(57)【要約】【課題】陽極接合された接合面の中心側と外側との品質のばらつきを抑制できる陽極接合方法を提供すること。【解決手段】接合膜９とキャビティＣとが対向する向きでベースウエハ１０とリッドウエハ１１とを重ね合わせる重ね合わせ工程と、ベースウエハ１０とリッドウエハ１１とを真空状態で加圧保持する加圧工程と、ベースウエハ１０とリッドウエハ１１とが接触している接触面に複数の接合対象領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４を同心状に区分して設定し、接合対象領域のそれぞれに対して、接合対象領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の中心側から径方向外側に向かって接合対象領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４を順次切り換えて直流電圧を印加していく電圧印加工程と、を備え、前記電圧印加工程では、接合対象領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の各々に対応する前記直流電圧の印加時間が接合対象領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の各々で一定に設定されている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の少なくとも一部に金属を有する第一ガラス基板と、一方の面に開口を有するキャビティを有する第二ガラス基板とを陽極接合させる陽極接合方法であって、
前記金属と前記キャビティとが対向する向きで前記第一ガラス基板と前記第二ガラス基板とを重ね合わせる重ね合わせ工程と、
前記重ね合わせ工程の後に、前記第一ガラス基板と前記第二ガラス基板とを真空状態で前記重ね合わせ方向に加圧保持する加圧工程と、
前記加圧工程の後に、前記第一ガラス基板と前記第二ガラス基板とが接触している接触面に複数の接合対象領域を同心状に区分して設定し、前記複数の接合対象領域のそれぞれに対して、前記接合対象領域の中心側から径方向外側に向かって前記接合対象領域を順次切り換えて直流電圧を印加していく電圧印加工程と、
を備え、
前記電圧印加工程では、前記複数の接合対象領域の各々に対応する前記直流電圧の印加時間が前記接合対象領域の前記各々で一定に設定されていることを特徴とする陽極接合方法。
【請求項２】
前記電圧印加工程では、
前記第二ガラス基板における前記キャビティの開口と反対側で前記第二ガラス基板の厚さ方向に前記接合対象領域の中心と重なる前記第二ガラスの外面に接触可能な中心電極を接触させ、
前記外面の他の一部に、前記中心電極を中心として同心状に複数配置された環状電極と接触させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の陽極接合方法。
【請求項３】
前記電圧印加工程では、
前記中心電極は、前記中心電極に対向する前記接合対象領域の全面において前記第一ガラス基板と前記第二ガラス基板とが前記陽極接合されるまで前記直流電圧を印加することを特徴とする請求項２に記載の陽極接合方法。
【請求項４】
前記電圧印加工程では、
前記環状電極は、複数の前記環状電極に対向する前記接合対象領域の全面のそれぞれにおいて前記第一ガラス基板と前記第二ガラス基板とが前記陽極接合されるまで前記直流電圧を印加することを特徴とする請求項２または３に記載の陽極接合方法。
【請求項５】
表面の少なくとも一部に金属を有する第一ガラス基板の面上に圧電振動片と前記圧電振動片に通電可能な電極とを形成した後に一方の面に開口を有するキャビティを有する第二ガラス基板と前記第一ガラス基板とを陽極接合させて圧電振動片を真空封止する圧電振動子の製造方法であって、
前記陽極接合には、請求項１〜４のいずれか一項に記載の陽極接合方法を用いることを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽極接合方法、及び圧電振動子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電振動子や半導体部品等の製造工程においては、ガラス等の絶縁材の表面にシリコンウエハー等を接合するための陽極接合が行われている。
陽極接合法は、ガラス等の絶縁材の片面に、接合しようとする金属やシリコン等を接触させるとともに、絶縁材の反対側の面に、金属製の陰極を接触させ、３００℃〜４００℃の温度条件下で直流電圧を印加することによって、金属と絶縁材とを接合させる方法である。
【０００３】
このような陽極接合では、金属と絶縁材とを接合させるために対向して配置される面のそれぞれは、微小な凹凸や反りなどを有しているため、接合させる全面が同時に密着するものではなく、金属と絶縁材との間では、接合させる面上で複数の接触点のそれぞれから同心円状に接合部が拡大してゆくことが多い。したがって、接合させる面上で複数の接合部の間に最後まで残された領域には空気が閉じ込められ、接合されない領域であるボイドが生じてしまうという問題があった。
【０００４】
このようなボイドを抑制するための陽極接合方法として、特許文献１には、陰極となる電極が同心円状の複数の環状電極で構成された陽極接合装置を使用して、中心側の環状電極から接合される面に順次電圧を印加する陽極接合方法が開示されている。この方法では、接合させる面上で一点から放射状に接合部が拡大してゆく。このため、上述のように複数の接合部の界面に囲まれる領域が発生せず、陽極接合の際に生じるガス等を接合させる面から押し出すことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−２２９８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の陽極接合方法においては、中心側の環状電極に対して最初に直流電圧の印加を開始し、その後順次外側の環状電極に対して直流電圧の印加を開始する。このため、陽極接合される絶縁材の中心と外側との間で直流電圧の印加時間に差が生じる。
このとき、絶縁材の中心側の接合部分では、接合が完了しているにもかかわらず過剰に長く電圧が印加されてしまう。過剰に長く電圧が印加された領域では、陽極接合の際に生じるガスの発生量が多い。このように陽極接合後に金属と絶縁材との境界面において発生したガスは、上述のボイドと同様に陽極接合の不良を生じさせる要因になる。
このため、特許文献１に記載の陽極接合方法によって陽極接合された金属と絶縁材との間の接合面には、中心側と外側とで品質のバラツキが生じるという問題があった。特に、大型の基板を陽極接合する際には、この問題がさらに顕著になる。
また、特許文献１に記載の陽極接合方法によって金属ウエハおよび絶縁材ウエハを陽極接合させて圧電振動子や半導体部品等を製造する場合には、ウエハにおける接合の中心側と外側との間で接合面の品質のばらつきが生じ、圧電振動子や半導体部品等の接合不良を引き起こすおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、陽極接合された接合面の中心側と外側との品質のばらつきを抑制できる陽極接合方法を提供することであり、この陽極接合方法を圧電振動子の製造に用いて圧電振動子の生産性を向上させることができる圧電振動子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の陽極接合方法は、表面の少なくとも一部に金属を有する第一ガラス基板と、一方の面に開口を有するキャビティを有する第二ガラス基板とを陽極接合させる陽極接合方法であって、前記金属と前記キャビティとが対向する向きで前記第一ガラス基板と前記第二ガラス基板とを重ね合わせる重ね合わせ工程と、前記重ね合わせ工程の後に、前記第一ガラス基板と前記第二ガラス基板とを真空状態で前記重ね合わせ方向に加圧保持する加圧工程と、前記加圧工程の後に、前記第一ガラス基板と前記第二ガラス基板とが接触している接触面に複数の接合対象領域を同心状に区分して設定し、前記複数の接合対象領域のそれぞれに対して、前記接合対象領域の中心側から径方向外側に向かって前記接合対象領域を順次切り換えて直流電圧を印加していく電圧印加工程と、を備え、前記電圧印加工程では、前記複数の接合対象領域の各々に対応する前記直流電圧の印加時間が前記接合対象領域の前記各々で一定に設定されていることを特徴としている。
【０００９】
この発明によれば、第一ガラス基板と第二ガラス基板に対して領域あたりに印加される直流電圧は、同心状の接合対象領域のいずれにおいても等しい。このため、同心状の接合対象領域の中心側における直流電圧の過剰な印加が抑制され、陽極接合された後の接触面である接合面の品質のばらつきを抑えることができる。
ここで、「金属」とは、金属材料、合金材料、及び半導体金属材料等を含むものである。
【００１０】
また、前記電圧印加工程では、前記第二ガラス基板における前記キャビティの開口と反対側で前記第二ガラス基板の厚さ方向に前記接合対象領域の中心と重なる前記第二ガラスの外面に接触可能な中心電極を接触させ、前記外面の他の一部に、前記中心電極を中心として同心状に複数配置された環状電極と接触させることが好ましい。
この場合、中心電極と複数の環状電極の各々とを、中心側から外側に向かって順次切り換えて直流電圧を印加することができる。このため、同心状の接合対象領域の切り替えを容易に行うことができる。
【００１１】
また、前記電圧印加工程では、前記中心電極は、前記中心電極に対向する前記接合対象領域の全面において前記第一ガラス基板と前記第二ガラス基板とが前記陽極接合されるまで前記直流電圧を印加することが好ましい。
この場合、中心電極による直流電圧の印加が終了したときに、少なくとも中心電極に対向する接合対象領域の全面は陽極接合されるので、未接合領域の発生を抑制することができる。
【００１２】
また、前記電圧印加工程では、前記環状電極は、複数の前記環状電極に対向する前記接合対象領域の全面のそれぞれにおいて前記第一ガラス基板と前記第二ガラス基板とが前記陽極接合されるまで前記直流電圧を印加することが好ましい。
この場合、環状電極による直流電圧の印加が終了したときに、少なくとも環状電極に対向する接合対象領域の全面は陽極接合されるので、未接合領域の発生を抑制することができる。
【００１３】
本発明の圧電振動子の製造方法は、表面の少なくとも一部に金属を有する第一ガラス基板の面上に圧電振動片と前記圧電振動片に通電可能な電極とを形成した後に一方の面に開口を有するキャビティを有する第二ガラス基板と前記第一ガラス基板とを陽極接合させて圧電振動片を真空封止する圧電振動子の製造方法であって、前記陽極接合には、本発明の陽極接合方法を用いることを特徴としている。
この発明によれば、第一ガラス基板と第二ガラス基板に対して領域あたりに印加される直流電圧は、同心状の接合対象領域のいずれにおいても等しい。このため、同心状の接合対象領域の中心側における直流電圧の過剰な印加が抑制され、陽極接合された後の接触面である接合面の品質のばらつきを抑えることができ、圧電振動子の生産性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の陽極接合方法によれば、陽極接合された接合面の中心側と外側との品質のばらつきを抑制でき、本発明の圧電振動子の製造方法によれば、陽極接合方法を圧電振動子の製造に用いて圧電振動子の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態の陽極接合方法及び圧電振動子の製造方法によって製造される圧電振動子を示す側面断面図である。
【図２】同圧電振動子のウエハ構造を示す分解斜視図である。
【図３】同実施形態の陽極接合方法及び圧電振動子の製造方法に使用される陽極接合装置を模式的に示す断面図である。
【図４】同実施形態の圧電振動子の製造方法における製造の流れを示すフローチャートである。
【図５】図３に示す工程の一部を詳細に示すフローチャートである。
【図６】同実施形態の陽極接合方法および圧電振動子の製造方法における製造の一過程を模式的に示す断面図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は同実施形態の陽極接合方法および圧電振動子の製造方法における製造の一過程を模式的に示す断面図である。
【図８】同実施形態の陽極接合方法に適用可能な基板の変形例の構成を模式的に示す断面図である。
【図９】同実施形態の陽極接合方法に適用可能な基板の他の変形例の構成を模式的に示す断面図である。
【図１０】同実施形態の陽極接合方法に適用可能な基板のさらに他の変形例の構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態について説明する。なお、以下では本発明の圧電振動子の製造方法について、本発明の陽極接合方法とあわせて説明する。
図１は、本発明の一実施形態の圧電振動子の製造方法によって製造される圧電振動子１００を示す側面断面図である。
図１に示すように、圧電振動子１００は、ガラス系基板であるベース基板１１０とリッド基板１１１とが、ベース基板１１０とリッド基板１１１とを接合させるための接合膜９を挟んで陽極接合されて構成されている。
【００１７】
ベース基板１１０には、電力が供給されることで振動する圧電振動片１１４が接続されている。また、ベース基板１１０には、圧電振動子１００の外部と圧電振動片１１４とを電気的に接続するための引き回し電極１１２と、引き回し電極１１２に接続されベース基板１１０を厚さ方向に貫通する貫通電極１１３と、貫通電極１１３に電気的に接続されているとともに圧電振動子１００の外部に露出した外部電極１１５と、が形成されている。
【００１８】
接合膜９は、ベース基板１１０において圧電振動片１１４が実装される実装面１１０ａに沿って圧電振動片１１４を囲繞するように成膜されている。接合膜９は、ベース基板１１０及びリッド基板１１１と熱膨張率が略等しいシリコンによって構成されており、フォトリソグラフィーやスパッタリング等の周知の成膜方法によって成膜することができる。なお、接合膜９の素材としては、シリコンなどの半導体材料を使用することができるが、半導体材料以外にも、アルミニウムやクロム等の金属材料や、Ｋｏｖａｌ等の合金材料などを、適宜選択して採用することもできる。
【００１９】
リッド基板１１１には、圧電振動片１１４が配置される空間であるキャビティＣが形成されている。またリッド基板１１１は、キャビティＣに圧電振動片１１４が収容された状態で接合膜９に陽極接合されている。すなわち、リッド基板１１１と接合膜９とは、リッド基板１１１のガラス成分における空間電荷層と、接合膜９における陽電荷との間の静電引力と、電離したＯ-（酸素イオン）とシリコン原子との共有結合とによって接合されている。
【００２０】
図２は、本実施形態の圧電振動子の製造方法によって製造される圧電振動子のウエハ構造を分解して示す斜視図である。
図２に示すように、圧電振動子のウエハ構造２００は、ベース基板１１０を複数有するベースウエハ１０（第一ガラス基板）と、リッド基板１１１を複数有するリッドウエハ１１（第二ガラス基板）とを備え、リッドウエハ１１に形成された複数のキャビティＣのそれぞれに圧電振動片１１４が実装されている。
【００２１】
図３は、本実施形態の圧電振動子の製造方法に使用される陽極接合装置１を模式的に示す断面図である。また、図３には、陽極接合される対象であるベースウエハ１０、リッドウエハ１１、および接合膜９が、陽極接合装置１とともに示されている。なお、符号Ｘ、Ｙ、Ｚは、互いに直交する軸を示すもので、符号Ｚは図３における紙面に直交する軸を示している。
図３に示すように、陽極接合装置１は、ベースウエハ１０及びリッドウエハ１１が載置される載置台３と、ベースウエハ１０及びリッドウエハ１１を挟んで載置台３と反対側に位置して載置台３側に円形（略円形）の電極面５ａを有する中心電極５と、中心電極５を中心として同心状に複数配置された環状電極６、環状電極７、環状電極８（以下、中心電極５と環状電極６、７、８とをまとめて「陰極電極４」と称することがある。）とを備えている。
環状電極６、７、８のそれぞれには、リッドウエハ１１におけるキャビティＣが開口している側と反対側の外面１１ａに接触可能な電極面（電極面６ａ、７ａ、８ａ）が、電極面５ａを中心として同心状に形成されている。
具体的には、本実施形態では、電極面５ａは円形の面であり、電極面６ａ、７ａ、８ａは幅を有する帯状かつ円環状に延びる面である。
本実施形態では、リッドウエハ１１の外面１１ａは、実質的に平面になるように形成されているが、必ずしも完全な平面でなくてもよく、上述の電極面が密着可能な形状であれば適宜の形状に形成されてよい。
【００２２】
載置台３は、平坦に形成された載置面３ａを有している。
載置台３と陰極電極４とは、図示しない適宜の押圧治具によって相対的に近接動作あるいは離間動作が可能であり、載置台３と陰極電極４との間に配置されたベースウエハ１０とリッドウエハ１１とは、上記押圧治具によって載置台３と陰極電極４とが上記近接動作されることで押圧固定される。なお、ベースウエハ１０とリッドウエハ１１との間に生じる押圧力は、１０Ｎから１００Ｎの間であることが好ましい。
また、載置台３の材料としては、上述の押圧固定に耐えうる強度を有する材料であることが好ましく、例えばステンレス鋼板などの硬質な公知材料を、耐久性やコスト、加工性等を考慮して適宜選択して採用することができる。
【００２３】
接合膜９および陰極電極４には、直流電圧を発生させる電源装置２が接続されている。電源装置２は、直流電圧を発生させる本体２１と、本体２１のマイナス端子と陰極電極４とを電気的に接続する陰極側配線２２と、本体２１のプラス端子と接合膜９とを電気的に接続する陽極側配線２３とを有している。
陽極側配線２３において本体２１のプラス端子に接続された側と反対側の端部には、接合膜９に対して着脱可能な電圧印加部２３ａが設けられている。電圧印加部２３ａは、例えば接合膜９を挟んで押圧固定されるクリップ状の端子や、接合膜９に接触可能な板バネ状の端子によって構成することができる。また、陽極側配線２３自体が接合膜９と電気的に接続可能にベースウエハ１０に対して固定されてもよい。
【００２４】
また、本実施形態では、電源装置２は直流電圧の印加時間を計測するタイマー機構２４ａを有する制御部２４を備え、制御部２４は、予め設定された設定時間に基づいて直流電圧の印加時間を制御可能である。印加時間は、詳細は後述するが、陰極電極４における中心電極５、環状電極６、環状電極７、及び環状電極８のそれぞれに対して印加時間Ｔ１、印加時間Ｔ２、印加時間Ｔ３、印加時間Ｔ４として個別に設定されている。
【００２５】
陰極側配線２２と陰極電極４との間には、直流電圧の印加のオンとオフとを切り換えるためのスイッチ２５〜２８が介在されている。より詳しくは、スイッチ２５は、陰極側配線２２と中心電極５との間に介在されている。また、スイッチ２６は、陰極側配線２２と環状電極６との間に介在されている。また、スイッチ２７は、陰極側配線２２と環状電極７との間に介在されている。また、スイッチ２８は、陰極側配線２２と環状電極８との間に介在されている。
なお、スイッチ２６’、スイッチ２７’、スイッチ２８’は、それぞれスイッチ２６、スイッチ２７、スイッチ２８と同一のスイッチを示すものであり、環状に形成された環状電極６、７、８との電気的な接続状態を説明するために模式的に図示したものである。
【００２６】
以上に説明した構成の陽極接合装置１を用いた本実施形態の陽極接合方法及び圧電振動子の製造方法について説明する。
図４は、本実施形態の圧電振動子の製造方法における製造の流れを示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１が開始される。ステップＳ１は、ガラス基板が成形されてなる図２に示すベースウエハ１０に対して電極を形成する電極形成工程である。
ステップＳ１では、図１に示すベース基板１１０における引き回し電極１１２となる電極層と、ベース基板１１０を厚さ方向に貫通する貫通電極１１３とを、図２に示すベースウエハ１０に周知の方法によって形成する。
引き回し電極１１２及び貫通電極１１３が形成されたら、ステップＳ１を終了してステップＳ２へ移行する。
【００２７】
ステップＳ２は、複数の圧電振動片１１４がベースウエハ１０に実装される圧電振動片接続工程である。
ステップＳ２では、引き回し電極１１２における接続位置１１２ａと圧電振動片１１４とを金やハンダなどからなるバンプＢ（図１参照）を介して接続する。
ベースウエハ１０に圧電振動片１１４が接続されたら、ステップＳ２を終了してステップＳ３へ移行する。
【００２８】
ステップＳ３は、本実施形態の陽極接合方法にかかる工程である。また、ステップＳ３は、ベースウエハ１０とリッドウエハ１１とを陽極接合する陽極接合工程である。
ステップＳ３では、真空状態且つ所定の温度雰囲気（本実施形態では３００℃〜４００℃程度の温度）でベースウエハ１０とリッドウエハ１１とを陽極接合して、キャビティＣに配置された圧電振動片１１４（図２参照）を真空封止する。ステップＳ３は、以下に説明するステップＳ３１、ステップＳ３２、及びステップＳ３３の３つの工程をこの順に行う。
【００２９】
ステップＳ３１は、ベースウエハ１０とリッドウエハ１１とを重ね合わせる重ね合わせ工程である。
ステップＳ３１では、ベースウエハ１０上の接合膜９とリッドウエハ１１とが接触するように、ベースウエハ１０とリッドウエハ１１とを重ね合わせて載置台３に載置する（図２及び図３参照）。このとき、キャビティＣのそれぞれが圧電振動片１１４（図２参照）のそれぞれを囲むように位置決めする。さらに、載置台３と陰極電極４とが図３に示すＹ軸方向で近接動作して、電極面５ａ、電極面６ａ、電極面７ａ、及び電極面８ａのそれぞれがリッドウエハ１１の外面１１ａに接触する。このとき、リッドウエハ１１に形成されたキャビティＣのそれぞれは接合膜９とリッドウエハ１１とが接触することで独立した空間となる。
さらに、接合膜９がベースウエハ１０上で延びる方向（図３に示すＸＺ面方向）にベースウエハ１０とリッドウエハ１１とが摺動可能な程度に電極面５ａ、電極面６ａ、電極面７ａ、及び電極面８ａがリッドウエハ１１に接触している状態で、ベースウエハ１０とリッドウエハ１１との相対位置関係を修正した後に上述の押圧治具によって仮止めする。
載置台３上でベースウエハ１０とリッドウエハ１１とを位置決めして重ね合わせたら、ステップＳ３１を終了してステップＳ３２へ移行する。
【００３０】
ステップＳ３２は、ベースウエハ１０とリッドウエハ１１とを挟み込んで加圧保持する加圧工程である。
ステップＳ３２では、重ね合わせられたベースウエハ１０とリッドウエハ１１とを、上述の押圧治具ごと周知の真空チャンバの内部に配置し、真空チャンバの内部を減圧することで真空状態にする。載置台３と陰極電極４とはさらに近接動作され、ベースウエハ１０とリッドウエハ１１とは接合膜９が介在された状態で厚さ方向に押圧される。本実施形態では、ベースウエハ１０とリッドウエハ１１との間に生じた押圧力が１０Ｎ〜１００Ｎの間の規定圧力に達したら、載置台３と陰極電極４とは互いの近接動作を停止してベースウエハ１０とリッドウエハ１１とが挟み込まれた状態を維持する。なお、ベースウエハ１０とリッドウエハ１１との間の押圧力としては、ベースウエハ１０、リッドウエハ１１、接合膜９の材質等に応じて最適値を適宜設定することができる。
ベースウエハ１０とリッドウエハ１１とが上記規定圧力で挟み込まれたら、ステップＳ３２を終了してステップＳ３３へ移行する。
【００３１】
ステップＳ３３は、電源装置２（図３参照）によって陰極電極４と接合膜９との間に直流電圧を印加する電圧印加工程である。ステップＳ３３における直流電圧は数ｋＶ〜数十ｋＶ程度である。なお、陽極接合を行う対象に応じて電圧を適宜に設定することができる。
【００３２】
図５は、ステップＳ３３をより詳細に示すフローチャートである。また、図６及び図７はステップＳ３３の一過程における陽極接合装置１を模式的に示す断面図である。
図５に示すように、ステップＳ３３では、以下に示すステップＳ３３１からステップＳ３３４までの４工程がこの順に行われる。
ステップＳ３３１は、中心電極５に対して直流電圧を印加する工程である。
ステップＳ３３１では、図６に示すようにスイッチ２５をオン（電圧印加可能状態）、スイッチ２６、２７、２８をオフ（電圧印加不可能状態）にする。続いて、電源装置２は直流電圧の印加を開始する。電源装置２の制御部２４には、ベースウエハ１０とリッドウエハ１１との中心電極５による陽極接合に好適な時間である印加時間Ｔ１が予め設定されており、電源装置２による直流電圧の印加は印加時間Ｔ１だけ継続する。すると、図６に示すように中心電極５が接触している面にリッドウエハ１１の厚さ方向に重なる接合膜９上で接合対象となる領域である接合対象領域Ａ１に印加時間Ｔ１だけ直流電圧が印加される。
接合膜９とリッドウエハ１１との間では、接合対象領域Ａ１において接合膜９とリッドウエハ１１との間の面（以下、「接合面Ｑ１」と称する。）が陽極接合される。上述の印加時間Ｔ１が経過したところで、電源装置２による直流電圧の印加がタイマー機構２４ａによって停止される。これにより、中心電極５への直流電圧の印加は終了する。以上でステップＳ３３１は終了し、ステップＳ３３２へ移行する。
【００３３】
図５に示すように、ステップＳ３３２は、環状電極６に対して直流電圧を印加する工程である。
ステップＳ３３２では、スイッチ２５をオフにするとともにスイッチ２６をオンにする。このとき、直流電圧が印加される接合対象領域は、環状電極６が接触している面にリッドウエハ１１の厚さ方向に重なる接合膜９上の領域である図７（ａ）に示す接合対象領域Ａ２に接合対象領域Ａ１から切り替わる。
【００３４】
次に、電源装置２によって、環状電極６への直流電圧の印加が開始される。環状電極６によって直流電圧を印加する印加時間Ｔ２は、印加時間Ｔ１と等しい。印加時間Ｔ２が経過した後、電源装置２による直流電圧の印加はタイマー機構２４ａによって停止する。このとき、接合対象領域Ａ２において接合膜９とリッドウエハ１１との間の面は陽極接合されている（以下、この面を「接合面Ｑ２」と称する。）。これで、ステップＳ３３２は終了し、ステップＳ３３３へ移行する。
【００３５】
図５に示すように、ステップＳ３３３は、環状電極７によって直流電圧を印加する工程である。
ステップＳ３３３では、スイッチ２６をオフにするとともにスイッチ２７をオンにする。このとき、直流電圧が印加される領域は、接合対象領域Ａ２から環状電極７が接触している面にリッドウエハ１１の厚さ方向に重なる接合膜９上の領域である図７（ｂ）に示す接合対象領域Ａ３に切り替わる。
【００３６】
次に、電源装置２によって、環状電極７への直流電圧の印加が開始される。ここで、上述の電源装置２によって環状電極７を通じて直流電圧を印加する印加時間Ｔ３は、上述の印加時間Ｔ１と等しい。すなわち印加時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の長さは等しい。印加時間Ｔ３が経過した後、電源装置２による直流電圧の印加はタイマー機構２４ａによって停止する。このとき、接合対象領域Ａ３において接合膜９とリッドウエハ１１との間の面は陽極接合されている（以下、この面を「接合面Ｑ３」と称する。）。これで、ステップＳ３３３は終了し、ステップＳ３３４へ移行する。
【００３７】
ステップＳ３３４は、環状電極８によって直流電圧を印加する工程である。
ステップＳ３３４では、スイッチ２７をオフにするとともにスイッチ２８をオンにする。このとき、直流電圧が印加される領域は、環状電極８が接触している面にリッドウエハ１１の厚さ方向に重なる接合膜９上の領域である図７（ｂ）に示す接合対象領域Ａ４に接合対象領域Ａ３から切り替わる。
【００３８】
ここで、上述の電源装置２によって環状電極８を通じて直流電圧を印加する印加時間Ｔ４は、印加時間Ｔ１と等しい。そのため、接合対象領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４においては、いずれの領域でも直流電圧の印加時間は等しい。印加時間Ｔ４が経過した後、電源装置２による直流電圧の印加はタイマー機構２４ａによって停止する。このとき、接合対象領域Ａ４において接合膜９とリッドウエハ１１との間の面は陽極接合されている（以下、この面を「接合面Ｑ４」と称する。）。これで、ステップＳ３３４は終了する。
【００３９】
ステップＳ３３４が終了した後では、ベースウエハ１０上の接合膜９とリッドウエハ１１とが陽極接合されており、ベースウエハ１０とリッドウエハ１１との間に生じたキャビティＣのすべてが真空封止されている。このため、ベースウエハ１０とリッドウエハ１１とが陽極接合されて生じるキャビティＣの内部には、圧電振動片１１４（図１参照）が真空封止されている。
これでステップＳ３３は終了し、ステップＳ３１（挟み込み工程）、ステップＳ３２（加圧工程）、及びステップＳ３３（電圧印加工程）を備えるステップＳ３（陽極接合工程）は終了する。
【００４０】
ステップＳ３が終了した後、公知の方法により上述の圧電振動子のウエハ構造に対して図１に示す外部電極１１５を形成し（ステップＳ４、外部電極形成工程、図４参照）、ベースウエハ１０及びリッドウエハ１１の面に垂直な方向で、ベースウエハ１０とリッドウエハ１１との接合体を接合膜９が切断面に露出してキャビティＣが真空封止された状態が維持されるように圧電振動子のウエハ構造２００（図２参照）を切断して図１に示す圧電振動子１００に切り分ける（ステップＳ５、ダイシング工程、図４参照）。
【００４１】
以上の工程により、図１に示す圧電振動子１００の製造工程が終了する。なお、ステップＳ５（ダイシング工程）の後には、必要に応じて圧電振動子を樹脂モールド等で被覆したり、輸送用のケースに搬送したりする後処理工程を適宜行うこともできる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態の陽極接合方法（陽極接合工程、ステップＳ３）によれば、ステップＳ３３において、ベースウエハ１０及びリッドウエハ１１は、中心軸Ｏ１を起点として同心状に外側へ向かって陽極接合される。このため、ベースウエハ１０とリッドウエハ１１との間にある気泡等を良好に除去することができ、ボイドの発生を抑制することができる。さらに、ベースウエハ１０及びリッドウエハ１１の接合対象領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４においては、いずれの領域でも直流電圧の印加時間は等しい。すなわち、陰極電極４における中心側の中心電極５から陰極電極４における外側の環状電極８までの間において、ベースウエハ１０及びリッドウエハ１１に対して領域あたりに印加される直流電圧は、中心電極５、環状電極６、７、８のそれぞれの間で等しい。その結果、ベースウエハ１０とリッドウエハ１１とが陽極接合された接合対象領域における過剰な電圧印加が抑制されて、陽極接合された接合面の中心側と外側との品質のばらつきを小さく抑えることができる。
【００４３】
また、ステップＳ３３（電圧印加工程）において、中心電極５と、同心状に配置された複数の環状電極６、７、８とによって、中心電極５から同心状に外側に向かって接合対象領域（接合対象領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４）を切り換えて直流電圧を印加することができる。このため、接合対象領域の切り換えを容易に行うことができる。
【００４４】
また、中心電極５による直流電圧の印加が終了したときに、少なくとも中心電極５に対向する接合対象領域Ａ１の全面が陽極接合されているので、接合対象領域Ａ１と接合対象領域Ａ２との境界部分および接合対象領域Ａ１とにおいて未接合領域の発生を抑制することができる。
【００４５】
また、環状電極６、７、８による直流電圧の印加が終了したときに、少なくとも環状電極６、７、８に対向する接合対象領域Ａ２、Ａ３、Ａ４の全面が陽極接合されているので、接合対象領域Ａ２から接合対象領域Ａ４にわたる全面において未接合領域の発生を抑制することができる。
このように、中心電極５、環状電極６、７、８によって、接合対象領域Ａ１から接合対象領域Ａ４にわたる全面において未接合領域の発生を抑制できる。
【００４６】
また、本実施形態の圧電振動子の製造方法によれば、接合対象領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の各々に対応する直流電圧の印加時間は一定である。そのため、ベースウエハ１０およびリッドウエハ１１における領域あたりの直流電圧の印加時間が一定であるので、ベースウエハ１０とリッドウエハ１１とが陽極接合された接合対象領域における過剰な電圧印加が抑制されて、ベースウエハ１０及びリッドウエハ１１上の位置の違いによる接合面の品質のばらつきを小さく抑えることができる。したがって、ボイドの発生及び品質のばらつきが抑えられた陽極接合ができるので、圧電振動子の生産性を高めることができる。
【００４７】
（変形例）
以下では、本実施形態の変形例の陽極接合方法および圧電振動子の製造方法について説明する。
（変形例１）
上述の陽極接合方法に適用可能なベースウエハの他の構成について説明する。
図８は、上述の実施形態の陽極接合方法に適用可能なベースウエハおよびリッドウエハの構成を示す断面図である。
図８に示すように、本変形例ではベースウエハ１０に代えてベースウエハ１０ａが採用されている。ベースウエハ１０ａは、リッドウエハ１１と重ね合わせられた状態でキャビティＣと対向する位置に、キャビティＣの開口部と重ね合わせ可能なようにキャビティＣの開口部と略同形同大な開口部が形成された第二キャビティＣ２を有している。ベースウエハ１０ａとリッドウエハ１１とが重ね合わせ工程（上記ステップＳ３１）において重ね合わせられたときには、キャビティＣの開口部とキャビティＣ２の開口部とが正対しており一つの空間を形成している。
このような形状のベースウエハ１０ａであっても、上述の実施形態と同様に、ベースウエハ１０ａに設けられた接合膜９が陽極として接合膜９とリッドウエハ１１との間で陽極接合できる。
【００４８】
（変形例２）
上述の実施形態の変形例２について説明する。
図９は、上述の実施形態の陽極接合方法に適用可能なベース基板およびリッド基板の構成を示す断面図である。図９に示すように、本変形例では、陽極接合装置１には、載置台３に代えて、陽極としての機能を有する陽極電極３０が設けられている。陽極電極３０は載置台３と同様にベースウエハ１０が載置される載置面３ａを有し、導電性を有する素材によって形成されている。なお、本変形例ではベースウエハ１０における接合膜９は陽極接合の電極としては使用されない。
【００４９】
本変形例では、電源装置２のプラス端子と陽極電極３０とを陽極側配線２３で接続する。これにより接合膜９とリッドウエハ１１との間においてリッドウエハ１１の陽イオンが陰極電極４の方向に移動することで、上述の実施形態と同様に陽極接合できる。
また、図１０に示すように、本変形例の構成は変形例１に示したキャビティＣ２を有するベースウエハ１０ａにも好適に適用可能である。
【００５０】
（変形例３）
上述の実施形態の変形例３について説明する。
本変形例は、上述の実施形態における印加時間Ｔ１、印加時間Ｔ２、印加時間Ｔ３、及び印加時間Ｔ４の長さの設定値を上述の設定値と異なる値とする例である。
まず、図６に示すように中心電極５に直流電圧を印加して接合対象領域Ａ１において接合面Ｑ１を生じさせることは上述の実施形態と同様である。
【００５１】
次に、図７（ａ）に示す接合対象領域Ａ２を中心電極５によって陽極接合する。従来、基板上の一点において針状電極を接触させて接合面（例えば接合面Ｑ１）を一点から放射状（同心状）に広げてゆくことができることが知られている。本変形例における中心電極５によっても、接合面を接合面Ｑ１、Ｑ２と順に広げて生じさせることができる。すなわち、中心電極５によって直流電圧が印加される印加時間Ｔ１’は印加時間Ｔ１よりも長く、印加時間Ｔ１’は接合対象領域Ａ１及び接合対象領域Ａ２において接合面Ｑ１、Ｑ２が陽極接合される時間に設定されている。
【００５２】
次に、接合対象領域Ａ２において陽極接合が完了した時点でスイッチ２５をオフにして、代わりにスイッチ２６をオンにする。すると、上述の実施形態とは異なり、接合対象領域Ａ３が環状電極６によって陽極接合される。環状電極６によって直流電圧が印加される印加時間Ｔ２’は印加時間Ｔ３と等しく設定されている。
【００５３】
このように、接合面Ｑ１、Ｑ２等の広がりに遅れて接合対象領域Ａ１、Ａ２等を順次外側へと切り換えてゆくことで、陽極接合された接合面と、接合面の外側で陽極接合されていない未接合面との境界部におけるボイドの発生を抑制することができる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述の実施形態では、中心電極５はリッドウエハ１１の外面に面接触する形状を示したが、これに限らず針状、棒状等の適宜の形状であってよい。
【００５５】
また、電極面５ａないし８ａは電極面５ａを中心とする同心状に位置していれば良く、例えば電極面５ａは円形以外の面形状であってもよく、また電極面６ａ、電極面７ａ、及び電極面８ａは円環状以外の環状に延びる面であってもよい。
【００５６】
また、上述の実施形態では、直流電圧の印加時間は、制御部２４において設定時間に基づいて制御される構成を示したが、これに限らず、電源装置２の動作を使用者が適宜手動で操作しても構わない。
【００５７】
また、上述の実施形態では、直流電圧の印加時間は予め設定された設定時間である例を説明したが、これに限らず、制御部２４において、電源装置２が中心電極５に対して印加する直流電圧に対応する電流値の変化に基づいて、予め設定された閾値以下まで電流値が低下した時点を陽極接合の完了時であるとして直流電圧の印加を終了しても良い。このとき、制御部は、中心電極５において実際に直流電圧を印加した印加時間に基づいて環状電極６、７、８に対する直流電圧の印加時間を算出することができる。この場合、上述の実施形態の陽極接合方法及び圧電振動子の製造方法と同様の効果を奏するとともに、陽極接合をするための材質等が互いに異なる被接合物をそれぞれ陽極接合するときに設定時間を予め設定する手間を省くことができる。
【００５８】
また、上述の実施形態では、環状電極６、７、８が採用されたが、環状電極の数は複数あればよい。
【００５９】
また、中心電極５は、リッドウエハ１１の外面１１ａにおける任意の位置に配置されて良く、中心電極５を中心として同心状に設定された接合対象領域を順次切り換えて陽極接合することで本発明の効果を奏することができる。
【００６０】
また、上述の実施形態では、陰極電極４が中心電極５及び環状電極６、７、８を有して、接合対象領域を切り換える方法を説明したが、これに限らず、例えば変形例２に示すように陽極電極３０を使用する構成において、陽極電極３０が中心電極及び複数の環状電極を有して、陽極側において接合対象領域を切り換えることも可能である。このような構成であっても本発明と同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００６１】
１  陽極接合装置
４  陰極電極
５  中心電極
６、７、８  環状電極
９  接合膜
Ｃ、Ｃ２  キャビティ
１０、１０ａ  ベースウエハ（第一ガラス基板）
１１  リッドウエハ（第二ガラス基板）
１１４  圧電振動片
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４  接合対象領域
Ｏ１  中心軸
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３  接合面
Ｓ１  ステップ（電極形成工程）
Ｓ２  ステップ（圧電振動片接続工程）
Ｓ３  ステップ（陽極接合工程）
Ｓ３１  ステップ（重ね合わせ工程）
Ｓ３２  ステップ（加圧工程）
Ｓ３３  ステップ（電圧印加工程）
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４  印加時間
【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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