfaces of the quartz substrate 100 by a sputtering device (not shown) (FIG. 23 (b)
  • FIG. 23 (d) shows this state in cross section
  • FIG. 24 (a) shows a perspective view. In this state, as shown in FIG. 24 (a), the photoresist layers 102, 102 are formed so that a predetermined shape of the tuning fork type crystal wafer emerges.
  • the metal film 101 in the portion where the photoresist layer 102 is not formed in FIG. 23 (d) is removed with an Au etching solution and a Cr etching solution.
  • the crystal substrate 100 is exposed at the portion where the metal film 101 has been removed.
  • FIG. 23 (f) the photoresist layer 102 remaining in FIG. 23 (e) is entirely removed. Thereafter, as shown in FIG. 23 (g), a photoresist layer 105 is formed on the entire surface of the quartz substrate 100.
  • a part of the photoresist layer 105 is removed. Specifically, not only the photoresist layer 105 except for the vibrating reed forming region 103 and the frame portion 104 is removed, but also a portion corresponding to the groove portion 106 (see FIG. 23 (k)). Of the photoresist layer 105 is also removed.
  • outer shape etching is performed using a crystal etching solution. That is, external etching is performed to leave only the resonator element forming region 103 and the frame portion 104.
  • the metal film 101 corresponding to the groove 106 formed in the leg of the tuning-fork type quartz wafer is exposed to Au etching solution and Cr etching solution. Remove.
  • the quartz substrate 100 is immersed in a quartz etching solution for a predetermined time set in advance.
  • the quartz substrate 100 is etched to a predetermined depth, and grooves 106, 106,... Are formed on the front and back surfaces of the legs, so that the cross-sectional shape becomes substantially H-shaped.
  • a tuning-fork type quartz wafer having legs with a substantially H-shaped cross section as shown in FIG. 23 (k) is obtained. Is produced.
  • predetermined electrodes are formed on each surface of the vibrating region to produce a tuning-fork type quartz vibrating reed, and the tuning fork-type quartz vibrating reed is mounted in a package.
  • a quartz oscillator is manufactured.
  • the tuning fork type crystal resonator having the groove 106 as described above tends to have a greater variation in the vibration frequency than the one without the groove 106. For this reason, in order to suppress this variation, it is effective to process the groove 106 with high accuracy.
  • the tuning fork crystal unit having the groove 106 formed therein has a low CI value.
  • the groove 106 is processed with high precision. It is necessary.
  • etching time the time during which the quartz substrate 100 is immersed in the quartz etching solution. Is required. In other words, if the etching time is too short, the depth of the groove 106 cannot be sufficiently obtained. Conversely, if the etching time is too long, the depth of the groove 106 becomes large. In some cases, a problem arises in that the grooves 106, 106 on the front and back surfaces are connected to each other and a through hole is formed in the leg. For this reason, it is disclosed in the above-mentioned conventional document 1. In the method, the management of the etching time is complicated, and the workability is deteriorated.
  • a relatively large tuning-fork type quartz wafer can be used as a device capable of reducing the impedance.
  • this type of quartz wafer grooves are formed on the front and back surfaces of the legs by etching. The area of the bottom of the groove is relatively large.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an etching method for processing a formed object such as a quartz substrate by eliminating the need for controlling the etching time. While simplifying the control operation in the process, when a quartz substrate is used as the object to be formed and a groove is formed in this quartz substrate by etching, the exposure of pits on the bottom surface of the groove should be suppressed. It is in. Disclosure of the invention
  • Means for solving the problems of the present invention taken to achieve the above object is that, when performing an etching process, the shape of a region where the etching process is performed is set in advance, so that an etching amount is determined according to the region. It is intended to improve the processing accuracy of an etched product by utilizing a so-called etching stop technology.
  • the present invention is directed to an etching method for etching a predetermined etching region set on the surface of a molding object.
  • the amount of etching at the time of stopping the etching at the etching stop position corresponding to the shape of the etching region during the etching process for the above-mentioned etching region is substantially equal to the preset design etching amount.
  • the shape of the etching region is set in advance.
  • the width dimension on the short side of the etching region is set in advance so that the etching amount at the etching stop position during the etching process substantially matches the designed etching amount. I keep it.
  • etching time it is not necessary to strictly control the time during which the object is immersed in the etching solution (etching time), and if an etching time longer than the required minimum is secured, an appropriate etching amount can be obtained.
  • the etching area can be etched to the shape as designed. That is, only by appropriately setting the shape of the etching region in advance, an appropriate amount of etching can be obtained even if the etching time is too long, and this etching region can be formed with high processing accuracy.
  • the control operation can be simplified. Furthermore, a crystal plane appears on the etching surface of the etching region obtained by the etching stop technique.
  • the etching region on the surface of the molded article is etched by a central etching step of performing the etching process on the region other than the etched portion (Example 3 described using FIGS. 6 to 17 described later). ⁇ 7)).
  • etching is performed using the above-described etching method (the shape of the etching region is set in advance so that the etching amount substantially matches the designed etching amount).
  • the etching process is performed only on at least a part of the outer edge of the region.
  • a part of the etching region (at least a part of the outer edge of the etching region) is etched by a predetermined etching amount.
  • This etching amount is appropriately obtained by setting in advance the shape of the etching region targeted by the outer edge etching process and performing an etching stop action according to the shape.
  • the entire etching region is etched by a central etching process, thereby completing the etching process.
  • a relatively narrow area is preliminarily etched by an appropriate etching amount, and in the subsequent central etching step, the etching area is etched according to the etching amount appropriately obtained in the outer edge etching step. Is etched by a predetermined amount. For this reason, the amount of etching of the etching region finally obtained is appropriately set over the entire region, and even when etching a relatively large region, the processing accuracy of the etching molded product is improved. Can be improved.
  • a rectangular opening is formed in the main surface by etching a central portion on the main surface of a tuning-fork type quartz wafer.
  • the outer edge etching step only one pair of opposing sides and the periphery thereof among the sides of the rectangular opening in the groove is etched.
  • the tuning process is performed on the other hand, in the center etching step, an etching process is performed on a region between the pair of sides etched in the outer edge etching step.
  • the groove When the groove is formed on the main surface of the tuning-fork type crystal wafer in this way, even if the vibrating piece is miniaturized, the vibration loss of the leg is suppressed, and the C I value can be suppressed low, which is effective.
  • the groove By forming the groove by the above solution, the groove can be processed with high accuracy, the CI value can be effectively reduced, and the fluctuation of the oscillation frequency can be suppressed. .
  • first forming step of forming a quartz substrate, which is a molding object, into a tuning fork-shaped crystal wafer is performed after the first forming step.
  • This is performed by an outer edge etching process for forming a groove on the main surface of the substrate and a second forming process including a central etching process performed thereafter (described with reference to FIGS. 6 and 7 described later). This corresponds to the method of Example 3).
  • a step of forming a quartz substrate, which is an object to be formed, into a tuning-fork shaped quartz wafer and an outer edge etching step are performed simultaneously, and then a center etching step is performed (see FIG. 8 described later).
  • an etching process is performed on a workpiece with an etching delay film pre-existing only on the surface of the etching region formed by the central etching process in the etching region, and after the outer edge etching process is started. Then, the etching delay film is melted and removed, and thereafter, the central etching step is started (corresponding to the method of Example 6 described later with reference to FIGS. 12 and 13).
  • the number of etchings on the quartz substrate can be reduced, and problems such as surface roughness of the quartz wafer surface do not occur.
  • the outer edge etching step and the center etching step can be performed simultaneously when the quartz substrate is formed into a tuning fork shape.
  • the quartz substrate is formed.
  • the outer shape of the tuning fork type quartz wafer can be formed into a predetermined shape (tuning fork shape) by performing only one etching process on the main surface. Since the groove can be formed, it is possible to prevent the surface roughness of the crystal wafer surface and to simplify the forming process.
  • an etching molded product formed by any one of the above-mentioned solving means and having a crystal plane on an etching surface in an etching region is also included in the technical idea of the present invention.
  • the etched molded product is manufactured by the above-described manufacturing method.
  • the following are listed as means for performing the etching process on the outer shape and the groove portion of the molded article while utilizing the above method. That is, in order to form an etching molded product having a predetermined outer shape and a groove by etching the molded product, the molded product is formed outside the outer edge of the etched molded product to be molded.
  • the present invention is directed to an etching method for performing a contour etching operation of removing a side region by etching and a groove etching operation of recessing a groove forming region on a workpiece by etching.
  • an etching process is performed on the workpiece in a state where the etching delay film is previously present only on the surface of the groove forming region, and after the outer shape etching operation is started, the etching delay film is melted together with the outer shape etching. Then, after the etching delay film is melted and removed, when the object to be molded is etched by initiating the groove etching operation, a shape corresponding to the shape of the groove molding region during the groove etching operation with respect to the groove molding region.
  • the shape of the etching delay film is set in advance so that the etching amount at the time when the etching stops at the tuning stop position substantially matches the preset design groove depth dimension (described later). This is equivalent to the method of Example 2 described with reference to FIG. 4).
  • the etching delay film may be formed (setting of the material and the film thickness) so that the contour etching operation is performed in parallel at the start of the groove etching operation, or the contour etching operation is already performed at the start of the groove etching operation. May be formed so as to be completed.
  • the etching rates are different from each other A coating layer in which the materials are laminated and the upper layer is made of a material having an etching rate lower than that of the lower layer is formed in a region inside the outer edge of the etching molded product to be molded.
  • the lower layer use a material with a high etching rate, that is, a material that melts more easily in the etching solution! /
  • a material with a low etching rate that is, a material that does not easily melt in the etching liquid.
  • an etching process is performed on the object using the lower layer exposed by removing only the upper layer in the groove forming region as an etching delay film.
  • the etching process when the etching process is started on the molded object, the region immediately on the molded object where the etching delay film does not exist, that is, the region outside the outer edge of the etched molded product to be molded is immediately etched. Is started (start of the outline etching operation). On the other hand, in the region where the etching delay film is present on the molded object, that is, in the groove forming region, only the melting of the etching delay film is started, and the etching of the molded object in this portion is not yet completed. Not started.
  • etching of the object is also started in the groove forming region (groove etching operation).
  • the start of the) That is, the groove etching operation is performed in parallel with the outer shape etching operation.
  • the outline etching operation may have already been completed at the time of the start of the groove etching operation.
  • a groove having a predetermined depth is formed, and in the region outside the outer edge of the etched molded product in which the etching was started prior to the groove etching operation, the groove was sufficiently formed. A large amount of etching is obtained, and the external shape of the etched molded product is obtained in a desired shape.
  • a tuning fork type crystal wafer As a molded product formed by the above-mentioned etching method, a tuning fork type crystal wafer is specifically mentioned. In this case, the groove is formed at the center of the main surface.
  • the grooves are formed on the main surface of the tuning fork crystal wafer in this way, even if the tuning fork crystal resonator element manufactured using this tuning fork crystal wafer is miniaturized, the vibration loss of the legs is suppressed, and CI This is effective because the value can be kept low.
  • an etching molded product formed by any one of the above-mentioned solving means is also included in the technical idea of the present invention.
  • the following is a method of forming a groove (etching region) into a desired shape by the center etching step.
  • the central etching step is completed with a protrusion left in the center of the etching ridge.
  • the central etching step is completed in a state where the central portion of the etching region has become a flat surface substantially parallel to the surface of the workpiece (the main surface in the case of a quartz wafer).
  • the center etching step is completed with the center of the groove being a flat surface that is substantially parallel to the main surface of the quartz wafer, the cross-sectional shape of the left and right legs of the tuning fork type quartz wafer is formed into a substantially symmetrical shape. It is also possible to obtain a uniform thickness of the electrode film formed in the groove. For this reason, piezoelectric equipment using this quartz wafer (E.g., crystal oscillator) can be obtained well, and high performance can be achieved. '
  • an etching molded article formed by the above-mentioned etching method wherein a projection is formed at the center of the etching region (the center of the groove), or at the center of the etching region (the center of the groove).
  • a projection is formed at the center of the etching region (the center of the groove), or at the center of the etching region (the center of the groove).
  • the center of the groove is formed as a surface inclined with respect to the main surface of the crystal wafer. In other words, if it is found that the protrusions are formed as the shape of the center of the groove or that the groove is a flat surface substantially parallel to the main surface, it is determined that the etched product is manufactured by the above manufacturing method. Can be.
  • the inside of the etching processing area set on the surface of the molding object is partitioned into a plurality of etching areas adjacent to each other, and any one of the above-mentioned solving means is used as the etching processing for these etching areas.
  • one etching method is used. The etching surfaces in the individual etching regions are obtained by the etching stop technique, and the crystal planes appear.
  • the pits are not exposed from the crystal plane, it is possible to suppress the pits from being exposed on the etching surface as an entire etching processing range including a plurality of etching regions.
  • the etching processing range on the surface of the workpiece by the aggregation of a plurality of etching regions, it is possible to obtain an etching processing range with a relatively large area while suppressing the exposure of pits.
  • the range of etching tends to be large, but in this case, the exposure of the pit can be suppressed, and the surface of the molded object is etched in a predetermined shape. It can be carried out. If this technology is applied to a crystal oscillator, it is possible to perform etching so that the mass of the crystal wafer becomes the target mass, and the oscillation frequency of the crystal oscillator can be adjusted to the target frequency.
  • each etching region is as follows. One is to set the area to form an independent groove on the surface of the workpiece, and the other is to set each etching area to form a continuous groove on the surface of the workpiece.
  • an etching molded product molded by the etching method according to this solution wherein a crystal plane appears on the etching surface of a plurality of etching regions adjacent to each other on the surface of the molded object is also described in the technical scope of the present invention. It is a category of thought. In other words, by observing the state where a crystal plane appears on the etched surface of the etched molded product, it can be determined that the etched molded product is an etching molded product manufactured by the above-described manufacturing method.
  • FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a tuning-fork type quartz vibrating piece according to Examples 1 and 2, wherein FIG. 1A is a front view of the tuning-fork type quartz vibrating piece, and FIG. 1B is a view taken along the line II-II in FIG. FIG.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a forming process of the tuning-fork type quartz wafer according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the width dimension for removing the photoresist layer in the groove patterning and the depth dimension of the groove at the time of etching dust.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a forming process of the tuning-fork type quartz wafer according to the second embodiment.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams showing tuning-fork type quartz vibrating pieces according to Examples 3 to 6, wherein FIG. 5A is a front view of the tuning-fork type quartz vibrating piece, and FIG. 5B is a view taken along line VI-VI in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a first forming step of a method of forming a tuning-fork type quartz crystal wafer according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a second forming step of the method of forming the tuning-fork type quartz crystal wafer according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a first half of a tuning fork type quartz wafer forming process according to the fourth embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a latter half of a forming process of the tuning fork type quartz crystal wafer according to the fourth embodiment.
  • FIG. 10 shows the first half of the forming process of the tuning fork type quartz wafer according to the fifth embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating the latter half of the tuning process of the tuning-fork type quartz wafer according to the fifth embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram showing the first half of the steps of forming the tuning-fork type quartz wafer according to the sixth embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a latter half of the tuning fork-type crystal wafer forming process according to the sixth embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram corresponding to FIG. 7 showing the latter half of the tuning process of the tuning-fork type quartz wafer according to the seventh embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram corresponding to FIG. 9 showing the latter half of the forming process of the tuning-fork type quartz wafer according to the seventh embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram corresponding to FIG. 11 showing the latter half of the tuning fork-type crystal wafer forming process according to the seventh embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram corresponding to FIG. 13 and shows the latter half of the tuning fork-type crystal wafer forming process according to the seventh embodiment.
  • FIG. 18 (a) shows a leg cross-sectional shape showing an example of a crystal wafer formed by the method according to the present invention
  • FIG. 18 (b) shows a leg cross-sectional shape of a crystal wafer formed by the conventional method.
  • FIG. 19 is a diagram showing a first type of tuning-fork type quartz vibrating piece according to the eighth embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a second type of tuning-fork type quartz vibrating piece according to the eighth embodiment.
  • FIG. 21 is a perspective view of a quartz wafer showing various configurations for increasing the surface area of the leg.
  • FIG. 22 is a perspective view of a quartz wafer showing various other configurations for increasing the surface area of the leg.
  • FIG. 23 is a diagram showing a forming process of a tuning fork type quartz wafer in the prior art.
  • FIG. 24 is a perspective view showing a quartz substrate in the process of forming a tuning-fork type quartz wafer in the prior art.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention will be described with reference to a case where the present invention is applied to a forming method of a tuning-fork type crystal wafer constituting a tuning-fork type crystal resonator by etching.
  • FIG. 1A is a front view showing a tuning-fork type crystal vibrating piece 1 provided in the tuning-fork type crystal resonator according to the present embodiment.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1A.
  • This tuning-fork type quartz vibrating reed 1 has two legs 11 1 and 12, and the first and second excitation electrodes 13 and 14 are formed on each leg 11 1 and 12. .
  • the formation portions of these excitation electrodes 13 and 14 are hatched.
  • the tuning-fork type quartz vibrating reed 1 has rectangular grooves 11 c and 12 c formed in the center of the main surfaces lla and 12 a, which are the front and back surfaces of the legs 11 and 12. I have. An etching process for processing these grooves 11c and 12c will be described later.
  • grooves 11c and 12c are formed on the front and back surfaces of each leg 11 and 12 in this way, even if the tuning-fork type quartz vibrating piece 1 is miniaturized, the vibration loss of the legs 11 and 12 is reduced. This is effective because it can suppress the CI value (crystal impedance).
  • the first excitation electrode 13 is connected to the inside of the groove 11 c formed in the front and back (main surface) 11 a of one leg 11 and the side surface 12 b of the other leg 12. And are connected to each other.
  • the second excitation electrode 14 is formed between the inside of the groove 12 c formed in the front and back (main surface) 12 a of the other leg 12 and the side surface 1 1 b of the one leg 11. And are connected to each other.
  • These excitation electrodes 13 and 14 are thin films formed by vapor deposition of chromium (Cr) and gold (Au), and the thickness is set to, for example, 200 OA.
  • the tuning-fork type quartz vibrating piece 1 is supported by a base, and a cap is attached to an outer peripheral portion of the base so as to cover the tuning fork-type quartz vibrating piece 1 to constitute a tuning fork-type quartz vibrator.
  • the method for forming a tuning fork type quartz wafer according to the present embodiment includes a first forming step for forming a quartz substrate as a workpiece into a predetermined shape (tuning fork shape) excluding the grooves 11 c and 12 c. This is performed after the first forming step, and is performed by a second forming step for forming the grooves 11c and 12c.
  • FIG. 2 shows a processing state in a cross section along the line II-II in FIG.
  • the quartz substrate 2 is applied in a plate shape. At this time, the front and back surfaces of the quartz substrate 2 are mirror-finished by polishing.
  • a Cr film 31 is deposited on the front and back surfaces of the quartz substrate 2 and an Au film 32 is deposited on the surface of the Cr film 31 by a sputtering device (not shown) (see FIG. 2 (b)). See). Then, the photoresist layers 4 and 4 are formed on the metal films 31 and 32 thus formed (see FIG. 2C).
  • the vibrating piece forming area A that matches the shape (tuning fork shape) of the tuning fork type quartz wafer to be manufactured, and the frame portion C that is the outer edge of the quartz substrate 2
  • the photoresist layer 4 is partially removed so that the photoresist layers 4 and 4 remain, respectively, and outer shape patterning is performed.
  • each of the metal films 31 and 32 in the portion where the photoresist layer 4 is not formed in FIG. 2 (d) is subjected to Au etching solution and Cr etching solution. To remove. As a result, the crystal substrate 2 is exposed at the portions where the metal films 31 and 32 have been removed.
  • FIG. 2 (f) the photoresist layer 4 remaining in FIG. 2 (e) is entirely removed.
  • FIG. 2 (g) a photoresist layer 5 is formed on the entire front and back surfaces of the quartz substrate 2.
  • a part of the photoresist layer 5 is removed. Specifically, in addition to removing the photoresist layer 5 in portions other than the vibrating reed forming region A and the frame portion C, the portions corresponding to the grooves llc and 12c (see FIG. 2 (1)) are not only removed. A groove pattern jung which also removes the photoresist layer 5 is performed.
  • the removal width dimension of the photoresist layer 5 removed by the groove pattern etching (the dimension W in FIG. 2 (h), which corresponds to the dimension on the short side of the etching area in the present invention) is defined as the groove to be formed.
  • a feature of the present invention is that it is determined according to the depth dimension (design dimension) of 11c and 12c. Details of the removal width dimension W of the photoresist layer 5 will be described later.
  • outer shape etching is performed using a quartz etching solution (a hydrofluoric acid + ammonia fluoride solution or the like). That is, external etching is performed to leave only the resonator element forming region A and the frame portion C.
  • a quartz etching solution a hydrofluoric acid + ammonia fluoride solution or the like. That is, external etching is performed to leave only the resonator element forming region A and the frame portion C.
  • a tuning fork type quartz wafer having a tuning fork shape that is, a shape having two legs 11 and 12 is formed from the quartz substrate 2. In this state, the grooves 11c and 12c are not yet formed.
  • the metal film 3 1 a portion corresponding to the groove portion 1 1 c, 12 c to be cane molding 32 an Au etchant ⁇ Pi C r It is removed by an etchant. That is, the metal films 31 and 32 in the region corresponding to the removal width dimension W of the photoresist layer 5 are removed.
  • the quartz substrate 2 was etched with a quartz etching solution to form grooves 11c, 11c, 12c and 12c on the front and back surfaces of the legs.
  • the cross-sectional shape should be substantially H-shaped.
  • the etching dust action causes The amount of etching of the crystal substrate 2 is regulated. That is, When the etching has progressed to some extent, a crystal plane appears on the etched surface, so that the etching does not proceed even if it is continuously immersed in a crystal etching solution. That is, in the groove pattern Jung shown in FIG. 2 (h), the width dimension W for removing the photoresist layer 5 is set in advance according to the design depth dimension of the groove sections 11c and 12c. This makes it possible to set the depths of the grooves 11c and 12c at the time of occurrence of the etching stop to desired dimensions (design dimensions).
  • FIG. 3 shows the relationship between the width dimension W for removing the photoresist layer 5 in the groove pattern etching and the depth dimension of the groove portions 11 c and 12 c at the time of occurrence of the etching stop.
  • the depth dimension of the grooves 11 c and 12 c increases as the width dimension W for removing the photoresist layer 5 increases.
  • the greater the width dimension (corresponding to the above dimension W) of the grooves 11c and 12c the greater the depth dimension of the grooves 11c and 12c.
  • the smaller the width dimension W for removing the photoresist layer 5 the smaller the depth dimension of the groove lie, 12c.
  • the width dimension W is determined according to the design depth dimension of the grooves 11c and 12c to be formed. By setting in advance, the depth of the groove lie, 12c can be set to a desired size.
  • the metal films 31 and 32 remaining on the crystal wafer 1A in the state shown in FIG. 2 (k) are used as a part of the wiring pattern in the subsequent electrode formation without being removed. Alternatively, it may be used as a weighting electrode for partially removing (for example, milling for frequency adjustment) when adjusting the frequency of the tuning fork crystal resonator.
  • the above-mentioned first and second excitation electrodes 13 and 14 are formed on the legs 11 and 12 of the tuning fork type quartz crystal 1A thus formed to produce the tuning fork type quartz vibrating piece 1. This is supported on a base, and a cap is attached to the outer periphery of the base to form a tuning fork type water A crystal oscillator will be produced.
  • the resonance frequency of the tuning-fork type crystal resonator manufactured in this manner is, for example, 20 kHz, 32 kHz, 40 kHz, 60 kHz, 75 kHz, 7 kHz. 7.5 kHz.
  • a tuning fork type crystal resonator having a frequency other than these frequencies may be manufactured as a surface mount type tuning fork type crystal resonator or the like.
  • an etching process is performed by an appropriate etching amount by using the etching stop technology, whereby the groove formed in the tuning-fork type quartz wafer 1A is formed.
  • the depth dimension of 11c and 12c can be set to the optimum value according to the design dimension. In other words, it is not necessary to strictly control the time during which the crystal substrate 2 is immersed in the crystal etching solution (etching time), and if an etching time longer than the required minimum time is secured, the groove 11 having an appropriate depth dimension is not required. c, 1 2 c will be formed.
  • the grooves 11 1 c and 12 c having appropriate depth dimensions are used.
  • the grooves 11c and 12c can be formed with high processing accuracy. As a result, the CI value can be effectively reduced, the fluctuation of the vibration frequency can be suppressed, and the control operation can be simplified since there is no need to control the etching time. it can.
  • the case where the formation of the grooves 11c and 12c can be completed in a short time by using a quartz etching solution that can obtain a large amount of etching per unit time.
  • the depth dimensions of the grooves 11c and 12c do not deviate from the design dimensions, and it is possible to achieve both improvement in the production efficiency of the tuning-fork type quartz wafer 1A and improvement in the yield. .
  • a crystal plane appears on the etched surface obtained by the etching stop technique, and the pits are not exposed from the crystal plane. Therefore, the pits are exposed in the grooves llc and 12c. Can be avoided. For this reason, it becomes possible to form grooves 11 c and 12 c of a predetermined shape (shape in which pits are not exposed) in each of the legs 11 and 12 of the tuning-fork type quartz vibrating piece 1. As a result, the wafer can be etched so that the mass of the quartz wafer becomes the target mass. The oscillation frequency of the child can be adjusted to the target frequency.
  • the forming of the outer shape of the tuning-fork type quartz wafer into a predetermined shape and the forming of the grooves 11 c and 12 c are simultaneously performed on the quartz substrate 2. Things.
  • this molding step will be described with reference to FIG.
  • the portion of the photoresist layer 5 is removed as shown in FIG. 4 (h). More specifically, groove patterning is performed to remove portions of the photoresist layer 5 corresponding to the grooves 11c and 12c to be molded.
  • the removal width dimension W of the photoresist layer 5 to be removed by the groove pattern jung is determined by the depth dimensions (design dimensions) of the grooves 11c and 12c to be formed. Is determined in advance according to.
  • the photoresist layer 5 remaining in FIG. 4 (i) is entirely removed.
  • the Cr film 31 functioning as an etching delay film exists in the portion corresponding to the grooves llc and 12c, and as the metal film other than the portion corresponding to the grooves 11c and 12c. This means that there are two layers, the Cr film 31 and the Au film 32.
  • Cr has a higher etching rate.
  • it is a material that can be easily melted by an etching solution (in this embodiment, hydrofluoric acid + ammonium fluoride solution).
  • Au is a material that hardly melts with the etchant.
  • FIG. 4 (k) shows a state in the middle of the outline etching step, in which the Cr film 31 corresponding to the grooves 11c and 12c has been completely removed. At this time, the outer shape etching step has not been completed yet, and the crystal substrate 2 remains partially in a thin plate state.
  • the etching of the quartz substrate 2 is started also in the portions corresponding to the grooves 11 c and 12 c from which the Cr film 31 has been completely removed. You. In other words, the crystal wafer outline etching step and the groove etching step are performed in parallel.
  • the outer shape of the quartz wafer 1A is formed into a predetermined tuning fork shape, and the etching is stopped by the etching stop function in the grooves 11c and 12c.
  • the shape does not change even if the quartz crystal 1A is subsequently immersed in the quartz etching solution.
  • the removal width dimension W of the photoresist layer 5 in the groove pattern jungle shown in FIG. 4 (h) even if the etching time is too long, a groove having an appropriate depth dimension is obtained. lie, 12 c is obtained, and the groove lie, 12 c can be formed with high processing accuracy.
  • grooves 11c and 12c having the depth dimensions as designed are formed on the front and back surfaces of the legs, and the legs have a substantially H-shaped cross section. It becomes.
  • the quartz crystal 1A having the predetermined outer shape and having the grooves 11c and 12c on the main surface is formed, and the remaining metal films 31 and 32 are formed by using the Au etching solution and the Cr.
  • a tuning fork type crystal wafer 1A having legs with a substantially H-shaped cross section as shown in FIG. 4 (m) is completed.
  • the metal films 31 and 32 remaining on the crystal wafer 1A in the state shown in FIG. It may be used as a weighting electrode for partially removing the tuning fork type crystal resonator during frequency adjustment.
  • the outer shape of the tuning-fork type quartz wafer 1A can be formed into a predetermined tuning-fork shape by performing only one etching step on the quartz substrate 2, and the grooves lie and 12c can be formed on the main surface thereof.
  • the crystal substrate 2 is not etched more than once, it is possible to avoid complicated processing operations and long processing times, and also to prevent defects such as surface roughness of the crystal wafer 1A surface.
  • a high-quality tuning-fork type quartz wafer 1A can be manufactured without causing any problem.
  • Embodiment 3 is a method for realizing this. That is, as shown in FIG. 5 (a diagram corresponding to FIG. 1), the groove portions 11 c and 12 c whose depth dimension is equal to that of the above embodiment and whose width dimension is larger than that of the above embodiment are shown.
  • the third embodiment is realized by using the etching stop technique.
  • the method for forming the tuning fork type quartz crystal wafer according to the third embodiment is also the same as the first method for forming the quartz substrate as the object into a predetermined shape (tuning fork shape) except for the grooves 11 c and 12 c. It is performed by a forming step and a second forming step performed after the first forming step to form the grooves 11c and 12c.
  • FIG. 6 shows a processing state in a cross section taken along line VI-VI in FIG.
  • FIGS. 6 (a) to (f) in the first molding step are the same as the steps of FIGS. 2 (a) to (f) in Embodiment 1 described above, and therefore description thereof will be omitted.
  • the metal film 3 made of Cr and Au is represented as one layer.
  • the outer shape is etched with a crystal etching solution as shown in FIG. 6 (g). That is, vibration External etching is performed leaving only the one-side molding area A and the frame part C.
  • a photoresist layer 5 is formed on the resonator element forming region A and the frame portion C.
  • a tuning fork-shaped quartz wafer having a tuning fork shape that is, a shape having two legs 11 and 12 is formed from the quartz substrate 2. In this state, the grooves 11c and 12c are not yet formed.
  • a part of the photoresist layer 5 is removed. More specifically, a portion corresponding to the groove 11c, and only the left and right side edges of the groove 11c in FIG. A groove side pattern Jung for removing the resist layer 5 is performed. More specifically, in this embodiment, a groove 11c having a shape indicated by a virtual line in FIG. 7A is formed. In this case, in the groove side patterning, the photoresist layer 5 is removed only from the left and right side edges in the figure of the shape indicated by the virtual line. For this reason, the photoresist layer 5 remains at three places in the part corresponding to the leg 11 (three places on the right and left sides and the center as shown in FIG. 7A). In this case, the width dimension W for removing the photoresist layer 5 is also determined in advance according to the depth dimensions (design dimensions) of the grooves 11c and 12c to be molded, similarly to the above-described embodiments. I have.
  • the metal film 3 of a portion corresponding to the groove 1 1 c is removed by A u etchant ⁇ Pi C r etchant. That is, only the metal film 3 corresponding to the portion from which the photoresist layer 5 has been removed in the groove side patterning is removed.
  • the quartz substrate 2 is etched with a quartz etching solution.
  • the etching amount of the quartz substrate 2 is regulated by the etching stop action. .
  • a crystal plane appears on the etched surface when the etching has progressed to some extent, so that the etching does not proceed even if the substrate is continuously immersed in the crystal etching solution.
  • the width dimension W for removing the photoresist layer 5 is set in advance according to the design depth dimension of the groove section 11c.
  • the depth of the side groove portion 11d at the time of occurrence of the etch stop can be set to a desired size.
  • the width dimension W for removing the photore and the resist layer 5 there is a correlation between the width dimension W for removing the photore and the resist layer 5 and the depth dimension of the side groove section 11d. Therefore, by setting the width W in advance in accordance with the design depth of the groove 11c to be molded, the depth of the side groove 11d can be set to a desired size. is there.
  • the depth of the side groove lid is 23 m
  • the side groove is The depth of the lid is 3 6 111.
  • a photoresist layer 6 is formed on the surface of the metal film 3. Then, after removing only the photoresist layer 6 located at the center, as shown in FIG. 7 (f), the photoresist layer 6 is removed as shown in FIG. 7 (g). Only the metal film 3 exposed during the removal is removed by an Au etching solution and a Cr etching solution.
  • the quartz substrate 2 is etched with a quartz etching solution.
  • a part of the quartz substrate 2 remaining between the pair of side groove portions 11 d and 11 d is etched.
  • the crystal remaining in the center of the groove 11 c to be molded is removed by etching to form a groove 11 c of a predetermined shape, and the leg 11 has a substantially H-shaped cross section. Is done.
  • the depth dimension of the groove 11c as the finished product is formed as shown in Fig. 7 (d) regardless of the etching time. This substantially coincides with the depth dimension of the side groove 11d.
  • the depth dimension of the groove 11c as a finished product is determined at the time of FIG. 7 (d).
  • the above is the central etching step in the present invention.
  • the leg portion 11 is formed into a substantially H-shaped cross section in this way, the remaining metal film 3 is removed to complete the tuning fork type quartz crystal wafer.
  • a relatively narrow area is subjected to an etching process in advance by an appropriate etching amount using an etching stop technique (outer edge etching step). .
  • an etching process is performed on the remaining etching region (central etching process).
  • the entire etching region is etched by a predetermined amount according to the etching amount appropriately obtained in the outer edge etching step. For this reason, the etching amount of the etching region finally obtained is appropriately set over the entire region, and the processing accuracy of the grooves 11 c and 12 c formed in the quartz wafer is improved. be able to.
  • the CI value can be effectively suppressed to a low value, and the fluctuation of the vibration frequency can be suppressed.
  • the etching stop technology high processing accuracy can be obtained without controlling the etching time in both the outer edge etching process and the center etching process, and the control operation is simplified. You can also.
  • the degree of design freedom can be increased.
  • the grooves 11c and 12c having a larger width than the grooves lie and 12c formed by the methods of the first and second embodiments are formed.
  • the bottom surface of the formed groove was formed as a surface inclined with respect to the principal surfaces 11a and 12a of the crystal wafer (for example, FIG. 18 ( b) Shape shown).
  • a crystal is left in a protruding shape at the center of the grooves 11 c and 12 c (for example, the shape shown in FIG. 18 (a)), and the subsequent central etching is performed. In the process, etching the crystal remaining in this protruding shape
  • the central portions of the grooves 11c and 12c can be formed as flat surfaces substantially parallel to the main surfaces 11a and 12a of the quartz wafer.
  • the cross-sectional shape of the left and right legs 11 and 12 of the tuning fork-type quartz crystal can be made substantially symmetrical, and the vibration characteristics of each can be equalized. Further, the thickness of the excitation electrodes 13 and 14 formed in the grooves 11c and 12c can be substantially uniform. As a result, it is possible to obtain good characteristics of the crystal resonator manufactured using this crystal wafer, and to achieve high performance.
  • the method of forming the tuning-fork type quartz vibrating piece 1 according to the present embodiment is the same as that of the third embodiment, except that, in the forming step of the grooves 11 c and 12 c, the center etching step is performed after the outer edge etching step is performed. Is what you do.
  • the outer shape of the tuning-fork type quartz wafer is formed into a predetermined shape and the side grooves 11 d are simultaneously formed.
  • this molding step will be described with reference to FIGS. 8 and 9.
  • the photoresist layers 4 and 4 to be left in a part of the molding region of the grooves lie and 12c are portions corresponding to the grooves 11c and 12c, respectively. 7 Similar to the groove side pattern shown in (a), only the sides of the grooves llc and 12c, that is, only the left and right side edges of the grooves 11c and 12c in Fig. 8 (d) Then, the photoresist layer 4 is removed. In this case, the width dimension for removing the photoresist layer 5 is also determined in advance according to the depth dimension (design dimension) of the grooves 11c and 12c to be molded, similarly to the above-described embodiments. ing.
  • the metal film 3 in the portion where the photoresist layer 4 is not formed in FIG. 8 (d) is etched with Au etching solution and Cr etching solution. Remove. As a result, the crystal substrate 2 is exposed at the portion where the metal film 3 has been removed.
  • the outer shape is etched using a crystal etching liquid. That is, the outer shape etching is performed while leaving only the resonator element forming region A and the frame portion C. At this time, both sides of the grooves 11c and 12c are also etched, so that the side grooves lid and 12d are formed. Also in this case, since the area of the region where the etching process is performed (the area on the quartz substrate 2) is small, the etching amount of the quartz substrate 2 is regulated by the etch stop operation.
  • the width dimension for removing the photoresist layer 4 must be set in advance according to the design depth dimension of the groove lie, 12c. Thereby, the depth of the side groove portions 1Id and 12d at the time of occurrence of the etching stop can be set to a desired dimension.
  • the present embodiment as in the case of the third embodiment, it is possible to improve the processing accuracy of the grooves 11 c and 12 c formed in the crystal wafer. As a result, the CI value can be effectively reduced, and the variation in the vibration frequency can be suppressed.
  • the etching stop technology high processing accuracy can be obtained without controlling the etching time, and the control operation can be simplified.
  • the outer shape etching of the tuning fork type quartz wafer and the etching of the side groove portions lld and 12d can be performed simultaneously. That is, the number of times of etching of the quartz substrate 2 can be reduced as compared with the third embodiment, and problems such as surface roughness of the quartz wafer surface are not caused.
  • the central portions of the grooves 11 c and 12 c can be formed as flat surfaces substantially parallel to the main surfaces 11 a and 12 a of the crystal wafer.
  • Left and right legs 1 1 ⁇ 1 2 The cross-sectional shape can be formed into a substantially symmetrical shape, and the film thicknesses of the excitation electrodes 13 and 14 can be obtained uniformly, so that the characteristics of the crystal unit can be satisfactorily obtained.
  • the method of forming the tuning-fork type quartz vibrating piece 1 according to the present embodiment is also the same as in the case of Example 4 described above, in which the outer shape of the tuning-fork type quartz wafer is formed into a predetermined shape and the side grooves 11 d and 12 d are formed.
  • the molding is performed at the same time.
  • this molding step will be described with reference to FIGS. 10 and 11.
  • a photoresist layer 5 is formed on the entire surface of the quartz substrate 2.
  • the photoresist layer 5 can be uniformly formed on the entire surface of the quartz substrate 2 by spin coating. is there. For this reason, a high patterning accuracy can be obtained.
  • a part of the photoresist layer 5 is removed. Specifically, only the photoresist layer 5 covering the metal films 3 located on both sides of the grooves 11c and 12c is left, and the other photoresist layers 5 are removed.
  • Fig. 11 (a) which enlarges and displays each leg 11 and 12, the outer shape is etched using a crystal etching solution. That is, the outer shape etching is performed while leaving only the resonator element forming region A and the frame portion C. At this time, both sides of the grooves 11c and 12c are also etched, and the side grooves lid and 12d are formed.
  • the etching amount of the quartz substrate 2 is regulated by the etching stop action. That is, a crystal plane appears on the etched surface when the etching has progressed to some extent, so that the etching does not progress even if the crystal surface is continuously immersed in the crystal etching solution. That is, in the groove side patterning shown in FIG. 10 (d), the width dimension for removing the photoresist layer 4 is set in advance according to the design depth dimension of the groove lie, 12c. However, the depths of the side grooves 11 d and 12 d at the time of occurrence of the etching stop can be set to desired dimensions.
  • the steps in FIGS. 11 (b) to (d) are the same as the steps in FIGS. 7 (g) to (i) in the third embodiment described above, and a description thereof will be omitted.
  • the control operation can be simplified by using the etching stop technology.
  • the number of times of etching on the quartz substrate 2 can be reduced, and no problem such as surface roughness of the quartz wafer surface is caused.
  • the central portion of the grooves 11c and 12c can be formed as a flat surface substantially parallel to the principal surfaces 11a and 12a of the crystal wafer, and the characteristics of the crystal unit can be obtained well. Can be.
  • the method of forming the tuning-fork type quartz vibrating piece 1 according to the present embodiment is such that the center etching step is started after the outer edge etching step and before the end thereof as the forming step of the grooves 11c and 12c. is there. In other words, at the start of the center etching step, the center etching step and the outer edge etching step are performed in parallel.
  • this molding process will be described with reference to FIGS. 12 and 13.
  • the photoresist layer 5 is removed only from a portion corresponding to the grooves 11c and 12c, which is to be etched in the center etching step (hereinafter, this region is referred to as a groove center region).
  • this region is referred to as a groove center region.
  • the width dimension for removing the photoresist layer 5 is also determined in advance according to the depth dimension (design dimension) of the grooves 11c and 12c to be molded, similarly to the above-described embodiments. are doing.
  • FIG. 12 (i) only Au in the portion of the metal film 3 where the photoresist layer 5 is not formed in FIG. 12 (h) is removed with an Au etchant.
  • an Au etchant As a result, only the Cr film functioning as the etching delay film according to the present invention remains in the portion corresponding to the groove center region.
  • FIG. 12 (j) a part of the photoresist layer 5 is removed. Specifically, only the photoresist layer 5 covering the metal film 3 located on both sides of the grooves 11 c and 12 c is left, and the other photoresist layers 5 are removed.
  • FIG. 13 (a) which enlarges and displays the legs 11, 12, the outer shape is etched using a crystal etching liquid.
  • FIG. 13 (b) shows a state in the middle of the outer shape etching step, in which the Cr film in the portion corresponding to the central region of the groove has been completely removed.
  • the outer shape etching process and the etching process (outer edge etching process) of the side grooves 1 ld and 12 d have not been completed yet.
  • the quartz substrate 2 is also removed from the portion corresponding to the groove center region where the Cr film has been completely removed. Etching is started. That is, the crystal wafer outer shape etching step, the outer edge etching step, and the center etching step are performed in parallel.
  • the quartz substrate 2 is formed into a predetermined tuning fork shape.
  • the outer edge etching step is completed by the above-described etching stop action. Thereby, the side groove portions lid and 12d are formed. Thereafter, when the etching amount in the central etching step reaches the depth of the side groove portions 11 d and 12 d, the etching does not proceed, and the groove portions 11 c and 12 c having a predetermined depth are formed. (See Figure 13 (d)).
  • the control operation can be simplified by using the etching stop technology.
  • the crystal wafer outline etching Since the process, the outer edge etching process, and the center etching process are performed in parallel, the number of times of etching on the quartz substrate 2 is only one, and defects such as surface roughness of the quartz crystal surface can be reliably prevented.
  • the central part of the groove lie, 12c can be formed as a flat surface substantially parallel to the main surface 11a, 12a of the crystal wafer, and the characteristics of the crystal unit can be obtained well. .
  • the region having only the Cr film 31 and the region having the two layers of the Cr film 31 and the Au film 32 are provided.
  • the start of the etching operation is delayed only in the region where only 1 exists.
  • the present invention is not limited to this.
  • a region where the Cr film exists and a region where the Cr oxide film exists are provided, and the start of the etching operation is delayed only in the region where the Cr (non-oxidized) film exists. It may be.
  • Techniques for partially oxidizing the Cr film include excimer UV irradiation, UV-03 dry cleaning, and 02 plasma.
  • the central etching step was performed such that the bottoms of the grooves 11c and 12c were flat surfaces substantially parallel to the main surfaces 11a and 12a.
  • the protrusions are left at the bottoms of the grooves 11c and 12c.
  • the central etching step is completed before the protrusions at the bottoms of the grooves 11c and 12c are completely etched away to become a flat surface. This etching process at the center can be applied to each of the third to sixth embodiments described above.
  • FIG. 14 is a view corresponding to the second forming step (FIG. 7) of the third embodiment. That is, the first molding step shown in FIG. 6 has already been completed as a step prior to the step shown in FIG.
  • the central etching step is completed with the projection 21 left at the bottom of the groove 11c.
  • the surface area in the groove 11c can be increased, and the area of the excitation electrode 13 formed in the groove 11c can be increased, so that the CI value can be effectively reduced. Will be possible.
  • the effect of suppressing the CI value depends on the thickness dimension of the thinnest portion in the cross section of the portion where the groove 11c is formed.
  • the thickness of the thinnest portion in the cross section of the groove 11c is reduced as much as possible, while the protrusion is formed at the center of the groove 11c.
  • FIG. 15 is a view corresponding to FIG. 9 in the case where the protrusion 21 is left at the bottom of the grooves 11 c and 12 c in the fourth embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram corresponding to FIG. 11 in the case where the protrusion 21 is left at the bottom of the grooves 11 c and 12 c in the fifth embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram corresponding to FIG. 13 in the case where the protrusion 21 is left at the bottom of the grooves 11 c and 12 c in the sixth embodiment.
  • the etching process is performed in a relatively short time.
  • the protrusions 21 and 21 remain at the bottom of the grooves 11c and 12c.
  • the surface area in the groove 11c can be increased, and the area of the excitation electrode 13 formed in the groove 11c can be increased, so that the CI value can be effectively suppressed.
  • one groove 11 c and 12 c are formed in each leg 11 and 12 of the tuning-fork type quartz vibrating piece 1. Book
  • a plurality of etching areas are set for each of the legs 11 and 12, and the etching area is designed by a set of these small area etching areas.
  • FIG. 19 shows a first type of the tuning-fork type crystal vibrating piece 1 provided in the tuning-fork type crystal resonator according to the present embodiment.
  • FIG. 20 shows a second type of the tuning-fork type crystal resonator element 1 provided in the tuning-fork type crystal resonator according to the present embodiment.
  • each of the legs 11 and 12 has 10 independent small-area etching regions 11 A, 11 A,..., 12 A, and 12 A , ..., and the same etching process as in the above-described embodiments is performed on each of the small area etching regions 11A, 11A, ..., 12A, 12A, .... .., 12 c, 1 2 c,...
  • the total area of the formation area of the grooves 11 c, 11 c,..., 12 c, 12 c,... lie, 1 1c, ⁇ - ⁇ , 1 2c, 12 c,... have a small bottom surface area, so that a predetermined amount of etching can be performed using the etching stop technology.
  • each leg 11 1, 1 1 of the tuning-fork type crystal vibrating piece 1 is formed by a set of a plurality of small area etching regions 11 A, 11 A,..., 12 A, 12 A,.
  • the tuning-fork type crystal vibrating piece 1 when applied to a relatively large tuning-fork type crystal vibrating piece 1 that can achieve low impedance, the number of exposed pits in the etching range can be significantly reduced, and the tuning-fork type crystal resonator It is possible to match the oscillation frequency of the target to the target frequency.
  • the small-area etched regions 11 A and 12 A Although two types with different products are designed, the grooves 11 c and 12 c may be formed by a single etching process for all the small-area etching areas 11 A and 12 A ( (The same etching process as in Examples 1 and 2 described above is used.) For the small-area etching regions 11A and 12A on the large-area side, the groove 11 is formed by the above-described outer edge etching step and center etching step. c and 12c may be formed (formed by the same etching treatment as in the above-described Examples 3 to 7).
  • the reason why the small-area etching regions 11 A and 12 A at the base end portions of the legs 11 and 12 are smaller than the other small-area etching regions 11 A and 12 A is as follows. This is to avoid a short circuit between the electrodes by securing a large wraparound dimension of the lead electrodes and side electrodes (not shown) to the main surface.
  • each of the small-area etching regions 11 A, 11 A,..., 12 A, 12 A,... Shown in FIG. 19 is partially continuous with each other. .
  • the etching range is large.
  • the number of exposed pits can be greatly reduced, and the oscillation frequency of the tuning fork crystal unit can be adjusted to the target frequency. .., 12 A, 12 A,..., even when etching is performed on all small area etching areas 11 A, 12 A once.
  • the grooves 11 c and 12 c may be formed by etching (formed by the same etching as in Examples 1 and 2 described above), or the small-area etching regions 11 A and 1 For 2A, the above-mentioned outer edge etching process and center
  • the grooves 11c and 12c may be formed by the etching process (formation by the same etching process as in the above-described third to seventh embodiments).
  • the present invention is applied to a forming method of a tuning fork type quartz wafer by etching.
  • the present invention is not limited to this, and can be applied to the formation of other quartz wafers (such as AT cut quartz wafers).
  • the case has been described in which the quartz substrate 2 is formed into a predetermined tuning-fork shape by edge etching.
  • the present invention is not limited to this, and can be applied to a case where the quartz substrate 2 is formed into a tuning fork shape by dry etching.
  • the present invention is not limited to a quartz wafer, but includes lithium niobate, lithium tantalate, and the like.
  • the present invention can be applied to the manufacture of a piezoelectric vibrating reed using the same and other various electronic components.
  • the present invention can be applied not only to piezoelectric materials but also to various materials such as glass, metal, and semiconductor.
  • FIG. 21 and FIG. 22 show various configurations for increasing the surface area of each leg 11, 12.
  • Fig. 21 shows a crystal wafer with a recess (groove) formed in the main surface.
  • (a) shows a plurality of rectangular grooves 11 c, 11 c,..., 12 c, 12 c,... Extending in the longitudinal direction of the legs 11, 12. It is formed and has substantially the same groove shape as that of Example 8 described above.
  • grooves 11c and 12c are formed at the ends of the legs 11 and 12 to open.
  • C shows grooves 11c and 12c opened at the base end of the quartz wafer.
  • (D) shows grooves 11c and 12c that are respectively opened from the front end to the base end of the crystal wafer.
  • E shows a pair of rectangular grooves 1 lc, 11 c and 12 c in the width direction of the legs 11 and 12. , 1 2 c.
  • F has a plurality of steps formed at the bottom of the grooves 11 c and 12 c formed at the center of the legs 11 and 12.
  • G is one in which circular concave portions 11 c, 11 c,..., 12 c, 12 c,.
  • (H) is a continuous recess formed by connecting the grooves 11 c and 12 c formed in the legs 11 and 12. In particular, in the case of Fig.
  • the crystal surface appears on the etching surface obtained by the etching stop technology, so that pits are formed on the etching surface as a whole of the etching region. Exposure can be avoided, and it is easy to match the oscillation frequency of the tuning fork crystal unit to the target frequency.
  • FIG. 22 shows grooves 11c and 12c formed in the outer corners of the legs 11 and 12.
  • grooves lie and 12c are formed in the inner corners of the legs 11 and 12.
  • a part of the grooves 11c and 12c formed in the center of the legs 11 and 12 is opened to the side surfaces 1lb and 12b.
  • D is the same as the bottom of the grooves 11 c and 12 c from the center to the tip of each leg 11 and 12.
  • E is a combination of the through holes lie, 12 e and the grooves lie, 12 c extending over the front and back of the legs 11, 12.
  • the etching method according to the present invention can be used when grooves are formed on the front and back surfaces of each leg of a tuning fork type quartz vibrating piece in order to keep the CI value of the tuning fork type quartz vibrator low.

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Abstract

水晶基板２をエッチング加工することにより、脚部１１，１２に溝部１１ｃ，１２ｃを備えた音叉型水晶ウェハ１Ａを成形する際、エッチング領域の形状によってエッチング量が決定するエッチングストップ技術を利用し、溝部１１ｃ，１２ｃの幅寸法を予め設定しておくことで溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法の加工精度の向上を図る。これにより、必要最短時間以上のエッチング時間を確保すれば設計寸法どおりの深さ寸法が得られる。

Description

エツチング方法及ぴその方法によつて成形されたエツチング成形品 技術分野
本発明は、 水晶基板等の被成形物を所定形状にエッチング加工するためのエツ チング方法及びその方法によつて成形された水晶ゥェハ等のエツチング成形品に 係る。 特に、 本発明は、 エッチング工程における制御動作の簡素化を図るための 対策に関する。
明 田
背景技術
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、 例えば特開平 1 0— 2 9 4 6
3 1号公報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。 ·
また、 特開 2 0 0 2— 7 6 8 0 6号公報 （以下、 従来文献 1とレヽう） 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、 C I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。
以下、 この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を、 従来 文献 1に開示されている方法に基づいて説明する。
先ず、 図 2 3 ( a ) に示すように水晶基板 （水晶 Z板） 1 0 0を板状に加工す る。 次に、 図示しないスパッタ装置によって、 水晶基板 1 0 0の表裏面に、 C r (クロム） 及び A u (金） で成る金属膜 1 0 1， 1 0 1を蒸着する （図 2 3 ( b
) 参照） 。 そして、 このように形成した金属膜 1 0 1， 1 0 1の上にフォトレジ スト層 1 0 2， 1 0 2を形成する （図 2 3 ( c ) 参照） 。 次に、 作製しょ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 103と、 水晶基板 1 00の外縁部分である枠部 104, 1 04に それぞれフォトレジスト層 102， 102が残るようにフォトレジスト層 1 02 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ものが図 23 (d) であり、 斜視図で示したものが図 24 (a) である。 この状態では、 図 2 4 (a) に示すように、 音叉型水晶ゥヱハの所定形状が浮かび上がるように、 フ オトレジスト層 1 02， 1 02が形成される。
その後、 図 23 (e) に示すように、 上記図 23 (d) でフォトレジスト層 1 02が形成されていない部分の金属膜 1 0 1を Auエッチング液及ぴ C rエッチ ング液によって除去する。 これにより、 図 24 (b) に示すように、 金属膜 1 0 1が除去された部分には水晶基板 1 00が露出する。
次に、 図 23 (f ) に示すように、 図 23 (e) で残っていたフォトレジスト 層 1 02をすベて除去する。 その後、 図 23 (g) に示すように、 水晶基板 1 0 0の全面にフォトレジスト層 1 05を形成する。
そして、 図 23 (h) に示すように、 フォトレジスト層 1 05の一部を除去す る。 具体的には、 上記振動片成形領域 1 03及ぴ枠部 1 04以外の部分のフォト レジスト層 1 05を除去するだけでなく、 溝部 1 06 (図 23 (k) 参照） に相 当する部分のフォトレジスト層 1 05も除去する溝部パターユングを行う。
次に、 図 23 ( 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 1 03及ぴ枠部 104のみを残す外形エツチン グを行う。
続いて、 図 23 ( 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 1 06に相当する部分の金属膜 1 0 1を A uェ.ツチング液及ぴ C rエッチング液 によって除去する。
そして、 この水晶基板 1 00を、 予め設定された所定時間だけ水晶エッチング 液に浸漬する。 これにより、 水晶基板 1 00は、 所定深さまでエッチングされ、 脚部の表裏面に溝部 1 06， 1 06， …が成形されて、 断面形状が略 H型となる 。 その後、 残っているフォトレジスト層 1 05及び金属膜 1 01を除去すること により、 図 23 (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、 その振動領域の各面に所 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。
ところで、 このように脚部の表裏面に溝部 1 0 6， 1 0 6 , …を備える音叉型 水晶ウェハにあっては、 この溝部 1 0 6に極めて高い加工精度が要求される。 そ の理由について、 以下に説明する。
上述のような溝部 1 0 6を有する音叉型水晶振動子は、 溝部 1 0 6を設けない ものに比べて振動周波数のパ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、 この溝部 1 0 6の加工を高い精度で行うことが有効 である。
また、 この溝部 1 0 6が形成された音叉型水晶振動子は、 C I値が低く抑えら れるが、 この C I値を効果的に低く抑えるためには溝部 1 0 6の加工を高い精度 で行うことが必要である。
尚、 以上の説明では音叉型水晶ゥ: ハの外形及び溝部の加工に関して述べたが
、 その他の水晶ウェハ （A Tカット水晶ウェハ等） の加工においても同様に高い 精度で加工が行えることが好ましい。
しかしながら、 上述した従来文献 1に開示されている方法では以下に述べる問 題があった。
上述した脚部の表裏面に溝部 1 0 6， 1 0 6， …を成形するためのエッチング 工程 （図 2 3 ( j ) の状態のものを水晶エッチング液に浸漬する工程） では、 時 間の経過と共に水晶基板 1 0 0に対するエッチングが進んでいく。
このため、 溝部 1 0 6の深さ寸法を設計寸法どおりの最適値に加工するために は、 水晶基板 1 0 0を水晶エッチング液に浸漬しておく時間 （エッチング時間） を厳密に管理することが必要になる。 つまり、 このエッチング時間が短すぎる場 合には溝部 1 0 6の深さ寸法が十分に得られず、 逆に、 エッチング時間が長すぎ る場合には溝部 1 0 6の深さ寸法が大きくなり過ぎ、 場合によっては表裏各面の 溝部 1 0 6 , 1 0 6同士が繋がってしまって脚部に貫通孔が成形されてしまうと いった不具合が生じる。 このようなことから、 上記従来文献 1に開示されている 方法では、 エッチング時間の管理が煩雑であり、 作業性の悪化を招いていた。 特に、 生産効率の向上を図る観点から、 単位時間当たりのエッチング量が大き く得られる水晶エツチング液を使用して短時間で溝部 1 0 6 , 1 0 6， …の成形 が完了できるようにすることが考えられるが、 この場合、 エッチング時間が最適 エッチング時間よりも僅かにずれただけでも溝部 1 0 6の深さ寸法は設計寸法か ら大きくずれて水晶ウェハは不良品となってしまう。 このため、 従来文献 1に開 示されている方法では、 水晶ウェハの生産効率の向上と歩留まりの向上とを両立 させることが困難であった。
また、 一般に、 低インピーダンス化を図ることができるものとして比較的大型 の音叉型水晶ウェハが挙げられる。 この種の水晶ウェハは、 エッチング加工によ つて脚部の表裏面に溝部が形成される。 この溝部底面の面積は比較的大きく形成 される。 また、 一般に水晶ウェハ内部には水晶育成過程で生成されるピットが複 数箇所に存在しており、 このピットは水晶エッチング液によって溶解することが なレ、。
このため、 上述したような溝部底面の面積が大きい構造では、 そのエッチング 過程において、 その底面に多数のピットが露出してしまう可能性が高くなる。 溝 部の底面に多数のピットが露出した場合、 このピットの露出部分の総体積分だけ 水晶ウェハの質量が目標質量よりも大きくなつてしまうことになり、 水晶振動子 の発振周波数を目標周波数に合わせ込むことができなくなってしまう。 このピッ トの発生箇所や発生個数は不特定であるため、 エッチング量 （エッチング時間） の調整のみでピットの露出個数を抑制することは困難であり、 上記従来文献 1に 開示されている方法では、 水晶振動子に所望の発振周波数を得ることができない 可能性が高くなるといった課題があった。
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、 水晶基板等の被成形物を加工するためのエッチング方法において、 エッチング時 間の管理を不要にすることでエツチング工程における制御動作の簡素化を図りな がらも、 被成形物として水晶基板を適用し、 この水晶基板にエッチング加工によ り溝部を形成する場合、 その溝部の底面におけるピットの露出を抑制することに ある。 発明の開示
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、 エツチング処理 を行う際、 そのエッチング処理が行われる領域の形状を予め設定しておくことで その領域に応じてエッチング量が決定される所謂エッチングストップ技術を利用 してエッチング成形品の加工精度の向上を図るようにしたものである。
具体的に、 本発明は、 被成形物表面に設定された所定のエッチング領域をエツ チングするためのエッチング方法を対象とする。 このエッチング方法に対し、 上 記エツチング領域に対するエツチング処理時に、 このエツチング領域の形状に応 じたエッチングストップ位置でエッチングが停止した時点のエッチング量が予め 設定された設計エッチング量に略一致するように、 上記エッチング領域の形状を 予め設定しておくようにしている。
また、 エッチング領域を矩形状とした場合には、 エッチング処理時におけるェ ツチングストップ位置でのエッチング量が設計エッチング量に略一致するように 、 エッチング領域の短辺側の幅寸法を予め設定しておくようにしている。
これら特定事項により、 被成形物をエッチング液に浸漬しておく時間 （エッチ ング時間） を厳密に管理する必要がなく、 必要最短時間以上のエッチング時間を 確保すれば適切なエッチング量が得られて設計寸法どおりの形状にエッチング領 域をエッチングできる。 即ち、 エッチング領域の形状を予め適切に設定しておく のみで、 エッチング時間が長すぎても適切なエッチング量が得られ、 このエッチ ング領域を高い加工精度をもって成形できる。 しかも、 上述した如くエッチング 時間を厳密に管理する必要がないため、 制御動作の簡素化を図ることもできる。 更には、 エッチングストップ技術によって得られたエッチング領域のエツチン グ面には結晶面が現れている。 上記ピットは、 本来、 結晶面から露出するもので はないので、 エッチング領域のエッチング面にピットが露出してしまうことが回 避でき、 被成形物表面にピットの存在しない所定形状のエッチング領域を成形す ることが可能になる。 この技術を水晶振動子に適用すれば、 水晶ウェハの質量が 目標質量となるようにエッチングすることができ、 水晶振動子の発振周波数を目 標周波数に合わせ込むことが可能になる。 上記方法を利用しながらもエッチング形状を任意に設定することができる手段 として以下のものが掲げられる。 つまり、 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に対してェ ツチング処理を行う中央ェツチング工程とによつて被成形物表面のェッチング領 域をエッチングする （後述する図 6〜図 1 7を用いて説明する実施例 3〜 7の方 法に相当） 。 このようなエッチング工程を行うに際し、 上記外縁エッチング工程 において、 上述したエッチング方法 （エッチング量が設計エッチング量に略一致 するようにエッチング領域の形状を予め設定しておくこと） を使用してエツチン グ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ようにし ている。
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） に対して所定のエツチン グ量だけエッチング処理しておく。 このエッチング量は、 この外縁エッチングェ 程が対象とするエッチング領域の形状を予め設定しておき、 それに応じたエッチ ングストップ作用によって適切に得られている。 その後、 中央エッチング工程に よって、 エッチング領域の全体をエッチング処理して、 エッチング加工が完了す る。 つまり、 外縁エッチング工程では、 比較的狭い領域に対して適切なエツチン グ量だけ予めエッチング処理を行っておき、 その後の中央エッチング工程では、 上記外縁エッチング工程で適切に得られたエッチング量に従ってエツチング領域 の全体が所定量だけエッチングされることになる。 このため、 最終的に得られる エッチング領域のエッチング量は、 その全体に亘つて適切に設定されることにな り、 比較的広い領域をエッチング加工する場合であってもエツチング成形品の加 ェ精度の向上を図ることができる。
上記解決手段の具体的な適用形態の一例としては、 音叉型形状の水晶ウェハの 主面上の中央部分をエッチングすることによって主面に矩形状に開口する溝部を 成形するものである。 つまり、 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ツチング処理を行う。
このように音叉型水晶ゥ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、 C I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、 C I値を効果的に低く抑えることができると共に、 振 動周波数のパラツキを抑制することができる。
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。
.先ず、 第 1のタイプとしては、 被成形物である水晶基板を音叉型形状の水晶ゥ ェハに成形する第 1成形工程と、 この第 1成形工程の後に行われ、 その水晶ゥェ ハの主面に対して溝部を成形するための外縁ェ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うものである （後述する 図 6及ぴ図 7を用いて説明する実施例 3の方法に相当） 。
第 2のタイプとしては、 被成形物である水晶基板を音叉型形状の水晶ウェハに 成形する工程と外縁ェツチング工程とを同時に行い、 その後に中央エッチングェ 程を行うものである （後述する図 8〜図 1 1を用いて説明する実施例 4及ぴ 5の 方法に相当） 。
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るェ ツチング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被成形物に 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 膜を溶融除去し、 その後、 上記中央エッチング工程を開始するものである （後述 する図 1 2及ぴ図 1 3を用いて説明する実施例 6の方法に相当） 。
特に、 第 2及び第 3タイプの成形方法の場合、 水晶基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 。 また、 第 3タイプの成形方法にあっては、 水晶基板を音叉型形状に成形するェ 程、 外縁エッチング工程、 中央エッチング工程を同時に行うようにすることも可 能であり、 この場合、 水晶基板に対するエッチング工程を一度行うのみで音叉型 水晶ウェハの外形を所定の形状 （音叉型形状） に成形できると共に、 その主面に 溝部を成形することができ、 水晶ウェハ表面の面荒れの防止と成形工程の簡素化 とを図ることができる。
また、 上記各解決手段 うち何れか一つのエッチング方法において成形された エツチング成形品であって、 エツチング領域のェ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、 エッチング成形品のエッチ 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ェ ツチング成形品であると判断することができる。
上記方法を利用しながらも被成形物の外形及ぴ溝部をェツチング加工するため の手段として以下のものが掲げられる。 つまり、 被成形物をエッチング処理する ことによって、 所定の外形形状及ぴ溝部を有するエッチング成形品を成形するた めに、 上記被成形物に対し、 成形しょうとするエッチング成形品の外縁よりも外 側の領域をエッチングにより除去する外形エツチング動作と、 被成形物上におけ る溝部成形領域をエッチングにより凹陥させる溝部エッチング動作とを実行する エッチング方法を対象とする。 このエッチング方法において、 溝部成形領域の表 面のみにエッチング遅延膜を予め存在させた状態で被成形物に対するエッチング 処理を実行し、 外形エッチング動作の開始後、 この外形エッチングと共にエッチ ング遅延膜を溶融し、 このエッチング遅延膜を溶融除去した後に、 上記溝部エツ チング動作を開始することによって被成形物をエッチングするに際し、 上記溝部 成形領域に対する溝部エッチング動作時に、 この溝部成形領域の形状に応じたェ ツチングストップ位置でエッチングが停止した時点のエッチング量が予め設定さ れた設計溝深さ寸法に略一致するように、 上記エッチング遅延膜の形状を予め設 定しておくようにしている （後述する図 4を用いて説明する実施例 2の方法に相 当） 。
この場合、 エッチング遅延膜としては、 溝部エッチング動作の開始時に外形ェ ツチング動作が並行されるように形成 （材料や膜厚の設定） してもよいし、 溝部 エッチング動作の開始時には既に外形エッチング動作が終了しているように形成 してもよい。
上記ェッチング遅延膜を溝部成形領域の表面に存在させておくための具体的な 手法としては以下のものが掲げられる。 先ず、 エッチングレートが互いに異なる 材料が積層され、 上層が下層よりもエッチングレ一トが低い材料からなるコート 層を、 成形しようとするエッチング成形品の外縁よりも内側の領域に形成してお く。 ここで、 下層にはエッチングレートの高い材料すなわちエッチング液に、 よ り容易に溶融する材料を用!/、、 上層にはエッチングレートの低レ、材料すなわちェ ツチング液に容易には溶融しない材料を用いることができる。 そして、 溝部成形 領域において上記上層のみを除去することにより露出した下層をエッチング遅延 膜として利用して被成形物に対するエツチング処理を実行する。
この特定事項により、 被成形物に対するエツチング処理を開始した時点では、 被成形物上におけるエッチング遅延膜が存在していない領域、 つまり成形しよう とするエッチング成形品の外縁よりも外側の領域では直ちにエッチングが開始さ れる （外形エッチング動作の開始） 。 これに対し、 被成形物上におけるエツチン グ遅延膜が存在している領域、 つまり溝部成形領域ではエッチング遅延膜の溶融 が開始されるのみであって、 この部分での被成形物のエッチングは未だ開始され ない。
そして、 この状態が所定時間継続し、 溝部成形領域に存在していたエッチング 遅延膜が完全に溶融除去された後には、 この溝部成形領域においても被成形物の エッチングが開始される （溝部エッチング動作の開始） 。 つまり、 溝部エツチン グ動作が外形エッチング動作と並行されることになる。 また、 溝部 ッチング動 作の開始時には既に外形エッチング動作が終了している場合もある。
これにより、 溝部成形領域にあっては、 所定深さの溝部が成形されており、 溝 部エッチング動作よりも先行してエッチングが開始されていたエッチング成形品 の外縁よりも外側の領域では、 十分なエッチング量が得られてエッチング成形品 の外形が所望の形状で得られている。
尚、 上述した如くエッチングレートの異なる 2種類の材料を利用する場合、 例 えば、 エッチングレートの高い材料としては C rが、 エッチングレートの低い材 料としては A uが使用される。 つまり、 上記 2層のコート層を使用する場合には 、 成形しょうとするエツチング成形品の外縁よりも内側の領域 (エツチング成形 品となるべき部分） では C rと A uの 2層構造となり、 溝部成形領域では C rの みの 1層構造となっている。 その結果、 この 2層構造部分ではエッチングは行わ れず、 1層構造部分では C rの溶融後に溝部エッチング動作によって所定量 （溝 の深さ分だけ） のエッチングが行われることになる。 ここで使用可能な材料とし てはこれらに限るものではない。
上記エッチング方法によって成形される成形品として、 具体的には音叉型水晶 ウェハが掲げられる。 この場合、 溝部は、 その主面中央部に成形されることにな る。
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、 この音叉型水晶 ウェハを使用して作製される音叉型水晶振動片を小型化しても脚部の振動損失が 抑制され、 C I値を低く抑えることができて有効である。
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 エッチング成形品も本発明の技術的思想の範疇である。
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 する方法としては以下のものが掲げられる。 先ず、 エッチング嶺域の中央部に突 起部を残す状態で中央エッチング工程を終了するものである。 また、 エッチング 領域の中央部が被成形物表面 （水晶ウェハにあっては主面） 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である。
これらを音叉型水晶ウェハの成形に適用した場合であって、 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ると、 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、 C I 値を効果的に低く抑えることが可能になる。 また、 この C I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 C I値を十分に 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、 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。 '
更に、 上記エッチング方法において成形されたエッチング成形品であって、 ェ ツ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、 エツ 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。 従来のエツ 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。
また、 上記ピットの露出を抑制しながらも面積の比較的大きなエッチング加工 範囲を得るための構成としては以下のものが掲げられる。 つまり、 被成形物表面 に設定されたエッチング加工範囲の内部を、 互いに隣接する複数のエッチング領 域に区画しておき、 これらエッチング領域に対するエッチング処理として、 上述 した各解決手段のうちの何れか一つのエツチング方法を使用するようにしている この特定事項によれば、 個々のエツチング領域におけるエツチング面はェッチ ングストップ技術によって得られており、 結晶面が現れている。 上記ピットは、 この結晶面から露出するものではないので、 複数のエッチング領域の集合で成る エッチング加工範囲全体としてエッチング面にピットが露出してしまうことが抑 制できる。 このように、 複数のエッチング領域の集合によって被成形物表面にェ ツチング加工範囲を設定していることで、 ピットの露出を抑制しながらも面積の 比較的大きなエッチング加工範囲を得ることが可能になる。 特に、 大型の被成形 物にあってはエツチング加ェ範囲も大型になる傾向があるが、 この場合にもピッ トの露出を抑制することができ、 被成形物表面に所定形状のエッチング加工を行 うことができる。 この技術を水晶振動子に適用すれば、 水晶ウェハの質量が目標 質量となるようにェツチングすることができ、 水晶振動子の発振周波数を目標周 波数に合わせ込むことが可能になる。
また、 この場合の各エッチング領域の具体的な形状としては、 各エッチング領 域を、 互いに独立した溝部を被成形物表面に形成するものとして設定したり、 各 エッチング領域を、 互いに連続する溝部を被成形物表面に形成するものとして設 定するものが掲げられる。
また、 この解決手段に係るエッチング方法において成形されたエツチング成形 品であって、 被成形物表面において互いに隣接する複数のエッチング領域のエツ 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 、 エッチング成形品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エツチング成形品であると判断することができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 実施例 1及び 2に係る音叉型水晶振動片を示す図であり、 （a ) は音 叉型水晶振動片の正面図、 （b ) は （a ) における II一 II線に沿った断面図であ る。
図 2は、 実施例 1に係る音叉型水晶ウェハの成形工程を示す図である。
図 3は、 溝部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ツ チンダストツプ発生時点における溝部の深さ寸法との関係を示す図である。 図 4は、 実施例 2に係る音叉型水晶ウェハの成形工程を示す図である。
図 5は、 実施例 3〜 6に係る音叉型水晶振動片を示す図であり、 （a ) は音叉 型水晶振動片の正面図、 （b ) は （a ) における VI— VI線に沿った断面図である 図 6は、 実施例 3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 7は、 実施例 3に係る音叉型水晶ゥ ハの成形方法の第 2成形工程を示す図 である。
図 8は、 実施例 4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 9は、 実施例 4に係る音叉型水晶ゥ ハの成形工程のうち後半の工程を示す 図である。
図 1 0は、 実施例 5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 1 1は、 実施例 5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 1 2は、 実施例 6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 1 3は、 実施例 6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 1 4は、 実施例 7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 7相当図である。
図 1 5は、 実施例 7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 9相当図である。
図 1 6は、 実施例 7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 1 1相当図である。
図 1 7は、 実施例 7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 1 3相当図である。
図 1 8 ( a ) は、 本発明に係る方法で成形された水晶ウェハの一例を示す脚部 断面形状を、 図 1 8 ( 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 1 9は、 実施例 8に係る第 1タイプの音叉型水晶振動片を示す図である。 図 2 0は、 実施例 8に係る第 2タイプの音叉型水晶振動片を示す図である。 図 2 1は、 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 2 2は、 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 2 3は、 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 2 4は、 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。 発明を実施するための最良の形態 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。
<実施例 > ·
一音叉型水晶振動子の構成説明一
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、 音叉型水晶振動 子の構成について説明する。
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 を示す正面図である。 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。
この音叉型水晶振動片 1は、 2本の脚部 1 1, 1 2を備えており、 各脚部 1 1 , 1 2に第 1及び第 2の励振電極 1 3， 14が形成されている。 図 1 (a) では 、 これら励振電極 1 3， 14の形成部分に斜線を付している。
また、 本音叉型水晶振動片 1は、 各脚部 1 1， 1 2それぞれの表裏面となる主 面 l l a， 1 2 aの中央部に矩形状の溝部 1 1 c， 12 cが成形されている。 こ れら溝部 1 1 c, 1 2 cを加工するためのエッチング工程については後述する。 このように各脚部 1 1， 1 2の表裏面に溝部 1 1 c， 1 2 c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 1 1， 1 2の振動損失が抑制され、 C I 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。
上記第 1の励振電極 1 3は、 一方の脚部 1 1の表裏面 （主面） 1 1 aに成形さ れている溝部 1 1 cの内部と他方の脚部 1 2の側面 12 b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 1 2の表裏面 (主面） 1 2 aに成形されている溝部 1 2 cの内部と一方の脚部 1 1の側面 1 1 b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 1 3, 14は、 ク ロム （C r) 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 200 OAに設定されている。
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、 このべ一 スの外周部に音叉型水晶振動片 1を覆うようにキヤップが取り付けられて音叉型 水晶振動子が構成される。 -音叉型水晶ウェハのエッチング工程の説明一
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例を 説明する。
[実施例 1 ]
先ず、 実施例 1について図 2及び図 3を用いて説明する。 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 1 1 c， 1 2 c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 1 1 c， 1 2 cを成形するための第 2成形工程とによつ て行われる。
く第 1成形工程 >
先ず、 第 1成形工程について説明する。 図 2は、 図 1において II- II線に沿つ た断面における加工状態を示している。
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 ェする。 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。
次に、 図示しないスパッタ装置によって、 水晶基板 2の表面及ぴ裏面に C r膜 3 1を、 その C r膜 3 1の表面に A u膜 3 2をそれぞれ蒸着する （図 2 ( b ) 参 照） 。 そして、 このように形成した金属膜 3 1 , 3 2の上にフォトレジス ト層 4 ， 4を形成する （図 2 ( c ) 参照） 。
次に、 図 2 ( d ) に示すように、 作製しょ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 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。
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各金属膜 3 1， 3 2を A uエッチング液及ぴ C rエッチング 液によって除去する。 これにより、 金属膜 3 1， 3 2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。
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をすベて除去する。 その後、 図 2 (g) に示すように、 水晶基板 2の表裏全面にフォトレジスト層 5を形成する。
そして、 図 2 (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、 上記振動片成形領域 A及び枠部 C以外の部分のフォトレジスト層 5を 除去するだけでなく、 溝部 l l c， 1 2 c (図 2 ( 1 ) 参照） に相当する部分の フォトレジスト層 5も除去する溝部パターユングを行う。
この溝部パターエングによって除去されるフォトレジスト層 5の除去幅寸法 （ 図 2 (h) における寸法 Wであって、 本発明でいうエッチング領域の短辺側の 寸法に相当） を、 成形しょうとする溝部 1 1 c， 1 2 cの深さ寸法 （設計寸法） に応じて決定する点が本発明の特徴である。 このフォトレジスト層 5の除去幅寸 法 Wの詳細については後述する。
次に、 図 2 ( i ) に示すように、 水晶エッチング液 （フッ酸 +フッ化アンモニ ゥ 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及び枠 部 Cのみを残す外形ェツチングを行う。
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 1 1， 1 2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 1 1 c， 1 2 cは成形されていない。
<第 2成形工程 >
次に、 溝部 1 1 c， 1 2 cを成形するための第 2成形工程について説明する。 この第 2成形工程では、 先ず、 図 2 ( j ) に示すように、 成形しょうとする溝部 1 1 c, 12 cに相当する部分の各金属膜 3 1， 32を Auエッチング液及ぴ C rエッチング液によって除去する。 つまり、 上記フォトレジスト層 5の除去幅寸 法 Wに対応した領域の各金属膜 3 1， 3 2が除去される。
そして、 図 2 (k) に示すように、 水晶エッチング液により水晶基板 2をエツ チングして、 脚部の表裏面に溝部 1 1 c , 1 1 c, 1 2 c, 1 2 cを成形し、 断 面形状を略 H型にする。
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 幅寸法が上記溝部 1 1 c， 1 2 cの幅寸法に一致する面積） は小さいため、 エツ チンダストツプ作用により、 水晶基板 2のエツ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 2 (h) で示した溝部パターユングにおいて、 フォトレジスト層 5を 除去する幅寸法 Wを、 溝部 1 1 c, 1 2 c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溝部 1 1 c， 1 2 c の深さを所望の寸法 （設計寸法） に設定することができる。
図 3は、 溝部パターエ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溝部 1 1 c, 1 2 cの深さ寸法との関係 を示している。 この図に示すように、 フォトレジスト層 5を除去する幅寸法 Wを 大きく設定するほど溝部 1 1 c， 1 2 cの深さ寸法は大きくなる。 言い換えると 、 溝部 1 1 c， 1 2 cの幅寸法 （上記寸法 Wに一致する） が大きいほど溝部 1 1 c， 1 2 cの深さ寸法は大きくなる。 逆に、 このフォトレジスト層 5を除去する 幅寸法 Wを小さく設定するほど溝部 l i e, 1 2 cの深さ寸法も小さくなる。 言 い換えると、 溝部 1 1 c, 1 2 cの幅寸法が小さいほど溝部 1 1 c， 1 2 cの深 さ寸法も小さくなる。 このように幅寸法と溝部 1 1 c， 1 2 cの深さ寸法とは相 関があるため、 成形しょうとする溝部 1 1 c , 1 2 c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、 溝部 l i e, 1 2 cの深さを所望の寸法 に設定することが可能である。
そして、 上記図 2 (k) に示すように、 脚部の表裏面に溝部 1 1 c， 1 1 c, 1 2 c, 1 2 cを成形した後、 残っているフォトレジスト層 5及ぴ各金属膜 3 1 ， 32を除去することにより、 図 2 ( 1 ) に示すような断面略 H型の脚部を備え た音叉型水晶ゥヱハ 1 Aが作製されることになる。
尚、 図 2 (k) に示す状態で水晶ウェハ 1 A上に残っている金属膜 3 1， 3 2 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。 このようにして成形された音叉型水晶ゥヱハ 1 Aの各脚部 1 1 , 1 2に、 上記 第 1及び第 2の励振電極 1 3， 1 4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 2 0 k H z、 3 2 k H z、 4 0 k H z、 6 0 k H z、 7 5 k H z , 7 7 . 5 k H z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。
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、 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エッチング処理を行い、 これによ つて音叉型水晶ウェハ 1 Aに成形される溝部 1 1 c， 1 2 cの深さ寸法を設計寸 法どおりの最適値に設定することができるようにしている。 つまり、 水晶基板 2 を水晶エッチング液に浸漬しておく時間 （エッチング時間） を厳密に管理する必 要がなく、 必要最短時間以上のエッチング時間を確保すれば適切な深さ寸法の溝 部 1 1 c， 1 2 cが成形されることになる。 即ち、 上記溝部パター-ングにおけ るフォトレジスト層 5の除去幅寸法 Wを適切に設定しておくのみで、 エッチング 時間が長すぎても適切な深さ寸法の溝部 1 1 c， 1 2 cが得られ、 この溝部 1 1 c , 1 2 cを高い加工精度をもって成形できる。 その結果、 C I値を効果的に低 く抑えることができると共に、 振動周波数のパラツキを抑制することができ、 し かも、 エッチング時間を管理する必要がないため、 制御動作の簡素化を図ること もできる。
更には、 生産効率の向上を図るべく、 単位時間当たりのエッチング量が大きく 得られる水晶エッチング液を使用して短時間で溝部 1 1 c , 1 2 cの成形が完了 できるようにした場合であっても、 溝部 1 1 c， 1 2 cの深さ寸法が設計寸法か らずれてしまうといったことはなく、 音叉型水晶ウェハ 1 Aの生産効率の向上と 歩留まりの向上とを両立することができる。
また、 上述した如く、 エッチングストップ技術によって得られたエッチング面 は結晶面が現れており、 上記ピットは、 この結晶面から露出するものではないの で、 溝部 l l c， 1 2 cにピットが露出してしまうことが回避できる。 このため 、 音叉型水晶振動片 1の各脚部 1 1 , 1 2それぞれに所定形状 (ピットが露出し ていない形状） の溝部 1 1 c , 1 2 cを形成することが可能になる。 その結果、 水晶ウェハの質量が目標質量となるようにエッチングすることができ、 水晶振動 子の発振周波数を目標周波数に合わせ込むことが可能になる。
[実施例 2 ]
次に、 実施例 2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溝部 1 1 c, 1 2 c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 4を用いて説明する。
図 4における （a) 〜 （g) の各工程は上述した実施例 1における図 2 (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。
上記図 4 (g) の工程の後、 図 4 (h) に示すように、 フォトレジスト層 5の 部を除去する。 具体的には、 成形しょうとする溝部 1 1 c， 1 2 cに相当する 部分のフォトレジスト層 5を除去する溝部パターニングを行う。
本実施例 2にあっても、 この溝部パターユングによって除去されるフォトレジ ス ト層 5の除去幅寸法 Wを、 成形しょうとする溝部 1 1 c， 1 2 cの深さ寸法 （ 設計寸法） に応じて予め決定している。
次に、 図 4 ( i) に示すように、 上記図 4 (h) でフォ トレジス ト層 5が形成 されていない部分の Au膜 3 2のみを Auエッチング液によって除去する。 これ により、 溝部 1 1 c， 1 2 cに相当する部分では、 金属膜として C r膜 3 1のみ が残った状態になる。
その後、 図 4 ( j ) に示すように、 図 4 ( i ) で残っていたフォ トレジス ト層 5をすベて除去する。 これにより、 溝部 l l c， 1 2 cに相当する部分ではエツ チング遅延膜として機能する C r膜 3 1のみが存在し、 溝部 1 1 c, 1 2 cに相 当する部分以外の金属膜としては C r膜 3 1と Au膜 32の 2層が存在すること になる。
尚、 C rと Auとを比較した場合、 C rの方がエッチングレートが高い。 つま り、 エッチング液 （本形態の場合には、 フッ酸 +フッ化アンモユウム溶液） によ り容易に溶融する材料である。 これに対し、 A uはエッチング液による溶融は殆 どない材料である。
続いて、 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、 金属膜 3 1, 32が存在しておらず水晶基板 2が露出している部分がエッチングされるこ とになる。 この際、 溝部 l l c， 1 2 cに相当する部分では金属膜として C r膜 3 1が存在しているのみであるため、 この C r膜 3 1も水晶エッチング液によつ てエッチング （溶融除去） されていく。 図 4 (k) は、 この外形エッチング工程 の途中の状態であって、 溝部 1 1 c， 1 2 cに相当する部分の C r膜 3 1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は完了してお らず、 部分的に水晶基板 2が薄板の状態で残っている。
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、 C r膜 3 1が完全に除去された溝部 1 1 c， 1 2 c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溝 部エツチング工程とが並行されることになる。
このエッチング工程を継続することにより、 水晶ウェハ 1 Aの外形が所定の音 叉型形状に成形されると共に、 溝部 1 1 c， 1 2 cの成形部分では、 エッチング ストップ作用によりエッチングが停止する。 この状態では、 その後、 水晶ゥヱハ 1 Aを水晶エッチング液に浸漬し続けても形状変化することはない。 つまり、 上 記図 4 (h) に示した溝部パターユングにおけるフォトレジスト層 5の除去幅寸 法 Wを適切に設定しておくのみで、 エッチング時間が長すぎても適切な深さ寸法 の溝部 l i e, 1 2 cが得られ、 この溝部 l i e, 1 2 cを高い加工精度をもつ て成形できる。
これにより、 図 4 ( 1 ) に示すように、 脚部の表裏面に設計寸法どおりの深さ 寸法を有する溝部 1 1 c， 1 2 cが成形され、 この脚部は断面形状が略 H型とな る。 このようにして所定の外形形状であって主面に溝部 1 1 c， 1 2 cを有する 水晶ゥヱハ 1 Aが成形され、 残っている各金属膜 3 1， 32を Auエッチング液 及ぴ C rエッチング液によって除去して、 図 4 (m) に示すような断面略 H型の 脚部を備えた音叉型水晶ゥ ハ 1 Aが完成する。
尚、 本形態においても、 図 4 ( 1 ) に示す状態で水晶ウェハ 1 A上に残ってい る金属膜 31， 32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 除去するための重み付け電極として利用してもよい。
以上説明したように、 本形態では、 上述した実施例 1における効果に加えて以 下に述べる効果を奏することができる。 つまり、 水晶基板 2に対するエッチング 工程を一度行うのみで音叉型水晶ウェハ 1 Aの外形を所定の音叉型形状に成形で きると共に、 その主面に溝部 l i e , 1 2 cを成形することができる。 つまり、 水晶基板 2に対して複数回のエッチングを行うことがないため、 加工作業の煩雑 化や加工時間の長時間化を回避することができると共に、 水晶ウェハ 1 A表面の 面荒れ等の不具合を招くことがなく高品質の音叉型水晶ウェハ 1 Aを作製するこ とができる。
[実施例 3 ]
次に、 実施例 3について説明する。 上述したように、 溝部 1 1 c , 1 2 cは、 その設計幅寸法によってその深さ寸法が決定されるため、 溝部 1 1 c， 1 2 cの 深さ寸法を必要以上に大きくすることなしに、 幅寸法のみを大きくするといつた ことが上記実施例 1及び 2における方法では実現できない。 本実施例 3は、 これ を実現するための方法である。 つまり、 図 5 (図 1に相当する図） に示すように 、 深さ寸法は上記実施例のものと等しく、 且つ幅寸法が上記実施例のものよりも 大きい溝部 1 1 c， 1 2 cを、 上記エッチングストップ技術を用いて実現するの が本実施例 3である。
本実施例 3に係る音叉型水晶ゥ ハの成形方法も、 被成形物としての水晶基板 を、 溝部 1 1 c， 1 2 c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 1 1 c， 1 2 cを成形するた めの第 2成形工程とによって行われる。
<第 1成形工程 >
先ず、 第 1成形工程を図 6を用いて説明する。 この図 6は、 図 5において VI - V I線に沿った断面における加工状態を示している。
この第 1成形工程における図 6 ( a ) 〜 （f ) の各工程は上述した実施例 1に おける図 2 ( 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。 尚、 以下の各実施例の図面では、 C r及び A uで成る金属膜 3を一つの層として 表す。
図 6 ( f ) に示すようにフォトレジスト層 4をすベて除去した後、 図 6 ( g ) 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のみを残し外形ェツチングを行う。
その後、 図 6 (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。
以上が第 1成形工程である。 この第 1成形工程によつて水晶基板 2から音叉形 状の音叉型水晶ウェハ、 つまり、 2本の脚部 1 1, 1 2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 1 1 c, 1 2 cは成形されていない。 ぐ第 2成形工程 >
次に、 溝部 l l c， 1 2 cを成形するための第 2成形工程を図 7を用いて説明 する。 この図 7では、 一方の脚部 1 1についてのみ示している。 他方の脚部 1 2 においても同様の加工が同時に行われる。
この第 2成形工程では、 先ず、 図 7 (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 1 1 cに相当する部分であって、 この溝部 1 1 cの両サイ ド、 つまり、 図 7 (a) において溝部 1 1 c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ユングを行う。 詳し くは、 本形態では図 7 (a) において仮想線で示す形状の溝部 1 1 cを成形する 。 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 1 1に相当する部分では 3箇所 （図 7 (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も上述した各実施例と同様に、 成形しょうとする溝部 1 1 c, 1 2 cの深さ寸法 （設計寸法） に応じて予め決定している。
続いて、 図 7 (b) に示すように、 溝部 1 1 cに相当する部分の金属膜 3を A uエッチング液及ぴ C r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。
そして、 図 7 (c) に示すように、 フォトレジスト層 5を除去した後、 図 7 ( 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 1 1 cの両サイ ドのみがエッチングされて、 サイド溝部 1 1 d， 1 1 dが成形されることになる。 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 7 ( a ) で示した 溝部サイドパターユングにおいて、 フォトレジスト層 5を除去する幅寸法 Wを、 溝部 1 1 cの設計深さ寸法に応じて予め設定しておくことにより、 このエツチン ダストップ発生時点におけるサイド溝部 1 1 dの深さを所望の寸法に設定するこ とができる。 上述の場合と同様に、 溝部サイドパターニングにおいてもフオトレ, ジスト層 5を除去する幅寸法 Wとサイド溝部 1 1 dの深さ寸法とは相関がある。 このため、 成形しょうとする溝部 1 1 c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 1 1 d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 2 8 μ ηιとした場合にはサイ ド溝部 l i dの深さは 2 3 mとなり、 幅寸法 Wを 4 5 μ mとした場合にはサイ ド溝部 l i dの深さは 3 6 111となる。 尚、 これら数値は水晶ェッチング液の種 ' 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 める 0 '
次に、 図 7 ( 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 7 ( 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 7 ( 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 A uエツ チング液及ぴ C rエッチング液によって除去する。
その後、 図 7 ( h ) に示すように、 フォトレジスト層 6を除去した後、 図 7 ( 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 1 1 d， 1 1 d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、 成形しょうとする溝部 1 1 c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 1 1 cが成形さ れ、 脚部 1 1は断面形状が略 H型に成形される。 この場合、 完成品としての溝部 1 1 cの深さ寸法は、 エッチング時間に拘わりなく、 上記図 7 ( d ) で成形され たサイド溝部 1 1 dの深さ寸法に略一致することになる。 言い換えると、 完成品 としての溝部 1 1 cの深さ寸法は図 7 ( d ) の時点で決定されていることになる 。 以上が、 本発明における中央エッチング工程である。
このようにして脚部 1 1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、 音叉型水晶ゥヱハが完成する。
以上説明したように、 本形態では、 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ェ ツチング処理を行っておく (外縁エッチング工程) 。 その後、 残されたエツチン 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） 。 この中央エッチ ング工程では、 外縁エッチング工程で適切に得られたエッチング量に従ってエツ チング領域の全体が所定量だけエッチングされることになる。 このため、 最終的 に得られるエッチング領域のエッチング量は、 その全体に亘つて適切に設定され ることになり、 水晶ウェハに成形される溝部 1 1 c， 1 2 cの加工精度の向上を 図ることができる。 その結果、 C I値を効果的に低く抑えることができると共に 、 振動周波数のパラツキを抑制することができる。 また、 エッチングストップ技 術を利用したことによって、 外縁ェッチング工程及び中央ェッチング工程の何れ においてもエッチング時間の制御を行うことなしに高い加工精度を得ることがで き、 制御動作の簡素化を図ることもできる。 更に、 本形態では、 溝部 1 1 c , 1 2 cの深さ寸法を必要以上に大きくすることなしに、 幅寸法のみを大きくすると いったことが可能であり、 溝部 1 1 c， 1 2 cの設計自由度の拡大を図ることが できる。 本実施例 3では、 上記実施例 1及び 2における方法によって成形された 溝部 l i e , 1 2 cよりも幅寸法が大きい溝部 1 1 c， 1 2 cが成形されている また、 従来のエッチング方法では、 溝部全体に 1つ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 1 1 a， 1 2 aに対して 傾斜した面として形成されてしまう （例えば図 1 8 ( 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 1 1 c， 1 2 cの中央部に 突起状に水晶を残しておき （例えば図 1 8 ( a ) に示す形状） 、 その後の中央ェ ツチング工程において、 この突起状に残つている水晶をエッチングしていくこと より、 溝部 1 1 c， 1 2 cの中央部を水晶ウェハの主面 1 1 a , 1 2 a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、 音叉型水晶ゥヱハの左右脚部 1 1， 1 2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 1 1 c， 1 2 c内に形成される 励振電極 1 3, 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。
[実施例 4 ]
次に、 実施例 4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、 上記実施例 3の場合と同様に、 溝部 1 1 c， 1 2 cの成形工程においては 外縁エッチング工程を行った後に中央エッチング工程を行うものである。 それに 加えて、 本実施例 4は、 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 1 1 d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 8及 ぴ図 9を用いて説明する。
図 8における （a) 〜 （c) の各工程は上述した実施例 1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。
その後、 図 8 (d) に示すように、 作製しょ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 1 1 c , 1 2 cの成形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、 外形パターユングを行う。
この溝部 l i e, 1 2 cの成形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 1 1 c， 1 2 cに相当する部分であって、 上述した実施例 3におけ る図 7 (a) で示した溝部サイドパターエングと同様に、 溝部 l l c， 1 2 cの 両サイド、 つまり、 図 8 (d) において溝部 1 1 c， 1 2 c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。 そして、 この場合のフォトレジスト 層 5を除去する幅寸法も上述した各実施例と同様に、 成形しょうとする溝部 1 1 c， 1 2 cの深さ寸法 （設計寸法） に応じて予め決定している。
次に、 図 8 (e) に示すように、 上記図 8 (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 A uエッチング液及び C r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。
その後、 図 8 ( f ) に示すように、 図 8 (e) で残っていたフォトレジスト層 4をすベて除去する。
次に、 各脚部 1 1 , 1 2を拡大表示する図 9 (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 1 1 c, 1 2 cの両サイドもエッチ ングされ、 サイ ド溝部 l i d, 1 2 dが成形されることになる。 この際にも、 ェ ツ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、 エツ チンダ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 8 (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 l i e, 1 2 c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 1 I d, 1 2 dの深さを所望の寸法に設定することができる。
図 9 (b) 〜 （ f ) の各工程は上述した実施例 3における図 7 (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。
本形態においても、 上記実施例 3の場合と同様に、 水晶ウェハに成形される溝 部 1 1 c, 1 2 cの加工精度の向上を図ることができる。 その結果、 C I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、 エッチングストップ技術を利用したことによって、 エッチング時 間の制御を行うことなしに高い加工精度を得ることができ、 制御動作の簡素化を 図ることもできる。 更に、 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 l l d， 1 2 dのエッチングとを同時に行うことができる。 つまり、 上 記実施例 3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。 更に、 上記実施例 1の場合と同様に、 溝部 1 1 c, 1 2 cの中央部を水晶ウェハの主面 1 1 a， 1 2 a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 1 1， 1 2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 1 3, 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。
[実施例 5 ]
次に、 実施例 5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、 上述した実施例 4の場合と同様に、 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 1 1 d， 1 2 d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 10及ぴ図 1 1を用いて説明する。
図 1 0における （a) 〜 （f ) の各工程は上述した実施例 4における図 8 (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。
その後、 図 1 0 (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 1 1 d, 1 2 dが成形さ 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、 高いパターユング精度を得る ことができる。
そして、 図 1 0 (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 1 1 c, 1 2 c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。 次に、 各脚部 1 1， 1 2を拡大表示する図 1 1 (a) に示すように、 水晶エツ 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 1 1 c， 1 2 cの両サイ ドもエツ チングされ、 サイド溝部 l i d， 1 2 dが成形されることになる。 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、 ェ ツ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 1 0 (d) で示した溝部サイドパターニングにおいて、 フオトレ ジスト層 4を除去する幅寸法を、 溝部 l i e, 1 2 c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 1 1 d， 1 2 dの深さを所望の寸法に設定することができる。 図 1 1 (b) 〜 （d) の各工程は上述した実施例 3における図 7 (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。
本形態においても、 上記各実施例の場合と同様に、 溝部 1 1 c， 1 2 cの加工 精度の向上を図ることができ、 C I値の抑制及ぴ振動周波数のバラツキの抑制を 図ることができる。 また、 エッチングストップ技術を利用したことによる制御動 作の簡素化を図ることもできる。 更に、 上記実施例 4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。 また、 溝部 1 1 c, 1 2 cの中央部を水晶ウェハの主 面 1 1 a， 1 2 a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。
[実施例 6 ]
次に、 実施例 6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 1 1 c， 1 2 c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、 中央エツ 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 1 2及ぴ図 1 3を用いて説 明する。
図 1 2における （a) 〜 （g) の各工程は上述した実施例 5における図 1 0 ( 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。
その後、 図 1 2 (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 1 1 c， 1 2 c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。 そして、 この場合のフォトレジス ト層 5を除去する幅寸法も上述した各実施例と同様に、 成形しょうとする溝部 1 1 c , 1 2 cの深さ寸法 （設計寸法） に応じて予め決定している。
次に、 図 1 2 ( i ) に示すように、 上記図 1 2 (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 C r膜のみが残った状態になる。 そして、 図 1 2 ( 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 1 1 c， 1 2 c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。 次に、 各脚部 1 1, 1 2を拡大表示する図 1 3 (a) に示すように、 水晶エツ 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 1 1 c, 1 2 cの両サイドもエツ チングされ、 サイド溝部 1 1 d， 1 2 dが成形され始める。 この際、 溝中央領域 に相当する部分では金属膜 3として C r膜が存在しているのみであるため、 この C r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 1 3 (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 C r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 1 l d， 1 2 d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。
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 1 3 (c) に示すように、 C r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、 水晶ウェハ外形エツ 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。
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 成形される。 また、 溝部 1 1 c， 1 2 cの成形にあっては、 先ず、 外縁エツチン グ工程が上記エッチングストップ作用により完了する。 これにより、 サイ ド溝部 l i d, 1 2 dが成形される。 その後、 中央エッチング工程のエッチング量が上 記サイド溝部 1 1 d， 1 2 dの深さに達した時点でエッチングが進むことがなく なり、 所定深さの溝部 1 1 c， 1 2 cが成形される （図 1 3 (d) 参照） 。
本形態においても、 上記各実施例の場合と同様に、 溝部 1 1 c， 1 2 cの加工 精度の向上を図ることができ、 C I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、 エッチングストップ技術を利用したことによる制御動 作の簡素化を図ることもできる。 更に、 本形態では、 水晶ウェハ外形エッチング 工程と外縁ェッチング工程と中央ェ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、 水晶ゥヱ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、 加工作業の煩雑化及ぴ加工時間の短縮化を 図ることもできる。 また、 溝部 l i e, 1 2 cの中央部を水晶ウェハの主面 1 1 a, 1 2 a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。
尚、 本実施例 6及び上述した実施例 2では、 C r膜 31のみを存在させる領域 と、 C r膜 3 1及び Au膜 32の 2層を存在させる領域とを備えさせ、 C r膜 3 1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、 C r膜を存在させる領域と、 酸化 C r膜を存在させる 領域とを備えさせ、 C r (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 C r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— 03 ドライ洗浄、 02プラズマな どが掲げられる。
[実施例 7 ]
次に、 実施例 7について説明する。 上述した各実施例では、 溝部 1 1 c， 1 2 cの底部が主面 1 l a, 1 2 aに略平行な平坦面となるように中央エッチングェ 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 1 1 c ， 1 2 c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 1 1 c， 1 2 c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 た実施例 3〜 6それぞれに対して適用可能である。
先ず、 上述した実施例 3において溝部 l i e, 1 2 c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 14を用いて説明する。 この図 14は、 上記実施 例 3の第 2成形工程 （図 7) に相当する図である。 つまり、 図 14に示す工程の 前工程として図 6に示す第 1成形工程が既に完了している。
図 14における （a) 〜 （g) の各工程は上述した実施例 3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。
図 14 (h) に示すように、 フォトレジスト層 6を除去した後、 水晶エツチン 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 l i d ， 1 1 d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 （上述した実施例 3の場 合よりも短時間） で終了させることにより、 図 14 ( i ) に示すように、 溝部 1 1 cの底部には突起部 21が残る。
このようにして溝部 1 1 cの底部に突起部 2 1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 1 1 c内の表面積の拡大を図ることができ、 溝 部 1 1 c内に形成される励振電極 1 3の面積も拡大できて、 C I値を効果的に低 く抑えることが可能になる。
た、 この C I値の抑制効果は、 溝部 1 1 c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実験により確認されている。 つ まり、 本実施例において成形される水晶ウェハにあっては、 溝部 1 1 c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 1 1 c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 C I値を十 分に低く抑えることが可能になる。
図 1 5は、 上記実施例 4において溝部 1 1 c, 1 2 cの底部に突起部 2 1が残 るようにした場合における図 9に相当する図である。 図 1 6は、 上記実施例 5に おいて溝部 1 1 c， 1 2 cの底部に突起部 21が残るようにした場合における図 1 1に相当する図である。 図 1 7は、 上記実施例 6において溝部 1 1 c, 1 2 c の底部に突起部 2 1が残るようにした場合における図 1 3に相当する図である。 これら何れにおいても、 一対のサイド溝部 1 1 d， 1 1 dの間に残っていた水 晶基板 2の一部分 （突起部 2 1) 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 1 1 c， 1 2 cの底部に突起 部 2 1， 2 1が残るようにしている。 これにより、 溝部 1 1 c内の表面積の拡大 を図ることができ、 溝部 1 1 c内に形成される励振電極 1 3の面積も拡大できて 、 C I値を効果的に低く抑えることが可能になる。
[実施例 8 ] .
次に、 実施例 8について説明する。 上述した各実施例では、 音叉型水晶振動片 1の各脚部 1 1， 1 2それぞれに 1つの溝部 1 1 c, 1 2 cを形成していた。 本 実施例では、 各脚部 1 1， 1 2それぞれに複数のエッチング領域 （小面積エッチ ング領域） を設定し、 これら小面積エッチング領域の集合によってエッチング加 ェ範囲を設計したものである。
本実施例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の第 1タイ プを図 1 9に示している。 また、 本実施例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の第 2タイプを図 20に示している。
先ず、 図 1 9に示すものでは、 各脚部 1 1, 1 2それぞれに互いに独立した 1 0個の小面積エッチング領域 1 1 A， 1 1 A, ···、 1 2 A, 1 2 A, …を形成し 、 各小面積エッチング領域 1 1 A， 1 1 A, ···, 1 2 A, 1 2 A, …に対して、 上述した各実施例の場合と同様のエッチング処理を行って溝部 1 1 c, 1 1 c, ··■、 1 2 c, 1 2 c, …を形成している。
この場合、 各脚部 1 1, 1 2それぞれにおける溝部 1 1 c， 1 1 c, ···、 1 2 c , 1 2 c, …の形成領域の総面積は比較的大きく得られ、 それでいて個々の溝 部 l i e, 1 1 c, ·-·、 1 2 c, 12 c, …にあっては、 底面の面積が小さいの でエッチングストップ技術を利用して所定量のエッチング処理を行うことができ る。
上述した如く、 エッチングストップ技術によって得られたエッチング面は結晶 面が現れており、 上記ピットは、 この結晶面から露出するものではないので、 ェ ツチング領域の全体としてエッチング面にピットが露出してしまうことが回避で きる。 このため、 音叉型水晶振動片 1の各脚部 1 1， 1 2それぞれに所定形状の 溝部 1 1 c， 1 2 cを形成することが可能になる。 このように、 複数の小面積ェ ツチング領域 1 1 A， 1 1 A, ···、 1 2 A, 1 2 A, …の集合によって音叉型水 晶振動片 1の各脚部 1 1， 1 2にエッチング領域を設定していることで、 ピット の露出を抑制しながらも面積の比較的大きなエッチング加工範囲を得ることが可 能になる。 特に、 低インピーダンス化を図ることができる比較的大型の音叉型水 晶振動片 1に適用した場合には、 エッチング加工範囲におけるピットの露出個数 を大幅に削減することができ、 音叉型水晶振動子の発振周波数を目標周波数に合 わせ込むことが可能になる。
また、 図 1 9に示すものでは、 小面積エッチング領域 1 1 A、 1 2 Aとして面 積の異なる 2種類を設計しているが、 全ての小面積エッチング領域 1 1 A、 1 2 Aに対して 1回のエッチング処理によって溝部 1 1 c, 1 2 cを形成してもよい し （上述した実施例 1や 2と同様のエッチング処理による形成） 、 面積の大きい 側の小面積エッチング領域 1 1 A、 1 2Aに対しては、 上述した外縁エッチング 工程と中央エッチング工程とによって溝部 1 1 c, 1 2 cを形成するようにして もよい （上述した実施例 3〜7と同様のエッチング処理による形成） 。 尚、 各脚 部 1 1, 1 2の基端部分の小面積エッチング領域 1 1 A、 1 2 Aを他の小面積ェ ツチング領域 1 1 A、 1 2 Aよりも小さくしているのは、 図示しない引き回し電 極や側面電極の主面への回り込み寸法を大きく確保して電極間のショートを回避 するためである。
また、 図 20に示すものでは、 図 1 9で示した各小面積エッチング領域 1 1A , 1 1 A, ···、 1 2 A, 1 2A, …を部分的に互いに連続させたものである。 こ の場合にも、 ピットの露出を抑制しながらも面積の比較的大きなエッチング加工 範囲を得ることが可能になり、 特に、 大型の音叉型水晶振動片 1に適用した場合 には、 エッチング加工範囲におはるピットの露出個数を大幅に削減することがで き、 音叉型水晶振動子の発振周波数を目標周波数に合わせ込むことが可能になる また、 この図 20に示す形状の小面積エッチング領域 1 1A， 1 1 A, ···、 1 2 A, 1 2 A, …に対してエッチング処理を行う際においても、 全ての小面積ェ ツチング領域 1 1A、 1 2 Aに対して 1回のエッチング処理によって溝部 1 1 c , 1 2 cを形成してもよいし （上述した実施例 1や 2と同様のエッチング処理に よる形成） 、 面積の大きい側の小面積エッチング領域 1 1 A、 1 2Aに対しては 、 上述した外縁エッチング工程と中央エッチング工程とによって溝部 1 1 c, 1 2 cを形成するようにしてもよい （上述した実施例 3〜7と同様のエッチング処 理による形成） 。
一その他の実施例一
以上説明した各実施例は何れも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であった。 本発明はこれに限らず、 その他の水晶ウェハ (ATカツト水晶ウェハ等） の成形にも適用可能である。 また、 各実施例は何れもゥエツ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 また、 本発明は、 水晶ウェハに限らず、 ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウ ムなどを使用した圧電振動片ゃ、 その他種々の電子部品の製造に適用することも 可能である。 更に、 被成形物として圧電材料に限らず、 ガラス、 金属、 半導体な どの種々の材料に対しても適用可能である。
また、 上記実施例 3〜 7では、 外縁エッチング工程にあっては、 溝部 1 1 c , 1 2 cにおける矩形状の開口の各辺のうち互いに対向する 1対の辺及ぴその周辺 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ぴ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。
加えて、 上述した如く溝部 1 1 c内に形成される励振電極 1 3の面積を拡大す れば、 C I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 1 3の面積を拡大するべく各脚部 1 1， 1 2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 2 1及び図 2 2は、 各脚部 1 1， 1 2の表面積を大き くするための各種構成を示している。 これら形状の水晶ウェハを本発明に係るェ ツチング方法によって成形することで C I値を効果的に低く抑えることが可能で ある。
以下、 図 2 1及び図 2 2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 2 1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 1 1 , 1 2の長手方向に亘つて複数の矩形状の溝部 1 1 c , 1 1 c , ···、 1 2 c , 1 2 c , …を形成したものであって上述した実施例 8の ものと略同じ溝形状のものであ。 （b) は、 脚部 1 1 , 1 2の先端に開放する溝 部 l l c， 1 2 c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 1 1 c， 1 2 cを形成したものである。 （d) は、 水晶ウェハの先端から 基端に亘つてそれぞれに開放する溝部 1 1 c， 1 2 cを形成したものである。 （ e ) は、 脚部 1 1 , 1 2の幅方向に一対の矩形状の溝部 1 l c， 1 1 c、 1 2 c ， 1 2 cを形成したものである。 （f ) は、 脚部 1 1， 1 2の中央部に形成した 溝部 1 1 c, 12 cの底部に複数の段部を形成したものである。 （g) は、 脚部 1 1, 1 2の複数箇所に円形の凹部 1 1 c, 1 1 c, ···、 1 2 c, 1 2 c, …を 形成したものである。 （h) は、 各脚部 1 1， 1 2に形成されている溝部 1 1 c , 1 2 c同士を連結して連続した凹部としたものである。 特に、 図 2 1 (a) 、 ( e) (g) のものにあっては、 エッチングストップ技術によって得られたエツ チング面に結晶面が現れているため、 エッチング領域の全体としてエッチング面 にピットが露出してしまうことが回避でき、 音叉型水晶振動子の発振周波数を目 標周波数に合わせ込むことが容易である。
一方、 図 22における （a) は、 脚部 1 1， 1 2の外側コーナ部に溝部 1 1 c ， 1 2 cを形成したものである。 （b) は、 脚部 1 1， 1 2の内側コーナ部に溝 部 l i e, 1 2 cを形成したものである。 （c) は、 脚部 1 1， 1 2の中央部に 形成した溝部 1 1 c， 1 2 cの一部を側面 1 l b, 1 2 bに開放したものである 。 （d) は、 各脚部 1 1， 1 2の中央部から先端部に亘つて溝部 1 1 c， 1 2 c の底部と面一にしたものである。 （e) は、 脚部 1 1, 1 2の表裏に亘る貫通孔 l i e, 1 2 eと溝部 l i e, 1 2 cとを併用したものである。 産業上の利用可能性
本発明に係るエッチング方法は、 音叉型水晶振動子の C I値を低く抑えるべく 、 音叉型水晶振動片の各脚部それぞれの表裏面に溝部を成形する場合に利用可能 である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 被成形物表面に設定された所定のエッチング領域をエッチングするためのェ ツチング方法であって、
上記エッチング領域に対するエッチング処理時に、 このエッチング領域の形状 に応じたエッチングストップ位置でエッチングが停止した時点のエッチング量が 予め設定された設計エッチング量に略一致するように、 上記エッチング領域の形 状を予め設定しておくことを特徴とするエッチング方法。
2 . 請求の範囲第 1項記載のェツチング方法において、
エッチング領域は矩形状であって、 エッチング処理時におけるエッチングスト ップ位置でのエッチング量が設計エッチング量に略一致するように、 エッチング 領域の短辺側の幅寸法を予め設定しておくことを特徴とするエッチング方法。
3 . 被成形物表面に設定された所定のエッチング領域をエッチングするためのェ ツ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 てエツチング処理を行う外縁ェッチング工程と、
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、 外縁ェッチング工程においてェツチングされた部分以外の領域に対してェッチン グ処理を行う中央エッチング工程とを有し、
上記外縁エッチング工程のエッチング処理に、 上記請求の範囲第 1項または 2 記載のエッチング方法を使用することを特徴とするエッチング方法。
4 . 請求の範囲第 3項記載のエッチング方法において、
外形ェッチング工程によつて被成形物である水晶基板を音叉型形状の水晶ゥェ ハに成形し、
上記外縁エッチング工程及び上記中央エッチング工程によって、 上記水晶ゥェ ハの主面上の中央部分に溝部を成形することを特徴とするエッチング方法。
5 . 請求の範囲請求項 4記載のェッチング方法において、
上記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対の辺及ぴその周辺のみに対してェツチング処理を行う一方、 上記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エツチン グ方法。
6 . 請求の範囲第 4項記載のエッチング方法において、
被成形物である水晶基板を音叉型形状の水晶ウェハに成形する第 1成形工程と この第 1成形工程の後に行われ、 上記水晶ウェハの主面に対して溝部を成形す るための外縁ェッチング工程及びその後に行われる中央ェ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エッチング方法。
7 . 請求の範囲第 3項記載のエッチング方法において、
被成形物である水晶基板を音叉型形状の水晶ウェハに成形する工程と上記外縁 エッチング工程とを同時に行った後、 上記中央エッチング工程を行うことにより 、 上記水晶ウェハの主面上の中央部分に溝部を成形することを特徴とするエッチ ング方法。
8 . 請求の範囲第 3項または 4記載のエッチング方法において、
上記エッチング領域のうち、 上記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被成形物に対するェ ツチング処理を実行し、 上記外縁エッチング工程の開始後、 エッチング遅延膜を 溶融除去し、 その後、 上記中央エッチング工程を開始することを特徴とするエツ チング方法。
9 . 請求の範囲第 1項乃至第 8項のうち何れか一つに記載のエッチング方法にお いて成形されたエッチング成形品であって、
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エッチ ング成形品。
1 0 . 被成形物をエッチング処理することによって、 所定の外形形状及び溝部を 有するエッチング成形品を成形するために、 上記被成形物に対し、 成形しようと するエッチング成形品の外縁よりも外側の領域をエッチングにより除去する外形 エッチングと、 被成形物上における溝部成形領域をエッチングにより凹陥させる 溝部ェツチングとを実行するエツチング方法であって、 上記溝部成形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被成 形物に対するエッチング処理を実行し、 上記外形エッチングの開始後、 この外形 エッチングと共にエツチング遅延膜を溶融し、 このエツチング遅延膜を溶融除去 した後に、 上記溝部エッチングを開始することによつて被成形物をエッチングす るに際し、
上記溝部成形領域に対する溝部エッチング時に、 この溝部成形嶺域の形状に応 じたエッチングストップ位置でエッチングが停止した時点のエッチング量が予め 設定された設計溝深さ寸法に略一致するように、 上記エッチング遅延膜の形状を 予め設定しておくことを特徴とするエッチング方法。
1 1 . 請求の範囲第 1 0項記載のエッチング方法において、
エッチングレートが互いに異なる材料が積層され、 上層が下層よりもエツチン グレートが低い材料からなるコート層を、 成形しようとするエッチング成形品の 外縁よりも内側の領域に形成しておき、 溝部成形領域に対応する上記上層のみを 除去することにより露出した下層をェツチング遅延膜として利用して被成形物に 対するエツチング処理を実行することを特徴とするエツチング方法。
1 2 . 請求の範囲第 1 0項または 1 1記載のエッチング方法において、
上記エッチング成形品を音叉型水晶ウェハとし、
上記溝部をその主面中央部に成形することを特徴とするエッチング方法。
1 3 . 請求の範囲第 1 0項、 1 1または 1 2のうち何れか一つに記載のエツチン グ方法において成形されたことを特徴とするエツチング成形品。
1 4 . 請求の範囲第 3項〜 8記載のエッチング方法において、
上記中央エッチング工程は、 上記エッチング領域の中央部に突起部を残す状態 でエツチング処理を終了することを特徴とするエツチング方法。
1 5 . 請求の範囲第 3項〜 8記載のエッチング方法において、
上記中央エッチング工程は、 上記エッチング領域の中央部が被成形物表面に略 平行な平坦面になつた状態でエツチング処理を終了することを特徴とするエッチ ング方法。
1 6 . 請求の範囲第 1 4項記載のエッチング方法によって成形されたエッチング 成形品であって、 上記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エツ チング成形品。
1 7 . 請求の範囲第 1 5項記載のエッチング方法によって成形されたエッチング 成形品であって、
上記エッチング領域の中央部には当該被成形物表面に略平行な平坦面が形成さ れていることを特徴とするエッチング成形品。
1 8 . 被成形物表面に設定されたエッチング加工範囲の内部を、 互いに隣接する 複数のェッチング領域に区画し、 これらエツチング領域に対するエッチング処理 として、 請求の範囲第 1項乃至第 8項、 第 1 0項乃至第 1 2項、 第 1 4項、 第 1 5項のうち何れか一つに記載のエッチング方法を使用することを特徴とするエツ チング方法。
1 9 . 請求の範囲第 1 8項記載のエッチング方法において、
上記各エッチング領域を、 互いに独立した溝部を被成形物表面に形成するもの として設定していることを特徴とするエッチング方法。
2 0 . 請求の範囲第 1 8項記載のエッチング方法において、
上記各エッチング領域を、 互いに連続する溝部を被成形物表面に形成するもの として設定していることを特徴とするエッチング方法。
2 1 . 請求の範囲第 1 8項， 第 1 9項または第 2 0項記載のエッチング方法にお いて成形されたエッチング成形品であって、
上記被成形物表面において互いに隣接する複数のエッチング領域のェ 面に結晶面が現れていることを特徴とするエッチング成形品。
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