(57)【要約】【課題】本発明は、Ｘ軸方向への音叉振動時におけるＺ軸方向への不要信号の発生を抑制できる角速度センサ用音叉型振動子をシリコンウエハに一括して形成できる製造方法およびその薄型な角速度センサ用音叉型振動子を用いた角速度センサを提供することを目的とする。【解決手段】音叉型振動子３のアーム１ａ，１ｂのそれぞれの主面１ｃ，１ｄ上の先端側であり、かつ、それぞれの外側、内側に付加質量７ａ，７ｂを設け、さらにアーム１ａ，１ｂのそれぞれの主面１ｃ，１ｄ上の先端側であり、かつ、それぞれの内側、外側に溝８ａ，８ｂを設ける。【選択図】図１
2010169690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部とを有する振動子と、前記アームの主面上に設けられ前記アームをＸ軸方向に駆動する駆動部と、前記アームの主面上に設けられＹ軸周りに印加された角速度に起因する前記アームのＺ軸方向への振動を検出する検出部とを備えた角速度センサにおいて、前記アームの内の一方のアームの主面上の内側に偏在した第１の所定の位置に第１の所定の凹部が設けられている場合は、前記第１の所定の位置に対応するように前記アームの内の他方のアームの主面上の外側に偏在した第２の所定の位置に前記第１の所定の凹部とほぼ同じ形状の第２の所定の凹部が設けられ、前記第１の所定の凹部が前記一方のアームの主面上の外側に偏在した第３の所定の位置に設けられている場合は、前記第３の所定の位置に対応するように前記他方のアームの主面上の内側に偏在した第４の所定の位置に前記第１の所定の凹部とほぼ同じ形状の前記第２の所定の凹部が設けられた角速度センサ。
【請求項２】
第１または第３の所定の位置に設けられた第１の所定の凹部と第２または第４の所定の位置に設けられた第２の所定の凹部は、アームのＹ軸方向に伸びた所定の長さ、幅と深さを有した溝である請求項１に記載の角速度センサ。
【請求項３】
第１、第２の所定の位置にそれぞれ第１、第２の所定の凹部が設けられている場合は、第３、第４の所定の位置にそれぞれほぼ同一の形状の第１、第２の所定の凸状の付加質量が設けられ、前記第３、第４の所定の位置にそれぞれ前記第１、第２の所定の凹部が設けられている場合は、前記第１、第２の所定の位置にそれぞれ前記第１、第２の所定の凸状の付加質量が設けられた請求項１に記載の角速度センサ。
【請求項４】
第１または第３の所定の位置に設けられた第１の所定の凸状の付加質量と第２または第４の所定の位置に設けられた第２の所定の凸状の付加質量は、アームのＹ軸方向に伸びた所定の長さ、幅と厚さを有した矩形状である請求項３に記載の角速度センサ。
【請求項５】
第１、第２の所定の凸状の付加質量は、物理的蒸着法により形成された金属材料または圧電材料の少なくともいずれか１つからなる請求項３に記載の角速度センサ。
【請求項６】
第１、第２の所定の凹部としての溝の幅の寸法は、一方のアームと他方のアームの間の隙間の寸法に対して、ほぼ１／１０以下である請求項２に記載の角速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ軸方向への音叉振動時におけるＺ軸方向への不要信号の発生を抑制できる角速度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ドライエッチングを用いて角速度センサ用音叉型振動子を形成する製造方法としては、図７に示すようなものが知られている。図７において、１００はドライエッチング用のプラズマ発生源、１０１はプラズマ発生源１００から出射されるプラズマの進行方向、１０２はドライエッチング用マスクとしてのレジスト膜、１０３はシリコンウエハである。
【０００３】
レジスト膜１０２には、シリコンウエハ１０３内に複数の音叉型振動子を形成するための開口部が設けられている。
【０００４】
このレジスト膜１０２をシリコンウエハ１０３に重ね、プラズマ発生源１００から発せられるプラズマによりドライエッチングを行い、音叉型振動子を形成する。
【０００５】
図８は、図７に示す角速度センサ用音叉型振動子の製造方法におけるＡ部断面の詳細な製造工程を説明する工程図である。
【０００６】
図８において、１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃはレジスト膜１０２内に設けられた音叉型振動子の各アームに対応した部分、１０４ａは１０２ａ部分と１０２ｂ部分の間に開口しドライエッチングされていく部分、１０４ｂは１０２ｂ部分と１０２ｃ部分の間に開口しドライエッチングされていく部分、１０５，１１２，１１３は保護膜、１０６，１０８，１０９，１１１はアームの側面、１０７，１１０はシリコンウエハ１０３におけるドライエッチング進行中の底部である。
【０００７】
図８（ａ）において、１０４ａ部分、１０４ｂ部分に対するプラズマの進行方向１０１は、シリコンウエハ１０３の法線に対して傾斜しているため、プラズマによるサイドエッチング効果により側面１０６、側面１０９はプラズマの進行方向１０１に対応するように傾斜する。しかし、側面１０８、側面１１１はそれぞれ１０２ｂ部分と１０２ｃ部分により影となるため、プラズマによるサイドエッチングは少なく、シリコンウエハ１０３のほぼ法線方向と平行になる。
【０００８】
図８（ｂ）において、図８（ａ）に見られるようなサイドエッチングの影響をできる限り軽減するために保護膜１０５を形成する。
【０００９】
図８（ｃ）から図８（ｆ）においては、それぞれ図８（ａ）、図８（ｂ）に示した製造工程が繰り返される。
【００１０】
図８（ｇ）において、図８（ｆ）に示す保護膜１１３に覆われている状態からプラズマにより最終のドライエッチングが行われ、音叉型振動子のアームがシリコンウエハ１０３から完成した状態を示している。
【００１１】
図８（ｇ）においても、図８（ａ）に示した音叉型振動子のアームの側面形状と同様に側面１０６，１０９はプラズマによるサイドエッチング効果によりプラズマの進行方向１０１に対応するように傾斜する。同じく、側面１０８，１１１はプラズマによるサイドエッチングは少なく、シリコンウエハ１０３のほぼ法線方向と平行になる。
【００１２】
上述したような角速度センサ用音叉型振動子の製造方法においては、シリコンウエハ１０３内に形成された音叉型振動子のアームの断面形状がシリコンウエハ１０３の中心部から周辺部に向かうほど矩形状から台形状へと変化する。そればかりか、シリコンウエハ１０３内での形成される位置毎にも異なってくる。これにより、シリコンウエハ１０３の中心部以外に形成された音叉型振動子においては、この振動子を音叉振動させる時にどうしても音叉振動方向以外への不要振動成分が発生してしまう。この不要振動成分の発生を抑制するために、例えば、特許文献１に記載されているような調整方法が用いられている。この調整方法は、シリコンウエハ１０３内に形成された音叉型振動子毎にそれぞれ個別に開口部を有したマスク（図示せず）を前記音叉型振動子に一体に貼り付けた状態で、音叉振動方向以外への不要振動成分が発生しなくなるまで計測しながら音叉型振動子のアームの質量を減じたり、または質量を付加したりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平１０−１３２５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら前述した従来の音叉型振動子の調整方法においては、開口部を有したマスクを音叉型振動子毎に一つ一つ一体に貼り付けなければならないため、音叉型振動子の厚さはどうしても厚くなってしまう。また、シリコンウエハ１０３内に形成された音叉型振動子の位置毎にアームの断面形状がそれぞれ異なる音叉型振動子毎に一つ一つ調整しなければならないという問題点もあった。
【００１５】
本発明は、音叉型振動子のＸ軸方向への音叉振動時におけるＺ軸方向への不要信号の発生を抑制でき、シリコンウエハに一括して形成できる角速度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部とを有する振動子と、前記アームの主面上に設けられ前記アームをＸ軸方向に駆動する駆動部と、前記アームの主面上に設けられＹ軸周りに印加された角速度に起因する前記アームのＺ軸方向への振動を検出する検出部とを備えた角速度センサにおいて、前記アームの内の一方のアームの主面上の内側に偏在した第１の所定の位置に第１の所定の凹部が設けられている場合は、前記第１の所定の位置に対応するように前記アームの内の他方のアームの主面上の外側に偏在した第２の所定の位置に前記第１の所定の凹部とほぼ同じ形状の第２の所定の凹部が設けられ、前記第１の所定の凹部が前記一方のアームの主面上の外側に偏在した第３の所定の位置に設けられている場合は、前記第３の所定の位置に対応するように前記他方のアームの主面上の内側に偏在した第４の所定の位置に前記第１の所定の凹部とほぼ同じ形状の前記第２の所定の凹部が設けられた角速度センサであり、振動時におけるＺ軸方向への不要信号の発生を抑制できる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、第１または第３の所定の位置に設けられた第１の所定の凹部と第２または第４の所定の位置に設けられた第２の所定の凹部は、アームのＹ軸方向に伸びた所定の長さ、幅と深さを有した溝であり、音叉振動時におけるＺ軸方向への不要信号の発生を広範囲かつ高精度に抑制できる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、第１、第２の所定の位置にそれぞれ第１、第２の所定の凹部が設けられている場合は、第３、第４の所定の位置にそれぞれほぼ同一の形状の第１、第２の所定の凸状の付加質量が設けられ、前記第３、第４の所定の位置にそれぞれ前記第１、第２の所定の凹部が設けられている場合は、前記第１、第２の所定の位置にそれぞれ前記第１、第２の所定の凸状の付加質量が設けられており、アーム上に構成される駆動部および検出部と同一の材料を用いて、音叉振動時におけるＺ軸方向への不要信号の発生を広範囲に抑制できる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、第１または第３の所定の位置に設けられた第１の所定の凸状の付加質量と第２または第４の所定の位置に設けられた第２の所定の凸状の付加質量は、アームのＹ軸方向に伸びた所定の長さ、幅と厚さを有した矩形状であり、音叉振動時におけるＺ軸方向への不要信号の発生を広範囲に抑制する場合、調整量の管理が容易になる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、第１、第２の所定の凸状の付加質量は、物理的蒸着法により形成された金属材料または圧電材料の少なくともいずれか１つからなり、アーム上に構成される駆動部および検出部と同一の材料を用いて、必要に応じて前記金属材料または圧電材料を選択することで、音叉振動時におけるＺ軸方向への不要信号の発生を広範囲に、かつ、微小な調整が容易となる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、第１、第２の所定の凹部としての溝の幅の寸法は、一方のアームと他方のアームの間の隙間の寸法に対して、ほぼ１／１０以下であり、音叉を構成する材料の厚さに対して音叉振動時におけるＺ軸方向への不要信号の発生を任意に調整することが容易となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の角速度センサは、少なくとも２つのアームとこのアームを連結する少なくとも１つの基部とを有する振動子と、前記アームの主面上に設けられ前記アームをＸ軸方向に駆動する駆動部と、前記アームの主面上に設けられＹ軸周りに印加された角速度に起因する前記アームのＺ軸方向への振動を検出する検出部とを備えた角速度センサにおいて、前記アームの内の一方のアームの主面上の内側に偏在した第１の所定の位置に第１の所定の凹部が設けられている場合は、前記第１の所定の位置に対応するように前記アームの内の他方のアームの主面上の外側に偏在した第２の所定の位置に前記第１の所定の凹部とほぼ同じ形状の第２の所定の凹部が設けられ、前記第１の所定の凹部が前記一方のアームの主面上の外側に偏在した第３の所定の位置に設けられている場合は、前記第３の所定の位置に対応するように前記他方のアームの主面上の内側に偏在した第４の所定の位置に前記第１の所定の凹部とほぼ同じ形状の前記第２の所定の凹部が設けられた角速度センサであり、振動時におけるＺ軸方向への不要信号の発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１における角速度センサ用音叉型振動子の構造を説明するための斜視図
【図２】同実施の形態１におけるシリコンウエハ内に形成される角速度センサ用音叉型振動子の配置図
【図３】同角速度センサ用音叉型振動子の製造プロセスの主要工程を説明するための工程図
【図４】図２のＡ−Ａ断面における製造プロセスを説明するための工程図
【図５】図２のＢ−Ｂ断面における製造プロセスを説明するための工程図
【図６】同製造プロセスを用いて形成されたシリコンウエハ内の角速度センサ用音叉型振動子のＸ軸方向の位置とＺ軸方向へ発生する不要信号との関係を説明するための特性図
【図７】従来の角速度センサ用音叉型振動子の製造方法の概略図
【図８】図７に示す製造方法のＡ部断面の詳細な製造プロセスを説明するための工程図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における角速度センサ用音叉型振動子の構造を説明するための斜視図、図２は同実施の形態１におけるシリコンウエハ内に形成される角速度センサ用音叉型振動子の配置図、図３は同角速度センサ用音叉型振動子の製造プロセスの主要工程を説明するための工程図、図４は、図２のＡ−Ａ断面における製造プロセスを説明するための工程図、図５は、図２のＢ−Ｂ断面における製造プロセスを説明するための工程図、図６は、同製造プロセスを用いて形成されたシリコンウエハ内の角速度センサ用音叉型振動子のＸ軸方向の位置とＺ軸方向へ発生する不要信号との関係を説明するための特性図である。
【００２６】
以下に、本実施の形態１における角速度センサ用音叉型振動子の構成について主に説明する。
【００２７】
図１において、１ａ，１ｂはアーム、１ｃ，１ｄはアーム１ａ，１ｂのそれぞれの主面、２はアーム１ａとアーム１ｂを連結する基部、３はアーム１ａ，１ｂと基部２を少なくとも有した非圧電材料であるシリコンからなる音叉型振動子、４ａ，４ｂはアーム１ａの主面１ｃ上のそれぞれ外側と内側に設けられた下部電極（図示せず）、圧電膜（図示せず）と上部電極（図示せず）からなる駆動部、４ｃ，４ｄはアーム１ｂの主面１ｄ上のそれぞれ内側と外側に設けられた下部電極（図示せず）、圧電膜（図示せず）と上部電極（図示せず）からなる駆動部、５ａ，５ｂはアーム１ａ，１ｂのそれぞれの主面１ｃ，１ｄ上に設けられた下部電極（図示せず）、圧電膜（図示せず）と上部電極（図示せず）からなる検出部、７ａはアーム１ａの主面１ｃ上の先端側、かつ、第３の所定の位置としての外側に設けられた下部電極（図示せず）と圧電膜（図示せず）からなる第１の所定の凸状の付加質量としての矩形状の付加質量、７ｂはアーム１ｂの主面１ｄ上の先端側、かつ、第４の所定の位置としての内側に設けられた下部電極（図示せず）と圧電膜（図示せず）からなる第２の所定の凸状の付加質量としての矩形状の付加質量、８ａはアーム１ａの主面１ｃ上の先端側、かつ、第１の所定の位置としての内側に設けられた第１の所定の凹部としての溝、８ｂはアーム１ｂの主面１ｄ上の先端側、かつ、第２の所定の位置としての外側に設けられた第２の所定の凹部としての溝である。アーム１ａ，１ｂのＸ軸方向の幅はそれぞれ２００μｍ、Ｙ軸方向の長さは３．１ｍｍ、Ｚ軸方向の厚さは２００μｍである。また、アーム１ａとアーム１ｂの隙間は５０μｍである。駆動部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに駆動電圧を印加することにより音叉型振動子３のアーム１ａ，１ｂはＸ軸方向に振動する。また、Ｘ軸方向にアーム１ａ，１ｂが振動している時に、Ｙ軸周りに角速度Ωが印加されるとコリオリ力によりアーム１ａ，１ｂはＺ軸方向に振動する。このＺ軸方向に振動するアーム１ａ，１ｂのそれぞれの主面１ｃ，１ｄ上に設けられた検出部５ａ，５ｂに発生する電荷を検出回路（図示せず）で処理することにより角速度信号出力を得る。
【００２８】
図２において、１０はシリコンウエハであり、音叉型振動子３のアーム１ａ，１ｂの長手方向がシリコンウエハ１０のＹ軸方向を向くようにシリコンウエハ１０内に多数設けられている。
【００２９】
図３において、（１）は下部電極成膜工程、（２）は圧電膜成膜工程、（３）は上部電極成膜工程、（４）は上部電極用レジスト膜のパターンニング工程、（５）は上部電極のエッチング工程、（６）は圧電膜、下部電極用レジスト膜のパターンニング工程、（７）は圧電膜、下部電極エッチング工程、（８）は音叉型振動子形成用レジスト膜のパターンニング工程、（９）はシリコンウエハのエッチング工程である。
【００３０】
図４、図５は、シリコンウエハ１０の中心から−Ｘ軸方向に向かって３０ｍｍの位置にある角速度センサ用音叉型振動子３を形成していく例について、以下に詳細を述べる。
【００３１】
図４（ａ）は、図３に示す下部電極成膜工程（１）に対応し、外形がφ４インチで、厚さが２００μｍのシリコンウエハ１０を蒸着装置にセットし、下部電極としての厚さ３０００ÅのＰｔ−Ｔｉ膜１１を蒸着する。
【００３２】
図４（ｂ）は、図３に示す圧電膜成膜工程（２）に対応し、Ｐｔ−Ｔｉ膜１１が蒸着されたシリコンウエハ１０をスパッタ装置にセットし、圧電膜としての厚さが２．５μｍのＰＺＴ膜１２を物理的蒸着法の一種であるスパッタリングにより形成する。
【００３３】
図４（ｃ）は、図３に示す上部電極成膜工程（３）に対応し、ＰＺＴ膜１２が形成されたシリコンウエハ１０をスパッタ装置にセットし、上部電極としての厚さが３０００ÅのＡｕ／Ｔｉ膜１３を物理的蒸着法の一種であるスパッタリングにより形成する。
【００３４】
図４（ｄ）は、図３に示す上部電極用レジスト膜のパターンニング工程（４）に対応し、Ａｕ／Ｔｉ膜１３の上にレジスト膜１４を塗布し、図１に示す駆動部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、検出部５ａ，５ｂに対応する形状にパターンニングする。
【００３５】
図４（ｅ）は、図３に示す上部電極のエッチング工程（５）に対応し、パターンニングされたレジスト膜１４が付与されたシリコンウエハ１０をドライエッチング装置にセットし、Ａｕ／Ｔｉ膜１３を前記パターンニングされたレジスト膜１４を介して、駆動部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを構成する上部電極としてのＡｕ／Ｔｉ膜４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈ、検出部５ａ，５ｂを構成する上部電極としてのＡｕ／Ｔｉ膜５ｃ，５ｄがドライエッチングによりそれぞれ形成される。
【００３６】
図４（ｆ）は、図３に示す圧電膜、下部電極用レジスト膜のパターンニング工程（６）に対応し、ＰＺＴ膜１２とＡｕ／Ｔｉ膜４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈ，５ｃ，５ｄの上に第１のレジスト膜としてのレジスト膜１５を塗布し、レジスト膜１５に図１に示す駆動部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと検出部５ａ，５ｂに対応するような形状の第１の開口部をパターンニングする。
【００３７】
図４（ｇ）は、図３に示す圧電膜、下部電極エッチング工程（７）に対応し、パターンニングされた第１の開口部を有したレジスト膜１５が付与されたシリコンウエハ１０をドライエッチング装置にセットし、ＰＺＴ膜１２とＰｔ−Ｔｉ膜１１を前記パターンニングされたレジスト膜１５を介して、第１のドライエッチング加工としてのドライエッチングにより駆動部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを構成するＰＺＴ膜４ｉ，４ｊ，４ｋ，４ｌ、Ｐｔ−Ｔｉ膜４ｍ，４ｎ，４ｏ，４ｐと、検出部５ａ，５ｂを構成するＰＺＴ膜５ｅ，５ｆ、Ｐｔ−Ｔｉ膜５ｇ，５ｈがそれぞれ形成される。
【００３８】
図４（ｈ）は、図３に示す音叉型振動子形成用レジスト膜のパターンニング工程（８）に対応し、図１に示す駆動部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと検出部５ａ，５ｂとシリコンウエハ１０上に第２のレジスト膜としてのレジスト膜１６を塗布し、レジスト膜１６に図１に
示すアーム１ａと１ｂの隙間が５０μｍに対応するような形状の第２の開口部をパターンニングする。
【００３９】
図４（ｉ）は、図３に示すシリコンウエハのエッチング工程（９）に対応し、パターンニングされた第２の開口部を有したレジスト膜１６が付与されたシリコンウエハ１０をドライエッチング装置にセットし、シリコンウエハ１０にＳＦ6ガスを用い、ｒｆ電力２５
００Ｗで８秒ドライエッチングし、その後、ＣＦ4ガスに交換し、ｒｆ電力１８００Ｗで
３秒印加し保護膜（図示せず）を付着させる。前記ドライエッチングと保護膜の付着を１セットにした工程を２４０セット繰り返す第２のドライエッチング加工としてドライエッチングを行う。第２のドライエッチング加工後のアーム１ａの内側面１７ａはプラズマの進行方向に対応するような傾斜面となっており、アーム１ａの外側面１８ａはシリコンウエハ１０の表面にほぼ垂直な面に仕上がっている。同様に、アーム１ｂの外側面１７ｂはプラズマの進行方向に対応するような傾斜面となっており、アーム１ｂの内側面１８ｂはシリコンウエハ１０の表面にほぼ垂直な面に仕上がっている。
【００４０】
図５（ａ）は、図３に示す下部電極成膜工程（１）に対応した前述の図４（ａ）に示す工程と同じである。
【００４１】
図５（ｂ）は、図３に示す圧電膜成膜工程（２）に対応した前述の図４（ｂ）に示す工程と同じである。
【００４２】
図５（ｃ）は、図３に示す上部電極成膜工程（３）に対応した前述の図４（ｃ）に示す工程と同じである。
【００４３】
図５（ｄ）は、基本的に図４（ｄ）に示す工程と同様に図３に示す上部電極用レジスト膜のパターンニング工程（４）に対応するが、Ａｕ／Ｔｉ膜１３の上にレジスト膜１４を塗布し、露光、現像した後に、Ａｕ／Ｔｉ膜１３全面を覆うレジスト膜１４は完全に除去される。
【００４４】
図５（ｅ）は、基本的に図４（ｅ）に示す工程と同様に図３に示す上部電極のエッチング工程（５）に対応するが、Ａｕ／Ｔｉ膜１３は図４（ｅ）に記したドライエッチングにより完全に取り除かれる。
【００４５】
図５（ｆ）は、基本的に図４（ｆ）に示す工程と同様に図３に示す圧電膜、下部電極用レジスト膜のパターンニング工程（６）に対応し、ＰＺＴ膜１２とＰｔ−Ｔｉ膜１１の上に第１のレジスト膜としてのレジスト膜１５を塗布し、レジスト膜１５に図１に示す付加質量７ａ，７ｂに対応するような形状の第４の開口部をパターンニングする。
【００４６】
図５（ｇ）は、基本的に図４（ｇ）に示す工程と同様に図３に示す圧電膜、下部電極エッチング工程（７）に対応し、パターンニングされた第４の開口部を有したレジスト膜１５が付与されたシリコンウエハ１０をドライエッチング装置にセットし、ＰＺＴ膜１２とＰｔ−Ｔｉ膜１１を前記パターンニングされたレジスト膜１５を介して、第１のドライエッチング加工としてのドライエッチングにより図１に示す付加質量７ａ，７ｂを構成するＰＺＴ膜７ｃ，７ｄ、Ｐｔ−Ｔｉ膜７ｅ，７ｆがそれぞれ形成される。付加質量７ａ，７ｂの形状はＸ軸方向の幅９０μｍ、Ｙ軸方向の長さ１８００μｍである。
【００４７】
図５（ｈ）は、基本的に図４（ｈ）に示す工程と同様に図３に示す音叉型振動子形成用レジスト膜のパターンニング工程（８）に対応するが、図１に示す付加質量７ａ，７ｂとシリコンウエハ１０上に第２のレジスト膜としてのレジスト膜１６を塗布し、図１に示すアーム１ａと１ｂの隙間５０μｍに対応するような形状を有した第２の開口部と溝８ａ，
８ｂに対応するような形状（Ｘ軸方向の幅５μｍ、Ｙ軸方向の長さ１８００μｍ）を有した第３の開口部をパターンニングする。
【００４８】
図５（ｉ）は、基本的に図４（ｉ）に示す工程と同様に図３に示すシリコンウエハのエッチング工程（９）に対応し、パターンニングされた第２の開口部と第３の開口部を有したレジスト膜１６が付与されたシリコンウエハ１０を図４（ｉ）に記したドライエッチング装置にセットし、シリコンウエハ１０にＳＦ6ガスを用い、ｒｆ電力２５００Ｗで８秒
ドライエッチングし、その後、ＣＦ4ガスに交換し、ｒｆ電力１８００Ｗで３秒印加し保
護膜（図示せず）を付着させる。前記ドライエッチングと保護膜の付着を１セットにした工程を２４０セット繰り返す第２のドライエッチング加工としてドライエッチングを行う。第２のドライエッチング加工後のアーム１ａの内側面１７ａは、図４（ｉ）に示したと同様にプラズマの進行方向に対応するような傾斜面となっており、アーム１ａの外側面１８ａはシリコンウエハ１０の表面にほぼ垂直な面に仕上がっている。同様に、アーム１ｂの外側面１７ｂはプラズマの進行方向に対応するような傾斜面となっており、アーム１ｂの内側面１８ｂはシリコンウエハ１０の表面にほぼ垂直な面に仕上がっている。アーム１ａに形成された溝８ａの形状は、Ｘ軸方向の幅が５μｍ、Ｙ軸方向の長さが１８００μｍ、Ｚ軸方向の深さが１００μｍとなる。同様に、アーム１ｂに形成された溝８ｂの形状は、Ｘ軸方向の幅が５μｍ、Ｙ軸方向の長さが１８００μｍ、Ｚ軸方向の深さがほぼ１００μｍとなる。
【００４９】
図４、図５においては、図２に示すシリコンウエハ１０の中心から−Ｘ軸方向に向かって３０ｍｍの位置にある角速度センサ用音叉型振動子３を形成する例について詳細に説明したが、プラズマの進行方向を考慮に入れ、例えば図２に示すシリコンウエハ１０の中心から−Ｘ軸方向に向かって２０ｍｍの位置にある角速度センサ用音叉型振動子３において、アーム１ａに形成される溝８ａの形状は、Ｘ軸方向の幅が５μｍ、Ｙ軸方向の長さが９００μｍ、Ｚ軸方向の深さがほぼ１００μｍとなるように、第２のレジスト膜としてのレジスト膜１６の第３の開口部を設計する。同様に、図２に示すシリコンウエハ１０の中心から−Ｘ軸方向に向かって１０ｍｍの位置にある角速度センサ用音叉型振動子３において、アーム１ａに形成される溝８ａの形状は、Ｘ軸方向の幅が５μｍ、Ｙ軸方向の長さが３００μｍ、Ｚ軸方向の深さがほぼ１００μｍとなるように、第２のレジスト膜としてのレジスト膜１６の第３の開口部を設計する。
【００５０】
図６において、横軸はシリコンウエハ１０の中心からＸ軸方向の距離（ｍｍ）、Ｙ軸は音叉型振動子３をＸ軸方向に駆動した時のＺ軸方向へ発生する不要信号（任意）である。また、図７に示す従来のドライエッチング加工によりシリコンウエハ１０３から音叉型振動子を製造する方法で形成された音叉型振動子をＸ軸方向に駆動した時に発生するＺ軸方向への不要信号の値を図６に併記してある。図６に示すように、シリコンウエハ１０の中心からＸ軸方向に±３０ｍｍの範囲において、所望の角速度センサに要求されるＺ軸方向への不要信号の発生量が許容値以内に収まっていることがわかる。
【００５１】
図６においては、シリコンウエハ１０の中心からＸ軸方向に±３０ｍｍの範囲における音叉型振動子３についてのＺ軸方向への不要信号の発生に関するデータを示したが、本願発明の角速度センサ用音叉型振動子の製造方法の技術思想であるプラズマの発生源からのプラズマの進行方向の性向を配慮したレジスト膜を用いてドライエッチングを行うことで、シリコンウエハ１０内の所定の領域において、所望の角速度センサに要求されるＺ軸方向への不要信号の発生量を許容値以内に収めることができる。
【００５２】
本実施の形態においては、プラズマの発生源からのプラズマの進行方向の性向を配慮して、溝のＸ軸方向の幅を５μｍに固定し、溝のＹ軸方向の長さを可変することによりＺ軸方向への不要信号の発生量を抑える例について説明してきたが、角速度センサに要求され
るＺ軸方向への不要信号の発生量の許容範囲の大きさによっては、アーム１ａとアーム１ｂの隙間が５０μｍで、溝のＹ軸方向の長さを例えば１８００μｍに固定し、溝のＸ軸方向の幅を１〜５μｍの範囲に可変することによって、角速度センサに要求されるＺ軸方向への不要信号の発生量を所定の範囲に抑えることも可能になる。角速度センサに要求されるＺ軸方向への不要信号の発生量の許容範囲の大きさによっては、アーム１ａとアーム１ｂの隙間の寸法に対する溝のＸ軸方向の幅の寸法の比率をさらに小さくすることも可能である。
【００５３】
本実施の形態においては、凹部の形状として矩形の溝を設ける例について説明してきたが、必ずしもこれに特定されるものではなく矩形の溝以外の様々な形状が考えられる。
【００５４】
また、本実施の形態においては、付加質量の形状として矩形状のものについて説明してきたが、必ずしもこれに特定されるものではなく矩形以外の様々な形状が考えられる。
【００５５】
また、本実施の形態においては、付加質量と凹部を設ける位置の例としてアーム１ａ，１ｂの先端側に設ける例について説明してきたが、必ずしもこれに特定されるものではなく、基部２に近い側に設けることも当然可能である。
【００５６】
また、本実施の形態においては、プラズマの発生源からのプラズマの進行方向によるアーム１ａと１ｂの断面に傾斜した面が現れることにより、音叉型振動子をＸ軸方向に駆動するときにＺ軸方向に発生する不要信号を抑制する施策として、付加質量の形状を一定の大きさに固定し、凹部の形状を可変する例について説明してきたが、必ずしもこれに特定されるものではなく、凹部の形状を一定の大きさに固定し逆に付加質量の形状を可変することで音叉型振動子をＸ軸方向に駆動する時にＺ軸方向に発生する不要信号を抑制することも可能である。
【００５７】
また、角速度センサに要求されるＺ軸方向への不要信号の発生量の許容範囲の大きさによっては、アームに設ける付加質量や凹部はシリコンウエハの周辺部近傍に形成する音叉型振動子に限定されることもある。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、Ｘ軸方向への音叉振動時におけるＺ軸方向への不要信号の発生を抑制できる角速度センサ用音叉型振動子をシリコンウエハに一括して形成できる製造方法およびその薄型な角速度センサ用音叉型振動子を用いた角速度センサとして有用である。
【符号の説明】
【００５９】
１ａ，１ｂ  アーム
１ｃ，１ｄ  主面
２  基部
３  音叉型振動子
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  駆動部
５ａ，５ｂ  検出部
７ａ，７ｂ  付加質量
８ａ，８ｂ  溝
１０  シリコンウエハ
１１，４ｍ，４ｎ，４ｏ，４ｐ，５ｇ，５ｈ，７ｅ，７ｆ  Ｐｔ−Ｔｉ膜
１２，４ｉ，４ｊ，４ｋ，４ｌ，５ｅ，５ｆ，７ｃ，７ｄ  ＰＺＴ膜
１３，４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈ，５ｃ，５ｄ  Ａｕ／Ｔｉ膜
１４，１５，１６  レジスト膜
１７ａ，１８ｂ  内側面
１７ｂ，１８ａ  外側面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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