(57)【要約】【課題】本発明は、振動体の溶融により発生した加工屑を確実に除去することができる角速度センサ素子の製造方法を提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明の角速度センサ素子の製造方法は、Ｓｉウエハ３４の上面にフィルムテープ３６を貼付した後、前記フィルムテープ３６をＳｉウエハ３４から剥離すると同時に、レーザ照射時に発生した加工屑３７をフィルムテープ３６に吸着させることにより除去する工程を設けたものである。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉウエハの上面に金属を成膜することにより下部電極を形成した後、この下部電極の上面にチタン酸ジルコン酸鉛を成膜することにより圧電膜層を形成する工程と、前記圧電膜層の上面にＴｉまたはＷのいずれか一方およびＡｕを成膜することにより上部電極を形成する工程と、前記Ｓｉウエハをフォトリソグラフィした後、エッチングすることにより音叉形状の振動体に分離する工程と、この音叉形状の振動体に分離したＳｉウエハの下面にレーザを照射して溝を形成することにより振動体の質量バランスを確保する工程と、前記Ｓｉウエハの上面にフィルムテープを貼付した後、前記フィルムテープをＳｉウエハから剥離すると同時に、前記レーザ照射時に発生した加工屑をフィルムテープに吸着させることにより除去する工程を設けた角速度センサ素子の製造方法。
【請求項２】
Ｓｉウエハの上面にＰｔをスパッタリングすることにより下部電極を形成した後、この下部電極の上面にチタン酸ジルコン酸鉛をスパッタリングすることにより圧電薄膜層を形成する工程と、前記圧電薄膜層の上面にＴｉまたはＷのいずれか一方およびＡｕをスパッタリングすることにより上部電極を形成する工程と、前記Ｓｉウエハをフォトリソグラフィした後、エッチングすることにより音叉形状の振動体に分離する工程と、この音叉形状の振動体に分離したＳｉウエハの上面にレーザを照射してトリミング溝を形成することにより振動体の質量バランスを確保する工程と、前記Ｓｉウエハの下面にフィルムテープを貼付した後、前記フィルムテープをＳｉウエハから剥離すると同時に、前記レーザ照射時に発生した加工屑をフィルムテープに吸着させることにより除去する工程を設けた角速度センサ素子の製造方法。
【請求項３】
ＵＶをフィルムテープに照射することにより、フィルムテープをＳｉウエハから剥離させるようにした請求項２記載の角速度センサ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、航空機、自動車、ロボット、船舶、車両等の移動体の姿勢制御やナビゲーション等、各種電子機器に用いられる角速度センサに使用される角速度センサ素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の角速度センサは、図８に示すような構成を有しているもので、この図８において、１は振動体、２は第１の圧電素子で、この第１の圧電素子２は前記振動体１を固着している。３は検出電極で、この検出電極３は前記第１の圧電素子２の下面に設けられている。４は円盤で、この円盤４は前記圧電素子２の上面に設けられており、さらに、この円盤４の上面には、第２の圧電素子５を設けている。６は回路基板で、この回路基板６は処理回路（図示せず）を設けており、そして、この処理回路（図示せず）は、前記検出電極３に発生する出力信号を処理するものである。７は出力ピンで、この出力ピン７は前記回路基板６における処理回路（図示せず）から出力される出力信号を外部回路（図示せず）に出力するものである。
【０００３】
以上のように構成された従来の角速度センサについて、次にその動作を説明する。
【０００４】
第１の圧電素子２および第２の圧電素子５に交流電圧を印加すると、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、振動体１がＺ軸方向に振動駆動する。
【０００５】
そしてこの状態において、振動体１のＸ軸方向を中心として、振動体１に角速度が加わると、振動体１にコリオリ力が発生し、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、振動体１がＹ軸方向に振動駆動する。そして、第１の圧電素子２および第２の圧電素子５に発生する出力信号を、検出電極３から検出し、回路基板６に設けた処理回路（図示せず）により、信号処理して、出力ピン７から角速度に応じた出力信号を外部回路（図示せず）に出力するようにしていた。
【０００６】
ここで、従来の角速度センサにおいて、振動体１の質量バランスが確保されていない場合を考えて見ると、そのような場合には、角速度が加わっていない状態においても、振動体１がＹ軸方向に偏倚することになり、その結果、あたかも角速度が加わっているような出力信号が検出電極３に発生してしまうものである。
【０００７】
そこで、従来の角速度センサにおいては、振動体１にレーザを照射して振動体１を溶融させ、それを除去することにより、振動体１の質量バランスを確保していた。そして、このレーザ照射により発生した加工屑に対しては、気体を吹き付けることによりその加工屑を除去するようにしていた。
【０００８】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−１１３２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記した従来の角速度センサにおいては、振動体１の質量バランスを確保する場合、振動体１にレーザを照射して振動体１を溶融させ、それを除去するようにしているため、レーザ照射による振動体１の溶融により発生した加工屑が振動体１に再付着した場合には、加工屑を取り損なうことになり、この場合、振動体１の質量バランスを確保できないため、角速度センサからの出力信号の精度が劣化してしまうという課題を有していた。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、振動体の溶融により発生した加工屑を確実に除去することができる角速度センサ素子の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１３】
本発明の請求項１に記載の発明は、Ｓｉウエハの上面に金属を成膜することにより下部電極を形成した後、この下部電極の上面にチタン酸ジルコン酸鉛を成膜することにより圧電膜層を形成する工程と、前記圧電膜層の上面にＴｉまたはＷのいずれか一方およびＡｕを成膜することにより上部電極を形成する工程と、前記Ｓｉウエハをフォトリソグラフィした後、エッチングすることにより音叉形状の振動体に分離する工程と、この音叉形状の振動体に分離したＳｉウエハの下面にレーザを照射して溝を形成することにより振動体の質量バランスを確保する工程と、前記Ｓｉウエハの上面にフィルムテープを貼付した後、前記フィルムテープをＳｉウエハから剥離すると同時に、前記レーザ照射時に発生した加工屑をフィルムテープに吸着させることにより除去する工程を設けたもので、この製造方法によれば、Ｓｉウエハの上面にフィルムテープを貼付した後、前記フィルムテープをＳｉウエハから剥離すると同時に、前記レーザ照射時に発生した加工屑をフィルムテープに吸着させることにより除去する工程を設けているため、レーザ照射による振動体の溶融により発生した加工屑が振動体に再付着した場合であっても、確実に加工屑を除去することができ、これにより、振動体の質量バランスを確実に確保することができるという作用効果を有するものである。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の発明は、Ｓｉウエハの上面にＰｔをスパッタリングすることにより下部電極を形成した後、この下部電極の上面にチタン酸ジルコン酸鉛をスパッタリングすることにより圧電薄膜層を形成する工程と、前記圧電薄膜層の上面にＴｉまたはＷのいずれか一方およびＡｕをスパッタリングすることにより上部電極を形成する工程と、前記Ｓｉウエハをフォトリソグラフィした後、エッチングすることにより音叉形状の振動体に分離する工程と、この音叉形状の振動体に分離したＳｉウエハの下面にレーザを照射してトリミング溝を形成することにより振動体の質量バランスを確保する工程と、前記Ｓｉウエハの上面にフィルムテープを貼付した後、前記フィルムテープをＳｉウエハから剥離すると同時に、前記レーザ照射時に発生した加工屑をフィルムテープに吸着させることにより除去する工程を設けたもので、この製造方法によれば、Ｓｉウエハの上面にフィルムテープを貼付した後、前記フィルムテープをＳｉウエハから剥離すると同時に、前記レーザ照射時に発生した加工屑をフィルムテープに吸着させることにより除去する工程を設けているため、レーザ照射による振動体の溶融により発生した加工屑が振動体に再付着した場合であっても、確実に加工屑を除去することができ、これにより、振動体の質量バランスを確実に確保することができるという作用効果を有するものである。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、ＵＶをフィルムテープに照射することにより、フィルムテープをＳｉウエハから剥離させるようにしたもので、この製造方法によれば、ＵＶをフィルムテープに照射することによって、フィルムテープの粘着力が低減されることになるため、フィルムテープをＳｉウエハから容易に剥離させることができるという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明の角速度センサ素子の製造方法は、Ｓｉウエハの上面に金属を成膜することにより下部電極を形成した後、この下部電極の上面にチタン酸ジルコン酸鉛を成膜することにより圧電膜層を形成する工程と、前記圧電膜層の上面にＴｉまたはＷのいずれか一方およびＡｕを成膜することにより上部電極を形成する工程と、前記Ｓｉウエハをフォトリソグラフィした後、エッチングすることにより音叉形状の振動体に分離する工程と、この音叉形状の振動体に分離したＳｉウエハの下面にレーザを照射して溝を形成することにより振動体の質量バランスを確保する工程と、前記Ｓｉウエハの上面にフィルムテープを貼付した後、前記フィルムテープをＳｉウエハから剥離すると同時に、前記レーザ照射時に発生した加工屑をフィルムテープに吸着させることにより除去する工程を設けたもので、特に、Ｓｉウエハの上面にフィルムテープを貼付した後、前記フィルムテープをＳｉウエハから剥離すると同時に、前記レーザ照射時に発生した加工屑をフィルムテープに吸着させることにより除去する工程を設けているため、レーザ照射による振動体の溶融により発生した加工屑が振動体に再付着した場合であっても、確実に加工屑を除去することができ、これにより、振動体の質量バランスを確実に確保することができるため、出力信号の安定した角速度センサ素子を提供することができるという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態における角速度センサ素子の一部断面斜視図
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図
【図４】同角速度センサ素子を裏側からみた斜視図
【図５】（ａ）〜（ｄ）同角速度センサ素子の製造方法を示す工程図
【図６】同角速度センサ素子の駆動部の動作状態を説明するための斜視図
【図７】同角速度センサ素子の駆動部の動作状態を説明するための斜視図
【図８】従来の角速度センサの側断面図
【図９】（ａ）（ｂ）従来の角速度センサが動作する状態を示す模式図
【図１０】（ａ）（ｂ）従来の角速度センサが動作する状態を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態における角速度センサ素子について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施の形態における角速度センサ素子の一部断面斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図、図４は同角速度センサ素子を裏側からみた斜視図である。
【００２０】
図１〜図４において、１１は例えばＳｉ等の非圧電材料からなる振動体で、この振動体１１は、第１のアーム１２および第２のアーム１３と、前記第１のアーム１２の一端と第２のアーム１３の一端を接続する接続部１４とで構成されている。１５は前記振動体１１における第１のアーム１２および第２のアーム１３の主面の内側に設けられた一対の内側駆動部で、この内側駆動部１５は、図２に示すように、前記振動体１１の主面に設けられた一対のＰｔからなる内側下部電極１６と、この内側下部電極１６の上面に設けられた内側圧電薄膜１７と、この内側圧電薄膜１７の上面に設けられ、かつＴｉまたはＷとＡｕを層状に設けた内側上部電極１８とで構成されている。そして、前記内側圧電薄膜１７はチタン酸鉛膜１９と、このチタン酸鉛膜１９の上面に設けられたＰＺＴ圧電薄膜２０とで構成されている。２１は前記振動体１１における第１のアーム１２および第２のアーム１３における主面の外側に前記内側駆動部１５と距離をおいて並設された一対の外側駆動部で、この外側駆動部２１は、前記内側駆動部１５と同様に、前記振動体１１の主面に設けられた一対のＰｔからなる外側下部電極２２と、この外側下部電極２２の上面に設けられた外側圧電薄膜２３と、この外側圧電薄膜２３の上面に設けられ、かつＴｉまたはＷとＡｕを層状に設けた外側上部電極２４とで構成されている。そして、前記外側圧電薄膜２３はチタン酸鉛膜２５と、このチタン酸鉛膜２５の上面に設けられたＰＺＴ圧電薄膜２６とで構成されている。
【００２１】
２７は前記振動体１１における第１のアーム１２および第２のアーム１３の主面に前記内側駆動部１５と外側駆動部２１との間に位置して設けられた検知部で、この検知部２７は前記振動体１１の主面に設けられた一対のＰｔからなる検知下部電極２８と、この検知下部電極２８の上面に設けられた検知圧電薄膜２９と、この検知圧電薄膜２９の上面に設けられ、かつＴｉまたはＷとＡｕを層状に設けた検知上部電極３０とで構成されている。そして、前記検知圧電薄膜２９はチタン酸鉛膜３１と、このチタン酸鉛膜３１の上面に設けられたＰＺＴ圧電薄膜３２とで構成されている。３３はトリミング溝で、このトリミング溝３３は、図４に示すように、振動体１１における第１のアーム１２および第２のアーム１３の双方の下面に、第１のアーム１２および第２のアーム１３の長手方向に沿って設けている。
【００２２】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における角速度センサ素子について、次にその製造方法を説明する。
【００２３】
まず、略厚さ０．２ｍｍの（１１０）面のシリコン（Ｓｉ）ウエハ３４を準備し、このシリコン（Ｓｉ）ウエハ３４の上面にＰｔをスパッタリングすることによって略１００Åの厚さとなるように成膜することにより、振動体１１における第１のアーム１２および第２のアーム１３の上面の内側下部電極１６、外側下部電極２２および検知下部電極２８が設けられる位置に下部電極（図示せず）を形成する。
【００２４】
次に、ＰＺＴ等の圧電薄膜の良好な配向を得るための製造条件の許容範囲を広くすることができるランタンとマグネシウムが添加されたチタン酸鉛膜（図示せず）をスパッタリングすることによって略２００Åの厚さとなるように成膜した後、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）をスパッタリングすることによって略２〜３μｍの厚さとなるように成膜することにより、内側圧電薄膜１７、外側圧電薄膜２３および検知圧電薄膜２９が設けられる位置に圧電薄膜（図示せず）を形成する。
【００２５】
次に、ＴｉまたはＷをスパッタリングすることによって略１５Åの厚さとなるように成膜した後、その上面にＡｕの材料をスパッタリングすることによって略２０００Åの厚さとなるように成膜することにより、内側上部電極１８、外側上部電極２４および検知上部電極３０が設けられる位置に上部電極（図示せず）を形成する。
【００２６】
次に、フォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術を用いて、図１および図２に示すような形状の内側下部電極１６、外側下部電極２２、検知下部電極２８、内側圧電薄膜１７、外側圧電薄膜２３、検知圧電薄膜２９、内側上部電極１８、外側上部電極２４および検知上部電極３０を形成する。
【００２７】
次に、シリコン（Ｓｉ）ウエハ３４の下面に、図５（ａ）に示すように、キャリアテープ３５を貼付した後、振動体１１における第１のアーム１２および第２のアーム１３における下面の箇所に波長が約３５５ｎｍであるレーザ光を照射してトリミング溝３３を形成することにより、それぞれの振動体１１の質量バランスを確保させる。
【００２８】
次に、図５（ｂ）に示すように、シリコン（Ｓｉ）ウエハ３４の上面にフィルムテープ３６を貼付した後、図５（ｃ）に示すように、フィルムテープ３６にＵＶを照射することにより、シリコン（Ｓｉ）ウエハ３４からフィルムテープ３６を剥離すると同時に、レーザ照射時に発生した加工屑３７をフィルムテープ３６に吸着させることにより除去する。
【００２９】
最後に、図５（ｄ）に示すように、シリコン（Ｓｉ）ウエハ３４からキャリアテープ３５を剥がした後、ダイシング加工することにより、個片の振動体１１に分離する。
【００３０】
次に、本発明の一実施の形態における角速度センサ素子について、その動作を図面を参照しながら説明する。
【００３１】
図６、図７において、３９は分極方向を示す矢印、４０，４１は内側圧電薄膜１７および外側圧電薄膜２３の伸縮方向を示す矢印である。この図４、図５において、内側下部電極１６と内側上部電極１８との間、および外側下部電極２２と外側上部電極２４との間にＤＣ約２０Ｖを印加すると、内側圧電薄膜１７、外側圧電薄膜２３および検知圧電薄膜２９の分極ベクトルの方向は一方向に揃う。例えば、内側下部電極１６および外側下部電極２２がプラス側に、内側上部電極１８および外側上部電極２４がマイナス側になるようにＤＣ電圧を印加すると、矢印３９に示すような方向に分極ベクトルが向く。このような内側圧電薄膜１７および外側圧電薄膜２３に対して図６に示すように、内側上部電極１８および外側上部電極２４が内側下部電極１６および外側下部電極２２よりも高電位になるように電圧を印加すると内側圧電薄膜１７および外側圧電薄膜２３は矢印に示す方向の分極ベクトルと垂直な矢印４０の方向に伸びる。逆に、図７に示すように、内側上部電極１８および外側上部電極２４が内側下部電極１６および外側下部電極２２よりも低電位になるように電圧を印加すると、内側圧電薄膜１７および外側圧電薄膜２３は矢印３９に示す方向の分極ベクトルと垂直な矢印４１の方向に縮む。
【００３２】
したがって、内側下部電極１６および外側下部電極２２をＧＮＤ電極または仮想ＧＮＤ電極とし、そして内側上部電極１８および外側上部電極２４に交流電圧を印加すると、内側圧電薄膜１７および外側圧電薄膜２３は、矢印４０，４１に示すように伸び縮みする。
【００３３】
また、図２に示す内側上部電極１８および外側上部電極２４に互いに位相が１８０°異なる交流電圧を印加することにより、内側圧電薄膜１７が伸びる場合は、外側圧電薄膜２３は縮む。逆に、内側圧電薄膜１７が縮む場合は、外側圧電薄膜２３は伸びる。
【００３４】
以上の原理に基づき、振動体１１における第１のアーム１２および第２のアーム１３は互いに逆方向（Ｘ方向）に振動体共振する。
【００３５】
そして、この状態において、振動体１１からなる角速度センサにおける振動体１１の長手方向の軸方向周りに角速度が付加されると、振動体１１の第１のアーム１２および第２のアーム１３の主面に直角な方向（Ｚ方向）に発生するコリオリ力に起因した振動によって、第１のアーム１２と第２のアーム１３とが互いに逆方向に撓む。そしてこの逆方向への撓みにより、第１のアーム１２における検知圧電薄膜２９と第２のアーム１３における検知圧電薄膜２９とに発生する電荷が互いに逆となる。そこで、その電荷を検知上部電極３０により検出し、そして、差動アンプ（図示せず）により差動をとることにより、出力信号を出力し、角速度を検出するものである。
【００３６】
ここで、振動体１１の製造のバラツキにより、角速度センサに角速度が付加されていない状態においても、振動体１１における第１のアーム１２および第２のアーム１３が駆動方向に対して斜めに振動する場合を考えて見ると、このような場合には、角速度が付加されていない状態においても、第１のアーム１２が検知部２７を設けた側と反対側に撓むため、第１のアーム１２における検知上部電極３０には正の電荷が発生することになる。一方、第２のアーム１３は検知部２７を設けた側に撓むことになるため、第２のアーム１３における検知上部電極３０には負の電荷が発生することになる。そして、この電荷の差動をとるため、あたかも角速度が生じているかのような出力信号が角速度センサから出力されるものである。
【００３７】
しかしながら、本発明の一実施の形態における角速度センサ素子においては、振動体１１における第１のアーム１２および第２のアーム１３のそれぞれの下面にトリミング溝３３を設けているため、振動体１１の質量バランスは確保され、そして、振動体１１における第１のアーム１２および第２のアーム１３の双方が駆動方向にのみ振動駆動するものである。したがって、角速度が負荷されていない状態においては、検知圧電薄膜２９に電荷が発生しないため、あたかも角速度が発生していると誤解させてしまう不要な出力信号の発生を防止することができるものである。
【００３８】
また、上記本発明の一実施の形態における角速度センサ素子においては、Ｓｉウエハ３４の上面にフィルムテープ３６を貼付した後、前記フィルムテープ３６をＳｉウエハ３４から剥離すると同時に、レーザ照射時に発生した加工屑３７をフィルムテープ３６に吸着させることにより除去するようにしているため、レーザ照射による振動体１１の溶融により発生した加工屑３７が振動体１１に再付着した場合であっても、確実に加工屑３７を除去することができ、これにより、振動体１１の質量バランスを確実に確保することができるため、出力信号の安定した角速度センサ素子を提供することができるものである。
【００３９】
そしてまた、上記本発明の一実施の形態における角速度センサ素子においては、ＵＶをフィルムテープ３６に照射することにより、フィルムテープ３６をＳｉウエハ３４から剥離させるようにしているもので、この場合、ＵＶをフィルムテープ３６に照射すると、フィルムテープ３６の粘着力が低減されることになるため、フィルムテープ３６をＳｉウエハ３４から容易に剥離させることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明に係る角速度センサ素子の製造方法は、振動体の溶融により発生した加工屑を確実に除去することができるという効果を有するものであり、特に、各種電子機器に用いられる角速度センサ素子の製造方法として有用となるものである。
【符号の説明】
【００４１】
１１  振動体
１６，２２，２８  下部電極
１７，２３，２９  圧電薄膜
１８，２４，３０  上部電極
３３  トリミング溝
３４  Ｓｉウエハ
３６  フィルムテープ
３７  加工屑
【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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【図９】
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【図１０】
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