(57)【要約】水晶基板２をエッチング加工することにより、脚部１１，１２に溝部１１ｃ，１２ｃを備えた音叉型水晶ウェハ１Ａを成形する際、エッチング領域の形状によってエッチング量が決定するエッチングストップ技術を利用し、溝部１１ｃ，１２ｃの幅寸法を予め設定しておくことで溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法の加工精度の向上を図る。これにより、必要最短時間以上のエッチング時間を確保すれば設計寸法どおりの深さ寸法が得られる。
2004010577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被成形物表面に設定された所定のエッチング領域をエッチングするためのエッチング方法であって、
上記エッチング領域に対するエッチング処理時に、このエッチング領域の形状に応じたエッチングストップ位置でエッチングが停止した時点のエッチング量が予め設定された設計エッチング量に略一致するように、上記エッチング領域の形状を予め設定しておくことを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
請求の範囲第１項記載のエッチング方法において、
エッチング領域は矩形状であって、エッチング処理時におけるエッチングストップ位置でのエッチング量が設計エッチング量に略一致するように、エッチング領域の短辺側の幅寸法を予め設定しておくことを特徴とするエッチング方法。
【請求項３】
被成形物表面に設定された所定のエッチング領域をエッチングするためのエッチング方法であって、
上記エッチング領域のうち、その領域の外縁部の少なくとも一部分のみに対してエッチング処理を行う外縁エッチング工程と、
この外縁エッチング工程よりも遅れて開始され、上記エッチング領域のうち、外縁エッチング工程においてエッチングされた部分以外の領域に対してエッチング処理を行う中央エッチング工程とを有し、
上記外縁エッチング工程のエッチング処理に、上記請求の範囲第１項または２記載のエッチング方法を使用することを特徴とするエッチング方法。
【請求項４】
請求の範囲第３項記載のエッチング方法において、
外形エッチング工程によって被成形物である水晶基板を音叉型形状の水晶ウェハに成形し、
上記外縁エッチング工程及び上記中央エッチング工程によって、上記水晶ウェハの主面上の中央部分に溝部を成形することを特徴とするエッチング方法。
【請求項５】
請求の範囲請求項４記載のエッチング方法において、
上記外縁エッチング工程では、上記溝部における矩形状の開口の各辺のうち互いに対向する１対の辺及びその周辺のみに対してエッチング処理を行う一方、
上記中央エッチング工程では、上記外縁エッチング工程によりエッチングされた１対の辺の間の領域に対してエッチング処理を行うことを特徴とするエッチング方法。
【請求項６】
請求の範囲第４項記載のエッチング方法において、
被成形物である水晶基板を音叉型形状の水晶ウェハに成形する第１成形工程と、
この第１成形工程の後に行われ、上記水晶ウェハの主面に対して溝部を成形するための外縁エッチング工程及びその後に行われる中央エッチング工程で成る第２成形工程とを備えていることを特徴とするエッチング方法。
【請求項７】
請求の範囲第３項記載のエッチング方法において、
被成形物である水晶基板を音叉型形状の水晶ウェハに成形する工程と上記外縁エッチング工程とを同時に行った後、上記中央エッチング工程を行うことにより、上記水晶ウェハの主面上の中央部分に溝部を成形することを特徴とするエッチング方法。
【請求項８】
請求の範囲第３項または４記載のエッチング方法において、
上記エッチング領域のうち、上記中央エッチング工程によりエッチングされる領域の表面のみにエッチング遅延膜を予め存在させた状態で被成形物に対するエッチング処理を実行し、上記外縁エッチング工程の開始後、エッチング遅延膜を溶融除去し、その後、上記中央エッチング工程を開始することを特徴とするエッチング方法。
【請求項９】
請求の範囲第１項乃至第８項のうち何れか一つに記載のエッチング方法において成形されたエッチング成形品であって、
エッチング領域のエッチング面に結晶面が現れていることを特徴とするエッチング成形品。
【請求項１０】
被成形物をエッチング処理することによって、所定の外形形状及び溝部を有するエッチング成形品を成形するために、上記被成形物に対し、成形しようとするエッチング成形品の外縁よりも外側の領域をエッチングにより除去する外形エッチングと、被成形物上における溝部成形領域をエッチングにより凹陥させる溝部エッチングとを実行するエッチング方法であって、
上記溝部成形領域の表面のみにエッチング遅延膜を予め存在させた状態で被成形物に対するエッチング処理を実行し、上記外形エッチングの開始後、この外形エッチングと共にエッチング遅延膜を溶融し、このエッチング遅延膜を溶融除去した後に、上記溝部エッチングを開始することによって被成形物をエッチングするに際し、
上記溝部成形領域に対する溝部エッチング時に、この溝部成形値域の形状に応じたエッチングストップ位置でエッチングが停止した時点のエッチング量が予め設定された設計溝深さ寸法に略一致するように、上記エッチング遅延膜の形状を予め設定しておくことを特徴とするエッチング方法。
【請求項１１】
請求の範囲第１０項記載のエッチング方法において、
エッチングレートが互いに異なる材料が積層され、上層が下層よりもエッチングレートが低い材料からなるコート層を、成形しようとするエッチング成形品の外縁よりも内側の領域に形成しておき、溝部成形領域に対応する上記上層のみを除去することにより露出した下層をエッチング遅延膜として利用して被成形物に対するエッチング処理を実行することを特徴とするエッチング方法。
【請求項１２】
請求の範囲第１０項または１１記載のエッチング方法において、
上記エッチング成形品を音叉型水晶ウェハとし、
上記溝部をその主面中央部に成形することを特徴とするエッチング方法。
【請求項１３】
請求の範囲第１０項、１１または１２のうち何れか一つに記載のエッチング方法において成形されたことを特徴とするエッチング成形品。
【請求項１４】
請求の範囲第３項〜８記載のエッチング方法において、
上記中央エッチング工程は、上記エッチング領域の中央部に突起部を残す状態でエッチング処理を終了することを特徴とするエッチング方法。
【請求項１５】
請求の範囲第３項〜８記載のエッチング方法において、
上記中央エッチング工程は、上記エッチング領域の中央部が被成形物表面に略平行な平坦面になった状態でエッチング処理を終了することを特徴とするエッチング方法。
【請求項１６】
請求の範囲第１４項記載のエッチング方法によって成形されたエッチング成形品であって、
上記エッチング領域の中央部に突起部が形成されていることを特徴とするエッチング成形品。
【請求項１７】
請求の範囲第１５項記載のエッチング方法によって成形されたエッチング成形品であって、
上記エッチング領域の中央部には当該被成形物表面に略平行な平坦面が形成されていることを特徴とするエッチング成形品。
【請求項１８】
被成形物表面に設定されたエッチング加工範囲の内部を、互いに隣接する複数のエッチング領域に区画し、これらエッチング領域に対するエッチング処理として、請求の範囲第１項乃至第８項、第１０項乃至第１２項、第１４項、第１５項のうち何れか一つに記載のエッチング方法を使用することを特徴とするエッチング方法。
【請求項１９】
請求の範囲第１８項記載のエッチング方法において、
上記各エッチング領域を、互いに独立した溝部を被成形物表面に形成するものとして設定していることを特徴とするエッチング方法。
【請求項２０】
請求の範囲第１８項記載のエッチング方法において、
上記各エッチング領域を、互いに連続する溝部を被成形物表面に形成するものとして設定していることを特徴とするエッチング方法。
【請求項２１】
請求の範囲第１８項，第１９項または第２０項記載のエッチング方法において成形されたエッチング成形品であって、
上記被成形物表面において互いに隣接する複数のエッチング領域のエッチング面に結晶面が現れていることを特徴とするエッチング成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、水晶基板等の被成形物を所定形状にエッチング加工するためのエッチング方法及びその方法によって成形された水晶ウェハ等のエッチング成形品に係る。特に、本発明は、エッチング工程における制御動作の簡素化を図るための対策に関する。
【背景技術】  従来より、圧電振動デバイスの一種類として、小型化を図ることが容易な音叉型水晶振動子が知られている。この種の振動子は、例えば特開平１０−２９４６３１号公報に開示されているように、エッチング加工により音叉型に成形された水晶ウェハに対してフォトリソグラフィー技術を利用して表面に所定の電極が形成されて成る音叉型水晶振動片を備えている。
また、特開２００２−７６８０６号公報（以下、従来文献１という）には、音叉型水晶振動片の各脚部それぞれの表裏面（主面）中央部に溝部を成形した構成が開示されている。このように脚部の表裏面に溝部を成形した場合、振動片を小型化しても脚部の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができて有効である。この種の音叉型水晶振動子は、特に、時計等の精密機器に搭載するのに適している。
以下、この脚部の表裏面に溝部を備えた音叉型水晶ウェハの成形工程を、従来文献１に開示されている方法に基づいて説明する。
先ず、図２３（ａ）に示すように水晶基板（水晶Ｚ板）１００を板状に加工する。次に、図示しないスパッタ装置によって、水晶基板１００の表裏面に、Ｃｒ（クロム）及びＡｕ（金）で成る金属膜１０１，１０１を蒸着する（図２３（ｂ）参照）。そして、このように形成した金属膜１０１，１０１の上にフォトレジスト層１０２，１０２を形成する（図２３（ｃ）参照）。
次に、作製しようとする音叉型水晶ウェハの形状（音叉型形状）に合致する振動片成形領域１０３と、水晶基板１００の外縁部分である枠部１０４，１０４にそれぞれフォトレジスト層１０２，１０２が残るようにフォトレジスト層１０２を一部除去し、外形パターニングを行う。この状態を断面で示したものが図２３（ｄ）であり、斜視図で示したものが図２４（ａ）である。この状態では、図２４（ａ）に示すように、音叉型水晶ウェハの所定形状が浮かび上がるように、フォトレジスト層１０２，１０２が形成される。
その後、図２３（ｅ）に示すように、上記図２３（ｄ）でフォトレジスト層１０２が形成されていない部分の金属膜１０１をＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。これにより、図２４（ｂ）に示すように、金属膜１０１が除去された部分には水晶基板１００が露出する。
次に、図２３（ｆ）に示すように、図２３（ｅ）で残っていたフォトレジスト層１０２をすべて除去する。その後、図２３（ｇ）に示すように、水晶基板１００の全面にフォトレジスト層１０５を形成する。
そして、図２３（ｈ）に示すように、フォトレジスト層１０５の一部を除去する。具体的には、上記振動片成形領域１０３及び枠部１０４以外の部分のフォトレジスト層１０５を除去するだけでなく、溝部１０６（図２３（ｋ）参照）に相当する部分のフォトレジスト層１０５も除去する溝部パターニングを行う。
次に、図２３（ｉ）に示すように、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域１０３及び枠部１０４のみを残す外形エッチングを行う。
続いて、図２３（ｊ）に示すように、音叉型水晶ウェハの脚部に成形する溝部１０６に相当する部分の金属膜１０１をＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。
そして、この水晶基板１００を、予め設定された所定時間だけ水晶エッチング液に浸漬する。これにより、水晶基板１００は、所定深さまでエッチングされ、脚部の表裏面に溝部１０６，１０６，…が成形されて、断面形状が略Ｈ型となる。その後、残っているフォトレジスト層１０５及び金属膜１０１を除去することにより、図２３（ｋ）に示すような断面略Ｈ型の脚部を備えた音叉型水晶ウェハが作製される。
このようにして作製された音叉型水晶ウェハに対し、その振動領域の各面に所定の電極が形成されて音叉型水晶振動片が作製され、この音叉型水晶振動片がパッケージ内に取り付けられることにより水晶振動子が作製される。
ところで、このように脚部の表裏面に溝部１０６，１０６，…を備える音叉型水晶ウェハにあっては、この溝部１０６に極めて高い加工精度が要求される。その理由について、以下に説明する。
上述のような溝部１０６を有する音叉型水晶振動子は、溝部１０６を設けないものに比べて振動周波数のバラツキが大きくなる傾向がある。このため、このバラツキを抑制するためには、この溝部１０６の加工を高い精度で行うことが有効である。
また、この溝部１０６が形成された音叉型水晶振動子は、ＣＩ値が低く抑えられるが、このＣＩ値を効果的に低く抑えるためには溝部１０６の加工を高い精度で行うことが必要である。
尚、以上の説明では音叉型水晶ウェハの外形及び溝部の加工に関して述べたが、その他の水晶ウェハ（ＡＴカット水晶ウェハ等）の加工においても同様に高い精度で加工が行えることが好ましい。
しかしながら、上述した従来文献１に開示されている方法では以下に述べる問題があった。
上述した脚部の表裏面に溝部１０６，１０６，…を成形するためのエッチング工程（図２３（ｊ）の状態のものを水晶エッチング液に浸漬する工程）では、時間の経過と共に水晶基板１００に対するエッチングが進んでいく。
このため、溝部１０６の深さ寸法を設計寸法どおりの最適値に加工するためには、水晶基板１００を水晶エッチング液に浸漬しておく時間（エッチング時間）を厳密に管理することが必要になる。つまり、このエッチング時間が短すぎる場合には溝部１０６の深さ寸法が十分に得られず、逆に、エッチング時間が長すぎる場合には溝部１０６の深さ寸法が大きくなり過ぎ、場合によっては表裏各面の溝部１０６，１０６同士が繋がってしまって脚部に貫通孔が成形されてしまうといった不具合が生じる。このようなことから、上記従来文献１に開示されている方法では、エッチング時間の管理が煩雑であり、作業性の悪化を招いていた。
特に、生産効率の向上を図る観点から、単位時間当たりのエッチング量が大きく得られる水晶エッチング液を使用して短時間で溝部１０６，１０６，…の成形が完了できるようにすることが考えられるが、この場合、エッチング時間が最適エッチング時間よりも僅かにずれただけでも溝部１０６の深さ寸法は設計寸法から大きくずれて水晶ウェハは不良品となってしまう。このため、従来文献１に開示されている方法では、水晶ウェハの生産効率の向上と歩留まりの向上とを両立させることが困難であった。
また、一般に、低インピーダンス化を図ることができるものとして比較的大型の音叉型水晶ウェハが挙げられる。この種の水晶ウェハは、エッチング加工によって脚部の表裏面に溝部が形成される。この溝部底面の面積は比較的大きく形成される。また、一般に水晶ウェハ内部には水晶育成過程で生成されるピットが複数箇所に存在しており、このピットは水晶エッチング液によって溶解することがない。
このため、上述したような溝部底面の面積が大きい構造では、そのエッチング過程において、その底面に多数のピットが露出してしまう可能性が高くなる。溝部の底面に多数のピットが露出した場合、このピットの露出部分の総体積分だけ水晶ウェハの質量が目標質量よりも大きくなってしまうことになり、水晶振動子の発振周波数を目標周波数に合わせ込むことができなくなってしまう。このピットの発生箇所や発生個数は不特定であるため、エッチング量（エッチング時間）の調整のみでピットの露出個数を抑制することは困難であり、上記従来文献１に開示されている方法では、水晶振動子に所望の発振周波数を得ることができない可能性が高くなるといった課題があった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、水晶基板等の被成形物を加工するためのエッチング方法において、エッチング時間の管理を不要にすることでエッチング工程における制御動作の簡素化を図りながらも、被成形物として水晶基板を適用し、この水晶基板にエッチング加工により溝部を形成する場合、その溝部の底面におけるピットの露出を抑制することにある。
【発明の開示】
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、エッチング処理を行う際、そのエッチング処理が行われる領域の形状を予め設定しておくことでその領域に応じてエッチング量が決定される所謂エッチングストップ技術を利用してエッチング成形品の加工精度の向上を図るようにしたものである。
具体的に、本発明は、被成形物表面に設定された所定のエッチング領域をエッチングするためのエッチング方法を対象とする。このエッチング方法に対し、上記エッチング領域に対するエッチング処理時に、このエッチング領域の形状に応じたエッチングストップ位置でエッチングが停止した時点のエッチング量が予め設定された設計エッチング量に略一致するように、上記エッチング領域の形状を予め設定しておくようにしている。
また、エッチング領域を矩形状とした場合には、エッチング処理時におけるエッチングストップ位置でのエッチング量が設計エッチング量に略一致するように、エッチング領域の短辺側の幅寸法を予め設定しておくようにしている。
これら特定事項により、被成形物をエッチング液に浸漬しておく時間（エッチング時間）を厳密に管理する必要がなく、必要最短時間以上のエッチング時間を確保すれば適切なエッチング量が得られて設計寸法どおりの形状にエッチング領域をエッチングできる。即ち、エッチング領域の形状を予め適切に設定しておくのみで、エッチング時間が長すぎても適切なエッチング量が得られ、このエッチング領域を高い加工精度をもって成形できる。しかも、上述した如くエッチング時間を厳密に管理する必要がないため、制御動作の簡素化を図ることもできる。
更には、エッチングストップ技術によって得られたエッチング領域のエッチング面には結晶面が現れている。上記ピットは、本来、結晶面から露出するものではないので、エッチング領域のエッチング面にピットが露出してしまうことが回避でき、被成形物表面にピットの存在しない所定形状のエッチング領域を成形することが可能になる。この技術を水晶振動子に適用すれば、水晶ウェハの質量が目標質量となるようにエッチングすることができ、水晶振動子の発振周波数を目標周波数に合わせ込むことが可能になる。
上記方法を利用しながらもエッチング形状を任意に設定することができる手段として以下のものが掲げられる。つまり、上記エッチング領域のうち、その領域の外縁部の少なくとも一部分のみに対してエッチング処理を行う外縁エッチング工程と、この外縁エッチング工程よりも遅れて開始され、上記エッチング領域のうち、外縁エッチング工程においてエッチングされた部分以外の領域に対してエッチング処理を行う中央エッチング工程とによって被成形物表面のエッチング領域をエッチングする（後述する図６〜図１７を用いて説明する実施例３〜７の方法に相当）。このようなエッチング工程を行うに際し、上記外縁エッチング工程において、上述したエッチング方法（エッチング量が設計エッチング量に略一致するようにエッチング領域の形状を予め設定しておくこと）を使用してエッチング領域の外縁部の少なくとも一部分のみに対してエッチング処理を行うようにしている。
この特定事項により、外縁エッチング工程によって、先ず、エッチング領域の一部分（エッチング領域の外縁部の少なくとも一部分）に対して所定のエッチング量だけエッチング処理しておく。このエッチング量は、この外縁エッチング工程が対象とするエッチング領域の形状を予め設定しておき、それに応じたエッチングストップ作用によって適切に得られている。その後、中央エッチング工程によって、エッチング領域の全体をエッチング処理して、エッチング加工が完了する。つまり、外縁エッチング工程では、比較的狭い領域に対して適切なエッチング量だけ予めエッチング処理を行っておき、その後の中央エッチング工程では、上記外縁エッチング工程で適切に得られたエッチング量に従ってエッチング領域の全体が所定量だけエッチングされることになる。このため、最終的に得られるエッチング領域のエッチング量は、その全体に亘って適切に設定されることになり、比較的広い領域をエッチング加工する場合であってもエッチング成形品の加工精度の向上を図ることができる。
上記解決手段の具体的な適用形態の一例としては、音叉型形状の水晶ウェハの主面上の中央部分をエッチングすることによって主面に矩形状に開口する溝部を成形するものである。つまり、外縁エッチング工程では、上記溝部における矩形状の開口の各辺のうち互いに対向する１対の辺及びその周辺のみに対してエッチング処理を行う。一方、中央エッチング工程では、上記外縁エッチング工程によりエッチングされた１対の辺の間の領域に対してエッチング処理を行う。
このように音叉型水晶ウェハの主面上に溝部を成形した場合、振動片を小型化しても脚部の振動損失が抑制され、ＣＩ値を低く抑えることができて有効である。そして、上記解決手段によってこの溝部を成形することにより溝部の加工を高い精度で行うことができ、ＣＩ値を効果的に低く抑えることができると共に、振動周波数のバラツキを抑制することができる。
上述した如く音叉型水晶ウェハの主面上に溝部を成形する場合の具体的な成形方法としては以下の３タイプがある。
先ず、第１のタイプとしては、被成形物である水晶基板を音叉型形状の水晶ウェハに成形する第１成形工程と、この第１成形工程の後に行われ、その水晶ウェハの主面に対して溝部を成形するための外縁エッチング工程及びその後に行われる中央エッチング工程で成る第２成形工程とによって行うものである（後述する図６及び図７を用いて説明する実施例３の方法に相当）。
第２のタイプとしては、被成形物である水晶基板を音叉型形状の水晶ウェハに成形する工程と外縁エッチング工程とを同時に行い、その後に中央エッチング工程を行うものである（後述する図８〜図１１を用いて説明する実施例４及び５の方法に相当）。
第３のタイプとしては、エッチング領域のうち、中央エッチング工程によるエッチング領域の表面のみにエッチング遅延膜を予め存在させた状態で被成形物に対するエッチング処理を実行し、外縁エッチング工程の開始後、エッチング遅延膜を溶融除去し、その後、上記中央エッチング工程を開始するものである（後述する図１２及び図１３を用いて説明する実施例６の方法に相当）。
特に、第２及び第３タイプの成形方法の場合、水晶基板に対するエッチング回数を削減することができ、水晶ウェハ表面の面荒れ等の不具合を招くことがない。また、第３タイプの成形方法にあっては、水晶基板を音叉型形状に成形する工程、外縁エッチング工程、中央エッチング工程を同時に行うようにすることも可能であり、この場合、水晶基板に対するエッチング工程を一度行うのみで音叉型水晶ウェハの外形を所定の形状（音叉型形状）に成形できると共に、その主面に溝部を成形することができ、水晶ウェハ表面の面荒れの防止と成形工程の簡素化とを図ることができる。
また、上記各解決手段のうち何れか一つのエッチング方法において成形されたエッチング成形品であって、エッチング領域のエッチング面に結晶面が現れているものも本発明の技術的思想の範疇である。つまり、エッチング成形品のエッチング面に結晶面が現れている状態を見れば、上記製造方法によって製造されたエッチング成形品であると判断することができる。
上記方法を利用しながらも被成形物の外形及び溝部をエッチング加工するための手段として以下のものが掲げられる。つまり、被成形物をエッチング処理することによって、所定の外形形状及び溝部を有するエッチング成形品を成形するために、上記被成形物に対し、成形しようとするエッチング成形品の外縁よりも外側の領域をエッチングにより除去する外形エッチング動作と、被成形物上における溝部成形領域をエッチングにより凹陥させる溝部エッチング動作とを実行するエッチング方法を対象とする。このエッチング方法において、溝部成形領域の表面のみにエッチング遅延膜を予め存在させた状態で被成形物に対するエッチング処理を実行し、外形エッチング動作の開始後、この外形エッチングと共にエッチング遅延膜を溶融し、このエッチング遅延膜を溶融除去した後に、上記溝部エッチング動作を開始することによって被成形物をエッチングするに際し、上記溝部成形領域に対する溝部エッチング動作時に、この溝部成形領域の形状に応じたエッチングストップ位置でエッチングが停止した時点のエッチング量が予め設定された設計溝深さ寸法に略一致するように、上記エッチング遅延膜の形状を予め設定しておくようにしている（後述する図４を用いて説明する実施例２の方法に相当）。
この場合、エッチング遅延膜としては、溝部エッチング動作の開始時に外形エッチング動作が並行されるように形成（材料や膜厚の設定）してもよいし、溝部エッチング動作の開始時には既に外形エッチング動作が終了しているように形成してもよい。
上記エッチング遅延膜を溝部成形領域の表面に存在させておくための具体的な手法としては以下のものが掲げられる。先ず、エッチングレートが互いに異なる材料が積層され、上層が下層よりもエッチングレートが低い材料からなるコート層を、成形しようとするエッチング成形品の外縁よりも内側の領域に形成しておく。ここで、下層にはエッチングレートの高い材料すなわちエッチング液に、より容易に溶融する材料を用い、上層にはエッチングレートの低い材料すなわちエッチング液に容易には溶融しない材料を用いることができる。そして、溝部成形領域において上記上層のみを除去することにより露出した下層をエッチング遅延膜として利用して被成形物に対するエッチング処理を実行する。
この特定事項により、被成形物に対するエッチング処理を開始した時点では、被成形物上におけるエッチング遅延膜が存在していない領域、つまり成形しようとするエッチング成形品の外縁よりも外側の領域では直ちにエッチングが開始される（外形エッチング動作の開始）。これに対し、被成形物上におけるエッチング遅延膜が存在している領域、つまり溝部成形領域ではエッチング遅延膜の溶融が開始されるのみであって、この部分での被成形物のエッチングは未だ開始されない。
そして、この状態が所定時間継続し、溝部成形領域に存在していたエッチング遅延膜が完全に溶融除去された後には、この溝部成形領域においても被成形物のエッチングが開始される（溝部エッチング動作の開始）。つまり、溝部エッチング動作が外形エッチング動作と並行されることになる。また、溝部エッチング動作の開始時には既に外形エッチング動作が終了している場合もある。
これにより、溝部成形領域にあっては、所定深さの溝部が成形されており、溝部エッチング動作よりも先行してエッチングが開始されていたエッチング成形品の外縁よりも外側の領域では、十分なエッチング量が得られてエッチング成形品の外形が所望の形状で得られている。
尚、上述した如くエッチングレートの異なる２種類の材料を利用する場合、例えば、エッチングレートの高い材料としてはＣｒが、エッチングレートの低い材料としてはＡｕが使用される。つまり、上記２層のコート層を使用する場合には、成形しようとするエッチング成形品の外縁よりも内側の領域（エッチング成形品となるべき部分）ではＣｒとＡｕの２層構造となり、溝部成形領域ではＣｒのみの１層構造となっている。その結果、この２層構造部分ではエッチングは行われず、１層構造部分ではＣｒの溶融後に溝部エッチング動作によって所定量（溝の深さ分だけ）のエッチングが行われることになる。ここで使用可能な材料としてはこれらに限るものではない。
上記エッチング方法によって成形される成形品として、具体的には音叉型水晶ウェハが掲げられる。この場合、溝部は、その主面中央部に成形されることになる。
このように音叉型水晶ウェハの主面上に溝部を成形した場合、この音叉型水晶ウェハを使知して作製される音叉型水晶振動片を小型化しても脚部の振動損失が抑制され、ＣＩ値を低く抑えることができて有効である。
また、上記各解決手段のうち何れか一つのエッチング方法において成形されたエッチング成形品も本発明の技術的思想の範疇である。
上記中央エッチング工程によって溝部（エッチング領域）を所望の形状に成形する方法としては以下のものが掲げられる。先ず、エッチング領域の中央部に突起部を残す状態で中央エッチング工程を終了するものである。また、エッチング領域の中央部が被成形物表面（水晶ウェハにあっては主面）に略平行な平坦面になった状態で中央エッチング工程を終了するものである。
これらを音叉型水晶ウェハの成形に適用した場合であって、溝部の中央部に突起部が残る状態で中央エッチング工程を終了させると、溝部内の表面積の拡大を図ることができる。このため、溝部内に形成される電極の面積も拡大でき、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能になる。また、このＣＩ値の抑制効果は、溝部の断面において最も薄肉の部分の厚さ寸法（溝部の深さ寸法（エッチング量）により決定される）に依存することが後述する実験から判った。つまり、溝部の断面において最も薄肉の部分の厚さを可能な限り小さくしながらも溝部の中央部に突起部を残すことで、水晶ウェハの剛性を十分に確保しながらＣＩ値を十分に低く抑えることが可能になる。
一方、溝部の中央部が水晶ウェハの主面に略平行な平坦面になった状態で中央エッチング工程を終了させた場合、音叉型水晶ウェハの左右脚部の断面形状を略対称形状に成形することが可能になり、また、この溝部内に形成される電極膜の膜厚も均一に得ることができる。このため、この水晶ウェハを使用する圧電機器（水晶振動子等）の特性を良好に得ることができ、高性能化を図ることが可能になる。
更に、上記エッチング方法において成形されたエッチング成形品であって、エッチング領域の中央部（溝部の中央部）に突起部が形成されているものや、エッチング領域の中央部（溝部の中央部）が被成形物表面（水晶ウェハの主面）に略平行な平坦面になっているものも本発明の技術的思想の範疇である。従来のエッチング方法で上記溝部を形成した場合、溝部の中央部分は水晶ウェハの主面に対して傾斜した面として形成される。つまり、溝部の中央部の形状として突起部が形成されていたり主面に略平行な平坦面になっていることを見れば、上記製造方法によって製造されたエッチング成形品であると判断することができる。
また、上記ピットの露出を抑制しながらも面積の比較的大きなエッチング加工範囲を得るための構成としては以下のものが掲げられる。つまり、被成形物表面に設定されたエッチング加工範囲の内部を、互いに隣接する複数のエッチング領域に区画しておき、これらエッチング領域に対するエッチング処理として、上述した各解決手段のうちの何れか一つのエッチング方法を使用するようにしている。
この特定事項によれば、個々のエッチング領域におけるエッチング面はエッチングストップ技術によって得られており、結晶面が現れている。上記ピットは、この結晶面から露出するものではないので、複数のエッチング領域の集合で成るエッチング加工範囲全体としてエッチング面にピットが露出してしまうことが抑制できる。このように、複数のエッチング領域の集合によって被成形物表面にエッチング加工範囲を設定していることで、ピットの露出を抑制しながらも面積の比較的大きなエッチング加工範囲を得ることが可能になる。特に、大型の被成形物にあってはエッチング加工範囲も大型になる傾向があるが、この場合にもピットの露出を抑制することができ、被成形物表面に所定形状のエッチング加工を行うことができる。この技術を水晶振動子に適用すれば、水晶ウェハの質量が目標質量となるようにエッチングすることができ、水晶振動子の発振周波数を目標周波数に合わせ込むことが可能になる。
また、この場合の各エッチング領域の具体的な形状としては、各エッチング領域を、互いに独立した溝部を被成形物表面に形成するものとして設定したり、各エッチング領域を、互いに連続する溝部を被成形物表面に形成するものとして設定するものが掲げられる。
また、この解決手段に係るエッチング方法において成形されたエッチング成形品であって、被成形物表面において互いに隣接する複数のエッチング領域のエッチング面に結晶面が現れているものも本発明の技術的思想の範疇である。つまり、エッチング成形品のエッチング面に結晶面が現れている状態を見れば、上記製造方法によって製造されたエッチング成形品であると判断することができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、実施例１及び２に係る音叉型水晶振動片を示す図であり、（ａ）は音叉型水晶振動片の正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
図２は、実施例１に係る音叉型水晶ウェハの成形工程を示す図である。
図３は、溝部パターニングにおいてフォトレジスト層を除去する幅寸法とエッチングストップ発生時点における溝部の深さ寸法との関係を示す図である。
図４は、実施例２に係る音叉型水晶ウェハの成形工程を示す図である。
図５は、実施例３〜６に係る音叉型水晶振動片を示す図であり、（ａ）は音叉型水晶振動片の正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
図６は、実施例３に係る音叉型水晶ウェハの成形方法の第１成形工程を示す図である。
図７は、実施例３に係る音叉型水晶ウェハの成形方法の第２成形工程を示す図である。
図８は、実施例４に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち前半の工程を示す図である。
図９は、実施例４に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図である。
図１０は、実施例５に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち前半の工程を示す図である。
図１１は、実施例５に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図である。
図１２は、実施例６に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち前半の工程を示す図である。
図１３は、実施例６に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図である。
図１４は、実施例７に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図７相当図である。
図１５は、実施例７に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図９相当図である。
図１６は、実施例７に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図１１相当図である。
図１７は、実施例７に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図１３相当図である。
図１８（ａ）は、本発明に係る方法で成形された水晶ウェハの一例を示す脚部断面形状を、図１８（ｂ）は従来方法で成形された水晶ウェハの脚部断面形状をそれぞれ示す図である。
図１９は、実施例８に係る第１タイプの音叉型水晶振動片を示す図である。
図２０は、実施例８に係る第２タイプの音叉型水晶振動片を示す図である。
図２１は、脚部の表面積を大きくするための各種構成を示す水晶ウェハの斜視図である。
図２２は、脚部の表面積を大きくするための他の各種構成を示す水晶ウェハの斜視図である。
図２３は、従来技術における音叉型水晶ウェハの成形工程を示す図である。
図２４は、従来技術における音叉型水晶ウェハ成形途中の水晶基板を示す斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明は、音叉型水晶振動子を構成する音叉型水晶ウェハのエッチングによる成形方法に本発明を適用した場合について説明する。
【実施例】  −音叉型水晶振動子の構成説明−
音叉型水晶ウェハのエッチングによる成形方法の説明の前に、音叉型水晶振動子の構成について説明する。
図１（ａ）は本形態に係る音叉型水晶振動子に備えられる音叉型水晶振動片１を示す正面図である。また、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
この音叉型水晶振動片１は、２本の脚部１１，１２を備えており、各脚部１１，１２に第１及び第２の励振電極１３，１４が形成されている。図１（ａ）では、これら励振電極１３，１４の形成部分に斜線を付している。
また、本音叉型水晶振動片１は、各脚部１１，１２それぞれの表裏面となる主面１１ａ，１２ａの中央部に矩形状の溝部１１ｃ，１２ｃが成形されている。これら溝部１１ｃ，１２ｃを加工するためのエッチング工程については後述する。
このように各脚部１１，１２の表裏面に溝部１１ｃ，１２ｃを成形した場合、音叉型水晶振動片１を小型化しても脚部１１，１２の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができて有効である。
上記第１の励振電極１３は、一方の脚部１１の表裏面（主面）１１ａに成形されている溝部１１ｃの内部と他方の脚部１２の側面１２ｂとに設けられ、それぞれが接続されている。同様に、第２の励振電極１４は、他方の脚部１２の表裏面（主面）１２ａに成形されている溝部１２ｃの内部と一方の脚部１１の側面１１ｂとに設けられ、それぞれが接続されている。これら励振電極１３，１４は、クロム（Ｃｒ）及び金（Ａｕ）の金属蒸着によって形成された薄膜であって、その膜厚は例えば２０００Åに設定されている。
また、図示しないが、この音叉型水晶振動片１はベースに支持され、このベースの外周部に音叉型水晶振動片１を覆うようにキャップが取り付けられて音叉型水晶振動子が構成される。
−音叉型水晶ウェハのエッチング工程の説明−
次に、音叉型水晶ウェハのエッチングによる成形方法について複数の実施例を説明する。
【実施例１】  先ず、実施例１について図２及び図３を用いて説明する。本形態に係る音叉型水晶ウェハの成形方法は、被成形物としての水晶基板を、溝部１１ｃ，１２ｃを除いて所定形状（音叉型形状）に成形するための第１成形工程と、この第１成形工程の後に行われ、溝部１１ｃ，１２ｃを成形するための第２成形工程とによって行われる。
＜第１成形工程＞
先ず、第１成形工程について説明する。図２は、図１においてＩＩ−ＩＩ線に沿った断面における加工状態を示している。
この第１成形工程では、先ず、図２（ａ）に示すように水晶基板２を板状に加工する。この際、水晶基板２の表裏各面はポリッシュ加工により鏡面化されている。
次に、図示しないスパッタ装置によって、水晶基板２の表面及び裏面にＣｒ膜３１を、そのＣｒ膜３１の表面にＡｕ膜３２をそれぞれ蒸着する（図２（ｂ）参照）。そして、このように形成した金属膜３１，３２の上にフォトレジスト層４，４を形成する（図２（ｃ）参照）。
次に、図２（ｄ）に示すように、作製しようとする音叉型水晶ウェハの形状（音叉型形状）に合致する振動片成形領域Ａと、水晶基板２の外縁部分である枠部Ｃにそれぞれフォトレジスト層４，４が残るようにフォトレジスト層４を一部除去し、外形パターニングを行う。
次に、図２（ｅ）に示すように、上記図２（ｄ）でフォトレジスト層４が形成されていない部分の各金属膜３１，３２をＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。これにより、金属膜３１，３２が除去された部分には、水晶基板２が露出することになる。
その後、図２（ｆ）に示すように、図２（ｅ）で残っていたフォトレジスト層４をすべて除去する。
その後、図２（ｇ）に示すように、水晶基板２の表裏全面にフォトレジスト層５を形成する。
そして、図２（ｈ）に示すように、フォトレジスト層５の一部を除去する。具体的には、上記振動片成形領域Ａ及び枠部Ｃ以外の部分のフォトレジスト層５を除去するだけでなく、溝部１１ｃ，１２ｃ（図２（ｌ）参照）に相当する部分のフォトレジスト層５も除去する溝部パターニングを行う。
この溝部パターニングによって除去されるフォトレジスト層５の除去幅寸法（図２（ｈ）における寸法Ｗであって、本発明でいうエッチング領域の短辺側の幅寸法に相当）を、成形しようとする溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法（設計寸法）に応じて決定する点が本発明の特徴である。このフォトレジスト層５の除去幅寸法Ｗの詳細については後述する。
次に、図２（ｉ）に示すように、水晶エッチング液（フッ酸＋フッ化アンモニウム溶液等）による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域Ａ及び枠部Ｃのみを残す外形エッチングを行う。
以上が第１成形工程である。この第１成形工程によって水晶基板２から音叉形状の音叉型水晶ウェハ、つまり、２本の脚部１１，１２を備えた形状が成形されることになる。この状態では、未だ、溝部１１ｃ，１２ｃは成形されていない。
＜第２成形工程＞
次に、溝部１１ｃ，１２ｃを成形するための第２成形工程について説明する。この第２成形工程では、先ず、図２（ｊ）に示すように、成形しようとする溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分の各金属膜３１，３２をＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。つまり、上記フォトレジスト層５の除去幅寸法Ｗに対応した領域の各金属膜３１，３２が除去される。
そして、図２（ｋ）に示すように、水晶エッチング液により水晶基板２をエッチングして、脚部の表裏面に溝部１１ｃ，１１ｃ，１２ｃ，１２ｃを成形し、断面形状を略Ｈ型にする。
この際、エッチング処理が行われる領域の面積（水晶基板２上の面積であって幅寸法が上記溝部１１ｃ，１２ｃの幅寸法に一致する面積）は小さいため、エッチングストップ作用により、水晶基板２のエッチング量は規制される。つまり、ある程度エッチングが進んだ時点でエッチング面に結晶面が現れ、これにより、継続して水晶エッチング液に浸漬しておいてもエッチングが進むことはない。即ち、上記図２（ｈ）で示した溝部パターニングにおいて、フォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗを、溝部１１ｃ，１２ｃの設計深さ寸法に応じて予め設定しておくことにより、このエッチングストップ発生時点における溝部１１ｃ，１２ｃの深さを所望の寸法（設計寸法）に設定することができる。
図３は、溝部パターニングにおいてフォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗと、エッチングストップ発生時点における溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法との関係を示している。この図に示すように、フォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗを大きく設定するほど溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法は大きくなる。言い換えると、溝部１１ｃ，１２ｃの幅寸法（上記寸法Ｗに一致する）が大きいほど溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法は大きくなる。逆に、このフォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗを小さく設定するほど溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法も小さくなる。言い換えると、溝部１１ｃ，１２ｃの幅寸法が小さいほど溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法も小さくなる。このように幅寸法と溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法とは相関があるため、成形しようとする溝部１１ｃ，１２ｃの設計深さ寸法に応じて幅寸法Ｗを予め設定しておくことにより、溝部１１ｃ，１２ｃの深さを所望の寸法に設定することが可能である。
そして、上記図２（ｋ）に示すように、脚部の表裏面に溝部１１ｃ，１１ｃ，１２ｃ，１２ｃを成形した後、残っているフォトレジスト層５及び各金属膜３１，３２を除去することにより、図２（ｌ）に示すような断面略Ｈ型の脚部を備えた音叉型水晶ウェハ１Ａが作製されることになる。
尚、図２（ｋ）に示す状態で水晶ウェハ１Ａ上に残っている金属膜３１，３２は、除去することなく、その後に行われる電極形成時の配線パターンの一部として利用したり、音叉型水晶振動子の周波数調整時に部分的に除去（例えば周波数調整を行うためのミーリング）するための重み付け電極として利用してもよい。
このようにして成形された音叉型水晶ウェハ１Ａの各脚部１１，１２に、上記第１及び第２の励振電極１３，１４を形成して音叉型水晶振動片１を作製し、これをベースに支持し、このベースの外周部にキャップが取り付けられて音叉型水晶振動子が作製されることになる。このようにして作製された音叉型水晶振動子の共振周波数としては、例えば２０ｋＨｚ、３２ｋＨｚ、４０ｋＨｚ、６０ｋＨｚ、７５ｋＨｚ、７７．５ｋＨｚなどが掲げられる。また、これら周波数以外の音叉型水晶振動子も作製することは可能である。また、表面実装型の音叉型水晶振動子等として作製してもよい。
以上説明したように、本形態では、上記第２成形工程において、エッチングストップ技術を利用して適切なエッチング量だけエッチング処理を行い、これによって音叉型水晶ウェハ１Ａに成形される溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法を設計寸法どおりの最適値に設定することができるようにしている。つまり、水晶基板２を水晶エッチング液に浸漬しておく時間（エッチング時間）を厳密に管理する必要がなく、必要最短時間以上のエッチング時間を確保すれば適切な深さ寸法の溝部１１ｃ，１２ｃが成形されることになる。即ち、上記溝部パターニングにおけるフォトレジスト層５の除去幅寸法Ｗを適切に設定しておくのみで、エッチング時間が長すぎても適切な深さ寸法の溝部１１ｃ，１２ｃが得られ、この溝部１１ｃ，１２ｃを高い加工精度をもって成形できる。その結果、ＣＩ値を効果的に低く抑えることができると共に、振動周波数のバラツキを抑制することができ、しかも、エッチング時間を管理する必要がないため、制御動作の簡素化を図ることもできる。
更には、生産効率の向上を図るべく、単位時間当たりのエッチング量が大きく得られる水晶エッチング液を使用して短時間で溝部１１ｃ，１２ｃの成形が完了できるようにした場合であっても、溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法が設計寸法からずれてしまうといったことはなく、音叉型水晶ウェハ１Ａの生産効率の向上と歩留まりの向上とを両立することができる。
また、上述した如く、エッチングストップ技術によって得られたエッチング面は結晶面が現れており、上記ピットは、この結晶面から露出するものではないので、溝部１１ｃ，１２ｃにピットが露出してしまうことが回避できる。このため、音叉型水晶振動片１の各脚部１１，１２それぞれに所定形状（ピットが露出していない形状）の溝部１１ｃ，１２ｃを形成することが可能になる。その結果、水晶ウェハの質量が目標質量となるようにエッチングすることができ、水晶振動子の発振周波数を目標周波数に合わせ込むことが可能になる。
【実施例２】  次に、実施例２について説明する。本形態に係る音叉型水晶振動片１の成形方法は、水晶基板２に対して、音叉型水晶ウェハの外形の所定形状への成形と溝部１１ｃ，１２ｃの成形とを同時に行うものである。以下、この成形工程について図４を用いて説明する。
図４における（ａ）〜（ｇ）の各工程は上述した実施例１における図２（ａ）〜（ｇ）の各工程と同一であるのでここでの説明は省略する。
上記図４（ｇ）の工程の後、図４（ｈ）に示すように、フォトレジスト層５の一部を除去する。具体的には、成形しようとする溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分のフォトレジスト層５を除去する溝部パターニングを行う。
本実施例２にあっても、この溝部パターニングによって除去されるフォトレジスト層５の除去幅寸法Ｗを、成形しようとする溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法（設計寸法）に応じて予め決定している。
次に、図４（ｉ）に示すように、上記図４（ｈ）でフォトレジスト層５が形成されていない部分のＡｕ膜３２のみをＡｕエッチング液によって除去する。これにより、溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分では、金属膜としてＣｒ膜３１のみが残った状態になる。
その後、図４（ｊ）に示すように、図４（ｉ）で残っていたフォトレジスト層５をすべて除去する。これにより、溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分ではエッチング遅延膜として機能するＣｒ膜３１のみが存在し、溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分以外の金属膜としてはＣｒ膜３１とＡｕ膜３２の２層が存在することになる。
尚、ＣｒとＡｕとを比較した場合、Ｃｒの方がエッチングレートが高い。つまり、エッチング液（本形態の場合には、フッ酸＋フッ化アンモニウム溶液）により容易に溶融する材料である。これに対し、Ａｕはエッチング液による溶融は殆どない材料である。
続いて、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、金属膜３１，３２が存在しておらず水晶基板２が露出している部分がエッチングされることになる。この際、溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分では金属膜としてＣｒ膜３１が存在しているのみであるため、このＣｒ膜３１も水晶エッチング液によってエッチング（溶融除去）されていく。図４（ｋ）は、この外形エッチング工程の途中の状態であって、溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分のＣｒ膜３１が完全に除去された状態を示している。この時、未だ外形エッチング工程は完了しておらず、部分的に水晶基板２が薄板の状態で残っている。
この状態を経て、更に水晶エッチング液によるエッチングを進めていくと、Ｃｒ膜３１が完全に除去された溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分においても水晶基板２のエッチングが開始される。つまり、水晶ウェハ外形エッチング工程と溝部エッチング工程とが並行されることになる。
このエッチング工程を継続することにより、水晶ウェハ１Ａの外形が所定の音叉型形状に成形されると共に、溝部１１ｃ，１２ｃの成形部分では、エッチングストップ作用によりエッチングが停止する。この状態では、その後、水晶ウェハ１Ａを水晶エッチング液に浸漬し続けても形状変化することはない。つまり、上記図４（ｈ）に示した溝部パターニングにおけるフォトレジスト層５の除去幅寸法Ｗを適切に設定しておくのみで、エッチング時間が長すぎても適切な深さ寸法の溝部１１ｃ，１２ｃが得られ、この溝部１１ｃ，１２ｃを高い加工精度をもって成形できる。
これにより、図４（ｌ）に示すように、脚部の表裏面に設計寸法どおりの深さ寸法を有する溝部１１ｃ，１２ｃが成形され、この脚部は断面形状が略Ｈ型となる。このようにして所定の外形形状であって主面に溝部１１ｃ，１２ｃを有する水晶ウェハ１Ａが成形され、残っている各金属膜３１，３２をＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去して、図４（ｍ）に示すような断面略Ｈ型の脚部を備えた音叉型水晶ウェハ１Ａが完成する。
尚、本形態においても、図４（ｌ）に示す状態で水晶ウェハ１Ａ上に残っている金属膜３１，３２は、除去することなく、その後に行われる電極形成時の配線パターンの一部として利用したり、音叉型水晶振動子の周波数調整時に部分的に除去するための重み付け電極として利用してもよい。
以上説明したように、本形態では、上述した実施例１における効果に加えて以下に述べる効果を奏することができる。つまり、水晶基板２に対するエッチング工程を一度行うのみで音叉型水晶ウェハ１Ａの外形を所定の音叉型形状に成形できると共に、その主面に溝部１１ｃ，１２ｃを成形することができる。つまり、水晶基板２に対して複数回のエッチングを行うことがないため、加工作業の煩雑化や加工時間の長時間化を回避することができると共に、水晶ウェハ１Ａ表面の面荒れ等の不具合を招くことがなく高品質の音叉型水晶ウェハ１Ａを作製することができる。
【実施例３】  次に、実施例３について説明する。上述したように、溝部１１ｃ，１２ｃは、その設計幅寸法によってその深さ寸法が決定されるため、溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法を必要以上に大きくすることなしに、幅寸法のみを大きくするといったことが上記実施例１及び２における方法では実現できない。本実施例３は、これを実現するための方法である。つまり、図５（図１に相当する図）に示すように、深さ寸法は上記実施例のものと等しく、且つ幅寸法が上記実施例のものよりも大きい溝部１１ｃ，１２ｃを、上記エッチングストップ技術を用いて実現するのが本実施例３である。
本実施例３に係る音叉型水晶ウェハの成形方法も、被成形物としての水晶基板を、溝部１１ｃ，１２ｃを除いて所定形状（音叉型形状）に成形するための第１成形工程と、この第１成形工程の後に行われ、溝部１１ｃ，１２ｃを成形するための第２成形工程とによって行われる。
＜第１成形工程＞
先ず、第１成形工程を図６を用いて説明する。この図６は、図５においてＶＩ−ＶＩ線に沿った断面における加工状態を示している。
この第１成形工程における図６（ａ）〜（ｆ）の各工程は上述した実施例１における図２（ａ）〜（ｆ）の各工程と同一であるのでここでの説明は省略する。尚、以下の各実施例の図面では、Ｃｒ及びＡｕで成る金属膜３を一つの層として表す。
図６（ｆ）に示すようにフォトレジスト層４をすべて除去した後、図６（ｇ）に示すように、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域Ａと枠部Ｃのみを残し外形エッチングを行う。
その後、図６（ｈ）に示すように、振動片成形領域Ａ及び枠部Ｃに対してフォトレジスト層５を形成する。
以上が第１成形工程である。この第１成形工程によって水晶基板２から音叉形状の音叉型水晶ウェハ、つまり、２本の脚部１１，１２を備えた形状が成形されることになる。この状態では、未だ、溝部１１ｃ，１２ｃは成形されていない。
＜第２成形工程＞
次に、溝部１１ｃ，１２ｃを成形するための第２成形工程を図７を用いて説明する。この図７では、一方の脚部１１についてのみ示している。他方の脚部１２においても同様の加工が同時に行われる。
この第２成形工程では、先ず、図７（ａ）に示すように、フォトレジスト層５の一部を除去する。具体的には、溝部１１ｃに相当する部分であって、この溝部１１ｃの両サイド、つまり、図７（ａ）において溝部１１ｃの左右両側縁部分のみに対してフォトレジスト層５を除去する溝部サイドパターニングを行う。詳しくは、本形態では図７（ａ）において仮想線で示す形状の溝部１１ｃを成形する。この場合、本溝部サイドパターニングでは、この仮想線で示す形状の図中の左右両側縁部分のみに対してフォトレジスト層５を除去している。このため、脚部１１に相当する部分では３箇所（図７（ａ）の如く、左右両側と中央の３箇所）にフォトレジスト層５が残ることになる。この場合のフォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗも上述した各実施例と同様に、成形しようとする溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法（設計寸法）に応じて予め決定している。
続いて、図７（ｂ）に示すように、溝部１１ｃに相当する部分の金属膜３をＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。つまり、上記溝部サイドパターニングにおいてフォトレジスト層５が除去された部分に対応する金属膜３のみが除去される。
そして、図７（ｃ）に示すように、フォトレジスト層５を除去した後、図７（ｄ）に示すように、水晶エッチング液により水晶基板２をエッチングする。これにより、溝部１１ｃの両サイドのみがエッチングされて、サイド溝部１１ｄ，１１ｄが成形されることになる。
この際、エッチング処理が行われる領域の面積（水晶基板２上の面積であって幅寸法が上記Ｗの箇所の面積）は小さいため、エッチングストップ作用により、水晶基板２のエッチング量は規制される。つまり、ある程度エッチングが進んだ時点でエッチング面に結晶面が現れ、これにより、継続して水晶エッチング液に浸漬しておいてもエッチングが進むことはない。即ち、上記図７（ａ）で示した溝部サイドパターニングにおいて、フォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗを、溝部１１ｃの設計深さ寸法に応じて予め設定しておくことにより、このエッチングストップ発生時点におけるサイド溝部１１ｄの深さを所望の寸法に設定することができる。上述の場合と同様に、溝部サイドパターニングにおいてもフォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗとサイド溝部１１ｄの深さ寸法とは相関がある。このため、成形しようとする溝部１１ｃの設計深さ寸法に応じて幅寸法Ｗを予め設定しておくことにより、サイド溝部１１ｄの深さを所望の寸法に設定することが可能である。具体的な例を掲げると、幅寸法Ｗを２８μｍとした場合にはサイド溝部１１ｄの深さは２３μｍとなり、幅寸法Ｗを４５μｍとした場合にはサイド溝部１１ｄの深さは３６μｍとなる。尚、これら数値は水晶エッチング液の種類など各種条件によって異なる。以上が、本発明における外縁エッチング工程である。
次に、図７（ｅ）に示すように、金属膜３の表面に対してフォトレジスト層６を形成する。そして、これらフォトレジスト層６のうち、図７（ｆ）に示すように、中央に位置するフォトレジスト層６のみを除去した後、図７（ｇ）に示すように、このフォトレジスト層６の除去に伴って露出した金属膜３のみをＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。
その後、図７（ｈ）に示すように、フォトレジスト層６を除去した後、図７（ｉ）に示すように、水晶エッチング液により水晶基板２をエッチングする。これにより、一対のサイド溝部１１ｄ，１１ｄの間に残っていた水晶基板２の一部分がエッチングされることになる。つまり、成形しようとする溝部１１ｃの中央部分に残っていた水晶をエッチングにより除去して所定形状の溝部１１ｃが成形され、脚部１１は断面形状が略Ｈ型に成形される。この場合、完成品としての溝部１１ｃの深さ寸法は、エッチング時間に拘わりなく、上記図７（ｄ）で成形されたサイド溝部１１ｄの深さ寸法に略一致することになる。言い換えると、完成品としての溝部１１ｃの深さ寸法は図７（ｄ）の時点で決定されていることになる。以上が、本発明における中央エッチング工程である。
このようにして脚部１１を断面略Ｈ型に成形した後、残っている金属膜３を除去することにより、音叉型水晶ウェハが完成する。
以上説明したように、本形態では、第２成形工程において、先ず、比較的狭い領域に対し、エッチングストップ技術を利用して適切なエッチング量だけ予めエッチング処理を行っておく（外縁エッチング工程）。その後、残されたエッチング領域に対してエッチング処理を行う（中央エッチング工程）。この中央エッチング工程では、外縁エッチング工程で適切に得られたエッチング量に従ってエッチング領域の全体が所定量だけエッチングされることになる。このため、最終的に得られるエッチング領域のエッチング量は、その全体に亘って適切に設定されることになり、水晶ウェハに成形される溝部１１ｃ，１２ｃの加工精度の向上を図ることができる。その結果、ＣＩ値を効果的に低く抑えることができると共に、振動周波数のバラツキを抑制することができる。また、エッチングストップ技術を利用したことによって、外縁エッチング工程及び中央エッチング工程の何れにおいてもエッチング時間の制御を行うことなしに高い加工精度を得ることができ、制御動作の簡素化を図ることもできる。更に、本形態では、溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法を必要以上に大きくすることなしに、幅寸法のみを大きくするといったことが可能であり、溝部１１ｃ，１２ｃの設計自由度の拡大を図ることができる。本実施例３では、上記実施例１及び２における方法によって成形された溝部１１ｃ，１２ｃよりも幅寸法が大きい溝部１１ｃ，１２ｃが成形されている。
また、従来のエッチング方法では、溝部全体に亘って同時にエッチングしていたために、形成される溝部の底面は、水晶ウェハの主面１１ａ，１２ａに対して傾斜した面として形成されてしまう（例えば図１８（ｂ）に示す形状）。これに対し、本形態では、外縁エッチング工程において溝部１１ｃ，１２ｃの中央部に突起状に水晶を残しておき（例えば図１８（ａ）に示す形状）、その後の中央エッチング工程において、この突起状に残っている水晶をエッチングしていくことより、溝部１１ｃ，１２ｃの中央部を水晶ウェハの主面１１ａ，１２ａに略平行な平坦面として形成することができる。このため、音叉型水晶ウェハの左右脚部１１，１２の断面形状を略対称形状に成形することが可能になり、それぞれの振動特性の均等化を図ることができる。また、溝部１１ｃ，１２ｃ内に形成される励振電極１３，１４の膜厚も略均一に得ることが可能である。その結果、この水晶ウェハを使用して作製される水晶振動子の特性を良好に得ることができ、高性能化を図ることが可能になる。
【実施例４】  次に、実施例４について説明する。本形態に係る音叉型水晶振動片１の成形方法は、上記実施例３の場合と同様に、溝部１１ｃ，１２ｃの成形工程においては外縁エッチング工程を行った後に中央エッチング工程を行うものである。それに加えて、本実施例４は、音叉型水晶ウェハの外形の所定形状への成形とサイド溝部１１ｄの成形とを同時に行うものである。以下、この成形工程について図８及び図９を用いて説明する。
図８における（ａ）〜（ｃ）の各工程は上述した実施例１における図２（ａ）〜（ｃ）の各工程と同一であるのでここでの説明は省略する。
その後、図８（ｄ）に示すように、作製しようとする音叉型水晶ウェハの形状に合致する振動片成形領域Ａと、水晶基板２の外縁部分である枠部Ｃと、溝部１１ｃ，１２ｃの成形領域の一部分にそれぞれフォトレジスト層４，４が残るようにフォトレジスト層を一部除去し、外形パターニングを行う。
この溝部１１ｃ，１２ｃの成形領域の一部分に残すフォトレジスト層４，４としては、溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分であって、上述した実施例３における図７（ａ）で示した溝部サイドパターニングと同様に、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイド、つまり、図８（ｄ）において溝部１１ｃ，１２ｃの左右両側縁部分のみに対してフォトレジスト層４を除去する。そして、この場合のフォトレジスト層５を除去する幅寸法も上述した各実施例と同様に、成形しようとする溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法（設計寸法）に応じて予め決定している。
次に、図８（ｅ）に示すように、上記図８（ｄ）でフォトレジスト層４が形成されていない部分の金属膜３をＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。これにより、金属膜３が除去された部分には、水晶基板２が露出することになる。
その後、図８（ｆ）に示すように、図８（ｅ）で残っていたフォトレジスト層４をすべて除去する。
次に、各脚部１１，１２を拡大表示する図９（ａ）に示すように、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域Ａと枠部Ｃのみを残し外形エッチングを行う。この際、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイドもエッチングされ、サイド溝部１１ｄ，１２ｄが成形されることになる。この際にも、エッチング処理が行われる領域の面積（水晶基板２上の面積）は小さいため、エッチングストップ作用により、水晶基板２のエッチング量は規制される。つまり、ある程度エッチングが進んだ時点でエッチング面に結晶面が現れ、これにより、継続して水晶エッチング液に浸漬しておいてもエッチングが進むことはない。つまり、上記図８（ｄ）で示した溝部サイドパターニングにおいて、フォトレジスト層４を除去する幅寸法を、溝部１１ｃ，１２ｃの設計深さ寸法に応じて予め設定しておくことにより、このエッチングストップ発生時点におけるサイド溝部１１ｄ，１２ｄの深さを所望の寸法に設定することができる。
図９（ｂ）〜（ｆ）の各工程は上述した実施例３における図７（ｅ）〜（ｉ）の各工程と同一であるので、ここでの説明は省略する。
本形態においても、上記実施例３の場合と同様に、水晶ウェハに成形される溝部１１ｃ，１２ｃの加工精度の向上を図ることができる。その結果、ＣＩ値を効果的に低く抑えることができると共に、振動周波数のバラツキを抑制することができる。また、エッチングストップ技術を利用したことによって、エッチング時間の制御を行うことなしに高い加工精度を得ることができ、制御動作の簡素化を図ることもできる。更に、本形態では、音叉型水晶ウェハの外形エッチングとサイド溝部１１ｄ，１２ｄのエッチングとを同時に行うことができる。つまり、上記実施例３のものに対して水晶基板２に対するエッチング回数を削減することができ、水晶ウェハ表面の面荒れ等の不具合を招くことがない。更に、上記実施例１の場合と同様に、溝部１１ｃ，１２ｃの中央部を水晶ウェハの主面１１ａ，１２ａに略平行な平坦面として形成することができるため、左右脚部１１，１２の断面形状を略対称形状に成形することができ、且つ励振電極１３，１４の膜厚も均一に得ることができて、水晶振動子の特性を良好に得ることができる。
【実施例５】  次に、実施例５について説明する。本形態に係る音叉型水晶振動片１の成形方法も、上述した実施例４の場合と同様に、音叉型水晶ウェハの外形の所定形状への成形とサイド溝部１１ｄ，１２ｄの成形とを同時に行うものである。以下、この成形工程について図１０及び図１１を用いて説明する。
図１０における（ａ）〜（ｆ）の各工程は上述した実施例４における図８（ａ）〜（ｆ）の各工程と同一であるのでここでの説明は省略する。
その後、図１０（ｇ）に示すように、水晶基板２の全面にフォトレジスト層５を形成する。この場合、水晶基板２には未だサイド溝部１１ｄ，１２ｄが成形されていないので、スピンコート法によってフォトレジスト層５を水晶基板２の全面に均一に形成することが可能である。このため、高いパターニング精度を得ることができる。
そして、図１０（ｈ）に示すように、フォトレジスト層５の一部を除去する。具体的には、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイドに位置している金属膜３を覆っているフォトレジスト層５のみを残し、それ以外のフォトレジスト層５を除去する。
次に、各脚部１１，１２を拡大表示する図１１（ａ）に示すように、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域Ａと枠部Ｃのみを残し外形エッチングを行う。この際、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイドもエッチングされ、サイド溝部１１ｄ，１２ｄが成形されることになる。この際にも、エッチング処理が行われる領域の面積（水晶基板２上の面積）は小さいため、エッチングストップ作用により、水晶基板２のエッチング量は規制される。つまり、ある程度エッチングが進んだ時点でエッチング面に結晶面が現れ、これにより、継続して水晶エッチング液に浸漬しておいてもエッチングが進むことはない。つまり、上記図１０（ｄ）で示した溝部サイドパターニングにおいて、フォトレジスト層４を除去する幅寸法を、溝部１１ｃ，１２ｃの設計深さ寸法に応じて予め設定しておくことにより、このエッチングストップ発生時点におけるサイド溝部１１ｄ，１２ｄの深さを所望の寸法に設定することができる。
図１１（ｂ）〜（ｄ）の各工程は上述した実施例３における図７（ｇ）〜（ｉ）の各工程と同一であるので、ここでの説明は省略する。
本形態においても、上記各実施例の場合と同様に、溝部１１ｃ，１２ｃの加工精度の向上を図ることができ、ＣＩ値の抑制及び振動周波数のバラツキの抑制を図ることができる。また、エッチングストップ技術を利用したことによる制御動作の簡素化を図ることもできる。更に、上記実施例４の場合と同様に、水晶基板２に対するエッチング回数を削減することができ、水晶ウェハ表面の面荒れ等の不具合を招くことがない。また、溝部１１ｃ，１２ｃの中央部を水晶ウェハの主面１１ａ，１２ａに略平行な平坦面として形成することができ、水晶振動子の特性を良好に得ることができる。
【実施例６】  次に、実施例６について説明する。本形態に係る音叉型水晶振動片１の成形方法は、溝部１１ｃ，１２ｃの成形工程として、外縁エッチング工程の開始後で且つその終了前に中央エッチング工程を開始させるものである。つまり、中央エッチング工程の開始時には、この中央エッチング工程と外縁エッチング工程とが並行されるものである。以下、この成形工程について図１２及び図１３を用いて説明する。
図１２における（ａ）〜（ｇ）の各工程は上述した実施例５における図１０（ａ）〜（ｇ）の各工程と同一であるのでここでの説明は省略する。
その後、図１２（ｈ）に示すように、フォトレジスト層５の一部を除去する。具体的には、溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分のうち中央エッチング工程においてエッチングされる領域（以下、この領域を溝中央領域と呼ぶ）のみのフォトレジスト層５を除去するパターニングを行う。そして、この場合のフォトレジスト層５を除去する幅寸法も上述した各実施例と同様に、成形しようとする溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法（設計寸法）に応じて予め決定している。
次に、図１２（ｉ）に示すように、上記図１２（ｈ）でフォトレジスト層５が形成されていない部分の金属膜３のうちＡｕのみをＡｕエッチング液によって除去する。これにより、溝中央領域に相当する部分では、本発明でいうエッチング遅延膜として機能するＣｒ膜のみが残った状態になる。
そして、図１２（ｊ）に示すように、フォトレジスト層５の一部を除去する。具体的には、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイドに位置している金属膜３を覆っているフォトレジスト層５のみを残し、それ以外のフォトレジスト層５を除去する。
次に、各脚部１１，１２を拡大表示する図１３（ａ）に示すように、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域Ａと枠部Ｃのみを残し外形エッチングを行う。この際、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイドもエッチングされ、サイド溝部１１ｄ，１２ｄが成形され始める。この際、溝中央領域に相当する部分では金属膜３としてＣｒ膜が存在しているのみであるため、このＣｒ膜も水晶エッチング液によってエッチング（溶融除去）されていく。図１３（ｂ）は、この外形エッチング工程の途中の状態であって、溝中央領域に相当する部分のＣｒ膜が完全に除去された状態を示している。この時、未だ外形エッチング工程及びサイド溝部１１ｄ，１２ｄのエッチング工程（外縁エッチング工程）は完了していない。
この状態を経て、更に水晶エッチング液によるエッチングを進めていくと、図１３（ｃ）に示すように、Ｃｒ膜が完全に除去された溝中央領域に相当する部分においても水晶基板２のエッチングが開始される。つまり、水晶ウェハ外形エッチング工程と外縁エッチング工程と中央エッチング工程とが並行されることになる。
このエッチング工程を所定時間継続していくと、水晶基板２が所定の音叉型に成形される。また、溝部１１ｃ，１２ｃの成形にあっては、先ず、外縁エッチング工程が上記エッチングストップ作用により完了する。これにより、サイド溝部１１ｄ，１２ｄが成形される。その後、中央エッチング工程のエッチング量が上記サイド溝部１１ｄ，１２ｄの深さに達した時点でエッチングが進むことがなくなり、所定深さの溝部１１ｃ，１２ｃが成形される（図１３（ｄ）参照）。
本形態においても、上記各実施例の場合と同様に、溝部１１ｃ，１２ｃの加工精度の向上を図ることができ、ＣＩ値の抑制及び振動周波数のバラツキの抑制を図ることができる。また、エッチングストップ技術を利用したことによる制御動作の簡素化を図ることもできる。更に、本形態では、水晶ウェハ外形エッチング工程と外縁エッチング工程と中央エッチング工程とが並行されるため、水晶基板２に対するエッチング回数が１回で済み、水晶ウェハ表面の面荒れ等の不具合を確実に阻止することができる。また、加工作業の煩雑化及び加工時間の短縮化を図ることもできる。また、溝部１１ｃ，１２ｃの中央部を水晶ウェハの主面１１ａ，１２ａに略平行な平坦面として形成することができ、水晶振動子の特性を良好に得ることができる。
尚、本実施例６及び上述した実施例２では、Ｃｒ膜３１のみを存在させる領域と、Ｃｒ膜３１及びＡｕ膜３２の２層を存在させる領域とを備えさせ、Ｃｒ膜３１のみを存在させた領域においてのみエッチング動作の開始が遅延されるようにしていた。これに限らず、Ｃｒ膜を存在させる領域と、酸化Ｃｒ膜を存在させる領域とを備えさせ、Ｃｒ（非酸化）膜を存在させた領域においてのみエッチング動作の開始が遅延されるようにしてもよい。このＣｒ膜に対して部分的に酸化させる手法としては、エキシマＵＶ照射、ＵＶ−Ｏ３ドライ洗浄、Ｏ２プラズマなどが掲げられる。
【実施例７】  次に、実施例７について説明する。上述した各実施例では、溝部１１ｃ，１２ｃの底部が主面１１ａ，１２ａに略平行な平坦面となるように中央エッチング工程を行っていた。本形態は、この中央エッチング工程の終了時点で、溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部が残るようにしたものである。つまり、溝部１１ｃ，１２ｃの底部の突起部が完全にエッチング除去されて平坦面となる前に中央エッチング工程を終了させるようにしている。この中央部のエッチング工程は、上述した実施例３〜６それぞれに対して適用可能である。
先ず、上述した実施例３において溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部を残すようにした場合の工程について図１４を用いて説明する。この図１４は、上記実施例３の第２成形工程（図７）に相当する図である。つまり、図１４に示す工程の前工程として図６に示す第１成形工程が既に完了している。
図１４における（ａ）〜（ｇ）の各工程は上述した実施例３における図７（ａ）〜（ｇ）の各工程と同一であるのでここでの説明は省略する。
図１４（ｈ）に示すように、フォトレジスト層６を除去した後、水晶エッチング液により水晶基板２をエッチングする。これにより、一対のサイド溝部１１ｄ，１１ｄの間に残っていた水晶基板２の一部分（突起部２１）のエッチングが開始される。そして、このエッチング時間を比較的短時間（上述した実施例３の場合よりも短時間）で終了させることにより、図１４（ｉ）に示すように、溝部１１ｃの底部には突起部２１が残る。
このようにして溝部１１ｃの底部に突起部２１を残した状態で中央エッチング工程を終了する。この場合、溝部１１ｃ内の表面積の拡大を図ることができ、溝部１１ｃ内に形成される励振電極１３の面積も拡大できて、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能になる。
また、このＣＩ値の抑制効果は、溝部１１ｃが形成されている部分の断面において最も薄肉の部分の厚さ寸法に依存することが実験により確認されている。つまり、本実施例において成形される水晶ウェハにあっては、溝部１１ｃの断面において最も薄肉の部分の厚さを可能な限り小さくしながらも溝部１１ｃの中央部に突起部２１を残すことで、水晶ウェハの剛性を十分に確保しながらＣＩ値を十分に低く抑えることが可能になる。
図１５は、上記実施例４において溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１が残るようにした場合における図９に相当する図である。図１６は、上記実施例５において溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１が残るようにした場合における図１１に相当する図である。図１７は、上記実施例６において溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１が残るようにした場合における図１３に相当する図である。
これら何れにおいても、一対のサイド溝部１１ｄ，１１ｄの間に残っていた水晶基板２の一部分（突起部２１）のエッチング動作にあっては、そのエッチング処理を比較的短時間で終了させることにより、溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１，２１が残るようにしている。これにより、溝部１１ｃ内の表面積の拡大を図ることができ、溝部１１ｃ内に形成される励振電極１３の面積も拡大できて、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能になる。
【実施例８】  次に、実施例８について説明する。上述した各実施例では、音叉型水晶振動片１の各脚部１１，１２それぞれに１つの溝部１１ｃ，１２ｃを形成していた。本実施例では、各脚部１１，１２それぞれに複数のエッチング領域（小面積エッチング領域）を設定し、これら小面積エッチング領域の集合によってエッチング加工範囲を設計したものである。
本実施例に係る音叉型水晶振動子に備えられる音叉型水晶振動片１の第１タイプを図１９に示している。また、本実施例に係る音叉型水晶振動子に備えられる音叉型水晶振動片１の第２タイプを図２０に示している。
先ず、図１９に示すものでは、各脚部１１，１２それぞれに互いに独立した１０個の小面積エッチング領域１１Ａ，１１Ａ，…、１２Ａ，１２Ａ，…を形成し、各小面積エッチング領域１１Ａ，１１Ａ，…、１２Ａ，１２Ａ，…に対して、上述した各実施例の場合と同様のエッチング処理を行って溝部１１ｃ，１１ｃ，…、１２ｃ，１２ｃ，…を形成している。
この場合、各脚部１１，１２それぞれにおける溝部１１ｃ，１１ｃ，…、１２ｃ，１２ｃ，…の形成領域の総面積は比較的大きく得られ、それでいて個々の溝部１１ｃ，１１ｃ，…、１２ｃ，１２ｃ，…にあっては、底面の面積が小さいのでエッチングストップ技術を利用して所定量のエッチング処理を行うことができる。
上述した如く、エッチングストップ技術によって得られたエッチング面は結晶面が現れており、上記ピットは、この結晶面から露出するものではないので、エッチング領域の全体としてエッチング面にピットが露出してしまうことが回避できる。このため、音叉型水晶振動片１の各脚部１１，１２それぞれに所定形状の溝部１１ｃ，１２ｃを形成することが可能になる。このように、複数の小面積エッチング領域１１Ａ，１１Ａ，…、１２Ａ，１２Ａ，…の集合によって音叉型水晶振動片１の各脚部１１，１２にエッチング領域を設定していることで、ピットの露出を抑制しながらも面積の比較的大きなエッチング加工範囲を得ることが可能になる。特に、低インピーダンス化を図ることができる比較的大型の音叉型水晶振動片１に適用した場合には、エッチング加工範囲におけるピットの露出個数を大幅に削減することができ、音叉型水晶振動子の発振周波数を目標周波数に合わせ込むことが可能になる。
また、図１９に示すものでは、小面積エッチング領域１１Ａ、１２Ａとして面積の異なる２種類を設計しているが、全ての小面積エッチング領域１１Ａ、１２Ａに対して１回のエッチング処理によって溝部１１ｃ，１２ｃを形成してもよいし（上述した実施例１や２と同様のエッチング処理による形成）、面積の大きい側の小面積エッチング領域１１Ａ、１２Ａに対しては、上述した外縁エッチング工程と中央エッチング工程とによって溝部１１ｃ，１２ｃを形成するようにしてもよい（上述した実施例３〜７と同様のエッチング処理による形成）。尚、各脚部１１，１２の基端部分の小面積エッチング領域１１Ａ、１２Ａを他の小面積エッチング領域１１Ａ、１２Ａよりも小さくしているのは、図示しない引き回し電極や側面電極の主面への回り込み寸法を大きく確保して電極間のショートを回避するためである。
また、図２０に示すものでは、図１９で示した各小面積エッチング領域１１Ａ，１１Ａ，…、１２Ａ，１２Ａ，…を部分的に互いに連続させたものである。この場合にも、ピットの露出を抑制しながらも面積の比較的大きなエッチング加工範囲を得ることが可能になり、特に、大型の音叉型水晶振動片１に適用した場合には、エッチング加工範囲におけるピットの露出個数を大幅に削減することができ、音叉型水晶振動子の発振周波数を目標周波数に合わせ込むことが可能になる。
また、この図２０に示す形状の小面積エッチング領域１１Ａ，１１Ａ，…、１２Ａ，１２Ａ，…に対してエッチング処理を行う際においても、全ての小面積エッチング領域１１Ａ、１２Ａに対して１回のエッチング処理によって溝部１１ｃ，１２ｃを形成してもよいし（上述した実施例１や２と同様のエッチング処理による形成）、面積の大きい側の小面積エッチング領域１１Ａ、１２Ａに対しては、上述した外縁エッチング工程と中央エッチング工程とによって溝部１１ｃ，１２ｃを形成するようにしてもよい（上述した実施例３〜７と同様のエッチング処理による形成）。
−その他の実施例−
以上説明した各実施例は何れも音叉型水晶ウェハのエッチングによる成形方法に本発明を適用した場合であった。本発明はこれに限らず、その他の水晶ウェハ（ＡＴカット水晶ウェハ等）の成形にも適用可能である。
また、各実施例は何れもウエットエッチングによって水晶基板２を所定の音叉型形状に成形する場合について説明した。本発明はこれに限らず、ドライエッチングによって水晶基板２を音叉型形状に成形する場合についても適用可能である。
また、本発明は、水晶ウェハに限らず、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムなどを使用した圧電振動片や、その他種々の電子部品の製造に適用することも可能である。更に、被成形物として圧電材料に限らず、ガラス、金属、半導体などの種々の材料に対しても適用可能である。
また、上記実施例３〜７では、外縁エッチング工程にあっては、溝部１１ｃ，１２ｃにおける矩形状の開口の各辺のうち互いに対向する１対の辺及びその周辺のみに対してエッチング処理を行っていた。本発明はこれに限らず、矩形状の開口の各辺のうち一つの辺及びその周辺のみに対してエッチング処理を行ったり、３つの辺及びその周辺に対してエッチング処理を行ってもよい。
加えて、上述した如く溝部１１ｃ内に形成される励振電極１３の面積を拡大すれば、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能である。この点に鑑みれば、励振電極１３の面積を拡大するべく各脚部１１，１２の表面積を大きくする構成を採用することが好ましい。図２１及び図２２は、各脚部１１，１２の表面積を大きくするための各種構成を示している。これら形状の水晶ウェハを本発明に係るエッチング方法によって成形することでＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能である。
以下、図２１及び図２２に示した各水晶ウェハの形状について簡単に説明する。先ず、図２１は水晶ウェハの主面に凹部（溝部）を形成したものである。具体的に、（ａ）は、脚部１１，１２の長手方向に亘って複数の矩形状の溝部１１ｃ，１１ｃ，…、１２ｃ，１２ｃ，…を形成したものであって上述した実施例８のものと略同じ溝形状のものであ。（ｂ）は、脚部１１，１２の先端に開放する溝部１１ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｃ）は、水晶ウェハの基端に開放する溝部１１ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｄ）は、水晶ウェハの先端から基端に亘ってそれぞれに開放する溝部１１ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｅ）は、脚部１１，１２の幅方向に一対の矩形状の溝部１１ｃ，１１ｃ、１２ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｆ）は、脚部１１，１２の中央部に形成した溝部１１ｃ，１２ｃの底部に複数の段部を形成したものである。（ｇ）は、脚部１１，１２の複数箇所に円形の凹部１１ｃ，１１ｃ，…、１２ｃ，１２ｃ，…を形成したものである。（ｈ）は、各脚部１１，１２に形成されている溝部１１ｃ，１２ｃ同士を連結して連続した凹部としたものである。特に、図２１（ａ）、（ｅ）（ｇ）のものにあっては、エッチングストップ技術によって得られたエッチング面に結晶面が現れているため、エッチング領域の全体としてエッチング面にピットが露出してしまうことが回避でき、音叉型水晶振動子の発振周波数を目標周波数に合わせ込むことが容易である。
一方、図２２における（ａ）は、脚部１１，１２の外側コーナ部に溝部１１ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｂ）は、脚部１１，１２の内側コーナ部に溝部１１ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｃ）は、脚部１１，１２の中央部に形成した溝部１１ｃ，１２ｃの一部を側面１１ｂ，１２ｂに開放したものである。（ｄ）は、各脚部１１，１２の中央部から先端部に亘って溝部１１ｃ，１２ｃの底部と面一にしたものである。（ｅ）は、脚部１１，１２の表裏に亘る貫通孔１１ｅ，１２ｅと溝部１１ｃ，１２ｃとを併用したものである。
【産業上の利用可能性】  本発明に係るエッチング方法は、音叉型水晶振動子のＣＩ値を低く抑えるべく、音叉型水晶振動片の各脚部それぞれの表裏面に溝部を成形する場合に利用可能である。
【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】
2004010577.tif 000009
【図８】
2004010577.tif 000010
【図９】
2004010577.tif 000011
【図１０】
2004010577.tif 000012
【図１１】
2004010577.tif 000013
【図１２】
2004010577.tif 000014
【図１３】
2004010577.tif 000015
【図１４】
2004010577.tif 000016
【図１５】
2004010577.tif 000017
【図１６】
2004010577.tif 000018
【図１７】
2004010577.tif 000019
【図１８】
2004010577.tif 000020
【図１９】
2004010577.tif 000021
【図２０】
2004010577.tif 000022
【図２１】
2004010577.tif 000023
【図２２】
2004010577.tif 000024
【図２３】
2004010577.tif 000025
【図２４】
2004010577.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成16年5月14日(2004.5.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被成形物表面に設定された所定のエッチング領域をエッチングするためのエッチング方法であって、
上記エッチング領域に対するエッチング処理時に、このエッチング領域の形状に応じたエッチングストップ位置でエッチングが停止した時点のエッチング量が予め設定された設計エッチング量に略一致するように、上記エッチング領域の形状を予め設定しておくことを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
請求項１記載のエッチング方法において、
エッチング領域は矩形状であって、エッチング処理時におけるエッチングストップ位置でのエッチング量が設計エッチング量に略一致するように、エッチング領域の短辺側の幅寸法を予め設定しておくことを特徴とするエッチング方法。
【請求項３】
被成形物表面に設定された所定のエッチング領域をエッチングするためのエッチング方法であって、
上記エッチング領域のうち、その領域の外縁部の少なくとも一部分のみに対してエッチング処理を行う外縁エッチング工程と、
この外縁エッチング工程よりも遅れて開始され、上記エッチング領域のうち、外縁エッチング工程においてエッチングされた部分以外の領域に対してエッチング処理を行う中央エッチング工程とを有し、
上記外縁エッチング工程のエッチング処理に、上記請求の範囲第１項または２記載のエッチング方法を使用することを特徴とするエッチング方法。
【請求項４】
請求項３記載のエッチング方法において、
外形エッチング工程によって被成形物である水晶基板を音叉型形状の水晶ウェハに成形し、
上記外縁エッチング工程及び上記中央エッチング工程によって、上記水晶ウェハの主面上の中央部分に溝部を成形することを特徴とするエッチング方法。
【請求項５】
請求項４記載のエッチング方法において、
上記外縁エッチング工程では、上記溝部における矩形状の開口の各辺のうち互いに対向する１対の辺及びその周辺のみに対してエッチング処理を行う一方、
上記中央エッチング工程では、上記外縁エッチング工程によりエッチングされた１対の辺の間の領域に対してエッチング処理を行うことを特徴とするエッチング方法。
【請求項６】
請求項４記載のエッチング方法において、
被成形物である水晶基板を音叉型形状の水晶ウェハに成形する第１成形工程と、
この第１成形工程の後に行われ、上記水晶ウェハの主面に対して溝部を成形するための外縁エッチング工程及びその後に行われる中央エッチング工程で成る第２成形工程とを備えていることを特徴とするエッチング方法。
【請求項７】
請求項３記載のエッチング方法において、
被成形物である水晶基板を音叉型形状の水晶ウェハに成形する工程と上記外縁エッチング工程とを同時に行った後、上記中央エッチング工程を行うことにより、上記水晶ウェハの主面上の中央部分に溝部を成形することを特徴とするエッチング方法。
【請求項８】
請求項３または４記載のエッチング方法において、
上記エッチング領域のうち、上記中央エッチング工程によりエッチングされる領域の表面のみにエッチング遅延膜を予め存在させた状態で被成形物に対するエッチング処理を実行し、上記外縁エッチング工程の開始後、エッチング遅延膜を溶融除去し、その後、上記中央エッチング工程を開始することを特徴とするエッチング方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のうち何れか一つに記載のエッチング方法において成形されたエッチング成形品であって、
エッチング領域のエッチング面に結晶面が現れていることを特徴とするエッチング成形品。
【請求項１０】
被成形物をエッチング処理することによって、所定の外形形状及び溝部を有するエッチング成形品を成形するために、上記被成形物に対し、成形しようとするエッチング成形品の外縁よりも外側の領域をエッチングにより除去する外形エッチングと、被成形物上における溝部成形領域をエッチングにより凹陥させる溝部エッチングとを実行するエッチング方法であって、
上記溝部成形領域の表面のみにエッチング遅延膜を予め存在させた状態で被成形物に対するエッチング処理を実行し、上記外形エッチングの開始後、この外形エッチングと共にエッチング遅延膜を溶融し、このエッチング遅延膜を溶融除去した後に、上記溝部エッチングを開始することによって被成形物をエッチングするに際し、
上記溝部成形領域に対する溝部エッチング時に、この溝部成形領域の形状に応じたエッチングストップ位置でエッチングが停止した時点のエッチング量が予め設定された設計溝深さ寸法に略一致するように、上記エッチング遅延膜の形状を予め設定しておくことを特徴とするエッチング方法。
【請求項１１】
請求項１０記載のエッチング方法において、
エッチングレートが互いに異なる材料が積層され、上層が下層よりもエッチングレートが低い材料からなるコート層を、成形しようとするエッチング成形品の外縁よりも内側の領域に形成しておき、溝部成形領域に対応する上記上層のみを除去することにより露出した下層をエッチング遅延膜として利用して被成形物に対するエッチング処理を実行することを特徴とするエッチング方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１記載のエッチング方法において、
上記エッチング成形品を音叉型水晶ウェハとし、
上記溝部をその主面中央部に成形することを特徴とするエッチング方法。
【請求項１３】
請求項１０、１１または１２のうち何れか一つに記載のエッチング方法において成形されたことを特徴とするエッチング成形品。
【請求項１４】
請求項３〜８記載のエッチング方法において、
上記中央エッチング工程は、上記エッチング領域の中央部に突起部を残す状態でエッチング処理を終了することを特徴とするエッチング方法。
【請求項１５】
請求項３〜８記載のエッチング方法において、
上記中央エッチング工程は、上記エッチング領域の中央部が被成形物表面に略平行な平坦面になった状態でエッチング処理を終了することを特徴とするエッチング方法。
【請求項１６】
請求項１４記載のエッチング方法によって成形されたエッチング成形品であって、
上記エッチング領域の中央部に突起部が形成されていることを特徴とするエッチング成形品。
【請求項１７】
請求項１５記載のエッチング方法によって成形されたエッチング成形品であって、
上記エッチング領域の中央部には当該被成形物表面に略平行な平坦面が形成されていることを特徴とするエッチング成形品。
【請求項１８】
被成形物表面に設定されたエッチング加工範囲の内部を、互いに隣接する複数のエッチング領域に区画し、これらエッチング領域に対するエッチング処理として、請求項１乃至８、１０乃至１２、１４、１５のうち何れか一つに記載のエッチング方法を使用することを特徴とするエッチング方法。
【請求項１９】
請求項１８記載のエッチング方法において、
上記各エッチング領域を、互いに独立した溝部を被成形物表面に形成するものとして設定していることを特徴とするエッチング方法。
【請求項２０】
請求項１８記載のエッチング方法において、
上記各エッチング領域を、互いに連続する溝部を被成形物表面に形成するものとして設定していることを特徴とするエッチング方法。
【請求項２１】
請求項１８，１９または２０記載のエッチング方法において成形されたエッチング成形品であって、
上記被成形物表面において互いに隣接する複数のエッチング領域のエッチング面に結晶面が現れていることを特徴とするエッチング成形品。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶基板等の被成形物を所定形状にエッチング加工するためのエッチング方法及びその方法によって成形された水晶ウェハ等のエッチング成形品に係る。特に、本発明は、エッチング工程における制御動作の簡素化を図るための対策に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧電振動デバイスの一種類として、小型化を図ることが容易な音叉型水晶振動子が知られている。この種の振動子は、エッチング加工により音叉型に成形された水晶ウェハに対してフォトリソグラフィー技術を利用して表面に所定の電極が形成されて成る音叉型水晶振動片を備えている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、従来技術として、音叉型水晶振動片の各脚部それぞれの表裏面（主面）中央部に溝部を成形した構成が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。このように脚部の表裏面に溝部を成形した場合、振動片を小型化しても脚部の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができて有効である。この種の音叉型水晶振動子は、特に、時計等の精密機器に搭載するのに適している。
【０００４】
以下、この脚部の表裏面に溝部を備えた音叉型水晶ウェハの成形工程を、下記の特許文献２に開示されている方法に基づいて説明する。
【０００５】
先ず、図２３（ａ）に示すように水晶基板（水晶Ｚ板）１００を板状に加工する。次に、図示しないスパッタ装置によって、水晶基板１００の表裏面に、Ｃｒ（クロム）及びＡｕ（金）で成る金属膜１０１，１０１を蒸着する（図２３（ｂ）参照）。そして、このように形成した金属膜１０１，１０１の上にフォトレジスト層１０２，１０２を形成する（図２３（ｃ）参照）。
【０００６】
次に、作製しようとする音叉型水晶ウェハの形状（音叉型形状）に合致する振動片成形領域１０３と、水晶基板１００の外縁部分である枠部１０４，１０４にそれぞれフォトレジスト層１０２，１０２が残るようにフォトレジスト層１０２を一部除去し、外形パターニングを行う。この状態を断面で示したものが図２３（ｄ）であり、斜視図で示したものが図２４（ａ）である。この状態では、図２４（ａ）に示すように、音叉型水晶ウェハの所定形状が浮かび上がるように、フォトレジスト層１０２，１０２が形成される。
【０００７】
その後、図２３（ｅ）に示すように、上記図２３（ｄ）でフォトレジスト層１０２が形成されていない部分の金属膜１０１をＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。これにより、図２４（ｂ）に示すように、金属膜１０１が除去された部分には水晶基板１００が露出する。
【０００８】
次に、図２３（ｆ）に示すように、図２３（ｅ）で残っていたフォトレジスト層１０２をすべて除去する。その後、図２３（ｇ）に示すように、水晶基板１００の全面にフォトレジスト層１０５を形成する。
【０００９】
そして、図２３（ｈ）に示すように、フォトレジスト層１０５の一部を除去する。具体的には、上記振動片成形領域１０３及び枠部１０４以外の部分のフォトレジスト層１０５を除去するだけでなく、溝部１０６（図２３（ｋ）参照）に相当する部分のフォトレジスト層１０５も除去する溝部パターニングを行う。
【００１０】
次に、図２３（ｉ）に示すように、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域１０３及び枠部１０４のみを残す外形エッチングを行う。
【００１１】
続いて、図２３（ｊ）に示すように、音叉型水晶ウェハの脚部に成形する溝部１０６に相当する部分の金属膜１０１をＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。
【００１２】
そして、この水晶基板１００を、予め設定された所定時間だけ水晶エッチング液に浸漬する。これにより、水晶基板１００は、所定深さまでエッチングされ、脚部の表裏面に溝部１０６，１０６，…が成形されて、断面形状が略Ｈ型となる。その後、残っているフォトレジスト層１０５及び金属膜１０１を除去することにより、図２３（ｋ）に示すような断面略Ｈ型の脚部を備えた音叉型水晶ウェハが作製される。
【００１３】
このようにして作製された音叉型水晶ウェハに対し、その振動領域の各面に所定の電極が形成されて音叉型水晶振動片が作製され、この音叉型水晶振動片がパッケージ内に取り付けられることにより水晶振動子が作製される。
【００１４】
ところで、このように脚部の表裏面に溝部１０６，１０６，…を備える音叉型水晶ウェハにあっては、この溝部１０６に極めて高い加工精度が要求される。その理由について、以下に説明する。
【００１５】
上述のような溝部１０６を有する音叉型水晶振動子は、溝部１０６を設けないものに比べて振動周波数のバラツキが大きくなる傾向がある。このため、このバラツキを抑制するためには、この溝部１０６の加工を高い精度で行うことが有効である。
【００１６】
また、この溝部１０６が形成された音叉型水晶振動子は、ＣＩ値が低く抑えられるが、このＣＩ値を効果的に低く抑えるためには溝部１０６の加工を高い精度で行うことが必要である。
【００１７】
尚、以上の説明では音叉型水晶ウェハの外形及び溝部の加工に関して述べたが、その他の水晶ウェハ（ＡＴカット水晶ウェハ等）の加工においても同様に高い精度で加工が行えることが好ましい。
【特許文献１】特開平１０−２９４６３１号公報
【特許文献２】特開２００２−７６８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上述した特許文献２に開示されている方法では以下に述べる問題があった。
【００１９】
上述した脚部の表裏面に溝部１０６，１０６，…を成形するためのエッチング工程（図２３（ｊ）の状態のものを水晶エッチング液に浸漬する工程）では、時間の経過と共に水晶基板１００に対するエッチングが進んでいく。
【００２０】
このため、溝部１０６の深さ寸法を設計寸法どおりの最適値に加工するためには、水晶基板１００を水晶エッチング液に浸漬しておく時間（エッチング時間）を厳密に管理することが必要になる。つまり、このエッチング時間が短すぎる場合には溝部１０６の深さ寸法が十分に得られず、逆に、エッチング時間が長すぎる場合には溝部１０６の深さ寸法が大きくなり過ぎ、場合によっては表裏各面の溝部１０６，１０６同士が繋がってしまって脚部に貫通孔が成形されてしまうといった不具合が生じる。このようなことから、上記特許文献２に開示されている方法では、エッチング時間の管理が煩雑であり、作業性の悪化を招いていた。
【００２１】
特に、生産効率の向上を図る観点から、単位時間当たりのエッチング量が大きく得られる水晶エッチング液を使用して短時間で溝部１０６，１０６，…の成形が完了できるようにすることが考えられるが、この場合、エッチング時間が最適エッチング時間よりも僅かにずれただけでも溝部１０６の深さ寸法は設計寸法から大きくずれて水晶ウェハは不良品となってしまう。このため、特許文献２に開示されている方法では、水晶ウェハの生産効率の向上と歩留まりの向上とを両立させることが困難であった。
【００２２】
また、一般に、低インピーダンス化を図ることができるものとして比較的大型の音叉型水晶ウェハが挙げられる。この種の水晶ウェハは、エッチング加工によって脚部の表裏面に溝部が形成される。この溝部底面の面積は比較的大きく形成される。また、一般に水晶ウェハ内部には水晶育成過程で生成されるピットが複数箇所に存在しており、このピットは水晶エッチング液によって溶解することがない。
【００２３】
このため、上述したような溝部底面の面積が大きい構造では、そのエッチング過程において、その底面に多数のピットが露出してしまう可能性が高くなる。溝部の底面に多数のピットが露出した場合、このピットの露出部分の総体積分だけ水晶ウェハの質量が目標質量よりも大きくなってしまうことになり、水晶振動子の発振周波数を目標周波数に合わせ込むことができなくなってしまう。このピットの発生箇所や発生個数は不特定であるため、エッチング量（エッチング時間）の調整のみでピットの露出個数を抑制することは困難であり、上記特許文献２に開示されている方法では、水晶振動子に所望の発振周波数を得ることができない可能性が高くなるといった課題があった。
【００２４】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、水晶基板等の被成形物を加工するためのエッチング方法において、エッチング時間の管理を不要にすることでエッチング工程における制御動作の簡素化を図りながらも、被成形物として水晶基板を適用し、この水晶基板にエッチング加工により溝部を形成する場合、その溝部の底面におけるピットの露出を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、エッチング処理を行う際、そのエッチング処理が行われる領域の形状を予め設定しておくことでその領域に応じてエッチング量が決定される所謂エッチングストップ技術を利用してエッチング成形品の加工精度の向上を図るようにしたものである。
【００２６】
具体的に、本発明は、被成形物表面に設定された所定のエッチング領域をエッチングするためのエッチング方法を対象とする。このエッチング方法に対し、上記エッチング領域に対するエッチング処理時に、このエッチング領域の形状に応じたエッチングストップ位置でエッチングが停止した時点のエッチング量が予め設定された設計エッチング量に略一致するように、上記エッチング領域の形状を予め設定しておくようにしている。
【００２７】
また、エッチング領域を矩形状とした場合には、エッチング処理時におけるエッチングストップ位置でのエッチング量が設計エッチング量に略一致するように、エッチング領域の短辺側の幅寸法を予め設定しておくようにしている。
【００２８】
これら特定事項により、被成形物をエッチング液に浸漬しておく時間（エッチング時間）を厳密に管理する必要がなく、必要最短時間以上のエッチング時間を確保すれば適切なエッチング量が得られて設計寸法どおりの形状にエッチング領域をエッチングできる。即ち、エッチング領域の形状を予め適切に設定しておくのみで、エッチング時間が長すぎても適切なエッチング量が得られ、このエッチング領域を高い加工精度をもって成形できる。しかも、上述した如くエッチング時間を厳密に管理する必要がないため、制御動作の簡素化を図ることもできる。
【００２９】
更には、エッチングストップ技術によって得られたエッチング領域のエッチング面には結晶面が現れている。上記ピットは、本来、結晶面から露出するものではないので、エッチング領域のエッチング面にピットが露出してしまうことが回避でき、被成形物表面にピットの存在しない所定形状のエッチング領域を成形することが可能になる。この技術を水晶振動子に適用すれば、水晶ウェハの質量が目標質量となるようにエッチングすることができ、水晶振動子の発振周波数を目標周波数に合わせ込むことが可能になる。
【００３０】
上記方法を利用しながらもエッチング形状を任意に設定することができる手段として以下のものが掲げられる。つまり、上記エッチング領域のうち、その領域の外縁部の少なくとも一部分のみに対してエッチング処理を行う外縁エッチング工程と、この外縁エッチング工程よりも遅れて開始され、上記エッチング領域のうち、外縁エッチング工程においてエッチングされた部分以外の領域に対してエッチング処理を行う中央エッチング工程とによって被成形物表面のエッチング領域をエッチングする（後述する図６〜図１７を用いて説明する実施例３〜７の方法に相当）。このようなエッチング工程を行うに際し、上記外縁エッチング工程において、上述したエッチング方法（エッチング量が設計エッチング量に略一致するようにエッチング領域の形状を予め設定しておくこと）を使用してエッチング領域の外縁部の少なくとも一部分のみに対してエッチング処理を行うようにしている。
【００３１】
この特定事項により、外縁エッチング工程によって、先ず、エッチング領域の一部分（エッチング領域の外縁部の少なくとも一部分）に対して所定のエッチング量だけエッチング処理しておく。このエッチング量は、この外縁エッチング工程が対象とするエッチング領域の形状を予め設定しておき、それに応じたエッチングストップ作用によって適切に得られている。その後、中央エッチング工程によって、エッチング領域の全体をエッチング処理して、エッチング加工が完了する。つまり、外縁エッチング工程では、比較的狭い領域に対して適切なエッチング量だけ予めエッチング処理を行っておき、その後の中央エッチング工程では、上記外縁エッチング工程で適切に得られたエッチング量に従ってエッチング領域の全体が所定量だけエッチングされることになる。このため、最終的に得られるエッチング領域のエッチング量は、その全体に亘って適切に設定されることになり、比較的広い領域をエッチング加工する場合であってもエッチング成形品の加工精度の向上を図ることができる。
【００３２】
上記解決手段の具体的な適用形態の一例としては、音叉型形状の水晶ウェハの主面上の中央部分をエッチングすることによって主面に矩形状に開口する溝部を成形するものである。つまり、外縁エッチング工程では、上記溝部における矩形状の開口の各辺のうち互いに対向する１対の辺及びその周辺のみに対してエッチング処理を行う。一方、中央エッチング工程では、上記外縁エッチング工程によりエッチングされた１対の辺の間の領域に対してエッチング処理を行う。
【００３３】
このように音叉型水晶ウェハの主面上に溝部を成形した場合、振動片を小型化しても脚部の振動損失が抑制され、ＣＩ値を低く抑えることができて有効である。そして、上記解決手段によってこの溝部を成形することにより溝部の加工を高い精度で行うことができ、ＣＩ値を効果的に低く抑えることができると共に、振動周波数のバラツキを抑制することができる。
【００３４】
上述した如く音叉型水晶ウェハの主面上に溝部を成形する場合の具体的な成形方法としては以下の３タイプがある。
【００３５】
先ず、第１のタイプとしては、被成形物である水晶基板を音叉型形状の水晶ウェハに成形する第１成形工程と、この第１成形工程の後に行われ、その水晶ウェハの主面に対して溝部を成形するための外縁エッチング工程及びその後に行われる中央エッチング工程で成る第２成形工程とによって行うものである（後述する図６及び図７を用いて説明する実施例３の方法に相当）。
【００３６】
第２のタイプとしては、被成形物である水晶基板を音叉型形状の水晶ウェハに成形する工程と外縁エッチング工程とを同時に行い、その後に中央エッチング工程を行うものである（後述する図８〜図１１を用いて説明する実施例４及び５の方法に相当）。
【００３７】
第３のタイプとしては、エッチング領域のうち、中央エッチング工程によるエッチング領域の表面のみにエッチング遅延膜を予め存在させた状態で被成形物に対するエッチング処理を実行し、外縁エッチング工程の開始後、エッチング遅延膜を溶融除去し、その後、上記中央エッチング工程を開始するものである（後述する図１２及び図１３を用いて説明する実施例６の方法に相当）。
【００３８】
特に、第２及び第３タイプの成形方法の場合、水晶基板に対するエッチング回数を削減することができ、水晶ウェハ表面の面荒れ等の不具合を招くことがない。また、第２タイプの成形方法にあっては、水晶基板を音叉型形状に成形する工程、外縁エッチング工程、中央エッチング工程を同時に行うようにすることも可能であり、この場合、水晶基板に対するエッチング工程を一度行うのみで音叉型水晶ウェハの外形を所定の形状（音叉型形状）に成形できると共に、その主面に溝部を成形することができ、水晶ウェハ表面の面荒れの防止と成形工程の簡素化とを図ることができる。
【００３９】
また、上記各解決手段のうち何れか一つのエッチング方法において成形されたエッチング成形品であって、エッチング領域のエッチング面に結晶面が現れているものも本発明の技術的思想の範疇である。つまり、エッチング成形品のエッチング面に結晶面が現れている状態を見れば、上記製造方法によって製造されたエッチング成形品であると判断することができる。
【００４０】
上記方法を利用しながらも被成形物の外形及び溝部をエッチング加工するための手段として以下のものが掲げられる。つまり、被成形物をエッチング処理することによって、所定の外形形状及び溝部を有するエッチング成形品を成形するために、上記被成形物に対し、成形しようとするエッチング成形品の外縁よりも外側の領域をエッチングにより除去する外形エッチング動作と、被成形物上における溝部成形領域をエッチングにより凹陥させる溝部エッチング動作とを実行するエッチング方法を対象とする。このエッチング方法において、溝部成形領域の表面のみにエッチング遅延膜を予め存在させた状態で被成形物に対するエッチング処理を実行し、外形エッチング動作の開始後、この外形エッチングと共にエッチング遅延膜を溶融し、このエッチング遅延膜を溶融除去した後に、上記溝部エッチング動作を開始することによって被成形物をエッチングするに際し、上記溝部成形領域に対する溝部エッチング動作時に、この溝部成形領域の形状に応じたエッチングストップ位置でエッチングが停止した時点のエッチング量が予め設定された設計溝深さ寸法に略一致するように、上記エッチング遅延膜の形状を予め設定しておくようにしている（後述する図４を用いて説明する実施例２の方法に相当）。
【００４１】
この場合、エッチング遅延膜としては、溝部エッチング動作の開始時に外形エッチング動作が並行されるように形成（材料や膜厚の設定）してもよいし、溝部エッチング動作の開始時には既に外形エッチング動作が終了しているように形成してもよい。
【００４２】
上記エッチング遅延膜を溝部成形領域の表面に存在させておくための具体的な手法としては以下のものが掲げられる。先ず、エッチングレートが互いに異なる材料が積層され、上層が下層よりもエッチングレートが低い材料からなるコート層を、成形しようとするエッチング成形品の外縁よりも内側の領域に形成しておく。ここで、下層にはエッチングレートの高い材料すなわちエッチング液に、より容易に溶融する材料を用い、上層にはエッチングレートの低い材料すなわちエッチング液に容易には溶融しない材料を用いることができる。そして、溝部成形領域において上記上層のみを除去することにより露出した下層をエッチング遅延膜として利用して被成形物に対するエッチング処理を実行する。
【００４３】
この特定事項により、被成形物に対するエッチング処理を開始した時点では、被成形物上におけるエッチング遅延膜が存在していない領域、つまり成形しようとするエッチング成形品の外縁よりも外側の領域では直ちにエッチングが開始される（外形エッチング動作の開始）。これに対し、被成形物上におけるエッチング遅延膜が存在している領域、つまり溝部成形領域ではエッチング遅延膜の溶融が開始されるのみであって、この部分での被成形物のエッチングは未だ開始されない。
【００４４】
そして、この状態が所定時間継続し、溝部成形領域に存在していたエッチング遅延膜が完全に溶融除去された後には、この溝部成形領域においても被成形物のエッチングが開始される（溝部エッチング動作の開始）。つまり、溝部エッチング動作が外形エッチング動作と並行されることになる。また、溝部エッチング動作の開始時には既に外形エッチング動作が終了している場合もある。
【００４５】
これにより、溝部成形領域にあっては、所定深さの溝部が成形されており、溝部エッチング動作よりも先行してエッチングが開始されていたエッチング成形品の外縁よりも外側の領域では、十分なエッチング量が得られてエッチング成形品の外形が所望の形状で得られている。
【００４６】
尚、上述した如くエッチングレートの異なる２種類の材料を利用する場合、例えば、エッチングレートの高い材料としてはＣｒが、エッチングレートの低い材料としてはＡｕが使用される。つまり、上記２層のコート層を使用する場合には、成形しようとするエッチング成形品の外縁よりも内側の領域（エッチング成形品となるべき部分）ではＣｒとＡｕの２層構造となり、溝部成形領域ではＣｒのみの１層構造となっている。その結果、この２層構造部分ではエッチングは行われず、１層構造部分ではＣｒの溶融後に溝部エッチング動作によって所定量（溝の深さ分だけ）のエッチングが行われることになる。ここで使用可能な材料としてはこれらに限るものではない。
【００４７】
上記エッチング方法によって成形される成形品として、具体的には音叉型水晶ウェハが掲げられる。この場合、溝部は、その主面中央部に成形されることになる。
【００４８】
このように音叉型水晶ウェハの主面上に溝部を成形した場合、この音叉型水晶ウェハを使用して作製される音叉型水晶振動片を小型化しても脚部の振動損失が抑制され、ＣＩ値を低く抑えることができて有効である。
【００４９】
また、上記各解決手段のうち何れか一つのエッチング方法において成形されたエッチング成形品も本発明の技術的思想の範疇である。
【００５０】
上記中央エッチング工程によって溝部（エッチング領域）を所望の形状に成形する方法としては以下のものが掲げられる。先ず、エッチング領域の中央部に突起部を残す状態で中央エッチング工程を終了するものである。また、エッチング領域の中央部が被成形物表面（水晶ウェハにあっては主面）に略平行な平坦面になった状態で中央エッチング工程を終了するものである。
【００５１】
これらを音叉型水晶ウェハの成形に適用した場合であって、溝部の中央部に突起部が残る状態で中央エッチング工程を終了させると、溝部内の表面積の拡大を図ることができる。このため、溝部内に形成される電極の面積も拡大でき、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能になる。また、このＣＩ値の抑制効果は、溝部の断面において最も薄肉の部分の厚さ寸法（溝部の深さ寸法（エッチング量）により決定される）に依存することが後述する実験から判った。つまり、溝部の断面において最も薄肉の部分の厚さを可能な限り小さくしながらも溝部の中央部に突起部を残すことで、水晶ウェハの剛性を十分に確保しながらＣＩ値を十分に低く抑えることが可能になる。
【００５２】
一方、溝部の中央部が水晶ウェハの主面に略平行な平坦面になった状態で中央エッチング工程を終了させた場合、音叉型水晶ウェハの左右脚部の断面形状を略対称形状に成形することが可能になり、また、この溝部内に形成される電極膜の膜厚も均一に得ることができる。このため、この水晶ウェハを使用する圧電機器（水晶振動子等）の特性を良好に得ることができ、高性能化を図ることが可能になる。
【００５３】
更に、上記エッチング方法において成形されたエッチング成形品であって、エッチング領域の中央部（溝部の中央部）に突起部が形成されているものや、エッチング領域の中央部（溝部の中央部）が被成形物表面（水晶ウェハの主面）に略平行な平坦面になっているものも本発明の技術的思想の範疇である。従来のエッチング方法で上記溝部を形成した場合、溝部の中央部分は水晶ウェハの主面に対して傾斜した面として形成される。つまり、溝部の中央部の形状として突起部が形成されていたり主面に略平行な平坦面になっていることを見れば、上記製造方法によって製造されたエッチング成形品であると判断することができる。
【００５４】
また、上記ピットの露出を抑制しながらも面積の比較的大きなエッチング加工範囲を得るための構成としては以下のものが掲げられる。つまり、被成形物表面に設定されたエッチング加工範囲の内部を、互いに隣接する複数のエッチング領域に区画しておき、これらエッチング領域に対するエッチング処理として、上述した各解決手段のうちの何れか一つのエッチング方法を使用するようにしている。
【００５５】
この特定事項によれば、個々のエッチング領域におけるエッチング面はエッチングストップ技術によって得られており、結晶面が現れている。上記ピットは、この結晶面から露出するものではないので、複数のエッチング領域の集合で成るエッチング加工範囲全体としてエッチング面にピットが露出してしまうことが抑制できる。このように、複数のエッチング領域の集合によって被成形物表面にエッチング加工範囲を設定していることで、ピットの露出を抑制しながらも面積の比較的大きなエッチング加工範囲を得ることが可能になる。特に、大型の被成形物にあってはエッチング加工範囲も大型になる傾向があるが、この場合にもピットの露出を抑制することができ、被成形物表面に所定形状のエッチング加工を行うことができる。この技術を水晶振動子に適用すれば、水晶ウェハの質量が目標質量となるようにエッチングすることができ、水晶振動子の発振周波数を目標周波数に合わせ込むことが可能になる。
【００５６】
また、この場合の各エッチング領域の具体的な形状としては、各エッチング領域を、互いに独立した溝部を被成形物表面に形成するものとして設定したり、各エッチング領域を、互いに連続する溝部を被成形物表面に形成するものとして設定するものが掲げられる。
【００５７】
また、この解決手段に係るエッチング方法において成形されたエッチング成形品であって、被成形物表面において互いに隣接する複数のエッチング領域のエッチング面に結晶面が現れているものも本発明の技術的思想の範疇である。つまり、エッチング成形品のエッチング面に結晶面が現れている状態を見れば、上記製造方法によって製造されたエッチング成形品であると判断することができる。
【発明の効果】
【００５８】
本発明によれば、水晶基板等の被成形物を加工するためのエッチング方法において、エッチング時間の管理を不要にすることでエッチング工程における制御動作の簡素化を図りながらも、被成形物として水晶基板を適用し、この水晶基板にエッチング加工により溝部を形成する場合、その溝部の底面におけるピットの露出を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明は、音叉型水晶振動子を構成する音叉型水晶ウェハのエッチングによる成形方法に本発明を適用した場合について説明する。
【００６０】
＜実施例＞
−音叉型水晶振動子の構成説明−
音叉型水晶ウェハのエッチングによる成形方法の説明の前に、音叉型水晶振動子の構成について説明する。
【００６１】
図１（ａ）は本形態に係る音叉型水晶振動子に備えられる音叉型水晶振動片１を示す正面図である。また、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００６２】
この音叉型水晶振動片１は、２本の脚部１１，１２を備えており、各脚部１１，１２に第１及び第２の励振電極１３，１４が形成されている。図１（ａ）では、これら励振電極１３，１４の形成部分に斜線を付している。
【００６３】
また、本音叉型水晶振動片１は、各脚部１１，１２それぞれの表裏面となる主面１１ａ，１２ａの中央部に矩形状の溝部１１ｃ，１２ｃが成形されている。これら溝部１１ｃ，１２ｃを加工するためのエッチング工程については後述する。
【００６４】
このように各脚部１１，１２の表裏面に溝部１１ｃ，１２ｃを成形した場合、音叉型水晶振動片１を小型化しても脚部１１，１２の振動損失が抑制され、ＣＩ値（クリスタルインピーダンス）を低く抑えることができて有効である。
【００６５】
上記第１の励振電極１３は、一方の脚部１１の表裏面（主面）１１ａに成形されている溝部１１ｃの内部と他方の脚部１２の側面１２ｂとに設けられ、それぞれが接続されている。同様に、第２の励振電極１４は、他方の脚部１２の表裏面（主面）１２ａに成形されている溝部１２ｃの内部と一方の脚部１１の側面１１ｂとに設けられ、それぞれが接続されている。これら励振電極１３，１４は、クロム（Ｃｒ）及び金（Ａｕ）の金属蒸着によって形成された薄膜であって、その膜厚は例えば２０００Åに設定されている。
【００６６】
また、図示しないが、この音叉型水晶振動片１はベースに支持され、このベースの外周部に音叉型水晶振動片１を覆うようにキャップが取り付けられて音叉型水晶振動子が構成される。
【００６７】
−音叉型水晶ウェハのエッチング工程の説明−
次に、音叉型水晶ウェハのエッチングによる成形方法について複数の実施例を説明する。
【００６８】
［実施例１］
先ず、実施例１について図２及び図３を用いて説明する。本形態に係る音叉型水晶ウェハの成形方法は、被成形物としての水晶基板を、溝部１１ｃ，１２ｃを除いて所定形状（音叉型形状）に成形するための第１成形工程と、この第１成形工程の後に行われ、溝部１１ｃ，１２ｃを成形するための第２成形工程とによって行われる。
【００６９】
＜第１成形工程＞
先ず、第１成形工程について説明する。図２は、図１においてII-II線に沿った断面における加工状態を示している。
【００７０】
この第１成形工程では、先ず、図２（ａ）に示すように水晶基板２を板状に加工する。この際、水晶基板２の表裏各面はポリッシュ加工により鏡面化されている。
【００７１】
次に、図示しないスパッタ装置によって、水晶基板２の表面及び裏面にＣｒ膜３１を、そのＣｒ膜３１の表面にＡｕ膜３２をそれぞれ蒸着する（図２（ｂ）参照）。そして、このように形成した金属膜３１，３２の上にフォトレジスト層４，４を形成する（図２（ｃ）参照）。
【００７２】
次に、図２（ｄ）に示すように、作製しようとする音叉型水晶ウェハの形状（音叉型形状）に合致する振動片成形領域Ａと、水晶基板２の外縁部分である枠部Ｃにそれぞれフォトレジスト層４，４が残るようにフォトレジスト層４を一部除去し、外形パターニングを行う。
【００７３】
次に、図２（ｅ）に示すよ？、に、上記図２（ｄ）でフォトレジスト層４が形成されていない部分の各金属膜３１，３２をＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。これにより、金属膜３１，３２が除去された部分には、水晶基板２が露出することになる。
【００７４】
その後、図２（ｆ）に示すように、図２（ｅ）で残っていたフォトレジスト層４をすべて除去する。
【００７５】
その後、図２（ｇ）に示すように、水晶基板２の表裏全面にフォトレジスト層５を形成する。
【００７６】
そして、図２（ｈ）に示すように、フォトレジスト層５の一部を除去する。具体的には、上記振動片成形領域Ａ及び枠部Ｃ以外の部分のフォトレジスト層５を除去するだけでなく、溝部１１ｃ，１２ｃ（図２（ｌ）参照）に相当する部分のフォトレジスト層５も除去する溝部パターニングを行う。
【００７７】
この溝部パターニングによって除去されるフォトレジスト層５の除去幅寸法（図２（ｈ）における寸法Ｗであって、本発明でいうエッチング領域の短辺側の幅寸法に相当）を、成形しようとする溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法（設計寸法）に応じて決定する点が本発明の特徴である。このフォトレジスト層５の除去幅寸法Ｗの詳細については後述する。
【００７８】
次に、図２（ｉ）に示すように、水晶エッチング液（フッ酸＋フッ化アンモニウム溶液等）による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域Ａ及び枠部Ｃのみを残す外形エッチングを行う。
【００７９】
以上が第１成形工程である。この第１成形工程によって水晶基板２から音叉形状の音叉型水晶ウェハ、つまり、２本の脚部１１，１２を備えた形状が成形されることになる。この状態では、未だ、溝部１１ｃ，１２ｃは成形されていない。
【００８０】
＜第２成形工程＞
次に、溝部１１ｃ，１２ｃを成形するための第２成形工程について説明する。この第２成形工程では、先ず、図２（ｊ）に示すように、成形しようとする溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分の各金属膜３１，３２をＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。つまり、上記フォトレジスト層５の除去幅寸法Ｗに対応した領域の各金属膜３１，３２が除去される。
【００８１】
そして、図２（ｋ）に示すように、水晶エッチング液により水晶基板２をエッチングして、脚部の表裏面に溝部１１ｃ，１１ｃ，１２ｃ，１２ｃを成形し、断面形状を略Ｈ型にする。
【００８２】
この際、エッチング処理が行われる領域の面積（水晶基板２上の面積であって幅寸法が上記溝部１１ｃ，１２ｃの幅寸法に一致する面積）は小さいため、エッチングストップ作用により、水晶基板２のエッチング量は規制される。つまり、ある程度エッチングが進んだ時点でエッチング面に結晶面が現れ、これにより、継続して水晶エッチング液に浸漬しておいてもエッチングが進むことはない。即ち、上記図２（ｈ）で示した溝部パターニングにおいて、フォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗを、溝部１１ｃ，１２ｃの設計深さ寸法に応じて予め設定しておくことにより、このエッチングストップ発生時点における溝部１１ｃ，１２ｃの深さを所望の寸法（設計寸法）に設定することができる。
【００８３】
図３は、溝部パターニングにおいてフォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗと、エッチングストップ発生時点における溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法との関係を示している。この図に示すように、フォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗを大きく設定するほど溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法は大きくなる。言い換えると、溝部１１ｃ，１２ｃの幅寸法（上記寸法Ｗに一致する）が大きいほど溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法は大きくなる。逆に、このフォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗを小さく設定するほど溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法も小さくなる。言い換えると、溝部１１ｃ，１２ｃの幅寸法が小さいほど溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法も小さくなる。このように幅寸法と溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法とは相関があるため、成形しようとする溝部１１ｃ，１２ｃの設計深さ寸法に応じて幅寸法Ｗを予め設定しておくことにより、溝部１１ｃ，１２ｃの深さを所望の寸法に設定することが可能である。
【００８４】
そして、上記図２（ｋ）に示すように、脚部の表裏面に溝部１１ｃ，１１ｃ，１２ｃ，１２ｃを成形した後、残っているフォトレジスト層５及び各金属膜３１，３２を除去することにより、図２（ｌ）に示すような断面略Ｈ型の脚部を備えた音叉型水晶ウェハ１Ａが作製されることになる。
【００８５】
尚、図２（ｋ）に示す状態で水晶ウェハ１Ａ上に残っている金属膜３１，３２は、除去することなく、その後に行われる電極形成時の配線パターンの一部として利用したり、音叉型水晶振動子の周波数調整時に部分的に除去（例えば周波数調整を行うためのミーリング）するための重み付け電極として利用してもよい。
【００８６】
このようにして成形された音叉型水晶ウェハ１Ａの各脚部１１，１２に、上記第１及び第２の励振電極１３，１４を形成して音叉型水晶振動片１を作製し、これをベースに支持し、このベースの外周部にキャップが取り付けられて音叉型水晶振動子が作製されることになる。このようにして作製された音叉型水晶振動子の共振周波数としては、例えば２０ｋＨｚ、３２ｋＨｚ、４０ｋＨｚ、６０ｋＨｚ、７５ｋＨｚ、７７．５ｋＨｚなどが掲げられる。また、これら周波数以外の音叉型水晶振動子も作製することは可能である。また、表面実装型の音叉型水晶振動子等として作製してもよい。
【００８７】
以上説明したように、本形態では、上記第２成形工程において、エッチングストップ技術を利用して適切なエッチング量だけエッチング処理を行い、これによって音叉型水晶ウェハ１Ａに成形される溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法を設計寸法どおりの最適値に設定することができるようにしている。つまり、水晶基板２を水晶エッチング液に浸漬しておく時間（エッチング時間）を厳密に管理する必要がなく、必要最短時間以上のエッチング時間を確保すれば適切な深さ寸法の溝部１１ｃ，１２ｃが成形されることになる。即ち、上記溝部パターニングにおけるフォトレジスト層５の除去幅寸法Ｗを適切に設定しておくのみで、エッチング時間が長すぎても適切な深さ寸法の溝部１１ｃ，１２ｃが得られ、この溝部１１ｃ，１２ｃを高い加工精度をもって成形できる。その結果、ＣＩ値を効果的に低く抑えることができると共に、振動周波数のバラツキを抑制することができ、しかも、エッチング時間を管理する必要がないため、制御動作の簡素化を図ることもできる。
【００８８】
更には、生産効率の向上を図るべく、単位時間当たりのエッチング量が大きく得られる水晶エッチング液を使用して短時間で溝部１１ｃ，１２ｃの成形が完了できるようにした場合であっても、溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法が設計寸法からずれてしまうといったことはなく、音叉型水晶ウェハ１Ａの生産効率の向上と歩留まりの向上とを両立することができる。
【００８９】
また、上述した如く、エッチングストップ技術によって得られたエッチング面は結晶面が現れており、上記ピットは、この結晶面から露出するものではないので、溝部１１ｃ，１２ｃにピットが露出してしまうことが回避できる。このため、音叉型水晶振動片１の各脚部１１，１２それぞれに所定形状（ピットが露出していない形状）の溝部１１ｃ，１２ｃを形成することが可能になる。その結果、水晶ウェハの質量が目標質量となるようにエッチングすることができ、水晶振動子の発振周波数を目標周波数に合わせ込むことが可能になる。
【００９０】
［実施例２］
次に、実施例２について説明する。本形態に係る音叉型水晶振動片１の成形方法は、水晶基板２に対して、音叉型水晶ウェハの外形の所定形状への成形と溝部１１ｃ，１２ｃの成形とを同時に行うものである。以下、この成形工程について図４を用いて説明する。
【００９１】
図４における（ａ）〜（ｇ）の各工程は上述した実施例１における図２（ａ）〜（ｇ）の各工程と同一であるのでここでの説明は省略する。
【００９２】
上記図４（ｇ）の工程の後、図４（ｈ）に示すように、フォトレジスト層５の一部を除去する。具体的には、成形しようとする溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分のフォトレジスト層５を除去する溝部パターニングを行う。
【００９３】
本実施例２にあっても、この溝部パターニングによって除去されるフォトレジスト層５の除去幅寸法Ｗを、成形しようとする溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法（設計寸法）に応じて予め決定している。
【００９４】
次に、図４（ｉ）に示すように、上記図４（ｈ）でフォトレジスト層５が形成されていない部分のＡｕ膜３２のみをＡｕエッチング液によって除去する。これにより、溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分では、金属膜としてＣｒ膜３１のみが残った状態になる。
【００９５】
その後、図４（ｊ）に示すように、図４（ｉ）で残っていたフォトレジスト層５をすべて除去する。これにより、溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分ではエッチング遅延膜として機能するＣｒ膜３１のみが存在し、溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分以外の金属膜としてはＣｒ膜３１とＡｕ膜３２の２層が存在することになる。
【００９６】
尚、ＣｒとＡｕとを比較した場合、Ｃｒの方がエッチングレートが高い。つまり、エッチング液（本形態の場合には、フッ酸＋フッ化アンモニウム溶液）により容易に溶融する材料である。これに対し、Ａｕはエッチング液による溶融は殆どない材料である。
【００９７】
続いて、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、金属膜３１，３２が存在しておらず水晶基板２が露出している部分がエッチングされることになる。この際、溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分では金属膜としてＣｒ膜３１が存在しているのみであるため、このＣｒ膜３１も水晶エッチング液によってエッチング（溶融除去）されていく。図４（ｋ）は、この外形エッチング工程の途中の状態であって、溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分のＣｒ膜３１が完全に除去された状態を示している。この時、未だ外形エッチング工程は完了しておらず、部分的に水晶基板２が薄板の状態で残っている。
【００９８】
この状態を経て、更に水晶エッチング液によるエッチングを進めていくと、Ｃｒ膜３１が完全に除去された溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分においても水晶基板２のエッチングが開始される。つまり、水晶ウェハ外形エッチング工程と溝部エッチング工程とが並行されることになる。
【００９９】
このエッチング工程を継続することにより、水晶ウェハ１Ａの外形が所定の音叉型形状に成形されると共に、溝部１１ｃ，１２ｃの成形部分では、エッチングストップ作用によりエッチングが停止する。この状態では、その後、水晶ウェハ１Ａを水晶エッチング液に浸漬し続けても形状変化することはない。つまり、上記図４（ｈ）に示した溝部パターニングにおけるフォトレジスト層５の除去幅寸法Ｗを適切に設定しておくのみで、エッチング時間が長すぎても適切な深さ寸法の溝部１１ｃ，１２ｃが得られ、この溝部１１ｃ，１２ｃを高い加工精度をもって成形できる。
【０１００】
これにより、図４（ｌ）に示すように、脚部の表裏面に設計寸法どおりの深さ寸法を有する溝部１１ｃ，１２ｃが成形され、この脚部は断面形状が略Ｈ型となる。このようにして所定の外形形状であって主面に溝部１１ｃ，１２ｃを有する水晶ウェハ１Ａが成形され、残っている各金属膜３１，３２をＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去して、図４（ｍ）に示すような断面略Ｈ型の脚部を備えた音叉型水晶ウェハ１Ａが完成する。
【０１０１】
尚、本形態においても、図４（ｌ）に示す状態で水晶ウェハ１Ａ上に残っている金属膜３１，３２は、除去することなく、その後に行われる電極形成時の配線パターンの一部として利用したり、音叉型水晶振動子の周波数調整時に部分的に除去するための重み付け電極として利用してもよい。
【０１０２】
以上説明したように、本形態では、上述した実施例１における効果に加えて以下に述べる効果を奏することができる。つまり、水晶基板２に対するエッチング工程を一度行うのみで音叉型水晶ウェハ１Ａの外形を所定の音叉型形状に成形できると共に、その主面に溝部１１ｃ，１２ｃを成形することができる。つまり、水晶基板２に対して複数回のエッチングを行うことがないため、加工作業の煩雑化や加工時間の長時間化を回避することができると共に、水晶ウェハ１Ａ表面の面荒れ等の不具合を招くことがなく高品質の音叉型水晶ウェハ１Ａを作製することができる。
【０１０３】
［実施例３］
次に、実施例３について説明する。上述したように、溝部１１ｃ，１２ｃは、その設計幅寸法によってその深さ寸法が決定されるため、溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法を必要以上に大きくすることなしに、幅寸法のみを大きくするといったことが上記実施例１及び２における方法では実現できない。本実施例３は、これを実現するための方法である。つまり、図５（図１に相当する図）に示すように、深さ寸法は上記実施例のものと等しく、且つ幅寸法が上記実施例のものよりも大きい溝部１１ｃ，１２ｃを、上記エッチングストップ技術を用いて実現するのが本実施例３である。
【０１０４】
本実施例３に係る音叉型水晶ウェハの成形方法も、被成形物としての水晶基板を、溝部１１ｃ，１２ｃを除いて所定形状（音叉型形状）に成形するための第１成形工程と、この第１成形工程の後に行われ、溝部１１ｃ，１２ｃを成形するための第２成形工程とによって行われる。
【０１０５】
＜第１成形工程＞
先ず、第１成形工程を図６を用いて説明する。この図６は、図５においてVI-VI線に沿った断面における加工状態を示している。
【０１０６】
この第１成形工程における図６（ａ）〜（ｆ）の各工程は上述した実施例１における図２（ａ）〜（ｆ）の各工程と同一であるのでここでの説明は省略する。尚、以下の各実施例の図面では、Ｃｒ及びＡｕで成る金属膜３を一つの層として表す。
【０１０７】
図６（ｆ）に示すようにフォトレジスト層４をすべて除去した後、図６（ｇ）に示すように、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域Ａと枠部Ｃのみを残し外形エッチングを行う。
【０１０８】
その後、図６（ｈ）に示すように、振動片成形領域Ａ及び枠部Ｃに対してフォトレジスト層５を形成する。
【０１０９】
以上が第１成形工程である。この第１成形工程によって水晶基板２から音叉形状の音叉型水晶ウェハ、つまり、２本の脚部１１，１２を備えた形状が成形されることになる。この状態では、未だ、溝部１１ｃ，１２ｃは成形されていない。
【０１１０】
＜第２成形工程＞
次に、溝部１１ｃ，１２ｃを成形するための第２成形工程を図７を用いて説明する。この図７では、一方の脚部１１についてのみ示している。他方の脚部１２においても同様の加工が同時に行われる。
【０１１１】
この第２成形工程では、先ず、図７（ａ）に示すように、フォトレジスト層５の一部を除去する。具体的には、溝部１１ｃに相当する部分であって、この溝部１１ｃの両サイド、つまり、図７（ａ）において溝部１１ｃの左右両側縁部分のみに対してフォトレジスト層５を除去する溝部サイドパターニングを行う。詳しくは、本形態では図７（ａ）において仮想線で示す形状の溝部１１ｃを成形する。この場合、本溝部サイドパターニングでは、この仮想線で示す形状の図中の左右両側縁部分のみに対してフォトレジスト層５を除去している。このため、脚部１１に相当する部分では３箇所（図７（ａ）の如く、左右両側と中央の３箇所）にフォトレジスト層５が残ることになる。この場合のフォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗも上述した各実施例と同様に、成形しようとする溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法（設計寸法）に応じて予め決定している。
【０１１２】
続いて、図７（ｂ）に示すように、溝部１１ｃに相当する部分の金属膜３をＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。つまり、上記溝部サイドパターニングにおいてフォトレジスト層５が除去された部分に対応する金属膜３のみが除去される。
【０１１３】
そして、図７（ｃ）に示すように、フォトレジスト層５を除去した後、図７（ｄ）に示すように、水晶エッチング液により水晶基板２をエッチングする。これにより、溝部１１ｃの両サイドのみがエッチングされて、サイド溝部１１ｄ，１１ｄが成形されることになる。
【０１１４】
この際、エッチング処理が行われる領域の面積（水晶基板２上の面積であって幅寸法が上記Ｗの箇所の面積）は小さいため、エッチングストップ作用により、水晶基板２のエッチング量は規制される。つまり、ある程度エッチングが進んだ時点でエッチング面に結晶面が現れ、これにより、継続して水晶エッチング液に浸漬しておいてもエッチングが進むことはない。即ち、上記図７（ａ）で示した溝部サイドパターニングにおいて、フォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗを、溝部１１ｃの設計深さ寸法に応じて予め設定しておくことにより、このエッチングストップ発生時点におけるサイド溝部１１ｄの深さを所望の寸法に設定することができる。上述の場合と同様に、溝部サイドパターニングにおいてもフォトレジスト層５を除去する幅寸法Ｗとサイド溝部１１ｄの深さ寸法とは相関がある。このため、成形しようとする溝部１１ｃの設計深さ寸法に応じて幅寸法Ｗを予め設定しておくことにより、サイド溝部１１ｄの深さを所望の寸法に設定することが可能である。具体的な例を掲げると、幅寸法Ｗを２８μｍとした場合にはサイド溝部１１ｄの深さは２３μｍとなり、幅寸法Ｗを４５μｍとした場合にはサイド溝部１１ｄの深さは３６μｍとなる。尚、これら数値は水晶エッチング液の種類など各種条件によって異なる。以上が、本発明における外縁エッチング工程である。
【０１１５】
次に、図７（ｅ）に示すように、金属膜３の表面に対してフォトレジスト層６を形成する。そして、これらフォトレジスト層６のうち、図７（ｆ）に示すように、中央に位置するフォトレジスト層６のみを除去した後、図７（ｇ）に示すように、このフォトレジスト層６の除去に伴って露出した金属膜３のみをＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。
【０１１６】
その後、図７（ｈ）に示すように、フォトレジスト層６を除去した後、図７（ｉ）に示すように、水晶エッチング液により水晶基板２をエッチングする。これにより、一対のサイド溝部１１ｄ，１１ｄの間に残っていた水晶基板２の一部分がエッチングされることになる。つまり、成形しようとする溝部１１ｃの中央部分に残っていた水晶をエッチングにより除去して所定形状の溝部１１ｃが成形され、脚部１１は断面形状が略Ｈ型に成形される。この場合、完成品としての溝部１１ｃの深さ寸法は、エッチング時間に拘わりなく、上記図７（ｄ）で成形されたサイド溝部１１ｄの深さ寸法に略一致することになる。言い換えると、完成品としての溝部１１ｃの深さ寸法は図７（ｄ）の時点で決定されていることになる。以上が、本発明における中央エッチング工程である。
【０１１７】
このようにして脚部１１を断面略Ｈ型に成形した後、残っている金属膜３を除去することにより、音叉型水晶ウェハが完成する。
【０１１８】
以上説明したように、本形態では、第２成形工程において、先ず、比較的狭い領域に対し、エッチングストップ技術を利用して適切なエッチング量だけ予めエッチング処理を行っておく（外縁エッチング工程）。その後、残されたエッチング領域に対してエッチング処理を行う（中央エッチング工程）。この中央エッチング工程では、外縁エッチング工程で適切に得られたエッチング量に従ってエッチング領域の全体が所定量だけエッチングされることになる。このため、最終的に得られるエッチング領域のエッチング量は、その全体に亘って適切に設定されることになり、水晶ウェハに成形される溝部１１ｃ，１２ｃの加工精度の向上を図ることができる。その結果、ＣＩ値を効果的に低く抑えることができると共に、振動周波数のバラツキを抑制することができる。また、エッチングストップ技術を利用したことによって、外縁エッチング工程及び中央エッチング工程の何れにおいてもエッチング時間の制御を行うことなしに高い加工精度を得ることができ、制御動作の簡素化を図ることもできる。更に、本形態では、溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法を必要以上に大きくすることなしに、幅寸法のみを大きくするといったことが可能であり、溝部１１ｃ，１２ｃの設計自由度の拡大を図ることができる。本実施例３では、上記実施例１及び２における方法によって成形された溝部１１ｃ，１２ｃよりも幅寸法が大きい溝部１１ｃ，１２ｃが成形されている。
【０１１９】
また、従来のエッチング方法では、溝部全体に亘って同時にエッチングしていたために、形成される溝部の底面は、水晶ウェハの主面１１ａ，１２ａに対して傾斜した面として形成されてしまう（例えば図１８（ｂ）に示す形状）。これに対し、本形態では、外縁エッチング工程において溝部１１ｃ，１２ｃの中央部に突起状に水晶を残しておき（例えば図１８（ａ）に示す形状）、その後の中央エッチング工程において、この突起状に残っている水晶をエッチングしていくことより、溝部１１ｃ，１２ｃの中央部を水晶ウェハの主面１１ａ，１２ａに略平行な平坦面として形成することができる。このため、音叉型水晶ウェハの左右脚部１１，１２の断面形状を略対称形状に成形することが可能になり、それぞれの振動特性の均等化を図ることができる。また、溝部１１ｃ，１２ｃ内に形成される励振電極１３，１４の膜厚も略均一に得ることが可能である。その結果、この水晶ウェハを使用して作製される水晶振動子の特性を良好に得ることができ、高性能化を図ることが可能になる。
【０１２０】
［実施例４］
次に、実施例４について説明する。本形態に係る音叉型水晶振動片１の成形方法は、上記実施例３の場合と同様に、溝部１１ｃ，１２ｃの成形工程においては外縁エッチング工程を行った後に中央エッチング工程を行うものである。それに加えて、本実施例４は、音叉型水晶ウェハの外形の所定形状への成形とサイド溝部１１ｄの成形とを同時に行うものである。以下、この成形工程について図８及び図９を用いて説明する。
【０１２１】
図８における（ａ）〜（ｃ）の各工程は上述した実施例１における図２（ａ）〜（ｃ）の各工程と同一であるのでここでの説明は省略する。
【０１２２】
その後、図８（ｄ）に示すように、作製しようとする音叉型水晶ウェハの形状に合致する振動片成形領域Ａと、水晶基板２の外縁部分である枠部Ｃと、溝部１１ｃ，１２ｃの成形領域の一部分にそれぞれフォトレジスト層４，４が残るようにフォトレジスト層を一部除去し、外形パターニングを行う。
【０１２３】
この溝部１１ｃ，１２ｃの成形領域の一部分に残すフォトレジスト層４，４としては、溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分であって、上述した実施例３における図７（ａ）で示した溝部サイドパターニングと同様に、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイド、つまり、図８（ｄ）において溝部１１ｃ，１２ｃの左右両側縁部分のみに対してフォトレジスト層４を除去する。そして、この場合のフォトレジスト層４を除去する幅寸法も上述した各実施例と同様に、成形しようとする溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法（設計寸法）に応じて予め決定している。
【０１２４】
次に、図８（ｅ）に示すように、上記図８（ｄ）でフォトレジスト層４が形成されていない部分の金属膜３をＡｕエッチング液及びＣｒエッチング液によって除去する。これにより、金属膜３が除去された部分には、水晶基板２が露出することになる。
【０１２５】
その後、図８（ｆ）に示すように、図８（ｅ）で残っていたフォトレジスト層４をすべて除去する。
【０１２６】
次に、各脚部１１，１２を拡大表示する図９（ａ）に示すように、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域Ａと枠部Ｃのみを残し外形エッチングを行う。この際、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイドもエッチングされ、サイド溝部１１ｄ，１２ｄが成形されることになる。この際にも、エッチング処理が行われる領域の面積（水晶基板２上の面積）は小さいため、エッチングストップ作用により、水晶基板２のエッチング量は規制される。つまり、ある程度エッチングが進んだ時点でエッチング面に結晶面が現れ、これにより、継続して水晶エッチング液に浸漬しておいてもエッチングが進むことはない。つまり、上記図８（ｄ）で示した溝部サイドパターニングにおいて、フォトレジスト層４を除去する幅寸法を、溝部１１ｃ，１２ｃの設計深さ寸法に応じて予め設定しておくことにより、このエッチングストップ発生時点におけるサイド溝部１１ｄ，１２ｄの深さを所望の寸法に設定することができる。
【０１２７】
図９（ｂ）〜（ｆ）の各工程は上述した実施例３における図７（ｅ）〜（ｉ）の各工程と同一であるので、ここでの説明は省略する。
【０１２８】
本形態においても、上記実施例３の場合と同様に、水晶ウェハに成形される溝部１１ｃ，１２ｃの加工精度の向上を図ることができる。その結果、ＣＩ値を効果的に低く抑えることができると共に、振動周波数のバラツキを抑制することができる。また、エッチングストップ技術を利用したことによって、エッチング時間の制御を行うことなしに高い加工精度を得ることができ、制御動作の簡素化を図ることもできる。更に、本形態では、音叉型水晶ウェハの外形エッチングとサイド溝部１１ｄ，１２ｄのエッチングとを同時に行うことができる。つまり、上記実施例３のものに対して水晶基板２に対するエッチング回数を削減することができ、水晶ウェハ表面の面荒れ等の不具合を招くことがない。更に、上記実施例１の場合と同様に、溝部１１ｃ，１２ｃの中央部を水晶ウェハの主面１１ａ，１２ａに略平行な平坦面として形成することができるため、左右脚部１１，１２の断面形状を略対称形状に成形することができ、且つ励振電極１３，１４の膜厚も均一に得ることができて、水晶振動子の特性を良好に得ることができる。
【０１２９】
［実施例５］
次に、実施例５について説明する。本形態に係る音叉型水晶振動片１の成形方法も、上述した実施例４の場合と同様に、音叉型水晶ウェハの外形の所定形状への成形とサイド溝部１１ｄ，１２ｄの成形とを同時に行うものである。以下、この成形工程について図１０及び図１１を用いて説明する。
【０１３０】
図１０における（ａ）〜（ｆ）の各工程は上述した実施例４における図８（ａ）〜（ｆ）の各工程と同一であるのでここでの説明は省略する。
【０１３１】
その後、図１０（ｇ）に示すように、水晶基板２の全面にフォトレジスト層５を形成する。この場合、水晶基板２には未だサイド溝部１１ｄ，１２ｄが成形されていないので、スピンコート法によってフォトレジスト層５を水晶基板２の全面に均一に形成することが可能である。このため、高いパターニング精度を得ることができる。
【０１３２】
そして、図１０（ｈ）に示すように、フォトレジスト層５の一部を除去する。具体的には、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイドに位置している金属膜３を覆っているフォトレジスト層５のみを残し、それ以外のフォトレジスト層５を除去する。
【０１３３】
次に、各脚部１１，１２を拡大表示する図１１（ａ）に示すように、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域Ａと枠部Ｃのみを残し外形エッチングを行う。この際、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイドもエッチングされ、サイド溝部１１ｄ，１２ｄが成形されることになる。この際にも、エッチング処理が行われる領域の面積（水晶基板２上の面積）は小さいため、エッチングストップ作用により、水晶基板２のエッチング量は規制される。つまり、ある程度エッチングが進んだ時点でエッチング面に結晶面が現れ、これにより、継続して水晶エッチング液に浸漬しておいてもエッチングが進むことはない。つまり、上記図１０（ｄ）で示した溝部サイドパターニングにおいて、フォトレジスト層４を除去する幅寸法を、溝部１１ｃ，１２ｃの設計深さ寸法に応じて予め設定しておくことにより、このエッチングストップ発生時点におけるサイド溝部１１ｄ，１２ｄの深さを所望の寸法に設定することができる。
【０１３４】
図１１（ｂ）〜（ｄ）の各工程は上述した実施例３における図７（ｇ）〜（ｉ）の各工程と同一であるので、ここでの説明は省略する。
【０１３５】
本形態においても、上記各実施例の場合と同様に、溝部１１ｃ，１２ｃの加工精度の向上を図ることができ、ＣＩ値の抑制及び振動周波数のバラツキの抑制を図ることができる。また、エッチングストップ技術を利用したことによる制御動作の簡素化を図ることもできる。更に、上記実施例４の場合と同様に、水晶基板２に対するエッチング回数を削減することができ、水晶ウェハ表面の面荒れ等の不具合を招くことがない。また、溝部１１ｃ，１２ｃの中央部を水晶ウェハの主面１１ａ，１２ａに略平行な平坦面として形成することができ、水晶振動子の特性を良好に得ることができる。
【０１３６】
［実施例６］
次に、実施例６について説明する。本形態に係る音叉型水晶振動片１の成形方法は、溝部１１ｃ，１２ｃの成形工程として、外縁エッチング工程の開始後で且つその終了前に中央エッチング工程を開始させるものである。つまり、中央エッチング工程の開始時には、この中央エッチング工程と外縁エッチング工程とが並行されるものである。以下、この成形工程について図１２及び図１３を用いて説明する。
【０１３７】
図１２における（ａ）〜（ｇ）の各工程は上述した実施例５における図１０（ａ）〜（ｇ）の各工程と同一であるのでここでの説明は省略する。
【０１３８】
その後、図１２（ｈ）に示すように、フォトレジスト層５の一部を除去する。具体的には、溝部１１ｃ，１２ｃに相当する部分のうち中央エッチング工程においてエッチングされる領域（以下、この領域を溝中央領域と呼ぶ）のみのフォトレジスト層５を除去するパターニングを行う。そして、この場合のフォトレジスト層５を除去する幅寸法も上述した各実施例と同様に、成形しようとする溝部１１ｃ，１２ｃの深さ寸法（設計寸法）に応じて予め決定している。
【０１３９】
次に、図１２（ｉ）に示すように、上記図１２（ｈ）でフォトレジスト層５が形成されていない部分の金属膜３のうちＡｕのみをＡｕエッチング液によって除去する。これにより、溝中央領域に相当する部分では、本発明でいうエッチング遅延膜として機能するＣｒ膜のみが残った状態になる。
【０１４０】
そして、図１２（ｊ）に示すように、フォトレジスト層５の一部を除去する。具体的には、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイドに位置している金属膜３を覆っているフォトレジスト層５のみを残し、それ以外のフォトレジスト層５を除去する。
【０１４１】
次に、各脚部１１，１２を拡大表示する図１３（ａ）に示すように、水晶エッチング液による外形エッチングを行う。すなわち、振動片成形領域Ａと枠部Ｃのみを残し外形エッチングを行う。この際、溝部１１ｃ，１２ｃの両サイドもエッチングされ、サイド溝部１１ｄ，１２ｄが成形され始める。この際、溝中央領域に相当する部分では金属膜３としてＣｒ膜が存在しているのみであるため、このＣｒ膜も水晶エッチング液によってエッチング（溶融除去）されていく。図１３（ｂ）は、この外形エッチング工程の途中の状態であって、溝中央領域に相当する部分のＣｒ膜が完全に除去された状態を示している。この時、未だ外形エッチング工程及びサイド溝部１１ｄ，１２ｄのエッチング工程（外縁エッチング工程）は完了していない。
【０１４２】
この状態を経て、更に水晶エッチング液によるエッチングを進めていくと、図１３（ｃ）に示すように、Ｃｒ膜が完全に除去された溝中央領域に相当する部分においても水晶基板２のエッチングが開始される。つまり、水晶ウェハ外形エッチング工程と外縁エッチング工程と中央エッチング工程とが並行されることになる。
【０１４３】
このエッチング工程を所定時間継続していくと、水晶基板２が所定の音叉型に成形される。また、溝部１１ｃ，１２ｃの成形にあっては、先ず、外縁エッチング工程が上記エッチングストップ作用により完了する。これにより、サイド溝部１１ｄ，１２ｄが成形される。その後、中央エッチング工程のエッチング量が上記サイド溝部１１ｄ，１２ｄの深さに達した時点でエッチングが進むことがなくなり、所定深さの溝部１１ｃ，１２ｃが成形される（図１３（ｄ）参照）。  本形態においても、上記各実施例の場合と同様に、溝部１１ｃ，１２ｃの加工精度の向上を図ることができ、ＣＩ値の抑制及び振動周波数のバラツキの抑制を図ることができる。また、エッチングストップ技術を利用したことによる制御動作の簡素化を図ることもできる。更に、本形態では、水晶ウェハ外形エッチング工程と外縁エッチング工程と中央エッチング工程とが並行されるため、水晶基板２に対するエッチング回数が１回で済み、水晶ウェハ表面の面荒れ等の不具合を確実に阻止することができる。また、加工作業の煩雑化及び加工時間の短縮化を図ることもできる。また、溝部１１ｃ，１２ｃの中央部を水晶ウェハの主面１１ａ，１２ａに略平行な平坦面として形成することができ、水晶振動子の特性を良好に得ることができる。
【０１４４】
尚、本実施例６及び上述した実施例２では、Ｃｒ膜３１のみを存在させる領域と、Ｃｒ膜３１及びＡｕ膜３２の２層を存在させる領域とを備えさせ、Ｃｒ膜３１のみを存在させた領域においてのみエッチング動作の開始が遅延されるようにしていた。これに限らず、Ｃｒ膜を存在させる領域と、酸化Ｃｒ膜を存在させる領域とを備えさせ、Ｃｒ（非酸化）膜を存在させた領域においてのみエッチング動作の開始が遅延されるようにしてもよい。このＣｒ膜に対して部分的に酸化させる手法としては、エキシマＵＶ照射、ＵＶ−Ｏ３ドライ洗浄、Ｏ２プラズマなどが掲げられる。
【０１４５】
［実施例７］
次に、実施例７について説明する。上述した各実施例では、溝部１１ｃ，１２ｃの底部が主面１１ａ，１２ａに略平行な平坦面となるように中央エッチング工程を行っていた。本形態は、この中央エッチング工程の終了時点で、溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部が残るようにしたものである。つまり、溝部１１ｃ，１２ｃの底部の突起部が完全にエッチング除去されて平坦面となる前に中央エッチング工程を終了させるようにしている。この中央部のエッチング工程は、上述した実施例３〜６それぞれに対して適用可能である。
【０１４６】
先ず、上述した実施例３において溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部を残すようにした場合の工程について図１４を用いて説明する。この図１４は、上記実施例３の第２成形工程（図７）に相当する図である。つまり、図１４に示す工程の前工程として図６に示す第１成形工程が既に完了している。
【０１４７】
図１４における（ａ）〜（ｇ）の各工程は上述した実施例３における図７（ａ）〜（ｇ）の各工程と同一であるのでここでの説明は省略する。
【０１４８】
図１４（ｈ）に示すように、フォトレジスト層６を除去した後、水晶エッチング液により水晶基板２をエッチングする。これにより、一対のサイド溝部１１ｄ，１１ｄの間に残っていた水晶基板２の一部分（突起部２１）のエッチングが開始される。そして、このエッチング時間を比較的短時間（上述した実施例３の場合よりも短時間）で終了させることにより、図１４（ｉ）に示すように、溝部１１ｃの底部には突起部２１が残る。
【０１４９】
このようにして溝部１１ｃの底部に突起部２１を残した状態で中央エッチング工程を終了する。この場合、溝部１１ｃ内の表面積の拡大を図ることができ、溝部１１ｃ内に形成される励振電極１３の面積も拡大できて、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能になる。
【０１５０】
また、このＣＩ値の抑制効果は、溝部１１ｃが形成されている部分の断面において最も薄肉の部分の厚さ寸法に依存することが実験により確認されている。つまり、本実施例において成形される水晶ウェハにあっては、溝部１１ｃの断面において最も薄肉の部分の厚さを可能な限り小さくしながらも溝部１１ｃの中央部に突起部２１を残すことで、水晶ウェハの剛性を十分に確保しながらＣＩ値を十分に低く抑えることが可能になる。
【０１５１】
図１５は、上記実施例４において溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１が残るようにした場合における図９に相当する図である。図１６は、上記実施例５において溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１が残るようにした場合における図１１に相当する図である。図１７は、上記実施例６において溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１が残るようにした場合における図１３に相当する図である。
【０１５２】
これら何れにおいても、一対のサイド溝部１１ｄ，１１ｄの間に残っていた水晶基板２の一部分（突起部２１）のエッチング動作にあっては、そのエッチング処理を比較的短時間で終了させることにより、溝部１１ｃ，１２ｃの底部に突起部２１，２１が残るようにしている。これにより、溝部１１ｃ内の表面積の拡大を図ることができ、溝部１１ｃ内に形成される励振電極１３の面積も拡大できて、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能になる。
【０１５３】
［実施例８］
次に、実施例８について説明する。上述した各実施例では、音叉型水晶振動片１の各脚部１１，１２それぞれに１つの溝部１１ｃ，１２ｃを形成していた。本実施例では、各脚部１１，１２それぞれに複数のエッチング領域（小面積エッチング領域）を設定し、これら小面積エッチング領域の集合によってエッチング加工範囲を設計したものである。
【０１５４】
本実施例に係る音叉型水晶振動子に備えられる音叉型水晶振動片１の第１タイプを図１９に示している。また、本実施例に係る音叉型水晶振動子に備えられる音叉型水晶振動片１の第２タイプを図２０に示している。
【０１５５】
先ず、図１９に示すものでは、各脚部１１，１２それぞれに互いに独立した１０個の小面積エッチング領域１１Ａ，１１Ａ，…、１２Ａ，１２Ａ，…を形成し、各小面積エッチング領域１１Ａ，１１Ａ，…、１２Ａ，１２Ａ，…に対して、上述した各実施例の場合と同様のエッチング処理を行って溝部１１ｃ，１１ｃ，…、１２ｃ，１２ｃ，…を形成している。
【０１５６】
この場合、各脚部１１，１２それぞれにおける溝部１１ｃ，１１ｃ，…、１２ｃ，１２ｃ，…の形成領域の総面積は比較的大きく得られ、それでいて個々の溝部１１ｃ，１１ｃ，…、１２ｃ，１２ｃ，…にあっては、底面の面積が小さいのでエッチングストップ技術を利用して所定量のエッチング処理を行うことができる。
【０１５７】
上述した如く、エッチングストップ技術によって得られたエッチング面は結晶面が現れており、上記ピットは、この結晶面から露出するものではないので、エッチング領域の全体としてエッチング面にピットが露出してしまうことが回避できる。このため、音叉型水晶振動片１の各脚部１１，１２それぞれに所定形状の溝部１１ｃ，１２ｃを形成することが可能になる。このように、複数の小面積エッチング領域１１Ａ，１１Ａ，…、１２Ａ，１２Ａ，…の集合によって音叉型水晶振動片１の各脚部１１，１２にエッチング領域を設定していることで、ピットの露出を抑制しながらも面積の比較的大きなエッチング加工範囲を得ることが可能になる。特に、低インピーダンス化を図ることができる比較的大型の音叉型水晶振動片１に適用した場合には、エッチング加工範囲におけるピットの露出個数を大幅に削減することができ、音叉型水晶振動子の発振周波数を目標周波数に合わせ込むことが可能になる。
【０１５８】
また、図１９に示すものでは、小面積エッチング領域１１Ａ、１２Ａとして面積の異なる２種類を設計しているが、全ての小面積エッチング領域１１Ａ、１２Ａに対して１回のエッチング処理によって溝部１１ｃ，１２ｃを形成してもよいし（上述した実施例１や２と同様のエッチング処理による形成）、面積の大きい側の小面積エッチング領域１１Ａ、１２Ａに対しては、上述した外縁エッチング工程と中央エッチング工程とによって溝部１１ｃ，１２ｃを形成するようにしてもよい（上述した実施例３〜７と同様のエッチング処理による形成）。尚、各脚部１１，１２の基端部分の小面積エッチング領域１１Ａ、１２Ａを他の小面積エッチング領域１１Ａ、１２Ａよりも小さくしているのは、図示しない引き回し電極や側面電極の主面への回り込み寸法を大きく確保して電極間のショートを回避するためである。
【０１５９】
また、図２０に示すものでは、図１９で示した各小面積エッチング領域１１Ａ，１１Ａ，…、１２Ａ，１２Ａ，…を部分的に互いに連続させたものである。この場合にも、ピットの露出を抑制しながらも面積の比較的大きなエッチング加工範囲を得ることが可能になり、特に、大型の音叉型水晶振動片１に適用した場合には、エッチング加工範囲におけるピットの露出個数を大幅に削減することができ、音叉型水晶振動子の発振周波数を目標周波数に合わせ込むことが可能になる。
【０１６０】
また、この図２０に示す形状の小面積エッチング領域１１Ａ，１１Ａ，…、１２Ａ，１２Ａ，…に対してエッチング処理を行う際においても、全ての小面積エッチング領域１１Ａ、１２Ａに対して１回のエッチング処理によって溝部１１ｃ，１２ｃを形成してもよいし（上述した実施例１や２と同様のエッチング処理による形成）、面積の大きい側の小面積エッチング領域１１Ａ、１２Ａに対しては、上述した外縁エッチング工程と中央エッチング工程とによって溝部１１ｃ，１２ｃを形成するようにしてもよい（上述した実施例３〜７と同様のエッチング処理による形成）。
【０１６１】
−その他の実施例−
以上説明した各実施例は何れも音叉型水晶ウェハのエッチングによる成形方法に本発明を適用した場合であった。本発明はこれに限らず、その他の水晶ウェハ（ＡＴカット水晶ウェハ等）の成形にも適用可能である。
【０１６２】
また、各実施例は何れもウエットエッチングによって水晶基板２を所定の音叉型形状に成形する場合について説明した。本発明はこれに限らず、ドライエッチングによって水晶基板２を音叉型形状に成形する場合についても適用可能である。
【０１６３】
また、本発明は、水晶ウェハに限らず、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムなどを使用した圧電振動片や、その他種々の電子部品の製造に適用することも可能である。更に、被成形物として圧電材料に限らず、ガラス、金属、半導体などの種々の材料に対しても適用可能である。
【０１６４】
また、上記実施例３〜７では、外縁エッチング工程にあっては、溝部１１ｃ，１２ｃにおける矩形状の開口の各辺のうち互いに対向する１対の辺及びその周辺のみに対してエッチング処理を行っていた。本発明はこれに限らず、矩形状の開口の各辺のうち一つの辺及びその周辺のみに対してエッチング処理を行ったり、３つの辺及びその周辺に対してエッチング処理を行ってもよい。
【０１６５】
加えて、上述した如く溝部１１ｃ内に形成される励振電極１３の面積を拡大すれば、ＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能である。この点に鑑みれば、励振電極１３の面積を拡大するべく各脚部１１，１２の表面積を大きくする構成を採用することが好ましい。図２１及び図２２は、各脚部１１，１２の表面積を大きくするための各種構成を示している。これら形状の水晶ウェハを本発明に係るエッチング方法によって成形することでＣＩ値を効果的に低く抑えることが可能である。
【０１６６】
以下、図２１及び図２２に示した各水晶ウェハの形状について簡単に説明する。先ず、図２１は水晶ウェハの主面に凹部（溝部）を形成したものである。具体的に、（ａ）は、脚部１１，１２の長手方向に亘って複数の矩形状の溝部１１ｃ，１１ｃ，…、１２ｃ，１２ｃ，…を形成したものであって上述した実施例８のものと略同じ溝形状のものであ。（ｂ）は、脚部１１，１２の先端に開放する溝部１１ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｃ）は、水晶ウェハの基端に開放する溝部１１ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｄ）は、水晶ウェハの先端から基端に亘ってそれぞれに開放する溝部１１ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｅ）は、脚部１１，１２の幅方向に一対の矩形状の溝部１１ｃ，１１ｃ、１２ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｆ）は、脚部１１，１２の中央部に形成した溝部１１ｃ，１２ｃの底部に複数の段部を形成したものである。（ｇ）は、脚部１１，１２の複数箇所に円形の凹部１１ｃ，１１ｃ，…、１２ｃ，１２ｃ，…を形成したものである。（ｈ）は、各脚部１１，１２に形成されている溝部１１ｃ，１２ｃ同士を連結して連続した凹部としたものである。特に、図２１（ａ）、（ｅ）（ｇ）のものにあっては、エッチングストップ技術によって得られたエッチング面に結晶面が現れているため、エッチング領域の全体としてエッチング面にピットが露出してしまうことが回避でき、音叉型水晶振動子の発振周波数を目標周波数に合わせ込むことが容易である。
【０１６７】
一方、図２２における（ａ）は、脚部１１，１２の外側コーナ部に溝部１１ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｂ）は、脚部１１，１２の内側コーナ部に溝部１１ｃ，１２ｃを形成したものである。（ｃ）は、脚部１１，１２の中央部に形成した溝部１１ｃ，１２ｃの一部を側面１１ｂ，１２ｂに開放したものである。（ｄ）は、各脚部１１，１２の中央部から先端部に亘って溝部１１ｃ，１２ｃの底部と面一にしたものである。（ｅ）は、脚部１１，１２の表裏に亘る貫通孔１１ｅ，１２ｅと溝部１１ｃ，１２ｃとを併用したものである。
【産業上の利用可能性】
【０１６８】
本発明に係るエッチング方法は、音叉型水晶振動子のＣＩ値を低く抑えるべく、音叉型水晶振動片の各脚部それぞれの表裏面に溝部を成形する場合に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６９】
【図１】図１は、実施例１及び２に係る音叉型水晶振動片を示す図であり、（ａ）は音叉型水晶振動片の正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図２】図２は、実施例１に係る音叉型水晶ウェハの成形工程を示す図である。
【図３】図３は、溝部パターニングにおいてフォトレジスト層を除去する幅寸法とエッチングストップ発生時点における溝部の深さ寸法との関係を示す図である。
【図４】図４は、実施例２に係る音叉型水晶ウェハの成形工程を示す図である。
【図５】図５は、実施例３〜６に係る音叉型水晶振動片を示す図であり、（ａ）は音叉型水晶振動片の正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図６】図６は、実施例３に係る音叉型水晶ウェハの成形方法の第１成形工程を示す図である。
【図７】図７は、実施例３に係る音叉型水晶ウェハの成形方法の第２成形工程を示す図である。
【図８】図８は、実施例４に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち前半の工程を示す図である。
【図９】図９は、実施例４に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図である。
【図１０】図１０は、実施例５に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち前半の工程を示す図である。
【図１１】図１１は、実施例５に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図である。
【図１２】図１２は、実施例６に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち前半の工程を示す図である。
【図１３】図１３は、実施例６に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図である。
【図１４】図１４は、実施例７に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図７相当図である。
【図１５】図１５は、実施例７に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図９相当図である。
【図１６】図１６は、実施例７に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図１１相当図である。
【図１７】図１７は、実施例７に係る音叉型水晶ウェハの成形工程のうち後半の工程を示す図１３相当図である。
【図１８】図１８（ａ）は、本発明に係る方法で成形された水晶ウェハの一例を示す脚部断面形状を、図１８（ｂ）は従来方法で成形された水晶ウェハの脚部断面形状をそれぞれ示す図である。
【図１９】図１９は、実施例８に係る第１タイプの音叉型水晶振動片を示す図である。
【図２０】図２０は、実施例８に係る第２タイプの音叉型水晶振動片を示す図である。
【図２１】図２１は、脚部の表面積を大きくするための各種構成を示す水晶ウェハの斜視図である。
【図２２】図２２は、脚部の表面積を大きくするための他の各種構成を示す水晶ウェハの斜視図である。
【図２３】図２３は、従来技術における音叉型水晶ウェハの成形工程を示す図である。
【図２４】図２４は、従来技術における音叉型水晶ウェハ成形途中の水晶基板を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１７０】
１  音叉型水晶振動片
１Ａ  音叉型水晶ウエハ
１１ｃ，１２ｃ  溝部
２  水晶基板（被成形物）
Ｗ  フォトレジスト層の除去幅寸法
【国際調査報告】
2004010577.tif 000027
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2004010577.tif 000029
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