(57)【要約】【課題】集合圧電基板の厚みの変動を抑制することである。【解決手段】複数の圧電基板１５５を有する集合圧電基板１５０を測定ステージ１１０の上に配置し、測定ステージ１１０の第１領域Ｒ１に開口部１１９を有する吸引部１１３に負圧を発生させることで集合圧電基板１５０を第１領域Ｒ１に吸着させる工程と、第１領域Ｒ１の第１主面１１１の法線方向から平面視したときに吸引部１１３から離れた測定箇所Ｐｎにおいて、集合圧電基板１５０を介して測定ステージ１１０に測定プローブ１２０を対向させる工程と、測定ステージ１１０と測定プローブ１２０との間に電界を印加して集合圧電基板１５０の振動周波数を測定する工程と、集合圧電基板１５０の振動周波数に基づいて集合圧電基板１５０の厚みを演算する工程と、を含む、集合圧電基板の製造方法。【選択図】図２
2018074390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電基板を有する集合圧電基板を測定ステージの上に配置し、前記測定ステージの第１領域に開口部を有する吸引部に負圧を発生させることで前記集合圧電基板を前記第１領域に吸着させる工程と、
前記第１領域の第１主面の法線方向から平面視したときに前記吸引部から離れた測定箇所において、前記集合圧電基板を介して前記測定ステージに測定プローブを対向させる工程と、
前記測定ステージと前記測定プローブとの間に電界を印加して前記集合圧電基板の振動周波数を測定する工程と、
前記集合圧電基板の振動周波数に基づいて前記集合圧電基板の厚みを演算する工程と、
を含む、集合圧電基板の製造方法。
【請求項２】
前記集合圧電基板が、その主面の法線方向から平面視したときに、中央に位置するとともに前記複数の圧電基板を有する圧電基板形成部と、前記圧電基板形成部の外周端に位置するフレーム部と、を有する、請求項１に記載の集合圧電基板の製造方法。
【請求項３】
前記測定ステージは、前記第１領域の周囲に設けられた第２主面を含む第２領域をさらに有し、
前記第１主面が前記第２主面よりも突出しており、
前記フレーム部は、前記圧電基板形成部よりも厚く構成され、
前記吸着させる工程は、前記圧電基板形成部を前記測定ステージの前記第１領域の上に配置するとともに、前記フレーム部を前記測定ステージの前記第２領域に配置することを含む、請求項２に記載の集合圧電基板の製造方法。
【請求項４】
前記第２領域が有底且つ一方の側面が開放された溝状構造であり、
前記吸着させる工程において、前記フレーム部は前記第２領域に収納される、請求項３に記載の集合圧電基板の製造方法。
【請求項５】
前記吸引部は、前記第１領域の中心から離れて設けられる、請求項１から４のいずれか１項に記載の集合圧電基板の製造方法。
【請求項６】
前記測定箇所は、前記第１領域の中心で交差する第１軸及び第２軸に沿って設定され、
前記吸引部は、前記第１軸及び第２軸から離れて設けられる、請求項１から５のいずれか１項に記載の集合圧電基板の製造方法。
【請求項７】
前記吸引部は、前記第１領域の中心から放射状に設けられた凹状の吸引口を備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の集合圧電基板の製造方法。
【請求項８】
前記吸引部は、前記吸引口の前記第１領域の中心から離れる側の端部において減圧装置に接続される吸引穴を備える、請求項７に記載の集合圧電基板の製造方法。
【請求項９】
複数の圧電基板を有する集合圧電基板の製造装置であって、
第１主面と、開口部を有する吸引部とを含む第１領域を有する測定ステージと、
前記吸引部に接続され負圧を発生させる減圧装置と、
前記測定ステージとの間に電界を印加可能に配置された測定プローブと、を備え、
前記集合圧電基板を前記吸引部によって前記第１領域に吸着し、前記集合圧電基板の振動周波数を測定し、前記集合圧電基板の振動周波数から前記集合圧電基板の厚みを演算する集合圧電基板の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集合圧電基板の製造装置及び集合圧電基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発振装置や帯域フィルタなどに用いられる基準信号の信号源に圧電振動子が広く用いられている。圧電振動子は、基板と、基板上に励振可能に保持された圧電振動素子とを含む。圧電振動素子は、例えば、複数の圧電基板が採取可能な圧電ウェハ（集合圧電基板）に励振電極や引出電極などを形成し、圧電ウェハを圧電基板に相当する小片に分割することで形成される。特許文献１に記載されているように、圧電ウェハは、小片に分割後の圧電基板毎に所望の励振周波数を得られる様に、機械的研磨やエッチング等の加工により厚みが調整される。また、特許文献２に記載されているように、圧電ウェハの厚みは、例えば、圧電ウェハの一方の面に測定ステージを接触させ、他方の面から測定プローブを接近させて、測定ステージと測定プローブとの間に電界を印加した際のアドミッタンスの変化から振動周波数を測定することによって算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４７８４６９３号公報
【特許文献２】特開２０００−２２４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、圧電ウェハは、圧電基板の取れ数を向上させるために大型化している。また、圧電振動子の高周波化を目的として、圧電ウェハは薄型化している。しかし、圧電ウェハが大型化・薄型化すると、圧電ウェハの撓みによる圧電ウェハと測定プローブとの干渉が生じる恐れがある。当該干渉を避けるために測定プローブを圧電ウェハから遠ざけるとすると、測定プローブと測定ステージとのギャップの拡大によって発振強度が低下し、圧電ウェハの厚み測定の精度が低下する恐れがある。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、厚みの変動を抑制することが可能な集合圧電基板の製造装置及び集合圧電基板の製造方法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】
【０００６】
本発明の一側面に係る集合圧電基板の製造方法は、複数の圧電基板を有する集合圧電基板を測定ステージの上に配置し、前記測定ステージの第１領域に開口部を有する吸引部に負圧を発生させることで前記集合圧電基板を前記第１領域に吸着させる工程と、前記第１領域の第１主面の法線方向から平面視したときに前記吸引部から離れた測定箇所において、前記集合圧電基板を介して前記測定ステージに測定プローブを対向させる工程と、前記測定ステージと前記測定プローブとの間に電界を印加して前記集合圧電基板の振動周波数を測定する工程と、前記集合圧電基板の励振周波数に基づいて前記集合圧電基板の厚みを演算する工程と、含む。
【０００７】
上記形態によれば、集合圧電基板と測定プローブとの干渉を抑制し、測定プローブと測定ステージとの間のギャップを小さくすることができる。従って、集合圧電基板の振動周波数の測定精度を向上させ、厚みの測定精度も向上させることができる。すなわち、厚みの変動を抑制することが可能な集合圧電基板の製造方法を提供することが可能となる。
【０００８】
本発明の他の一側面に係る集合圧電基板の製造装置は、複数の圧電基板を有する集合圧電基板の製造装置であって、第１面と、開口部を有する吸引部とを含む第１領域を有する測定ステージと、前記吸引部に接続され負圧を発生させる減圧装置と、前記測定ステージとの間に電界を印加可能に配置された測定プローブと、を備え、前記集合圧電基板を前記吸引部によって前記第１領域に吸着し、前記集合圧電基板の振動周波数を測定し、前記集合圧電基板の励振周波数から前記集合圧電基板の厚みを演算する。
【０００９】
上記形態によれば、集合圧電基板と測定プローブとの干渉を抑制し、測定プローブと測定ステージとの間のギャップを小さくすることができる。従って、集合圧電基板の振動周波数の測定精度を向上させ、厚みの測定精度も向上させることができる。すなわち、厚みの変動を抑制することが可能な集合圧電基板の製造装置を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、集合圧電基板の厚みの変動を抑制することが可能な集合圧電基板の製造装置及び集合圧電基板の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る集合圧電基板の製造装置を示す図である。
【図２】図２は、図１に示した測定ステージの平面図である。
【図３】図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る集合圧電基板の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】図５は、図４に示した集合圧電基板を薄型化する工程を示す図である。
【図６】図６は、図４に示した振動周波数を測定する工程を示す図である。
【図７】図７は、図６に示した振動周波数の測定箇所を示す図である。
【図８】図８は、本実施形態を利用して製造される圧電振動子の一例を示す分解斜視図である
【図９】図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の変形例に係る圧電振動素子の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の構成要素は同一又は類似の符号で表している。図面は例示であり、各部の寸法や形状は模式的なものであり、本願発明の技術的範囲を当該実施形態に限定して解するべきではない。
【００１３】
なお、以下の実施形態の説明において、集合圧電基板とは、例えば圧電ウェハのことである。また、集合圧電基板を構成する圧電体としては、例えば水晶（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ）を例に挙げることができる。つまり、集合圧電基板を水晶ウェハ（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｗａｆｅｒ）を読み替えることができる。但し、本発明に係る実施形態は、これらに限定されるものではない。集合圧電基板は、複数の圧電基板を有していればよく、例えば、圧電ウェハを分割したものであってもよい。また、圧電体は、水晶以外の圧電体であってもよい。
【００１４】
＜実施形態＞
図１〜図３を参照しつつ、本発明の実施形態に係る集合圧電基板の製造装置について説明する。ここで、図１は、本発明の実施形態に係る集合圧電基板の製造装置を示す図である。また、図２は、図１に示した測定ステージの平面図である。また、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。なお、以下の説明において、第１方向Ｄ１、第２方向、及び第３方向Ｄ３は、互いに直交する方向であるが、互いに直交以外の角度で交差する方向であってもよい。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態に係る製造装置１００は、筐体１０１、測定ステージ１１０、測定プローブ１２０、及び減圧装置１３０を備えている。筐体１０１には、測定ステージ１１０及び測定プローブ１２０が備え付けられ、減圧装置１３０が接続されている。
【００１６】
筐体１０１は、台座部１０２と腕部１０３とを備えている。台座部１０２及び腕部１０３は、第３方向Ｄ３で互いに対向している。台座部１０２は、腕部１０３と対向する側に測定ステージ１１０を支持している。腕部１０３は、台座部１０２と対向する側に測定プローブ１２０を支持している。筐体１０１は、例えば、図示しない振動周波数の測定装置や、測定ステージ１１０及び測定プローブ１２０を駆動する駆動装置を有する。あるいは、振動周波数の測定装置や測定ステージ１１０及び測定プローブ１２０の駆動装置は、外付けで筐体１０１に接続されていてもよい。
【００１７】
測定ステージ１１０は、台座部１０２の上に配置されている。測定ステージ１１０は、腕部１０３若しくは測定プローブ１２０に対向する側に第１主面１１１を備えている。第１主面１１１は、図示した例において、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２によって規定される面（以下、「Ｄ１−Ｄ２面」と呼ぶ。他の軸によって特定される面についても同様のものとする。）と平行な面である。集合圧電基板１５０の厚みを測定する際には、第１主面１１１の上に集合圧電基板１５０が設置される。第１主面１１１は、その表面に導電層を有しており、周波数の測定に際して集合圧電基板１５０に電界を印加する一方の励振電極として機能する。
【００１８】
測定プローブ１２０は、例えば腕部１０３に懸架されている。測定プローブ１２０は、測定ステージ１１０に対向する側に先端部１２１を備えている。先端部１２１は、導電性を有しており、周波数の測定に際して集合圧電基板１５０に電界を印加する他方の励振電極として機能する。
【００１９】
測定ステージ１１０及び測定プローブ１２０は、少なくとも一方が第１方向Ｄ１〜第３方向Ｄに沿って駆動され、互いの相対位置を調整可能である。第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２における相対位置を調整することで、集合圧電基板１５０の振動周波数を測定する測定箇所を決定する。また、測定プローブ１２０が測定ステージ１１０に近すぎると、測定プローブ１２０と集合圧電基板１５０が干渉してしまい、逆に遠すぎると、振動周波数の測定精度が低下する。第３方向Ｄ３における相対位置を調整することで、振動周波数の測定に適した距離まで測定プローブ１２０を測定ステージ１１０に接近させることができる。測定ステージ１１０及び測定プローブ１２０は、両方が駆動されてもよく、例えば測定ステージ１１０が第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に駆動され、測定プローブ１２０が第３方向Ｄ３に駆動される構成であってもよい。なお、測定ステージ１１０と測定プローブ１２０は、常に第３方向Ｄ３で対向している必要はなく、集合圧電基板１５０の厚みを測定していない状態（例えば集合圧電基板１５０を製造装置１００にセットしている途中）においては、測定面１１１を平面視したときに測定プローブ１２０が測定ステージ１１０の外側にあってもよい。
【００２０】
減圧装置１３０は、測定ステージ１１０に接続されている。減圧装置１３０は、後述する吸引部１１３に負圧を発生させるものである。減圧装置１３０は、図１に示すように外付けで台座部１０２に接続されている。あるいは、減圧装置１３０は、台座部１０２に内蔵されてもよい。製造装置１００の振動を抑制し集合圧電基板の厚みの測定精度を向上させる観点から、減圧装置１３０は台座部１０２に外付けされることが好ましい。
【００２１】
測定ステージ１１０及び測定プローブ１２０には、周波数測定装置が電気的に接続されている。これにより、測定ステージ１１０及び測定プローブ１２０への電力の供給による集合圧電基板１５０への電界の印加、及び集合圧電基板１５０の振動周波数の測定が可能となる。
【００２２】
次に、測定ステージ１１０の構成について、図２及び図３を参照しつつ説明する。測定ステージ１１０は、平面視において第１領域Ｒ１の周囲に第２領域Ｒ２を有する。第１領域Ｒ１は第１主面１１１及び吸引部１１３を含み、第２領域Ｒ２は第２主面１１２及び側面１１６を含む。第１主面１１１と第２面１１２とは互いに平行な面であり、第２主面１１２は、第１主面１１１の法線方向から平面視したときに、第１主面１１１の外側に設けられている。第１主面１１１は、第２主面１１２よりも第３方向Ｄ３の正方向（上方）に突出ている。側面１１６は、第１主面１１１と第２主面１１２とを接続する面であり、本構成例においては第２主面１１２の第１主面１１１側に円筒状に設けられている。第２領域Ｒ２は、第２主面１１２と側面１１６とからなり、側面１１６とは反対側の側面が開放された有底の溝状構造を有している。このとき、後述する集合圧電基板のフレーム部との干渉を抑制するために、第２主面１１２と第１主面１１１とは、第２主面１１２から上方に高さＨ１の段差を設けている。
【００２３】
測定ステージ１１０は、第１領域Ｒ１に設けられた吸引部１１３を備えている。第１主面１１１の法線方向から平面視したときに、吸引部１１３はそれぞれ第１主面１１１に囲まれるように複数配置されている。吸引部１１３は、それぞれ第１領域Ｒ１の中心Ｏから放射状に形成され、互いに離れている。中心Ｏは、第１主面１１１の中心であってもよい。吸引部１１３は、互いに成す角度が等しくなるように中心Ｏから８方向に形成されている。また、吸引部１１３は、中心Ｏから離れている。なお、吸引部１１３は、上記の構成に限定されるものではなく、例えば中心Ｏを中心とした同心円状などの他の形状であってもよい。このような構成においては、負圧発生時の集合圧電基板１５０の撓みを抑制する観点から、中心Ｏに近い吸引部から外周面１１２に近い吸引部へ順に負圧を発生させることが望ましい。
【００２４】
吸引部１１３は、吸引口１１４及び吸引穴１１５を有している。吸引口１１４は、第１領域Ｒ１の第１主面１１１側に開口部１１９を有し、底部を有する凹状の形状を有している。詳細には、吸引部１１３の延びる方向に直交し、第１主面１１１の主面に直交する平面による吸引口１１４の溝の断面は、略矩形状に形成されている。吸引口１１４は、吸引部１１３に沿って中心Ｏから放射状に設けられている。吸引穴１１５は、吸引口１１４の中心Ｏから離れる側（第２主面１１２に近づく側）の端部に位置している。吸引穴１１５は、測定ステージ１１０を第３方向Ｄ３に貫通しており、第１主面１１１とは反対側で、図１に示した減圧装置１３０に接続される。
【００２５】
次に、図４〜図７を参照しつつ、本発明の実施形態に係る集合圧電基板の製造方法について説明する。図４は、本発明の実施形態に係る集合圧電基板の製造方法を示すフローチャートである。図５は、図４に示した集合圧電基板を薄型化する工程を示す図である。図６は、図４に示した振動周波数を測定する工程を示す図である。図７は、図６に示した振動周波数の測定箇所を示す図である。
【００２６】
まず、集合圧電基板１５０を準備する（Ｓ１０）。この工程では、集合圧電基板１５０を圧電体の塊から切り出し、圧電振動素子における圧電基板としての設計厚よりも厚くなるように、研磨して平板状に成形する。なお、集合圧電基板１５０の加工工程は一般的な手法を適宜適用可能であるため、詳細な説明は省略する。
【００２７】
次に、集合圧電基板１５０の圧電基板形成部１５１を薄型化する（Ｓ１１）。図５に示すように、圧電基板形成部１５１は、集合圧電基板１５０の主面の法線方向から平面視したときに中央部に位置し、複数の圧電基板１５５を含んでいる。また、圧電基板形成部１５１の外周端にフレーム部１５２が設けられる。フレーム部１５２は、骨子として圧電基板形成部１５１の撓みを抑制することができる。また、圧電基板形成部１５１の撓みを効果的に抑制するためには、フレーム部１５２は圧電基板形成部１５１の外周端の全周に亘って形成されること、すなわちフレーム部１５２が圧電基板形成部１５１を平面視で囲んでいること、が望ましい。この工程Ｓ１１では、例えば、工程Ｓ１０で準備した集合圧電基板１５０のフレーム部１５２に相当する領域上にマスクを形成し、エッチングにより圧電基板形成部１５１に相当する領域の厚みを削減する。エッチングにより厚みが削減された領域が圧電基板形成部１５１となり、マスクによって保護されエッチングされなかった領域がフレーム部１５２となる。つまり、フレーム部１５２の厚みは、圧電基板形成部１５１の厚みよりも厚い。このとき、フレーム部１５２は、集合圧電基板１５０の少なくとも一方の主面において圧電基板形成部１５１の主面よりも突出していればよく、本構成例に示すように、両方の主面において圧電基板形成部１５１よりも突出していてもよい。
【００２８】
次に、集合圧電基板１５０を測定ステージ１１０の第１領域Ｒ１に吸着させる（Ｓ１２）。ここでは、まず、第１主面１１１の上に圧電基板形成部１５１が位置し、第２主面１１２の上方にフレーム部１５２が位置するように、測定ステージ１１０の上に集合圧電基板１５０を配置する。次に、減圧装置１３０によって吸引部１１３に負圧を発生させることで、圧電基板形成部１５１を第１主面１１１に密着させる。つまり、圧電基板形成部１５１が薄肉化によって撓み易くなっていたとしても、第１主面１１１に沿った平板状に矯正される。図６に示すように、フレーム部１５２の圧電基板形成部１５１の主面に対する段差１５３の高さＨ２は、高さＨ１以下である。なお、高さＨ２は、フレーム部１５２の測定ステージ１１０側に突出した段差１５３において、圧電基板形成部１５１の主面の法線方向に沿った高さである。これにより、フレーム部１５２が圧電基板形成部１５１に対する重石として機能するとともに、フレーム部１５２が第２主面１１２に接触することによる突き上げを防止することができ、圧電基板形成部１５１のフレーム部１５２近傍における反りを抑制することができる。
【００２９】
次に、集合圧電基板１５０を介して測定プローブ１２０を測定ステージ１１０に対向させる（Ｓ１３）。つまり、測定プローブ１２０及び／又は測定ステージ１１０を駆動し、測定箇所Ｐｎにおいて第３方向Ｄ３で互いに対向するように、互いの相対位置を調整する。測定プローブ１２０及び／又は測定ステージ１１０の駆動には、ステッピングモータなどの一般的な手法を適宜適用可能である。このとき、集合圧電基板１５０が第１主面１１１に密着しており、集合圧電基板１５０の撓みによる測定プローブ１２０との干渉が抑制されるため、測定プローブ１２０を集合圧電基板１５０へ接近させることができる。つまり、集合圧電基板１５０を振動させる一対の電極に相当する第１主面１１１と先端部１２１とを、互いにより接近させることができる。
【００３０】
次に、集合圧電基板１５０の振動周波数を測定する（Ｓ１４）。図６に示すように、周波数測定装置１４０が第１主面１１１と先端部１２１とに電力を供給し、測定箇所Ｐｎにおける測定ステージ１１０と測定プローブ１２０との間の集合圧電基板１５０に電界を印加する。このとき、測定箇所Ｐｎにおいて集合圧電基板１５０が厚みに反比例した振動周波数で振動する。この変化が電気的共振として周波数測定装置１４０によって測定される。周波数測定装置１４０は、例えばアドミッタンスの変化として振動周波数を測定する。なお、本構成例では、第１主面１１１と先端部１２１とを接近させることができるため、集合圧電基板１５０に印加する電界強度を大きくすることができ、振動周波数の測定精度を高めることができる。
【００３１】
測定箇所Ｐｎは、吸引部１１３から離れた位置に複数設定されることが望ましく、少なくとも第１領域Ｒ１（第１主面１１１）の中心Ｏに設定されることが望ましい。中心Ｏに設定されることで、圧電基板形成部の中でも厚み変動が大きい中心部分の厚みを測定することができる。また、複数の測定箇所を設定することで、圧電基板形成部の第１主面１１１と平行な方向の厚み変動を測定することができる。本実施形態においては、図７に示すように、測定箇所Ｐｎ（Ｐ１〜Ｐ９）が、中心Ｏと、中心Ｏで交差する第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２に沿った位置と、に設定される。第１軸ＡＸ１は第１方向Ｄ１と平行であり、第２軸ＡＸ２は第２方向Ｄ２と平行である。なお、吸引部１１３は、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２から離れるように設けられている。具体的には、測定箇所Ｐ１は中心Ｏに位置する。測定箇所Ｐ２及びＰ３は、第１方向Ｄ１の正方向側で第１軸ＡＸ１上に設定されている。測定箇所Ｐ４及びＰ５は、第１方向Ｄ１の負方向側で第１軸ＡＸ１上に設定されている。測定箇所Ｐ６及びＰ７は、第２方向Ｄ２の正方向側で第２軸ＡＸ２上に設定されている。測定箇所Ｐ８及びＰ９は、第２方向Ｄ２の負方向側で第２軸ＡＸ２上に設定されている。測定箇所Ｐ１〜Ｐ９の互いの間隔は等しく、測定箇所Ｐ２及びＰ３は、測定箇所Ｐ１を対称中心して、測定箇所Ｐ４及びＰ５と点対称であり、測定箇所Ｐ６及びＰ７と点対称であり、測定箇所Ｐ８及びＰ９と点対称である。なお、測定箇所Ｐｎは、上記の例に限定されるものではなく、例えば、測定箇所Ｐ１を中心として第１方向Ｄ１の正方向及び負方向、並びに第２方向Ｄ２の正方向及び負方向、にそれぞれ１つ設定されてもよく、３つ以上設定されてもよい。また、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２から離れる位置に設定されてもよい。
【００３２】
次に、振動周波数から集合圧電基板１５０の厚みを演算する（Ｓ１５）。工程Ｓ１４において、周波数測定装置１４０が印加する電界の周波数をスイープし、測定される振動周波数のピークを励振周波数とする。この励振周波数と圧電基板の厚みとの関係から、集合圧電基板１５０の厚みを算出する。
【００３３】
上記の工程により集合圧電基板１５０が所望の厚みとなっている場合は、集合圧電基板１５０に各種電極（後述する励振電極、引出電極、接続電極）を形成し、小片化する（Ｓ１６）。集合圧電基板１５０が所望の厚みに満たない場合は、所望の厚みとなるまで工程Ｓ１１〜工程Ｓ１５を繰り返す。
【００３４】
以上のとおり、本実施形態によれば、複数の圧電基板１５５を有する集合圧電基板１５０を測定ステージ１１０の上に配置し、測定ステージ１１０の第１領域Ｒ１に開口部１１９を有する吸引部１１３に負圧を発生させることで集合圧電基板１５０を第１領域Ｒ１に吸着させる工程と、第１領域Ｒ１の第１主面１１１の法線方向から平面視したときに吸引部１１３から離れた測定箇所Ｐｎにおいて、集合圧電基板１５０を介して測定ステージ１１０に測定プローブ１２０を対向させる工程と、測定ステージ１１０と測定プローブ１２０との間に電界を印加して集合圧電基板１５０の振動周波数を測定する工程と、集合圧電基板１５０の振動周波数に基づいて集合圧電基板１５０の厚みを演算する工程と、を含む、集合圧電基板の製造方法が提供される。
【００３５】
上記の実施形態によれば、集合圧電基板と測定プローブとの干渉を抑制し、測定プローブと測定ステージとの間のギャップを小さくすることができる。従って、集合圧電基板の振動周波数の測定精度を向上させ、結果として、厚みの測定精度を向上させることができる。すなわち、厚みの変動を抑制することが可能な集合圧電基板の製造方法を提供することが可能となる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、複数の圧電基板１５５を有する集合圧電基板１５０の製造装置１００であって、第１主面１１１と、開口部１１９を有する吸引部１１３とを含む第１領域Ｒ１を有する測定ステージ１１０と、吸引部１１３に接続され負圧を発生させる減圧装置１３０と、測定ステージ１１０との間に電界を印加可能に配置された測定プローブ１２０と、を備え、集合圧電基板１５０を吸引部１１３によって第１領域Ｒ１に吸着し、集合圧電基板１５０の振動周波数を測定し、集合圧電基板１５０の振動周波数から集合圧電基板１５０の厚みを演算する集合圧電基板の製造装置、が提供される。
【００３７】
上記の実施形態によれば、集合圧電基板と測定プローブとの干渉を抑制し、測定プローブと測定ステージとの間のギャップを小さくすることができる。従って、集合圧電基板の振動周波数の測定精度を向上させ、結果として、厚みの測定精度も向上させることができる。すなわち、厚みの変動を抑制することが可能な集合圧電基板の製造装置を提供することが可能となる。
【００３８】
また、一例として、集合圧電基板１５０が、その主面の法線方向から平面視したときに、中央に位置するとともに複数の圧電基板１５５を有する圧電基板形成部１５１と、圧電基板形成部１５１の外周端に位置するフレーム部１５２と、を有する。これにより、フレームが骨子として圧電基板形成部を支持し、圧電基板形成部の撓みを抑制することができる。
【００３９】
また、一例として、測定ステージ１１０は、第１領域Ｒ１の周囲に設けられた第２主面を含む第２領域Ｒ２とを有し、第１主面１１１が第２主面１１２よりも突出しており、フレーム部１５２は、圧電基板形成部１５１よりも厚く構成され、吸着させる工程Ｓ１２は、圧電基板形成部１５１を測定ステージ１１０の第１領域Ｒ１の上に配置するとともに、フレーム部１５２を測定ステージ１１０の第２領域Ｒ２に配置することを含む。これにより、フレーム部を重石として、圧電基板形成部を測定面に押し付けるように配置することができる。
【００４０】
また、一例として、第２領域Ｒ２が有底且つ一方の側面が開放された溝状構造であり、吸着させる工程Ｓ１２において、フレーム部１５２は第２領域Ｒ２に収納される。これにより、測定ステージと干渉したフレーム部に突き上げられることによって圧電基板形成部が測定面から離れることを抑制できる。
【００４１】
また、一例として、吸引部１１３は、第１領域Ｒ１の中心Ｏから離れて設けられる。これにより、吸引部から離れるように設定される測定箇所を、圧電基板形成部のうち最も厚み変動の大きい中心に設定することができる。
【００４２】
また、一例として、測定箇所Ｐｎは、第１領域Ｒ１の中心Ｏで交差する第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２に沿って設定され、吸引部１１３は、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２から離れて設けられる。これにより、圧電基板形成部の主面に平行な方向の厚み変動を測定することができる。
【００４３】
また、一例として、吸引部１１３は、第１領域Ｒ１の中心Ｏから放射状に設けられた凹状の吸引口１１４を備える。これにより、圧電基板形成部を均一に吸着することができる。
【００４４】
さらに、一例として、吸引部１１３は、吸引口１１４の第１領域Ｒ１の中心Ｏから離れる側の端部において減圧装置１３０に接続される吸引穴１１５を備える。これにより、それぞれの吸引穴が互いに離れるため、吸引部と減圧装置との接続部の設計の自由度が向上し、取り回しが容易となる。
【００４５】
次に、図８及び図９を参照しつつ、本実施形態を利用して製造される圧電振動子の構造例について説明する。なお、以下においては、圧電基板として水晶片（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｂｌａｎｋ）を利用した水晶振動子（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ  Ｕｎｉｔ）を例に挙げて説明する。ここで、図８は、本実施形態を利用して製造される圧電振動子の一例を示す分解斜視図である。図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【００４６】
図８に示すように、水晶振動子１は、水晶振動素子（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）１０と、蓋部材２０と、ベース部材３０とを備える。蓋部材２０及びベース部材３０は、水晶振動素子１０を収容するための保持器である。図８に示す例では、蓋部材２０は凹状をなしており、ベース部材３０は平板状をなしている。
【００４７】
水晶振動素子１０は、ＡＴカット型の水晶片（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｂｌａｎｋ）１１を有する。ＡＴカット型の水晶片１１は、人工水晶の結晶軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、Ｙ軸及びＺ軸をＸ軸の周りにＹ軸からＺ軸の方向に３５度１５分±１分３０秒回転させた軸をそれぞれＹ´軸及びＺ´軸とした場合、Ｘ軸及びＺ´軸によって特定される面と平行な面（以下、「ＸＺ´面」と呼ぶ。他の軸によって特定される面についても同様である。）を主面として切り出されたものである。水晶片１１は、ＸＺ´面において矩形状であり、Ｘ軸方向に平行な長辺が延在する長辺方向と、Ｚ´軸方向に平行な短辺が延在する短辺方向と、Ｙ´軸方向に平行な厚さが延在する厚さ方向を有する。水晶片１１は、互いに対向するＸＺ´面である第１主面１２ａ及び第２主面１２ｂと、短辺に沿って延在し両主面を繋ぐ端面１２ｃと、を有する。
【００４８】
ＡＴカット水晶片を用いた水晶振動素子は、広い温度範囲で極めて高い周波数安定性を有し、また、経時変化特性にも優れている上、低コストで製造することが可能である。また、ＡＴカット水晶振動素子は、厚みすべり振動モード（Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ  Ｓｈｅａｒ  Ｍｏｄｅ）を主振動として用いられる。なお、水晶片のカット角度は、ＡＴカット以外の異なるカット（例えばＢＴカットなど）を適用してもよい。また、水晶片１１は、ＸＺ´面において矩形状をなしているが、これに限定されるものではなく、櫛歯型であってもよい。水晶片１１は、励振に寄与する励振部が該励振部の周りの端部よりも厚いメサ型構造であってもよく、励振部が端部よりも薄い逆メサ型構造であってもよい。また、励振部と端部との厚みの変化が連続的に変化するコンベックス形状又はベヘル形状であってもよい。
【００４９】
水晶振動素子１０は、一対の電極を構成する第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂを有する。第１励振電極１４ａは、第１主面１２ａの中央部に設けられている。また、第２励振電極１４ｂは、第２主面１２ｂの中央部に設けられている。第１励振電極１４ａと第２励振電極１４ｂは、水晶片１１を挟んで互いに対向して設けられている。第１励振電極１４ａと第２励振電極１４ｂとは、ＸＺ´面において略全体が重なり合うように配置されている。
【００５０】
水晶振動素子１０は、一対の引出電極１５ａ，１５ｂと、一対の接続電極１６ａ，１６ｂと、を有する。接続電極１６ａは、引出電極１５ａを介して第１励振電極１４ａと電気的に接続されている。また、接続電極１６ｂは、引出電極１５ｂを介して第２励振電極１４ｂと電気的に接続されている。接続電極１６ａ及び１６ｂは、第１励振電極１４ａ及び第２励振電極１４ｂをベース部材３０に電気的に接続するための端子である。第１主面１２ａにおいて、第１励振電極１４ａ、引出電極１５ａ、及び接続電極１６ａは連続して設けられている。さらに、接続電極１６ａは、端面１２ｃ及び第２主面１２ｂに亘って延在している。第２主面１２ｂにおいても同様に、第２励振電極１４ｂ、引出電極１５ｂ、及び接続電極１６ｂが連続して設けられている。また、接続電極１６ｂは、端面１２ｃ及び第１主面１２ａに亘って延在している。図８に示した構成例では、接続電極１６ａ及び１６ｂは、水晶片１１の短辺方向（Ｚ´軸方向）に沿って配列されている。なお、接続電極１６ａ及び１６ｂは、水晶片１１の長辺方向（Ｘ軸方向）に沿って配列されていてもよい。また、接続電極１６ａ及び１６ｂは、水晶片１１の長辺又は短辺の中央付近に配置されてもよく、それぞれ水晶片１１の別の辺に配置されてもよい。
【００５１】
導電性保持部材３６ａ，３６ｂは、ベース部材３０の一対の電極パッドに、接続電極１６ａ及び１６ｂをそれぞれ電気的に接続する。導電性保持部材３６ａ，３６ｂは、例えば、紫外線硬化樹脂などの導電性接着剤によって形成される。導電性保持部材３６ａは、例えば、第２主面１２ｂ及び端面１２ｃの接続電極１６ａと接触している。導電性保持部材３６ｂについても同様である。導電性保持部材と接続電極との接触面積を増加させることで、電極パッドと接続電極との導電性を向上させることができる。
【００５２】
蓋部材２０は、ベース部材３０に接合され、これによって水晶振動素子１０を内部空間２６に収容する。蓋部材２０は、内面２４及び外面２５を有し、ベース部材３０の第１主面３２ａに向かって開口した凹状をなしている。蓋部材２０は、ベース部材３０の第１主面３２ａに対向する天面部２１と、天面部２１の外縁に接続されておりかつ天面部２１の主面に対して交差する方向に延在する側壁部２２とを有する。蓋部材２０は、凹状の開口縁（側壁部２２の端面）においてベース部材３０の第１主面３２ａに対向する対向面２３を有し、この対向面２３は、水晶振動素子１０の周囲を囲むように枠状に延在している。
【００５３】
ベース部材３０は水晶振動素子１０を励振可能に支持するものである。具体的には、水晶振動素子１０は導電性保持部材３６ａ，３６ｂを介してベース部材３０の第１主面３２ａに励振可能に保持されている。ベース部材３０は基体３１を有する。基体３１は、互いに対向するＸＺ´面である第１主面３２ａ及び第２主面３２ｂを有する。基体３１は、例えば絶縁性セラミック（アルミナ）などの焼結材である。
【００５４】
ベース部材３０は、第１主面３２ａに設けられた電極パッド３３ａ，３３ｂと、第２主面に設けられた外部電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄと、を有する。電極パッド３３ａ，３３ｂは、ベース部材３０と水晶振動素子１０とを電気的に接続するための端子である。また、外部電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄは、図示しない実装基板と水晶振動子１とを電気的に接続するための端子である。電極パッド３３ａは、Ｙ´軸方向に延在するビア電極３４ａを介して外部電極３５ａに電気的に接続され、電極パッド３３ｂは、Ｙ´軸方向に延在するビア電極３４ｂを介して外部電極３５ｂに電気的に接続されている。ビア電極３４ａ，３４ｂは基体３１をＹ´軸方向に貫通するビアホール内に形成される。
【００５５】
ベース部材３０の電極パッド３３ａ，３３ｂは、第１主面３２ａ上においてベース部材３０のＸ軸負方向側の短辺付近に設けられ、ベース部材３０の短辺から離れてかつ当該短辺方向に沿って配列されている。電極パッド３３ａは、導電性保持部材３６ａを介して水晶振動素子１０の接続電極１６ａに接続され、他方、電極パッド３３ｂは、導電性保持部材３６ｂを介して水晶振動素子１０の接続電極１６ｂに接続される。
【００５６】
複数の外部電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄは、第２主面３２ｂのそれぞれの角付近に設けられている。例えば、外部電極３５ａ，３５ｂが、電極パッド３３ａ，３３ｂの直下に配置されている。これによってＹ´軸方向に延在するビア電極３４ａ，３４ｂによって、外部電極３５ａ，３５ｂを電極パッド３３ａ，３３ｂに電気的に接続することができる。４つの外部電極３５ａ〜３５ｄのうち、ベース部材３０のＸ軸負方向側の短辺付近に配置された外部電極３５ａ，３５ｂは、水晶振動素子１０の入出力信号が供給される入出力電極である。また、ベース部材３０のＸ軸正方向側の短辺付近に配置された外部電極３５ｃ，３５ｄは、水晶振動素子１０の入出力信号が供給されないダミー電極となっている。このようなダミー電極には、水晶振動子１が実装される図示しない実装基板上の他の電子素子の入出力信号も供給されない。あるいは、外部電極３５ｃ，３５ｄは、接地電位が供給される接地用電極であってもよい。蓋部材２０が導電性材料からなる場合、蓋部材２０を接地用電極である外部電極３５ｃ，３５ｄに接続することによって、蓋部材２０にシールド機能を付加することができる。
【００５７】
基体３１の第１主面３２ａには、封止枠３７が設けられている。例えば、封止枠３７は、第１主面３２ａの法線方向から平面視したときに矩形の枠状をなしている。また、電極パッド３３ａ，３３ｂは、封止枠３７の内側に配置されており、封止枠３７は水晶振動素子１０を囲むように設けられている。封止枠３７は、導電材料により構成されている。封止枠３７上には後述する接合部材４０が設けられ、これによって、蓋部材２０が接合部材４０及び封止枠３７を介してベース部材３０に接合される。例えば、ベース部材３０の電極パッド３３ａ，３３ｂ、外部電極３５ａ〜ｄ及び封止枠３７はいずれも金属膜から構成されている。当該金属膜は、例えば、基体３１に近づく側（下層）から離れる側（上層）にかけて、モリブデン（Ｍｏ）層、ニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層がこの順に積層されて構成されている。また、ビア電極３４ａ，３４ｂは、基体３１のビアホールにモリブデン（Ｍｏ）などの金属材料を充填して形成することができる。
【００５８】
蓋部材２０及びベース部材３０の両者が封止枠３７及び接合部材４０を介して接合されることによって、水晶振動素子１０が、蓋部材２０とベース部材３０とによって囲まれた内部空間（キャビティ）２６に封止される。この場合、内部空間２６の圧力は大気圧力よりも低圧な真空状態であることが好ましく、これにより第１励振電極１４ａ，第２励振電極１４ｂの酸化による水晶振動子１の周波数特性の経時変化などが低減できるため好ましい。
【００５９】
接合部材４０は、蓋部材２０及びベース部材３０の各全周に亘って設けられている。具体的には、接合部材４０は封止枠３７上に設けられている。封止枠３７及び接合部材４０が、蓋部材２０の側壁部２２の対向面２３と、ベース部材３０の第１主面３２ａと、の間に介在することによって、水晶振動素子１０が蓋部材２０及びベース部材３０によって封止される。
【００６０】
本構成例に係る水晶振動素子１０は、水晶片１１の長辺方向の一方端（導電性保持部材３６ａ，３６ｂが配置される側の端部）が固定端であり、その他方端が自由端となっている。また、水晶振動素子１０、蓋部材２０、及びベース部材３０は、ＸＺ´面において、それぞれ矩形状をなしており、互いに長辺方向及び短辺方向が同一である。
【００６１】
但し、水晶振動素子１０の固定端の位置は特に限定されるものではなく、水晶片１１の長辺方向の両端においてベース部材３０に固定されていてもよい。この場合、水晶振動素子１０を水晶片１１の長辺方向の両端において固定する態様で、水晶振動素子１０及びベース部材３０の各電極を形成すればよい。
【００６２】
本構成例に係る水晶振動子１においては、ベース部材３０の外部電極３５ａ，３５ｂを介して、水晶振動素子１０における一対の励振電極１４ａ，１４ｂの間に交番電界を印加する。これにより、厚みすべり振動モードなどの所定の振動モードによって水晶片１１が振動し、該振動に伴う共振特性が得られる。
【００６３】
以上のような水晶振動子を製造する場合に、本実施形態に係る製造方法及び製造装置を利用することで、水晶振動子の性能（励振周波数）のばらつきを抑制することができる。
【００６４】
次に、圧電振動子１の変形例について説明する。以下の変形例では、上記実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については逐次言及しない。
【００６５】
＜変形例＞
図１０は、本発明の変形例に係る圧電振動素子の斜視図である。変形例は、圧電振動素子２１０の形状が音叉型である点で、図８に示した構成例と相違している。具体的には、圧電基板２１１が互いに平行に配置された２つの音叉腕部２１９ａ，２１９ｂを有する。音叉腕部２１９ａ，２１９ｂは、Ｘ軸方向に延在し、Ｚ´軸方向に並び、端面２１２ｃ側の連結部２１９ｃで互いに連結されている。音叉腕部２１９ａでは、ＸＺ´面に平行であり互いに対向する一対の主面にそれぞれ励振電極２１４ａが設けられ、当該一対の主面と交差し互いに対向する一対の側端面にそれぞれ励振電極２１４ｂが設けられている。音叉腕部２１９ｂでは、一対の主面にそれぞれ励振電極２１４ｂが設けられ、一対の側端面にそれぞれ励振電極２１４ａが設けられている。なお、圧電振動素子２１０の構成は特に限定されるものではなく、音叉腕部の形状や励振電極の配置などが異なっていてもよい。
【００６６】
以上のような変形例においても、上記したのと同様の効果を得ることができる。
【００６７】
なお、以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るととともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６８】
１００…製造装置  １１０…測定ステージ  １２０…測定プローブ
１３０…減圧装置  １４０…周波数測定装置  １５０…集合圧電基板
１１１…第１主面  １１２…第２主面  １１３…吸引部
１１４…吸引口  １１５…吸引穴  １１９…開口部
Ｏ…中心  Ｐｎ（Ｐ１〜Ｐ９）…測定箇所
【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】
2018074390.tif 000009
【図８】
2018074390.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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