(57)【要約】本発明の目的は、漏れ振動の発生が抑制された水晶振動子片及びそのような製造方法を提供することである。本発明に係る水晶振動子片の製造方法は、水晶ウェハの表面に第１エッチングマスクを形成し且つ水晶ウェハの裏面に第２エッチングマスクを形成し、エッチング溶液によって浸漬して、第１エッチングマスクと第２エッチングマスクに覆われていない部分の水晶を溶解することによって振動脚を形成するステップを有し、第２エッチングマスクにおいて、第１エッチングマスクの第１端部に対応する位置から突出した第１突出部の長さが、第１エッチングマスクと第２エッチングマスクの位置ずれに拘らず、前記第１側面側に形成される前記第１残渣を一定にするように設定され、第１及び第２エッチングマスクは、振動脚の長手方向に直交する断面に力学的に直交する図心を通る２つの主軸の内の一方が水晶ウェハの表面又は裏面と略平行に形成されるように、第２側面側に形成される第２残渣を調整することを特徴とする。
2008117891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１側面と第２側面を有する振動脚を含む水晶振動子片の製造方法であって、
水晶ウェハの表面に第１エッチングマスクを形成し且つ前記水晶ウェハの裏面に第２エッチングマスクを形成し、
エッチング溶液によって浸漬して、前記第１エッチングマスクと前記第２エッチングマスクに覆われていない部分の水晶を溶解することによって前記振動脚を形成する、ステップを有し、
前記第２エッチングマスクにおいて、前記第１エッチングマスクの第１端部に対応する位置から突出した第１突出部の長さが、前記第１エッチングマスクと前記第２エッチングマスクの位置ズレに拘らず、前記第１側面側に形成される前記第１残渣を一定にするように設定され、
前記第１及び第２エッチングマスクは、前記振動脚の長手方向に直交する断面に力学的に直交する図心を通る２つの主軸の一方が前記水晶ウェハの表面又は裏面と略平行に形成されるように、前記第２側面側に形成される第２残渣を調整する、
ことを特徴とする水晶振動子片の製造方法。
【請求項２】
前記第２側面側の前記第２エッチングマスクにおいて、前記第１エッチングマスクの第２端部に対応する位置から突出した第２突出部の長さが、前記第１エッチングマスクと前記第２エッチングマスクの位置ずれが発生しなかった場合に、前記第２側面側に前記第２残渣が形成されるように設定される、請求項１に記載の水晶振動子の製造方法。
【請求項３】
前記第１エッチングマスクの幅は前記第２エッチングマスクの幅と比較して小さく形成され、前記水晶ウェハの厚さをｔ、前記第１側面側のエッチング角度をαとした場合に、前記第１側面側において、前記第１エッチングマスクの第１端部と前記第２エッチングマスクの第１端部との差ｂが、
ｂ＞ｔ×ｔａｎα
の関係を満足するように、前記第１エッチングマスク及び前記第２エッチングマスクが前記ウェハ上に形成される、請求項１又は２に記載の水晶振動子片の製造方法。
【請求項４】
前記第１エッチングマスクと前記第２エッチングマスクの位置あわせ精度をｐとすると、前記第１エッチングマスクの第１端部と前記第２エッチングマスクの第１端部との差ｂが、
ｂ＝ｔ×ｔａｎα＋ｋ
ｋ＞ｐ
の関係を満足するように、前記第１エッチングマスク及び前記第２エッチングマスクが前記水晶ウェハ上に形成される、請求項３に記載の水晶振動子片の製造方法。
【請求項５】
前記第１エッチングマスクの幅は前記第２エッチングマスクの幅と比較して小さく形成され、前記水晶ウェハの厚さをｔ、前記第１側面側のエッチング角度をαとした場合に、前記第２側面側において、前記第１エッチングマスクの第２端部と前記第２エッチングマスクの第２端部との差ｃが、
ｃ＜ｔ×ｔａｎα
の関係を満足するように、前記第１エッチングマスク及び前記第２エッチングマスクが前記水晶ウェハ上に形成される、請求項１〜４の何れか一項に記載の水晶振動子片の製造方法。
【請求項６】
前記第１エッチングマスクの幅は前記第２エッチングマスクの幅と比較して小さく形成され、前記水晶ウェハの厚さをｔ、前記第２側面側のエッチング角度をαとした場合に、前記第２側面側において、前記第１エッチングマスクの第２端部と前記第２エッチングマスクの第２端部との差ｃが、
ｃ＝０．７×ｔ×ｔａｎα
の関係を満足するように、前記第１エッチングマスク及び前記第２エッチングマスクが前記水晶ウェハ上に形成される、請求項５に記載の水晶振動子片の製造方法。
【請求項７】
水晶ウェハの表裏両面からエッチングにより加工された水晶振動子片であって、
互いに幅が異なり且つ略平行に形成された表面及び裏面と、
前記表面及び前記裏面との間に形成された第１側面及び第２側面とを備えた振動脚と、
前記第１側面側に配置され、一つの斜面で一定に形成された第１残渣と、
前記第２側面側に配置された第２残渣と、を有し、
前記振動脚の長手方向に直交する断面に力学的に直交する図心を通る２つの主軸の一方が前記表面又は前記裏面と略平行に形成されるように、前記第２残渣が調整されている、
ことを特徴とする水晶振動子片。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶振動子片およびその製造方法に関し、特に面外振動である漏れ振動発生を抑制する構造をもった水晶振動子片およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動ジャイロに利用される音叉型の水晶振動子は、水晶ウェハから所望の形状の水晶振動子片を切り出す工程、水晶振動子片を発振させるための電極を形成する工程、電極が形成された水晶振動子片を容器に実装する工程などによって製造される。特に、水晶振動子片の形状が振動を決定しデバイスの性能に大きく影響するため、水晶ウェハから水晶振動子片を切り出す工程は重要である。
図８は、水晶振動子片の結晶軸を示す図である。
水晶振動子片は、図８に示すように、水晶のＺ軸に垂直な面でカットされたＺ板や、Ｚ板からＸ軸回りに０〜１０°回転させた水晶ウェハ１００などから加工される。Ｘ軸周りに回転させた後の水晶ウェハの結晶軸はＸ、Ｙ´、Ｚ´となる。即ち、水晶ウェハ１００の主面はＸ−Ｙ´面ということになる。
図９は水晶ウェハ１００から切り出された水晶振動子片１１０の概略図である。
図９（ａ）は水晶振動子片１１０の正面概略図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）におけるＡ−Ａ´断面図の一例を示す図であり、図９（ｃ）は図９（ａ）におけるＡ−Ａ´断面図の他の例を示す図である。
水晶振動子片１１０は、支持部１１１、基部１１２、および振動脚１１３から構成されている。振動する部分は振動脚１１３である。振動脚１１３は、Ｘ軸を幅方向に、Ｙ´軸を長手方向に、Ｚ´軸を厚み方向に持つ。
水晶ウェハ１００からこの水晶振動子片１１０を切り出す工程には、小型の水晶振動子片を精度よく安価に大量生産できる、フォトリソグラフィとウェットエッチングを利用した方法が用いられている。
図１０は、水晶振動子片の製造方法を示す図である。なお、図１０では、水晶振動子片の振動脚断面を示している。
最初に、図１０（ａ）に示す所望の板厚に調整された水晶ウェハ１００の両面に、図１０（ｂ）に示すように、水晶用のエッチング液に耐性のある金属耐食膜２００ａ及び２００ｂと、金属耐食膜２００ａ及び２００ｂ上に配置されたフォトレジスト２０１ａ及び２０１ｂを形成する。
次に、図１０（ｃ）に示すように、お互いに向かい合わせたときに正確に重なる振動子パターンがそれぞれ描画された２枚のフォトマスク２０５及び２０６を用いて、フォトレジスト２０１ａ及び２０１ｂを露光する。
次に、フォトレジスト２０１ａ及び２０１ｂを現像する。次に、図１０（ｄ）に示すように、現像によって形成されたレジストパターンをマスクとして金属耐食膜２００ａ及び２００ｂをパターニングし、水晶エッチング用のエッチングマスク２０７ａ及び２０７ｂを形成する。
次に、フォトレジストを剥離する。次に、表裏両面にエッチングマスク２０７ａ及び２０７ｂの形成された水晶ウェハ１０１をフッ酸系のエッチング液に浸漬して、図１０（ｅ）に示すように、エッチングマスク２０７ａ及び２０７ｂに覆われていない部分の水晶を表裏両側から溶解する。その後、エッチングマスク２０７ａ及び２０７ｂを除去すると、図９（ａ）に示すような水晶振動子片１１０が得られる。
また、エッチングマスクを片面のみにパターニングし、他の全面を金属耐食膜で覆っておき、片面からエッチングする水晶振動子片の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
さらに、図１１に示すように、エッチングマスクの裏面パターン２０７ｄを表面パターン２０７ｃよりも幅広くし、表面パターン２０７ｃを基準パターンとしてエッチングする水晶振動子片の製造方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
図１２は、水晶振動子片の振動方向を説明するための図である。
図１２（ａ）は、水晶振動子片の斜視図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）におけるＡ−Ａ´断面における振動方向の一例を示す図であり、図１２（ｃ）は図１２（ａ）におけるＡ−Ａ´断面における振動方向の他の例を示す図である。
図１２（ａ）に示すように、音叉型水晶振動子を振動ジャイロ用として用いる場合には、Ｘ軸方向の屈曲振動を駆動振動、Ｚ´軸方向の屈曲振動を角速度がかかった場合の検出振動として利用する。そのため、角速度がかかっていない状態では、図１２（ｂ）に示すように、Ｚ´軸方向の振動は発生しないはずである。しかしながら、従来の製造方法で製作した音叉型水晶振動子においては、実際には角速度がかかっていない場合にも、図１２（ｃ）に示すように、Ｚ´軸方向の振動成分が観測される場合があった。この斜め振動から出るＺ´軸方向の振動成分は漏れ振動と呼ばれ、検出振動と区別することができないため、ジャイロのＳ／Ｎを悪化させたり、温度特性を悪化させたりするという問題があった。
また、通常用途の音叉型水晶振動子の場合も、音叉型水晶振動子の振動は、Ｘ軸方向の屈曲振動を利用して発生させており、Ｚ´方向成分を含んだ斜め振動はクリスタルインピーダンス上昇をもたらし、特性の悪化を招くという問題があった。
この斜め振動は、水晶振動子片をエッチングで製造する際に形成される水晶の残渣が影響を与えていると考えられる。水晶にはエッチング異方性があり、結晶の方向によってエッチング速度が異なる。そのために、エッチング後の水晶振動子片の振動脚１１３の側面は、均一にエッチングされずに残渣が残る。例えば、図９（ｂ）及び（ｃ）に示したように、水晶振動子片１１０の振動脚の断面形状は正確な長方形とならずＹ´−Ｚ´面の＋Ｘ側および−Ｘ側の側面に三角形またはその他の形状の残渣を伴う。なお、図９（ｂ）は短時間のエッチングの場合の断面図であり、図９（ｃ）は長時間エッチングをした場合の断面図である。
前述のような残渣があると、図１２（ｂ）に示すように本来、Ｘ軸方向のみに振動させているはずの駆動振動が、残渣のでき方によってバランスが崩れ、図１２（ｃ）に示すように、Ｚ´軸方向の成分を伴って斜め方向に振動する。このため漏れ振動を発生する。
この斜め振動からくる漏れ振動は、従来技術の製造方法によって製造した場合には、比較的多く発生する。このため、斜め振動を抑制し漏れ振動を小さくする必要があった。
また、水晶振動子片の断面の主軸の方向と斜め振動の関係について解析した文献もある（例えば、非特許文献１参照）。なお、これ以降でも、「断面の主軸」又は「主軸」という用語を用いるが、それらは振動脚断面の図心を通る主軸を指すものとする。
【特許文献１】特開昭５２−０３５５９２号公報（第３頁、図４）
【特許文献２】特開２００６−２１７４９７号公報（第５頁、図１）
【非特許文献１】藤吉基弘ら  電気情報通信学会論文誌Ｃ  Ｖｏｌ．Ｊ８７−Ｃ  Ｎｏ．９  ｐｐ７１２−７１９
【発明の開示】
【０００３】
ここで、振動脚断面における、残渣と斜め振動との関係について考察する。ここでいう振動脚断面とは、振動子の長手方向に垂直な断面（図９（ａ）におけるＡ−Ａ´断面）のことであり、水晶のＸ−Ｚ´面にあたる。
一般にも、梁などの曲げについて考える場合、断面の主軸がよく考慮される。断面の主軸は、直交する２本の軸からなり、梁に主軸の一方と同方向に曲げ力をかけると、梁は曲げ力と同方向に曲がる。一方、主軸と異なる方向に曲げ力をかけた場合には、梁は曲げ力がかけられた方向とは異なった方向に曲がる。
水晶振動子の場合、圧電効果によって曲げ力がかかるのは、Ｘ軸方向である。よって、主軸の一方がＸ軸と同じ方向であれば、振動はＸ軸方向に起こり、漏れ振動は発生しない。一方、主軸の方向がＸ軸方向から外れてＺ´方向に傾くと、曲げ力のかかる方向と主軸の方向が一致しないため、振動はＺ´軸成分を含んだ斜め振動となり、漏れ振動が発生する。
主軸の方向は、その梁（振動脚）の断面形状によって決まる。単純な例では、対称軸を持つ断面に関しては、その対称軸およびそれと垂直な軸がその断面の主軸である。例えば、長方形の断面ならば、各辺の２等分線がそれぞれ主軸である。
漏れ振動のない水晶振動子を得ようとする場合、主軸の一方がＸ軸に平行である必要がある。
ここで、従来例のように水晶振動子片を製造した場合に主軸の一方がＸ軸に平行な振動子片が得られるのかどうか考察する。前述のように、水晶振動子片をウェットエッチングで製造すると、振動脚側面には必ず残渣が残る。そのため、この残渣のでき方によって断面の主軸の方向が決定される。水晶振動子片の断面の主軸を考えるには、まず残渣がどのようにできるかを考える必要がある。
残渣の形状は、エッチングの時間や条件によって異なるため、一概に言うことはできないが、概ね同じような傾向をたどるので、ここでは発明者の行った実験条件から観察できた結果に基づき残渣のでき方を説明する。
図１３は、図１０（ｅ）の拡大断面図で、水晶振動子片の振動脚における残渣の形成状態を示すものである。ここでは、簡単のために、一本の振動脚のみを記し、水晶の結晶軸の−Ｘ側の側面を第１側面、＋Ｘ側の側面を第２側面とする。
図１３（ａ）に示すように、比較的短時間のエッチングの場合の第２側面は、振動子主面、即ち表面１１３ａ、裏面１１３ｂから浅い部分ではＺ´軸に対して約２°、深い部分では約２２°の角度を成して残渣が形成される。深さはエッチングの時間によって異なるが、表面１１３ａ側、裏面１１３ｂ側とも同じ傾向をたどる。また、図１３（ｂ）に示すように、比較的長時間エッチングを続けると、２２°の部分はなくなり、２°の角度を成した残渣のみが残る。第１側面に形成される残渣はごく小さいので言及された例は少ないのだが、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、詳細に観察すると残渣は形成されており、Ｚ´軸に対して約１°の角度を成して形成される。この第１側面の残渣形状は、時間による差はあまりない。エッチングは、エッチングマスク２０７ａ及び２０７ｂの端部からスタートし、貫通するまでは表面側、裏面側で互いに影響を及ぼさず、独立して進行する。
前述の図１０に示す従来の表裏両面からエッチングをする方法で水晶振動子片を製造した場合について、以下のような点を指摘することができる。
図１４（ａ）に示すように、水晶ウェハに形成された表面のエッチングマスク２０７ａと、裏面のエッチングマスク２０７ｂとの位置が正確に合っている場合には、エッチング後の水晶振動子片の振動脚１１３の断面は、Ｘ軸に平行な対称軸をもった上下対称形となる。即ち、水晶振動子片の振動脚１１３の断面は、Ｘ軸に平行な主軸３００を持つ。この場合、曲げ力のかかる方向と主軸の方向が共にＸ軸方向であって、一致しているため、漏れ振動は起こらない。
一方、水晶ウェハに形成された表面のエッチングマスク２０７ａと、裏面のエッチングマスク２０７ｂの位置がＸ軸方向でずれて形成されてしまった場合には、図１４（ｂ）に示すように、水晶振動子片の振動脚１１３の断面は、非対称形状となり、主軸の方向を計算すると、主軸３００ａはＸ軸に平行とはならない。この場合、曲げ力のかかる方向と主軸の方向が異なるので斜め振動となり、漏れ振動を発生してしまう。
図１４（ｂ）に示すように、エッチングマスク２０７ａ及び２０７ｂに位置ずれａが起こると、図１５（ａ）に示すように振動脚１１３の断面に表面１１３ａと裏面１１３ｂとに位置ずれａが発生する。このときの主軸のずれ角を、図１５（ｂ）に示す。図１５（ｂ）において、２本ある主軸のうちＸ軸に近い主軸ＸａのＸ軸からのずれ角γ（°）（γ＜９０）とし、従来の製法で作製した場合におけるエッチングマスク２０７ａ及び２０７ｂの位置ずれａと、主軸ＸａのＸ軸からのずれ角γ（°）との関係を図１６に示す。
図１６では、表面のエッチングマスク２０７ａと裏面のエッチングマスク２０７ｂとの位置ずれａを横軸に、主軸ＸａのＸ軸からのずれ角γ（°）を縦軸とした。エッチングマスク２０７ａ及び２０７ｂの位置ずれａは、表面のエッチングマスクが裏面のエッチングマスクよりも−Ｘ側にあるときを正とし、γは反時計回りのずれを正とした。図１６のグラフから分かるように、位置ずれａとずれ角γの間には、大きさ、方向ともに相関がある。
しかも表面のエッチングマスク２０７ａと裏面のエッチングマスク２０７ｂとの位置ずれａが起こると、図１５（ａ）に示すように、振動脚１１３の断面に表面１１３ａの両端に対して裏面１１３ｂの両端がそれぞれ同時に同方向にａだけずれることになり、足しあわせの関係で主軸の方向ずれを増強し、漏れ振動を強める結果となっている。
この対策として、エッチング工程において、十分な特性を得られる程度に漏れ振動を小さくしようとするならば、表面のエッチングマスクと、裏面のエッチングマスクとの位置合わせをサブミクロンレベルで行い、図１４（ａ）に示すような上下対称の水晶振動子片を製造する必要がある。しかし、高精度の両面アライメント露光装置を用いても表裏の位置合わせ精度には限界があり、歩留まりが悪いという問題があった。
また、片面からエッチングを行った場合や、図１１に示した表面パターンを基準にしてエッチングした場合には、表面のエッチングマスクと、裏面のエッチングマスクとの位置ずれという概念はないのだが、一方の側面にできる残渣と他方の側面にできる残渣の角度が異なるために、対称形状にはならず、主軸の方向を計算すると、Ｘ軸に平行な主軸は持たない。よって斜め振動となり漏れ振動を発生する。この方法は、常に一定の振動子片が製造できるため、共振周波数を安定させる目的としては有効であるが、漏れ振動の少ない振動子片を得るという目的には適さない。
このように、従来の方法では振動脚断面の主軸の方向がＸ軸に略平行な漏れ振動の少ない水晶振動子片を安定的に得ることが、上述のように難しいという問題があった。
本発明の目的は、上述した従来技術における問題を解決することを可能とした水晶振動子片及びそのような水晶振動子片の製造方法を提供することである。
また、本発明の目的は、漏れ振動の発生が抑制された（漏れ出力相対値が低い）水晶振動子片及びそのような製造方法を提供することである。
さらに、本発明は、振動脚の断面形状が対称型ではないながらも、Ｘ軸に略平行な主軸を持つ水晶振動子片及びそのような製造方法を提供することである。
さらに、本発明は、水晶ウェハの表裏両面からエッチングマスクを用いてエッチングする工程において、表面のエッチングマスク及び裏面のエッチングマスクの形状を工夫することにより、振動脚の断面形状が対称型ではないながらも、Ｘ軸に略平行な主軸を持ち、従来に比べて安定して製造することが可能で漏れ振動の発生が抑制された水晶振動子片及びその製造方法を提供することである。
本発明に係る水晶振動子片の製造方法は、水晶ウェハの表面に第１エッチングマスクを形成し且つ前記水晶ウェハの裏面に第２エッチングマスクを形成し、エッチング溶液によって浸漬して、前記第１エッチングマスクと前記第２エッチングマスクに覆われていない部分の水晶を溶解することによって前記振動脚を形成するステップを有し、前記第２エッチングマスクにおいて、前記第１エッチングマスクの第１端部に対応する位置から突出した第１突出部の長さが、前記第１エッチングマスクと前記第２エッチングマスクの位置ズレに拘らず、前記第１側面側に形成される前記第１残渣を一定にするように設定され、前記第１及び第２エッチングマスクは前記振動脚の長手方向に直交する断面に力学的に直交する図心を通る２つの主軸の一方が前記水晶ウェハの表面又は裏面と略平行に形成されるように、前記第２側面側に形成される第２残渣を調整することを特徴とする。
さらに、本発明に係る水晶振動子片の製造方法では、前記第２側面側の前記第２エッチングマスクにおいて、前記第１エッチングマスクの第２端部に対応する位置から突出した第２突出部の長さが、前記第１エッチングマスクと前記第２エッチングマスクの位置ズレが発生しなかった場合に、前記第２側面側に前記第２残渣が形成されるように設定されることが好ましい。
さらに、本発明に係る水晶振動子片の製造方法では、前記第１エッチングマスクの幅は前記第２エッチングマスクの幅と比較して小さく形成され、前記水晶ウェハの厚さをｔ、前記第１側面側のエッチング角度をαとした場合に、前記第１側面側において、前記第１エッチングマスクの第１端部と前記第２エッチングマスクの第１端部との差ｂが、ｂ＞ｔ×ｔａｎαの関係を満足するように、前記第１エッチングマスク及び前記第２エッチングマスクが前記ウェハ上に形成されることが好ましい。
さらに、本発明に係る水晶振動片の製造方法では、前記第１エッチングマスクと前記第２エッチングマスクの位置あわせ精度をｐとすると、前記第１エッチングマスクの第１端部と前記第２エッチングマスクの第１端部との差ｂが、ｂ＝ｔ×ｔａｎα＋ｋ及びｋ＞ｐの関係を満足するように、前記第１エッチングマスク及び前記第２エッチングマスクが前記水晶ウェハ上に形成されることが好ましい。
さらに、本発明に係る水晶振動子片の製造方法では、前記第１エッチングマスクの幅は前記第２エッチングマスクの幅と比較して小さく形成され、前記水晶ウェハの厚さをｔ、前記第１側面側のエッチング角度をαとした場合に、前記第２側面側において、前記第１エッチングマスクの第２端部と前記第２エッチングマスクの第２端部との差ｃが、ｃ＜ｔ×ｔａｎαの関係を満足するように、前記第１エッチングマスク及び前記第２エッチングマスクが前記水晶ウェハ上に形成されることが好ましい。
さらに、本発明に係る水晶振動子片の製造方法では、前記第１エッチングマスクの幅は前記第２エッチングマスクの幅と比較して小さく形成され、前記水晶ウェハの厚さをｔ、前記第２側面側のエッチング角度をαとした場合に、前記第２側面側において、前記第１エッチングマスクの第２端部と前記第２エッチングマスクの第２端部との差ｃが、ｃ＝０．７×ｔ×ｔａｎαの関係を満足するように、前記第１エッチングマスク及び前記第２エッチングマスクが前記水晶ウェハ上に形成されることが好ましい。
本発明に係る水晶振動子片は、互いに幅が異なり且つ略平行に形成された表面及び裏面と、前記表面及び前記裏面との間に形成された第１側面及び第２側面とを備えた振動脚と、前記第１側面側に配置され、一つの斜面で一定に形成された第１残渣と、前記第２側面側に配置された第２残渣と、を有し、前記振動脚の長手方向に直交する断面に力学的に直交する図心を通る２つの主軸の一方が前記表面又は前記裏面と略平行に形成されるように前記第２残渣が調整されていることを特徴とする。
本発明に係る水晶振動子片は、水晶ウェハの表裏両面からエッチングにより加工され且つ振動脚を有し、前記振動脚は、互いに幅の大きさが異なる表面及び裏面と、一つの斜面で形成される第１の側面及び複数の斜面で形成される第２の側面とを備え、表面の幅を裏面の幅に比較して小さく設定し、前記第１の側面側の表面の端部と前記第１の側面側の裏面の端部との幅方向の差をＡ、第２の側面側の表面の端部と第２の側面側の裏面の端部との幅方向の差をＢ、第１の側面側のエッチング角度をα、水晶ウェハの厚さをｔとし、Ａ＝ｔ×ｔａｎα及びＢ＜Ａの関係を満たし、前記振動脚の長手方向に直交する断面に力学的な直交する２つの図心を通る主軸の一方が、前記表面と略平行に形成されていることを特徴とする。
さらに、本発明に係る水晶振動子片は、第２の側面が二つ以上の斜面と、該二つ以上の斜面で構成する稜線を有し、凸状の形状をなすことが好ましい。
上記の構成によれば、第１側面は一つの斜面で構成されているのでウェハの厚さｔが一定ならば第１側面の表面と裏面の幅方向の差Ａは常に一定であり、また第２側面側の表面と裏面の幅方向の差Ｂは、振動脚断面の主軸の一方がＸ軸と平行になるように調節されており、圧電効果により曲げ力のかかる方向が、断面の主軸の一方と同じ方向になるため、駆動振動は振動子主面に対して斜めとならず平行に振動し、Ｚ´軸方向への漏れ振動を発生しない。従来の方法ではＡ、Ｂ共に製造時のばらつきが生じたが、本発明では製造時のばらつきの影響を受けるのはＢだけであり、エッチングマスクの表裏位置合わせずれに起因して生じる漏れ振動が約半分に低減できる。
さらに、本発明に係る水晶振動子片は、振動ジャイロに用いることが好ましい。
本発明に係る水晶振動子片を振動ジャイロに用いれば、振動ジャイロのＳ／Ｎを向上させ、温度特性を安定化させることができる。
本発明に係る水晶ウェハを表裏両面からのエッチングマスクを用いてエッチングにより加工する水晶振動子片の製造方法は、前記第２エッチングマスクは、前記第１エッチングマスクより大きく形成され、前記第２エッチングマスクには前記第１エッチングマスクの一方の端部に対応する位置から突出した第１突出部と、他方の端部に対応する位置から突出した第２突出部とを有し、前記第１突出部の第１突出量をｂ、前記水晶ウェハの厚みをｔ、第１側面側のエッチング角をα、前記第２突出部の第２突出量をｃとし、ｂ＞ｔ×ｔａｎα及びｃ＜ｔ×ｔａｎαの関係を満たすことを特徴とする。
上記の構成によれば、第１側面の残渣がＺ´軸に対して角度αで形成されるとき、裏面エッチングマスクを表面エッチングマスクに比べてｔ×ｔａｎαよりも長くしておくので、エッチングによって得られる斜面は表面からエッチングされた斜面だけになる。そのため、第１側面には常に一定の形状の残渣が安定して形成される。また、第２側面の残渣はＺ´軸とαよりも大きい角度をもって形成されるため、ｔ×ｔａｎαよりも小さい第２突出量ｃのときに第１側面の残渣とバランスをとり主軸の一方がＸ軸と平行になり、漏れ振動がなくなる。エッチングマスクの表裏の位置ずれが起きた場合、従来の方法で表裏に同一のパターンを使用すると第１側面および第２側面がどちらもずれ、ずれが足しあわされて漏れ振動が増大するが、本発明の場合では位置ずれの影響を受けるのは第２側面のみとなるため、漏れ振動を約半分に抑制することができる。
さらに、本発明に係る水晶振動子片の製造方法では、マスクオフセット量をｋ、マスクの位置合わせ精度を±ｐとするとき、前記第１突出量ｂが、ｂ＝ｔ×ｔａｎα＋ｋ及びｋ＞ｐの関係を満たすことが好ましい。
上記構成によれば、第１側面の残渣はＺ´軸と角度αで形成され、製造工程の表面と裏面のエッチングマスクの位置合わせ精度が±ｐである場合、ｐの位置ずれがあった場合にも、裏面のエッチングマスクのマスクオフセット量ｋの値が位置合わせ精度ｐの値より大きい値に設定されているため、第１側面には表面からエッチングされた一つの斜面が形成され、第１側面には常に一定の残渣が形成される。
さらに、本発明に係る製造方法で製造した水晶振動子片を振動ジャイロに用いることが好ましい。
上記構成によれば、振動ジャイロのＳ／Ｎを向上させ、温度特性を安定化させることができる。
本発明によれば、表面のエッチングマスクと裏面のエッチングマスクとの位置ずれの影響を受ける振動脚の側面が従来では両側であったのに対し、片側のみとなるため、漏れ振動を従来の約半分に抑制することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１（ａ）〜図１（ｅ）は、本発明の実施形態における水晶振動子片の製造工程を示した工程図である。
図２は、Ｘ軸に略平行な主軸を有するための振動脚断面を説明するための図である。
図３は、水晶振動子片の製造工程におけるエッチングマスクの大きさを示す図である。
図４は、本発明に係る水晶振動子片の振動脚の断面形状を示した図である。
図５は、本発明に係る製造方法によって、実際に製造された振動子片の振動脚の断面形状をトレースした図である。
図６は、水晶振動子片の漏れ出力相対値とエッチングマスクの位置ずれとの関係を示す図である。
図７は、水晶振動子片の漏れ出力相対値と頻度の関係を示した図である。
図８は、水晶ウェハを表した図である。
図９（ａ）は水晶振動子片の正面図を示し、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡＡ´断面図の一例を示す図であり、図９（ｃ）は図９（ａ）のＡＡ´断面図の他の例を示す図である。
図１０（ａ）〜図１０（ｅ）は、従来技術における水晶振動子片の製造工程を示す断面工程図である。
図１１は、従来技術における水晶振動子片振動脚の断面図である。
図１２（ａ）は水晶振動子の斜視図を示し、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＡＡ´断面図の一例における振動方向を示した図であり、図１２（ｃ）は図１２（ａ）のＡＡ´断面図の他の例における振動方向を示した図である。
図１３（ａ）は水晶エッチング残渣の一例を示す断面図であり、図１３（ｂ）は水晶エッチング残渣の他の例を示す断面図である。
図１４（ａ）はエッチングマスクのずれがない一例を示す断面図であり、図１４（ｂ）はエッチングマスクずれの他の例を示す断面図である。
図１５（ａ）は振動脚の断面における表面と裏面と位置ずれを表した図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）における振動脚の断面の主軸のずれ角を示す図である。
図１６は、水晶振動子片の製造工程における表面のエッチングマスクと裏面のエッチングマスクとの位置ずれと、主軸のずれ角との関係を表した図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下、本発明に係る水晶振動子片及びその製造方法について図面を用いて説明を行う。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
最初に、図１を用いて、本発明に係る水晶振動子片の製造方法について説明する。
図１（ａ）は、板厚をｔに調整した水晶ウェハ１００の両面に、金属耐食膜２００ａ、２００ｂをスパッタや蒸着やめっきなどで形成した状態を示している。金属耐食膜２００ａ、２００ｂには下地層にＣｒ，上層にＡｕなどを用いることができる。さらに、この金属耐食膜２００ａ、２００ｂの表面に、それぞれフォトレジスト２０１ａ、２０１ｂを形成する。
次に、図１（ｂ）に示すように、表面用フォトマスク２０２、裏面用フォトマスク２０４の２枚のフォトマスクを用い、両面アライメント装置（不図示）によってフォトマスク２０２、２０４の表裏位置を位置合わせし、フォトレジスト２０１ａ、２０１ｂを露光する。次に、フォトレジスト２０１ａ、２０１ｂを現像し、得られたパターンをマスクとして金属耐食膜２００ａ、２００ｂを振動子形状にパターニングし、図１（ｃ）に示すように、金属耐食膜のエッチングマスク２０７ａ、２０７ｂを形成する。なお、フォトレジスト２０１ａ、２０１ｂは、金属耐食膜のエッチングマスク２０７ａ、２０７ｂを形成後直ぐに剥離しても良いし、フォトレジストを付けたまま次の工程に移り、後で剥離しても良い。
次に、金属耐食膜のエッチングマスク２０７ａ、２０７ｂからなるエッチングマスクを形成した水晶ウェハ１００（図１（ｃ）参照）を、フッ酸を含むエッチング液に浸漬し、金属耐食膜２０７ａ、２０７ｂに覆われていない部分の水晶を溶解する。なお、図１（ｄ）では、水晶振動子片の振動脚３１３の断面形状のみを示している。
次に、図１（ｅ）に示すように、金属耐食膜のエッチングマスク２０７ａ、２０７ｂを剥離して、水晶振動子片を形成する。また、形成された水晶振動子片の全体形状は図９（ａ）と同様である。なお、図１（ｅ）に、水晶ウェハの結晶軸（＋Ｘ、Ｙ´、＋Ｚ）の方向を示しているが、結晶軸の方向は、図１（ａ）〜図１（ｅ）において全て同じである。
図２は、Ｘ軸に略平行な主軸を有するための振動脚断面を説明するための図である。
振動脚断面の主軸の方向は、振動脚の断面形状によって定まる。具体的には、振動脚の断面の図心を原点として横軸がＸ軸に平行な直角座標系に関する断面相乗モーメントがほぼ０であれば、振動脚断面はＸ軸に略平行な主軸を有することとなる。そこで、図２に示す振動脚の断面１０に基づいて、本発明で目指す振動脚の断面の設計方法について以下に説明する。
まず、振動脚の断面１０を、中央部の長方形の第１部分１１、図中左側の三角形の第２部分１２、図中右側の三角形の第３部分１３、図中右下の近似平行四辺形の第４部分１４に分ける。
振動脚断面の図中左側の部分はエッチング工程において、角度αでエッチングされる。したがって、下側のエッチングマスク２０７ｂを上側のエッチングマスク２０７ａより充分に張り出すように設定すると、振動脚の左側に第１側面３０３側の残渣として第２部分１２が形成される。なお、第２部分１２は、頂角αによって決定されるため、アライメント装置の精度誤差に拘らず、常に同じ断面を有するように製造することができる。
振動脚断面の図中右側の部分は、エッチング工程において、角度βでエッチングされる。すると、振動脚の右側に第２側面側の残渣（第３部分１３＋第４部分１４）が形成される。なお、振動脚断面の図中右側の部分では、上側のエッチングマスク２０７ａと下側のエッチングマスク２０７ｂの位置関係が、アライメント装置の精度誤差によって変化するため、常に同じ残渣ができるとは限らない。
次に、第１部分１１〜第４部分１４を有する振動脚の断面１０の図心を原点として、横軸がＸ軸に平行な直角座標系における断面相乗モーメントを計算により求める。
ここで、断面１０の図心をＯ１、第２部分１２の図心をＯ２、第４部分１４の図心をＯ４とする。また、第１部分の底辺の長さをｄ、高さをｔ、第２部分１２の底辺の長さをＡ、第４部分１４の底辺の長さをＢとする。さらに、計算のための座標軸（横軸ｘ、縦軸ｙ）を、図心Ｏ１を原点として、横軸がＸ軸に平行な直角座標系を設定し、この座標系を本座標系ということにする。
また、第２部分１２と第４部分１４の面積は、断面１０の面積に比較し非常に小さいので、断面１０の図心Ｏ１の底辺からの高さは、図に示すようにｔ／２と近似することができる。
第１部分１１の部分は本座標系の横軸ｘに対して上下対象であるので、本座標系に関する断面相乗モーメントＭ１１は０である。
第２部分１２の図心Ｏ２を原点とした、横軸がＸ軸に平行な直角座標系に関する断面相乗モーメントＭ１２´は（Ａ２ｔ２／７２）である。これを、Ｏ１からＯ２までの横方向の距離をｄ／２、縦方向の距離をｔ／６と近似し、公知の平行軸の定理を適用すると、第２部分１２の本座標系における断面相乗モーメントＭ１２は、（Ａ２ｔ２／７２）＋（Ａｔ２ｄ／２４）となる。ここで、（Ａ２ｔ２／７２）は（Ａｔ２ｄ／２４）に対して絶対値が非常に小さいので、Ｍ１２＝Ａｔ２ｄ／２４と近似することができる。
第３部分１３の部分は本座標系の横軸ｘに対して上下対象であるので、本座標系に関する断面相乗モーメントＭ１３は０である。
第４部分１４の図心Ｏ４を原点とした、横軸がＸ軸に平行な直角座標系に関する断面相乗モーメントＭ１４´は（Ｂｔ３ｔａｎβ／９６）である。これを、Ｏ１からＯ４までの横方向の距離をｄ／２、縦方向の距離をｔ／４と近似し、公知の平行軸の定理を適用すると、第４部分１４の本座標系における断面相乗モーメントＭ１４は、（Ｂｔ３ｔａｎβ／９６）−（Ｂｔ２ｄ／１６）となる。ここで、（Ｂｔ３ｔａｎβ／９６）は（Ｂｔ２ｄ／１６）に対して絶対値が非常に小さいので、Ｍ１４＝−Ｂｔ２ｄ／１６と近似することができる。
断面１０の全体の本座標系に関する断面相乗モーメントＭ１０は、Ｍ１１＋Ｍ１２＋Ｍ１３＋Ｍ１４であることから、Ｍ１０＝（Ａｔ２ｄ／２４）−（Ｂｔ２ｄ／１６）とすることができる。即ち、（Ａｔ２ｄ／２４）＝（Ｂｔ２ｄ／１６）となるようなＡ及びＢの値を選択すれば、断面１０の断面相乗モーメントＭ１０は、ほぼゼロとなり、振動脚断面の主軸がＸ軸と略平行となる理想的な水晶振動子片となる。
前述したように、上記の条件よりＡ及びＢの関係を求めると、Ｂ＝（１６／２４）×Ａとなり、Ｂ＝０．７Ａと近似することができる。即ち、Ｂ＝０．７Ａと設定した場合には、断面１０の断面相乗モーメントＭ１０はゼロとなり、振動脚断面の主軸がＸ軸と略平行となる理想的な水晶振動子片となる。
ところで、前述したように、下側のエッチングマスク２０７ｂを上側のエッチングマスク２０７ａより充分に張り出すように設定することによって、アライメント装置の精度誤差に拘らず、常にＡ＝ｔ×ｔａｎαとなるように製造することができる。
一方、アライメント装置の精度誤差のため、上側のエッチングマスク２０７ａと下側のエッチングマスク２０７ｂとが、常にＢだけズレるように配置することはできない。
しかしながら、上側のエッチングマスク２０７ａと下側のエッチングマスク２０７ｂとがＢだけズレるように設計することによって、Ｂを中心としてアライメント装置の精度誤差範囲内で振動脚を製造することができる。即ち、従来にように、振動脚の残渣が左右それぞれ独自に形成され、第１の側面と第２の側面のアライメント誤差の影響を受け、振動脚断面の主軸がＸ軸とほぼ平行な状態から大きくずれてしまうことを防止することができるようになった。
以上詳述したように、本発明では、上側のエッチングマスク２０７ａと下側のエッチングマスク２０７ｂの図中左側のずれ量がＡより充分大きな値となるように（Ａ＋アライメント装置の精度誤差分以上を追加した値）とし、上側のエッチングマスク２０７ａと下側のエッチングマスク２０７ｂの図中右側のずれ量がＢとなるように設計している。即ち、本発明では、上記の点を考慮して図１（ｂ）における表面用フォトマスク２０２及び裏面用フォトマスク２０４の位置合わせを行っている。このように設計することによって、振動脚断面の主軸がＸ軸とほぼ平行となる理想的な水晶振動子片の製造頻度を格段に上げることが可能となった。
また、Ｂ＝０．７Ａ＝０．７ｔ×ｔａｎαと近似することができ、Ｂの値も頂度αの関数として取り扱うことが可能となる。
図３は、フォトレジスト２０１ａ、２０１ｂを剥離した状態を示す水晶ウェハ１００の部分拡大図である。
前述の裏面用フォトマスク２０４の振動脚のパターンは、表面用フォトマスク２０２の振動脚パターンに比べて、幅が大きく設定されている。したがって、図３に示すように、裏面のエッチングマスク２０７ｂの幅は、表面のエッチングマスク２０７ａの幅に対して大きく形成され、エッチングマスク２０７ｂの水晶の結晶軸４００における−Ｘ側の端部である第１側面側には第１突出部ｂ、＋Ｘ側の端部である第２側面側には第２突出部ｃが形成されている。
図３に示すように、表面のエッチングマスク２０７ａの−Ｘ側の端部を通りＺ’軸と平行な直線３０２と、水晶ウェハ１００がエッチングされる面３０３との角度をα、水晶ウェハの板厚をｔとする。すると、前述したように、第１突出部ｂの値は、Ａにアライメント装置の精度誤差分以上を追加した値、即ちｔ×ｔａｎα＋ｐよりも大きい値に設定する。即ち、ｂ＞ｔ×ｔａｎα＋ｐと設定する。また、第２突出部ｃの値は前述したＢの値となるように設定する。Ｂ＝０．７Ａと近似できることから、０＜ｃ＜Ａ、又は０＜ｃ＜ｔ×ｔａｎαとなる。
本実施形態においては、裏面のエッチングマスク２０７ｂの第１側面側のマスクオフセット量をｋとし、第１突出部ｂを、ｂ＝ｔ×ｔａｎα＋ｋと設定した。ここで、角度αの値はおおよそ１°であるから、マスクオフセット量ｋの値を２μｍとし、第１突出部ｂ［μｍ］の値を、ｂ［μｍ］＝ｔ［μｍ］×０．０１７＋２μｍとした。マスクオフセット量ｋの値は、使用する両面アライナーの精度±ｐのとき、ｐより大きい値、即ち、ｋ＞ｐと設定しておくことにより、表面のエッチングマスク２０７ａと裏面のエッチングマスク２０７ｂとの位置ずれが起きた場合にも第１側面は位置ずれの影響を受けず、第１側面には表面からエッチングされた一つの斜面が形成され、第１側面には常に一定の残渣が形成されるようになっている。
また、裏面のエッチングマスク２０７ｂの第２突出部ｃの値をｃ＝０．７Ａ＝０．７×ｔ×ｔａｎαと設定した。ここで、角度αの値はおおよそ１°であるから、ｃ＝ｔ×０．０１２とした。
図４は、水晶振動子片の振動脚の断面形状を示した図である。
本発明に係る製造方法によって製造された水晶振動子片の振動脚３１３は、図４に示す様に、互いに幅の大きさが異なる表面２２２及び裏面２２０と、一つの斜面で形成される第１の側面２１０及び二つの斜面２３２、２３４と二つの斜面で構成する稜線２３０を有し凸状の形状をなす第２の側面２１２とを備えている。また、表面２２２の幅ｄは裏面２２０の幅ｅに比較して小さく設定されている。ここで、振動脚３１３において、第１の側面２１０側の表面２２２の端部２２２ａと第１の側面２１０側の裏面２２０の端部２２０ａとの幅方向の差をＡ´、第２の側面２１２側の表面２２２の端部２２２ｂと第２の側面２１２側の裏面２２０の端部２２０ｂとの幅方向の差をＢ´、第１の側面２１０側のエッチング角度をα、水晶ウェハの厚さをｔとする。
すると、図２を用いて説明したように、実際に製造された水晶振動子片の振動脚３１３のＡ´は、設計値のＡ（図２参照）とほぼ同じ値を有する。また、実際に製造された水晶振動子の振動脚３１３のＢ´は、設計値Ｂ（図２参照）対して、両面アライナーの精度±ｐの範囲内で変化することとなる。また、実際に製造された水晶振動子の振動脚３１３では、前述したように、Ａ´＝ｔ×ｔａｎα、Ｂ´＜Ａ´、の関係を、少なくとも満足しているはずである。
さらに、水晶のエッチング量は、第２側面の残渣がＺ´軸に対して２２°および２°で形成される短時間エッチングの場合でも（図１３（ａ））、Ｚ´軸に対して２°のみで形成される長時間エッチングの場合（図１３（ｂ））のいずれでも、第１側面が一つの斜面で構成されているならば、本発明の効果を発揮することができる。
図５は、本発明に係る製造方法によって、実際に製造された振動子片の振動脚の断面形状をトレースした図である。
図５の例では、ｄ＝１３４μｍ、ｔ＝１６０μｍ、角度α＝１°、Ａ´＝２．９μｍ、Ｂ´＝２．１μｍであった。また、図５に示す水晶振動子の主軸のずれは、−０．０７°であり、漏れ出力相対値は０．０９であった。
ここで、ｔ×ｔａｎα＝２．７２であるので、Ａ´≒ｔ×ｔａｎα及びＢ´＜Ａ´を満足していると考えられる。
図６は、水晶振動子片の漏れ振動と、表面のエッチングマスクと裏面のエッチングマスクとの間の設定値からの位置ずれａとの関係を示す図である。
図６のデータは、実際に位置ずれａに対応する漏れ振動から来る漏れ出力を測定した結果である。縦軸は、漏れ振動出力の相対値、横軸は、表面のエッチングマスクと裏面のエッチングマスクとの間の設定値からの位置ずれ量（μｍ）である。また、白丸は従来の方法によって製造された水晶振動子片の漏れ出力相対値を示し、黒丸は図１に示す製造方法によって製造された水晶振動子片の漏れ出力相対値を示す。図６に示すように、本実施形態における水晶振動子片の漏れ振動から来る漏れ出力は、従来の場合の約半分であった。
以上のように、本実施形態の水晶振動子片は、第１側面は一つの斜面で構成されているので、ウェハの厚さｔが一定ならば表面と裏面の幅方向の差Ａ´は常に一定である。また、第２側面の表面と裏面の差Ｂ´は、振動脚断面の主軸の一方がＸ軸と略平行になるように調節されている。したがって、圧電効果により曲げ力のかかる方向が、断面の主軸と同じになるため、駆動振動は振動子主面に対して斜めとならず平行に振動し、Ｚ’軸方向への漏れ振動を発生しない。従来の方法ではＡ´及びＢ´が共に製造時にばらついたが、本発明では製造時のばらつきの影響を受けるのはＢ´だけであり、表裏の位置ずれに起因して生じる漏れ振動が約半分に低減できる。
図７は、水晶振動子片の漏れ出力相対値と頻度の関係を示した図である。
図７のデータは、従来の方法によって製造された水晶振動子片（４４例）及び図１に示す製造方法によって製造された水晶振動子片（３２例）の漏れ出力相対値を実際に測定し、所定の漏れ出力相対値の範囲内での頻度（％）を示したものである。
漏れ出力相対値の測定方法について、２脚音叉型水晶振動ジャイロを例に取り説明する。
まず、一方を駆動脚とし、駆動脚にはＸ軸方向に駆動振動を行わせるための所定の電極を設け、また、他方を検出脚とし、検出脚にはＺ´軸方向の振動を検出するように検出用の所定の電極を設ける。
次に、駆動脚の発振条件を満足させて、自励発振させる。駆動脚がＸ軸方向に動くとき、検出脚は運動量をバランスさせるように−Ｘ軸方向に動くように面内屈曲振動を行う。
ここで、検出脚は、Ｚ´幅方向の振動を検出するように検出電極が設けてあるので、その電極からの信号を増幅して検出信号を測定することが出来るようになっている。そして、駆動脚を自励発振させ、コリオリ力が働かないようにＹ´軸回りの角速度を与えない状態にしたときに発生するＺ´軸方向の検出振動成分が漏れ振動であり、この漏れ振動による検出電極からの信号を増幅して漏れ出力を測定することができる。
図７に示されるように、図１に示す製造方法によって製造された水晶振動子片の方が、低い漏れ出力相対値を示す頻度が高いことが理解できる。即ち、図１に示す製造方法によって製造された水晶振動子片の方が、主軸がＸ軸とより水平となるものが頻度高く製造できることが理解できる。
従来の製造方法では、フォトマスクを配置する両面アライメント装置の精度の問題によって、エッチングマスクの位置ずれが発生すると、水晶振動子片の第１側面と第２側面の両方が影響を受け、水晶振動子片の漏れ出力相対値が大きくなってしまうという問題があった。これに対して、本発明では、まず、第１突出部ｂを充分に取ることによって、エッチングマスクの位置ずれが発生しても、第１側面が常に所定の形状になるように設定している。即ち、第１側面側の残渣が一定になるように設定されている。
次に、本発明では、第２突出部ｃが、エッチングマスクの位置ずれが発生しない場合に、第１側面とバランスが取れた第２側面が形成されるように設定している。即ち、エッチングマスクの位置ずれが発生しなかった場合には、第１側面側の残渣と完全にバランスが取れた残渣が第２側面側に形成されるように設定した。
エッチングマスクの位置ずれが発生しない場合に、第１の側面とバランスが取れた第２側面が形成されるように設計上の目標値として設定しておくと、実際の製造工程においてエッチングマスクの位置ずれが多少発生した場合においても漏れ出力相対値を小さく抑えることができる。
すなわちエッチングマスクの位置ずれが発生した場合には、実際のＢ´が変化して、第２側面側の残渣は最適値から変動することとなる。しかしながら、第１側面側の残渣は常に一定であるので、第２側面側の残渣の変動による影響しか受けないので、漏れ出力相対値を従来より小さくすることが可能となった。さらに、第２側面側の残渣の変動は、最適なポイント（理想値Ｂ）を中心にして、両面アライメント装置の精度誤差の範囲内（±ｐ）に対応することとなるので、軽微である。したがって、本発明の前述した２つの工夫点に基づいて、本発明に係る製造方法では、漏れ出力相対値の低い、規格に合った水晶振動子片の製造効率を飛躍的に向上させることが可能となった。
また、本発明の水晶振動子片を振動ジャイロに用いることにより、振動ジャイロのＳ／Ｎを向上させ、温度特性を安定化させることができる。
なお、上述の説明においては、第１側面のエッチング角αは約１°としたが、エッチング角αは水晶ウェハのカット角やエッチング条件などにより異なるため、それらの条件にあわせてＡ及び第１突出量ｂを決定することが好ましい。
なお、第２突出量ｃの値については、各種基本条件、例えばウェハカット角、エッチング液組成、温度などが変更された場合には、多少異なる。これは、αの値やβの値が変化して上記でＢ＝０．７Ａと示した近似から外れる場合があるためである。前述したように第２突出量はｃ＝０．７×ｔ×ｔａｎαと近似したが、実施形態において説明したＺ板水晶振動子片の実用範囲においては、α値やβ値の変化を考慮すると、第２突出量ｃは、
０．６５×ｔ×ｔａｎα＜ｃ＜０．７５×ｔ×ｔａｎα
の範囲となる。近似した第２突出量のｃ値が適切であるかを確認するために、図７で示したような漏れ出力相対値と頻度の関係を求め、漏れ出力相対値ゼロ付近に頻度の山が来ているかを確認する。このとき、頻度の山がゼロ付近からずれていた場合には、上記範囲内でｃ値を変化させ、適切な第２突出量ｃの値を用いるようにする。ただし、各種条件を大きく変更した場合は、上述の範囲にとどまらず適切な第２突出量ｃの値は変化する。その場合も、上述した手法によって適切な第２突出量ｃの値を求めて用いるとよい。また、上述の基本条件の変更はｃの値を多少変化させるが、基本条件の製造時ばらつき程度ではｃの値を変化させるほどには至らず、常に一定の第２突出量ｃとなる。
本実施例では、水晶の表面（水晶結晶軸の＋Ｚ面）に第１エッチングマスクを設け、裏面（水晶結晶軸の−Ｚ面）に第２エッチングマスクを設けた例を用いたが、表面に第２エッチングマスクを設け、裏面に第１エッチングマスクを設けても、本発明の効果は発揮される。
以上、本実施形態においては２脚音叉型の水晶振動子片を例に説明したが、２脚音叉型以外の例えば１、３、４、５脚音叉型でも本発明を適用することができ、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
2008117891.tif 000004
【図１（ｃ）】
2008117891.tif 000005
【図１（ｄ）】
2008117891.tif 000006
【図１（ｅ）】
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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（ａ）】
2008117891.tif 000015
【図９（ｂ）】
2008117891.tif 000016
【図９（ｃ）】
2008117891.tif 000017
【図１０（ａ）】
2008117891.tif 000018
【図１０（ｂ）】
2008117891.tif 000019
【図１０（ｃ）】
2008117891.tif 000020
【図１０（ｄ）】
2008117891.tif 000021
【図１０（ｅ）】
2008117891.tif 000022
【図１１】
2008117891.tif 000023
【図１２（ａ）】
2008117891.tif 000024
【図１２（ｂ）】
2008117891.tif 000025
【図１２（ｃ）】
2008117891.tif 000026
【図１３（ａ）】
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【図１３（ｂ）】
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【図１４（ａ）】
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【図１４（ｂ）】
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【図１５（ａ）】
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【図１５（ｂ）】
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【図１６】
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【国際調査報告】
2008117891.tif 000034
2008117891.tif 000035
2008117891.tif 000036
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