(57)【要約】      （修正有）【課題】圧電振動板素子の加工精度の向上を図る製造方法を提供する。【解決手段】圧電材料からなる基板の第１主面側に第１フォトレジスト層を形成し、第２主面側に第２フォトレジスト層を形成する工程と、第１フォトマスクを用いて第１フォトレジスト層を露光し、第１フォトレジスト層に第１パターン及び第１アライメントマーク１を転写する第１露光工程と、第２フォトマスクの第２アライメントマークを撮影し、その撮影画像を記録する工程と、第１フォトレジスト層のアライメントマークの撮影画像に基づいて、前記基板の第２フォトマスクに対する相対位置を調整する工程と、第２フォトマスクを用いて第２フォトレジスト層を露光し、第２フォトレジスト層に第２パターンを転写する第２露光工程と、第１及び第２フォトレジスト層を現像する工程と、を含む。【選択図】図１
2018082396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面と前記第１主面に対向する第２主面とを有する圧電性を有する基板を準備する工程と、
前記基板の前記第１主面側に第１フォトレジスト層を形成し、前記第２主面側に第２フォトレジスト層を形成する工程と、
第１フォトマスクを用いて前記第１フォトレジスト層を露光し、前記第１フォトレジスト層に第１パターン及び第１アライメントマークを転写する第１露光工程と、
第２フォトマスクの第２アライメントマークを撮影し、前記第２アライメントマークの撮影画像を記録する工程と、
前記第１フォトレジスト層の前記第１アライメントマークと前記第２アライメントマークの前記撮影画像とに基づいて前記基板の前記第２フォトマスクに対する相対位置を調整する工程と、
前記第２フォトマスクを用いて前記第２フォトレジスト層を露光し、前記第２フォトレジスト層に第２パターンを転写する第２露光工程と、
前記第１及び第２フォトレジスト層を現像する工程と、
を含む圧電振動素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１フォトレジスト層は、
前記第１露光工程において、前記第１フォトレジスト層を前記第１パターン及び前記第１アライメントマークに応じて変色させるような材料を含む、請求項１記載の圧電振動素子の製造方法。
【請求項３】
前記第１フォトレジスト層は、フォトクロミック材料を含む、請求項２に記載の圧電振動素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１及び第２フォトレジスト層を形成する工程の前に、前記基板の前記第１主面上に第１金属層を形成し、前記第２主面上に第２金属層を形成し、
前記第１及び第２フォトレジスト層を形成する工程は、前記第１金属層上に前記第１フォトレジスト層を形成し、前記第２金属層上に前記第２フォトレジスト層を形成することを含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の圧電振動素子の製造方法。
【請求項５】
前記第１パターンが第１励振電極のパターンを含む電極パターンであり、
前記第２パターンが圧電基板を挟んで前記第１励振電極と対向する第２励振電極のパターンを含む電極パターンである、請求項４に記載の圧電振動素子の製造方法。
【請求項６】
前記第１及び第２パターンは、前記第１主面の法線方向から平面視したときの圧電基板の外形パターンである、請求項１から４のいずれか１項に記載の圧電振動素子の製造方法。
【請求項７】
前記第１及び第２パターンは、圧電基板の一部の厚みを変化させるためのパターンである、請求項１から４のいずれか１項に記載の圧電振動素子の製造方法。
【請求項８】
前記第１及び第２アライメントマークは、それぞれ、少なくとも２箇所に設けられる、請求項１から７のいずれか１項に記載の圧電振動素子の製造方法。
【請求項９】
さらに、前記基板をエッチングによって複数の圧電基板を有する集合圧電基板とする工程と、
前記集合圧電基板から前記圧電基板を分離して圧電振動素子とする工程と、を含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の圧電振動素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動素子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、例えば人工水晶からなる圧電振動素子が広く用いられている。圧電振動素子は、圧電基板の互いに対向する主面に、互いに対向する励振電極を備えている。圧電振動素子の製造工程において、例えば圧電基板の外形形状を形成する際、圧電性を有する基板の両面においてフォトレジスト層をパターニングし、当該基板の両面からエッチングを実施する。片面露光機を用いて両面のフォトレジストにパターンを形成する場合、両面パターンの位置合わせが必要となる。例えば特許文献１には、フォトレジスト層を形成する前に基板にアライメントマークを形成し、フォトマスクのアライメントマークとフォトレジスト層のアライメントマークとを合わせることで両面パターンの位置を合わせる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−４５９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基板の第１主面側の第１フォトレジストに第１パターン及び第１アライメントマークを転写し、第１フォトレジストを現像し、第２主面側の第２フォトレジストに第２パターン及び第２アライメントマークを転写し、第２フォトレジストを現像する場合、第１アライメントマークが現像において溶け出して外形寸法が変化し、第１アライメントマークと第２アライメントマークとの位置合わせの精度が低下する可能性がある。
【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、加工精度の向上を図ることができる圧電振動素子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圧電振動素子の製造方法は、第１主面と第１主面に対向する第２主面とを有する圧電性を有する基板を準備する工程と、基板の第１主面側に第１フォトレジスト層を形成し、第２主面側に第２フォトレジスト層を形成する工程と、第１フォトマスクを用いて第１フォトレジスト層を露光し、第１フォトレジスト層に第１パターン及び第１アライメントマークを転写する第１露光工程と、第２フォトマスクの第２アライメントマークを撮影し、第２アライメントマークの撮影画像を記録する工程と、第１フォトレジスト層の第１アライメントマークと第２アライメントマークの撮影画像とに基づいて基板の第２フォトマスクに対する相対位置を調整する工程と、第２フォトマスクを用いて第２フォトレジスト層を露光し、第２フォトレジスト層に第２パターンを転写する第２露光工程と、第１及び第２フォトレジスト層を現像する工程と、を含む。
【０００７】
上記態様によれば、現像工程を経ていないため第１フォトレジスト層の第１アライメントマークの形状が変化せず、第１フォトレジスト層の第１アライメントマークと、第２フォトマスクの第２アライメントマークと、の位置合わせの精度を向上させることができる。これにより、エッチング工程の加工精度の向上を図ることできる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、加工精度の向上を図ることができる圧電振動素子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】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る圧電振動素子の製造方法における基板のエッチングを示すフローチャートである。
【図２】図２は、露光機にセットする直前の基板を示す断面図である。
【図３】図３は、露光機にセットした基板を示す図である。
【図４】図４は、第１フォトレジストを露光する工程を示す図である。
【図５】図５は、第２フォトマスクの第２アライメントマークを撮影する工程を示す図である。
【図６】図６は、アライメントマークを用いて位置調整する工程を示す図である。
【図７】図７は、第２フォトレジストを露光する工程を示す図である。
【図８】図８は、現像後の基板を示す図である。
【図９】図９は、圧電振動子の一例の分解斜視図である。
【図１０】図１０は、図９に示した圧電振動子のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図１１】図１１は、変形例にかか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】
【００１０】
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。
【００１１】
＜実施形態＞
図１〜図８を参照しつつ、本発明の実施形態に係る圧電振動素子の製造方法について説明する。ここで、図１は、本発明の実施形態に係る圧電振動素子の製造方法における基板のエッチングを示すフローチャートである。図２は、露光機にセットする直前の基板を示す断面図である。図３は、露光機にセットした基板を示す図である。図４は、第１フォトレジストを露光する工程を示す図である。図５は、第２フォトマスクの第２アライメントマークを撮影する工程を示す図である。図６は、アライメントマークを用いて位置調整する工程を示す図である。図７は、第２フォトレジストを露光する工程を示す図である。図８は、現像後の基板を示す図である。
【００１２】
図１を参照し、圧電性を有する基板として圧電材料からなる基板１１０の片面露光機を用いたエッチングについて説明する。なお、以下の実施形態の説明において、例えば、圧電振動素子とは水晶振動素子（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）であり、圧電基板とは水晶片（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｂｌａｎｋ）であり、集合圧電基板とは水晶ウェハ（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｗａｆｅｒ）である。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。
【００１３】
まず、工程を開始する前に、圧電材料である人工水晶の平板からなる基板１１０を準備する。このとき、人工水晶である基板１１０は、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。）が主面となるように形成され、Ｙ´軸が主面の法線方向と平行となる。なお、Ｙ´軸及びＺ´軸は、それぞれ、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秒回転させた軸である。
【００１４】
次に、基板１１０の各主面１１１，１１２に金属層１２１，１２２を形成する（Ｓ１１）。図２に示すように、第１金属層１２１は基板１１０の第１主面１１１の上に形成され、第２金属層１２２は第１主面１１１と対向する第２主面１１２の上に形成される。第１金属層１２１及び第２金属層１２２は、水晶をエッチングする際に用いられるエッチング液（例えば、フッ化アンモニウムあるいは緩衝フッ酸）に対する耐蝕膜として機能する。このような耐蝕膜としては、例えば、クロム（Ｃｒ）層と金（Ａｕ）層とからなる多層膜が用いられる。金属層は蒸着法やスパッタ法によって形成され、Ｃｒ層が基板１１０の第１主面１１１及び第２主面１１２の上に設けられている。Ａｕ層が基板１１０に設けられたＣｒ層の上に積層して設けられている。下地層のＣｒ層は金属層の基板１１０に対する密着力を高め、表面層のＡｕ層は金属層の耐蝕性を高める。なお、金属層１２１又は１２２が、３層以上の多層膜である場合、Ｃｒ層がＡｕ層より基板１１０に近い側に位置し、Ａｕ層がＣｒ層より基板１１０から遠い側に位置するように設ければよい。
【００１５】
次に、第１金属層１２１の上に第１フォトレジスト層１３１を形成する（Ｓ１２）。次に、第２金属層１２２の上に第２フォトレジスト層１３２を形成する（Ｓ１３）。第１フォトレジスト層１３１は、フォトレジスト材料を含むフォトレジスト溶液を金属層１２１の上に塗布し、加熱により溶媒を揮発させることで成膜される。フォトレジスト溶液は、例えば、スプレー法やスピンコート法によって塗布される。第２フォトレジスト層１３２も、第１フォトレジスト層１３１と同様に成膜される。以上の工程によって、図２に示すように第１主面１１１側及び第２主面１１２側の両面側にフォトレジスト層を備える基板１１０が得られる。フォトレジスト層は、感光性樹脂であれば特に限定されるものではないが、現像して得られるパターンの加工精度の観点から、露光された部分の溶解性が高くなるポジ型の感光性樹脂を用いる。
【００１６】
次に、第１フォトレジスト層１３１に第１フォトマスク１５１の第１パターンＰＴ１及び第１アライメントマークＭＫ１を転写する（Ｓ１４）。本工程Ｓ１４は、第１フォトレジスト層１３１を露光する第１露光工程である。具体的には、図３に示すように、まず基板１１０を片面露光機のステージ１４０の上にセットする。ステージ１４０は突出した支持部１４１を有し、第２フォトレジスト層１３２が支持部１４１に接触するように設置される。つまり、第２フォトレジスト層１３２がステージ１４０側に位置し、第１フォトレジスト層１３１がステージ１４０とは反対側に位置する。ステージ１４０は、基板１１０と対向する位置に設けられた窓部１４２を有する。窓部１４２は、ステージ１４０を貫通する開口部であり、ステージ１４０の反対側を観察可能にするものである。つまり、図３に示した状態では、ステージ１４０の基板１１０が位置する側とは反対側から、ステージ１４０の窓部１４２を通して第２フォトレジスト層１３２の表面が観察できる。なお、窓部１４２は、複数設けられていてもよい。
【００１７】
図４は、第１フォトレジスト層１３１を露光する工程を、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図で示したものである。ステージ１４０は駆動部１４３によって駆動され、第１フォトレジスト層１３１の第１フォトマスク１５１に対する位置調整がなされる。その後、光源１４４から光束１４５が第１フォトレジスト層１３１に照射される。第１フォトマスク１５１には第１パターンＰＴ１及び第１アライメントマークＭＫ１が描画されている。第１フォトマスク１５１は、第１パターンＰＴ１及び第１アライメントマークＭＫ１に従って光束１４５を透過又は遮光する。すなわち、第１フォトマスク１５１を用いた露光により、第１フォトレジスト層１３１には、第１パターンＰＴ１及び第１アライメントマークＭＫ１が転写される。第１フォトレジスト層１３１において転写された第１パターンＰＴ１及び第１アライメントマークＭＫ１は、溶解性などの物性が周囲とは相違しており、後の現像工程では溶解性の相違を利用して溶媒での洗浄によって第１フォトレジスト層１３１の一部を除去する。物性の相違は光学特性にも及んでおり、第１フォトレジスト層１３１中の第１パターンＰＴ１及び第１アライメントマークＭＫ１は、現像しなくても光学的に識別可能となっている。なお、第１フォトレジスト層１３１中の第１パターンＰＴ１及び第１アライメントマークＭＫ１の識別性を高めるため、第１フォトレジスト層１３１はフォトクロミック材料を有していてもよい。これによれば、第１フォトレジスト層１３１は、光束１４５によって第１パターンＰＴ１及び第１アライメントマークＭＫ１に応じて変色する。
【００１８】
次に、第２フォトマスク１５２の第２アライメントマークＭＫ２を撮影し撮影画像１６３を記録する（Ｓ１５）。この工程Ｓ１５について、図５を参照しつつ説明する。まず、基板１１０をセットしていない状態で、第２パターンＰＴ２及び第２アライメントマークＭＫ２が描画された第２フォトマスク１５２をセットする。次に、第２フォトマスク１５２に光束１４５を照射し、第２アライメントマークＭＫ２を画像処理装置１６０のカメラ１６１によって撮影する。撮影装置のカメラ１６１は、ステージ１４０の第２フォトマスク１５２が位置する側とは反対側に位置し、及びステージ１４０の窓部１４２を通して第２フォトマスク１５２の第２アライメントマークＭＫ２を撮影する。そして、画像処理装置１６０は、カメラ１６１によって撮影した第２アライメントマークＭＫ２の画像をモニタ１６２に伝達し、撮影画像１６３として記録する。
【００１９】
次に、撮影画像１６３と第１フォトレジスト層１３１とでアライメントマークＭＫ１，ＭＫ２が重なるように位置調整する（Ｓ１６）。この工程Ｓ１６について、図６を参照しつつ説明する。まず、支持部１４１が第１フォトレジスト層１３１に接触するように、すなわち第１フォトレジスト層１３１がカメラ１６１側を向くように、ステージ１４０の上に基板１１０をセットする。次に、画像処理装置１６０は、カメラ１６１を通して、第１フォトレジスト層１３１の第１アライメントマークＭＫ１の画像を取り込む。次に、第２フォトマスク１５２の光源１４４に対する位置を工程Ｓ１５での位置に固定したまま、駆動部１４３によってステージ１４０を駆動させる。そして、記録された撮影画像１６３の第２アライメントマークＭＫ２に対して画像取り込みを行っている第１フォトレジスト層１３１の第１アライメントマークＭＫ１が合うように、基板１１０（第１フォトレジスト層１３１、第２フォトレジスト層１３２）の位置を調整する。
【００２０】
次に、第２フォトレジスト層１３２に第２フォトマスク１５２の第２パターンＰＴ２を転写する（Ｓ１７）。本工程Ｓ１７は、第２フォトレジスト層１３２を露光する第２露光工程である。図７に示すように、第２フォトレジスト層１３２の露光は、第１フォトレジスト層１３１の露光と同様である。本工程Ｓ１７により、第２フォトレジスト層１３２に、第２パターンＰＴ２及び第２アライメントマークＭＫ２が転写される。
【００２１】
次に、第１フォトレジスト層１３１及び第２フォトレジスト層１３２を現像する（Ｓ１８）。露光によって生じた現像液に対する溶解性の差異を利用し、現像液によって第１フォトレジスト層１３１及び第２フォトレジスト層１３２の不要な部分を洗い流す。図８に示す例では、第２フォトレジスト層１３２はポジ型の感光性樹脂であり、露光によって溶解性が増大しており、露光された第２パターンＰＴ２及び第２アライメントマークＭＫ２に応じて第２フォトレジスト層１３２が除去されている。なお、図８に示すように、第１アライメントマークＭＫ１は複数設けられていてもよく、第２アライメントマークＭＫ２も複数設けられていてもよい。第１アライメントマークＭＫ１を複数設ける場合、複数の第１アライメントマークＭＫ１は、互いに離れていた方が位置合わせの精度を向上させる点で有利である。
【００２２】
次に、エッチングする（Ｓ１９）。本工程Ｓ１９では、まず、第１パターンＰＴ１に応じた第１金属層１２１の除去、及び第２パターンＰＴ２に応じた第２金属層１２２の除去が行われる。次に、第１パターンＰＴ１及び第２パターンに応じた基板１１０の除去が行われる。金属層の除去は、例えばヨウ素系のエッチング溶液を用いたウエットエッチングによって処理される。水晶の除去は、例えばフッ酸系のエッチング溶液を用いたウエットエッチングによって処理される。
【００２３】
上記においては、基板１１０の中に複数の圧電基板を形成する工程における本実施形態の適用例について説明した。すなわち、第１パターンＰＴ１及び第２パターンＰＴ２は、基板１１０の中に複数の圧電基板の外形を形成するためのパターンである。この場合、第１フォトレジスト層１３１の第１パターンＰＴ１は、基板１１０の第１主面１１１の法線方向から平面視したときの圧電基板の外形パターンであり、第２フォトレジスト層１３２の第２パターンＰＴ２は、基板１１０の第２主面１１２の法線方向から平面視したときの圧電基板の外形パターンである。第１フォトレジスト層１３１の第１パターンＰＴ１は、第１主面１１１の法線方向において、第２フォトレジスト層１３２の第２パターンＰＴ２と精度よく重なることが望ましい。
【００２４】
但し、本実施形態に係る圧電振動素子の製造方法は、両面にフォトレジスト層を形成しそれぞれのフォトレジスト層へのパターニングに位置合わせを必要とする工程であれば、いずれの工程にも適用可能である。例えば、基板１１０が複数の圧電基板を有する集合圧電基板であり、第１パターンＰＴ１及び第２パターンＰＴ２が、それぞれ、圧電基板の一部の厚みを変化させるためのパターンであってもよい。第１パターンＰＴ１及び第２パターンＰＴ２がメサ型構造を形成するためのパターンである場合、第１フォトレジスト層１３１の第１パターンＰＴ１及び第２フォトレジスト層１３２の第２パターンＰＴ２は、圧電基板の中央に位置する振動部に重なるように形成されるパターンであり、第１主面１１１の法線方向において互いに精度よく重なることが望ましい。そして、エッチングする工程Ｓ１９では、基板１１０にハーフエッチングがなされる。また、例えば、第１パターンＰＴ１及び第２パターンＰＴ２が、それぞれ、圧電基板に各種電極を形成するためのパターンであってもよい。この場合、第１パターンＰＴ１は、第１励振電極を形成するために圧電基板の振動部に重なるように形成されるパターンを含み、第２パターンＰＴ２は、第２励振電極を形成するために圧電基板の振動部に重なるように形成されるパターンを含む。第１フォトレジスト層１３１の第１パターンＰＴ１のうち第１励振電極に対応する部分は、第１主面１１１の法線方向において、第２フォトレジスト層１３２の第２パターンＰＴ２のうち第２励振電極に対応する部分と精度よく重なることが望ましい。そして、エッチングする工程Ｓ１９では、第１金属層１２１及び第２金属層１２２がエッチングされ、基板１１０はエッチングされない。
【００２５】
圧電振動素子の製造においては、上記の工程の後、集合圧電基板となった基板１１０から、圧電基板を分離して小片化する工程が実施される。集合圧電基板から分離された圧電基板は、各種電極を備えた圧電振動素子として取得される。
【００２６】
以上のとおり、本実施形態によれば、第１主面１１１と第１主面１１１に対向する第２主面１１２とを有する圧電性を有する基板１１０を準備する工程と、基板１１０の第１主面１１１側に第１フォトレジスト層１３１を形成し、第２主面１１２側に第２フォトレジスト層１３２を形成する工程と、第１フォトマスク１５１を用いて第１フォトレジスト層１３１を露光し、第１フォトレジスト層１３１に第１パターンＰＴ１及び第１アライメントマークＭＫ１を転写する第１露光工程と、第２フォトマスク１５２の第２アライメントマークＭＫ２を撮影し、第２アライメントマークＭＫ２の撮影画像１６３を記録する工程と、第１フォトレジスト層１３１の第１アライメントマークＭＫ１と第２アライメントマークＭＫ２の撮影画像１６３とに基づいて基板１１０の第２フォトマスク１５２に対する相対位置を調整する工程と、第２フォトマスク１５２を用いて第２フォトレジスト層１３２を露光し、第２フォトレジスト層１３２に第２パターンＰＴ２を転写する第２露光工程と、第１及び第２フォトレジスト層１３１，１３２を現像する工程と、を含む圧電振動素子の製造方法、が提供される。
【００２７】
上記の実施形態によれば、現像工程を経ていないため第１フォトレジスト層の第１アライメントマークの形状が変化せず、第１フォトレジスト層の第１アライメントマークと、第２フォトマスクの第２アライメントマークと、の位置合わせの精度を向上させることができる。これにより、エッチング工程の加工精度が向上し、圧電振動素子の製造工程における歩留りを向上させることができる。従って、製造コストを低減することができる圧電振動素子の製造方法を提供することが可能となる。
【００２８】
第１フォトレジスト層１３１は、第１露光工程において、第１フォトレジスト層１３１を第１パターンＰＴ１及び第１アライメントマークＭＫ１に応じて変色させるような材料を含んでもよい。例えば、第１フォトレジスト層１３１は、光を照射されることで可逆的に変色する、いわゆるフォトクロミック材料を含む。これによれば、撮影画像の中の第１アライメントマークの境界部分をより鮮明に識別することができるため、位置合わせの精度を向上させることができる。
【００２９】
第１及び第２フォトレジスト層１３１，１３２を形成する工程の前に、基板１１０の第１主面１１１上に第１金属層１２１を形成し、第２主面１１２上に第２金属層１２２を形成し、第１及び第２フォトレジスト層１３１，１３２を形成する工程は、第１金属層１２１上に第１フォトレジスト層１３１を形成し、第２金属層１２２上に第２フォトレジスト層１３２を形成することを含んでもよい。これにより、第１及び第２金属層を圧電基板のエッチング工程における防蝕膜として機能させ、エッチング工程の加工精度を向上させることができる。また、第１金属層及び第２金属層を各種電極に加工することもできる。
【００３０】
第１パターンＰＴ１が第１励振電極のパターンを含む電極パターンであり、第２パターンＰＴ２が圧電基板を挟んで第１励振電極と対向する第２励振電極のパターンを含む電極パターンであってもよい。これによれば、第１励振電極及び第２励振電極の相対位置の精度を向上させ、励振電極を形成する工程における不良品の発生率を低減することができる。
【００３１】
第１及び第２パターンＰＴ１，ＰＴ２は、第１主面１１１の法線方向から平面視したときの圧電基板の外形パターンであってもよい。本実施形態の製造方法を圧電基板の外形形状の形成に適用することで、基板をエッチングして複数の圧電基板を有する集合圧電基板とする工程における不良品の発生率を低減することができる。
【００３２】
第１及び第２パターンＰＴ１，ＰＴ２は、圧電基板の一部の厚みを変化させるためのパターンであってもよい。これによれば、圧電基板を平板状から例えばメサ型構造に加工する工程における不良品の発生率を低減することができる。
【００３３】
第１及び第２アライメントマークＭＫ１，ＭＫ２は、それぞれ、少なくとも２箇所に設けられていてもよい。これによれば、アライメントマーク同士を重ねて位置合わせをする際に、基板全面の位置調整の正確性を向上させることができる。
【００３４】
さらに、基板１１０をエッチングによって複数の圧電基板を有する集合圧電基板とする工程と、集合圧電基板から圧電基板を分離して圧電振動素子とする工程と、を含んでもよい。上記工程を経て製造された圧電振動素子は、周波数特性のばらつきを抑制することができるため、不良品の発生率を抑制し、製造コストを低減することができる。
【００３５】
次に、図９及び図１０を参照しつつ、本実施形態に係る圧電振動素子を利用して製造される圧電振動子の構成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９は、圧電振動子の一例の分解斜視図である。図１０は、図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【００３６】
図９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９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。逆に、蓋部材２０が平板状、ベース部材３０が凹状であってもよい。
【００３７】
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。）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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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７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。
【００４１】
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。
【００４２】
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３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３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３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。
【００４３】
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３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３主面３２ａ及び第４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。
【００４４】
ベース部材３０は、第３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。
【００４５】
ベース部材３０の電極パッド３３ａ，３３ｂは、第３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。
【００４６】
複数の外部電極３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄは、第４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。
【００４７】
基体３１の第３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３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）から離間する側（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。
【００４８】
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。
【００４９】
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３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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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を適用した水晶振動素子を用いることで、水晶振動素子の加工精度の向上により水晶振動子の性能のばらつきを抑制することができる。
【００５４】
次に、圧電振動子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。
【００５５】
＜変形例＞
図１１は、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９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。
【００５６】
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。
【００５７】
なお、以上説明した実施形態は、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】
【００５８】
１１０…圧電性を有する基板  １１１…第１主面  １１２…第２主面
１２１…第１金属層  １２２…第２金属層
１３１…第１フォトレジスト層  １３２…第２フォトレジスト層
１４０…ステージ  １４２…窓部  １４３…駆動部  １４４…光源  １４５…光束
１５１…第１フォトマスク  ＭＫ１…第１アライメントマーク  ＰＴ１…第１パターン
１５２…第２フォトマスク  ＭＫ２…第２アライメントマーク  ＰＴ２…第２パターン
１６０…画像処理装置  １６１…カメラ  １６２…モニタ  １６３…撮影画像
【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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【図１１】
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