(57)【要約】【課題】輪郭水晶振動片の製造において、周波数温度特性を変化させることなく周波数を調整でき、また周波数微調整及び温度特性調整を同時に行う。【解決手段】水晶ウエハ２１の両面に電極膜２２，２３を形成し、フォトリソグラフィ技術を用いて励振部３２、接続部３３、支持部３４を一体に有する輪郭水晶振動片３１の外形を加工する。水晶ウエハの電極パターン２８，２９をマスクとして、励振部の水晶部分を側面からウエットエッチングし、その輪郭寸法を調整することにより、輪郭水晶振動片の周波数を粗調整する。次に、周波数又は１次温度係数の少なくとも一方の膜厚に対する変動量が異なる２種又はそれ以上の材料を選択的に組み合わせて、振動部に付着させることにより、輪郭水晶振動片の周波数を微調整しかつ同時に温度特性を調整する。【選択図】図１
2008206083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶基板の上下両面に電極膜を形成する工程と、
振動部と支持部とそれらを接続する接続部とを一体に備える輪郭水晶振動片の外形を前記水晶基板から加工する工程と、
前記輪郭水晶振動片の周波数を測定する工程と、
前記測定結果に基づいて、前記振動部の水晶部分の輪郭をウエットエッチングすることにより、前記輪郭水晶振動片の周波数を調整する工程とを有することを特徴とする輪郭水晶振動片の製造方法。
【請求項２】
前記輪郭水晶振動片の外形を加工する工程が、フォトリソグラフィ技術を用いたウエットエッチングにより行われることを特徴とする請求項１に記載の輪郭水晶振動片の製造方法。
【請求項３】
前記水晶基板に複数の前記輪郭水晶振動片の外形を加工し、各前記輪郭水晶振動片について前記測定結果に基づいて個々にエッチング時間を設定して前記振動部の水晶部分の輪郭をウエットエッチングすることにより、それらの周波数を個別に調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の輪郭水晶振動片の製造方法。
【請求項４】
前記水晶基板に複数の前記輪郭水晶振動片の外形を加工し、前記複数の輪郭水晶振動片の前記振動部の水晶部分の輪郭を一括してウエットエッチングすることにより、それらの周波数を一様に調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の輪郭水晶振動片の製造方法。
【請求項５】
水晶基板の上下両面に電極膜を形成する工程と、
振動部と支持部とそれらを接続する接続部とを一体に備える輪郭水晶振動片の外形を前記水晶基板から加工する工程と、
前記輪郭水晶振動片の周波数を測定する工程と、
前記測定結果に基づいて、周波数又は１次温度係数の少なくとも一方の膜厚に対する変動量が異なる２種又はそれ以上の材料を選択的に組み合わせて、前記振動部に付着させることにより、前記輪郭水晶振動片の周波数及び温度特性を同時に調整する工程とを有することを特徴とする輪郭水晶振動片の製造方法。
【請求項６】
前記振動部の水晶部分の輪郭をウエットエッチングして前記輪郭水晶振動片の周波数を調整する工程の後に、更に前記輪郭水晶振動片の周波数を測定する工程と、前記測定結果に基づいて、周波数又は１次温度係数の少なくとも一方の膜厚に対する変動量が異なる２種又はそれ以上の材料を選択的に組み合わせて、前記振動部に付着させることにより、前記輪郭水晶振動片の周波数及び温度特性を同時に調整する工程とを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の輪郭水晶振動片の製造方法。
【請求項７】
前記振動部に付着させた前記２種又はそれ以上の材料を部分的に削除することにより、前記輪郭水晶振動片の周波数及び温度特性を同時に調整する工程を更に有することを特徴とする請求項５又は６に記載の輪郭水晶振動片の製造方法。
【請求項８】
前記２種又はそれ以上の材料が少なくともＡｕとＡｌとを含むことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の輪郭水晶振動片の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラーメモードや輪郭すべり振動モードで振動する輪郭振動子の製造方法に関し、特に水晶基板から振動部と支持部と接続部とを一体に形成する輪郭水晶振動片の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水晶振動子は、１００ＫＨｚレベルまでの低周波数で振動する音叉型水晶振動子や、１０ＭＨｚ以上の比較的高周波数で振動する厚みすべり振動モードのＡＴカット水晶振動子が広く使用されている。最近は、これらの中間範囲にある数ＭＨｚの周波数で振動するラーメモードや輪郭すべり振動モードの輪郭振動子が注目されている。
【０００３】
ラーメモードの輪郭振動子は、単一の正方形からなる又は複数の正方形を連ねた方形平板の振動部と、支持フレームと、それらを振動の節点で接続する接続部とを一体に備える（例えば、特許文献１を参照）。図８（Ａ）（Ｂ）は、ラーメモードの水晶振動子に使用する輪郭水晶振動片の典型例を示している。同図において、輪郭水晶振動片１は、正方形の水晶板からなる振動部２と、その対角位置の角部に設けられた接続部３ａ〜３ｄと、それらの先端にそれぞれ結合された支持部４とを備える。振動部２の表裏各面には、互いに異極となる励振電極５，６が形成されている。各励振電極５，６は、それぞれ前記接続部及び支持部の表面に形成した配線７，８により引き出されて、支持部４の接続電極（図示せず）に接続されている。前記接続電極から励振電極５，６に所定の電流を印加して励振すると、振動部２は、図８（Ａ）に破線及び二点鎖線で示すように、正方形の４つの角部を節点として面内で、対向する一方の２辺と他方の２辺が交互に外向き又は内向きに伸縮するラーメモードの輪郭振動を行う。
【０００４】
輪郭水晶振動片１は、図９に示すように、ＩＥＥＥ表示の（ＹＸｌｔ）φ／θで表されるカット角で切り出した水晶基板１１から形成され、θ＝４５°のとき、φ＝３６°及び１３０°で１次温度係数が０となる領域を有する。水晶基板１１は、水晶の直交する３つの結晶軸、即ち電気軸、機械軸、光学軸をそれぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸で表したとき、Ｙ軸に垂直な面のＹカット水晶板１２をＸ軸周りに反時計周りを正として角度φで回転させて得られた座標軸（Ｘ，Ｙ´，Ｚ´）に沿う水晶板１２´を、更にＹ´軸周りに反時計周りを正として角度θで面内回転させた新たな座標軸（Ｘ´，Ｙ´，Ｚ''）に沿って切り出したものである。
【０００５】
多くの場合、ラーメモードの水晶振動子は、フォトリソグラフィ技術を利用して水晶基板をウエットエッチングすることにより、振動部、接続部及び支持フレームを一体に外形加工する（例えば、非特許文献１、特許文献１を参照）。非特許文献１に記載される周波数方程式から分かるように、ラーメモード輪郭振動子の共振周波数は、振動部の幅及び長さ、即ち輪郭寸法によって決定される。
【０００６】
水晶基板のウエットエッチングによる外形加工は、水晶の結晶方位によるエッチング異方性のために、精密な形状加工が困難とされている。そこで、特に過剰なサイドエッチングを防止するために、先に水晶板を途中までウエットエッチングした後、ドライエッチングで形状加工を仕上げるラーメモード水晶振動子の製造方法が知られている（例えば、特許文献２を参照）。また、通常使用されている水晶のエッチング液とは異なる新たなエッチング液を用いて水晶基板を処理することにより、ラーメモード水晶振動子を外形加工する方法が提案されている（例えば、特許文献３を参照）。更に、パウダービームの吹き付け等により水晶基板を打ち抜き加工して、振動部、接続部及び支持部を一体に形成するラーメモード水晶振動子の製造方法が提案されている（例えば、特許文献４を参照）。
【０００７】
実際のラーメモード水晶振動子には、振動部の輪郭寸法（長さ，幅）により設定される主振動の他に、別モードの振動形態が発生し、主振動を阻害する不要振動となる場合がある。この不要振動を防止するために励振電極の輪郭寸法を調整したり、支持形状を調整する方法では、主振動に振動周波数のずれを生じたり等価直接抵抗値が悪化する虞がある。そこで、主振動に必要な形状及び寸法を大幅に変更することなく、圧電基板の輪郭振動の節部に質量付加部又は質量減少部を設けて、不要振動の周波数帯を主振動の周波数帯からずらすことにより、主振動の周波数を変化させることなく、不要振動の主振動への影響を低減させるラーメモード水晶振動子が知られている（例えば、特許文献５を参照）。
【０００８】
輪郭すべり振動モードの輪郭振動子には、例えばＤＴカット又はＣＴカット水晶振動子等がある（例えば、非特許文献２を参照）。この輪郭振動子も、同様にその表裏各面に極性の異なる励振電極を形成した振動部と支持部とそれらを接続する接続部とを備え、その共振周波数が振動部の輪郭寸法によって決定される。
【０００９】
更に別の輪郭振動子として、長さ縦モード又は幅縦モードで振動する水晶振動子や、それら両振動モードが結合したＮＳ−ＧＴカット幅・長さ結合水晶振動子が知られている（例えば、特許文献６〜８を参照）。これら輪郭振動子の外形形状は、水晶基板をウエットエッチングすることにより、又はイオン化した原子、分子やブラスト加工用の粒子を物理的もしくは機械的に衝突させることにより、振動部、支持部及び接続部を一体に形成する。
【００１０】
これら輪郭振動子の共振周波数は、長さ縦振動モードの場合には振動部の長さ寸法に、幅縦振動モードの場合には振動部の幅寸法にそれぞれ反比例し、他の寸法には殆ど依存しないことが知られている。特許文献６〜８によれば、これら輪郭振動子の周波数調整は、粒子エッチング法、スパッタリング法、レーザビーム法又は電子ビーム法等により振動部の金属膜を飛散させたり、蒸着法等により振動部に金属膜を付着させることにより行われる。更に、周波数調整は、多数の輪郭水晶振動子を水晶ウエハに形成した状態で、輪郭水晶振動子をケース又は蓋の固定部に固定した状態で、又は輪郭水晶振動子を収納したケースと蓋とを接合した状態で行なわれる。
【００１１】
【非特許文献１】川島宏文、外１名、「エッチング法によって形成されたラーメモード水晶振動子」、第２４回ＥＭシンポジウム予稿集、電気学会、平成７年５月、ｐ．１１−１６
【非特許文献２】超音波便覧編集委員会編、「超音波便覧」、丸善株式会社、１９９９年８月、ｐ．５８０−５８５
【特許文献１】特開２００３−１１５７４７号公報
【特許文献２】特開２００６−２１１５７５号公報
【特許文献３】特開２００６−３１１２３０号公報
【特許文献４】特開２００３−１４２９７９号公報
【特許文献５】特開２００６−２０３７４２号公報
【特許文献６】特開２００５−９４７３３号公報
【特許文献７】特開２００４−１３５３５７号公報
【特許文献８】特開２００５−９４７２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した特許文献６〜８に記載される輪郭水晶振動子の周波数調整方法は、厚みすべり振動モードのＡＴカット水晶振動子と同様に、励振電極の厚さを調整することによるものである。しかしながら、輪郭水晶振動子の周波数は輪郭寸法によって決定されるから、励振電極の厚さ変化は周波数の変動に直接作用するものではない。
【００１３】
例えば、ＩＥＥＥ表示の（ＹＸｌｔ）φ／θでφ＝−５０°、θ＝４５°のカット角で切り出した水晶ＬＱ２Ｔカット板を用いた図８のラーメモード輪郭水晶振動子において、振動部２の一辺の長さを６００μｍとすると、その共振周波数は約４ＭＨｚとなる。ここで、振動部２の厚さを５０μｍとし、励振電極５，６を５００×５００μｍの寸法で、電極材料にＡｌ、Ａｕ、Ａｇをそれぞれ用いて形成した場合に、その膜厚に対する周波数の変動量を、公知の有限要素法を用いて算出した結果を図１０（Ａ）に示す。同図に示すように、膜厚に対する周波数変動率はＡｕが最も大きく、Ａｇはやや緩やかに変化し、Ａｌは殆ど変化しない。この輪郭水晶振動子の製造誤差を振動部の幅方向で約２％と仮定すると、周波数は最大約２％ずれることになる。約２％の周波数差を励振電極の膜厚で調整しようとすると、Ａｕで２０００Å以上も膜厚を増加させることが必要となり、特に成膜時間、生産性、コスト等の点から見て現実的ではない。
【００１４】
更に、同じラーメモード輪郭水晶振動子において、電極材料にＡｌ、Ａｕ、Ａｇをそれぞれ用いて励振電極を形成した場合に、その膜厚に対する１次温度係数αの変動量を、公知の有限要素法を用いて算出した結果を図１０（Ｂ）に示す。同図に示すように、膜厚に対する１次温度係数の変動率はＡｌが最も大きく、Ａｇはやや緩やかに、Ａｕはより緩やかに変化する。従って、約２％の周波数差を調整するために励振電極の膜厚を２０００Å以上増加させると、輪郭水晶振動子の１次温度係数は０でなくなる。
【００１５】
特に、膜厚に対する周波数変動量が大きいＡｕ膜について、その膜厚を変えて付着させた場合の周波数温度特性を、同様に有限要素法を用いて解析した。図１０（Ｃ）は、Ａｕ膜の膜厚を１０００Å、２０００Å、３０００Åとした場合の温度−周波数変動量を示している。同図から、上記約２％の周波数差をＡｕ膜の膜厚で調整すると、頂点温度が大きく約３０℃もずれてしまうことが分かる。このように、輪郭振動子の場合、励振電極の膜厚による周波数調整方法では、周波数の調整量を大きくすると温度特性まで変化する虞があるので、周波数の粗調整が困難である。
【００１６】
そこで本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、輪郭水晶振動子の周波数を、その調整量を粗調整のために大きくした場合でも、周波数温度特性を変化させることなく、調整することができる輪郭水晶振動片の製造方法を提供することにある。
【００１７】
また、本願発明者は、輪郭水晶振動子の場合、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、励振部に付着させる材料によって、その膜厚に対する周波数及び１次温度係数の変動量が異なることを見出した。そこで、本発明の別の目的は、かかる知見に基づき、周波数と温度特性とを同時に調整することができる輪郭水晶振動片の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明によれば、上記目的を達成するために、水晶基板の上下両面に電極膜を形成する工程と、該水晶基板から振動部と支持部とそれらを接続する接続部とを一体に備える輪郭水晶振動片の外形を加工する工程と、輪郭水晶振動片の周波数を測定する工程と、その測定結果に基づいて、振動部の水晶部分の輪郭をウエットエッチングすることにより、輪郭水晶振動片の周波数を調整する工程とを有する輪郭水晶振動片の製造方法が提供される。
【００１９】
従来技術に関連して上述したように、輪郭水晶振動片の共振周波数は振動部の輪郭寸法により決定されることから、外形加工した輪郭水晶振動片の周波数を測定することによって、振動部の実際の輪郭寸法を容易に算出でき、目標の周波数又は周波数帯に対する周波数の調整量を輪郭寸法の調整量に換算することができる。従って、輪郭水晶振動片の外形加工において振動部の上下各面に形成された電極膜をそのままマスクとして利用することによって、周波数粗調整のように調整量が大きくても、振動部の輪郭寸法をウエットエッチングして調整することにより、容易に所望の周波数調整を行うことができる。しかも、振動部の電極膜は、ウエットエッチングにより多少損傷しても、その膜厚が殆ど変化しないから、輪郭水晶振動片の温度特性を変化させる虞がない。
【００２０】
或る実施例では、輪郭水晶振動片の外形を加工する工程が、従来と同様にフォトリソグラフィ技術を用いたウエットエッチングにより、比較的簡単に行なうことができる。
【００２１】
また、或る実施例では、水晶基板に複数の輪郭水晶振動片の外形を加工し、各輪郭水晶振動片について周波数の測定結果に基づいて個々にエッチング時間を設定して振動部の水晶部分の輪郭をウエットエッチングすることにより、それらの周波数を個別により正確に調整することができ、個々に高品質の輪郭水晶振動片が得られる。
【００２２】
別の実施例では、水晶基板に複数の前記輪郭水晶振動片の外形を加工し、複数の輪郭水晶振動片の振動部の水晶部分の輪郭を一括してウエットエッチングすることにより、それらの周波数を一様に調整することができ、生産性の向上が図られる。
【００２３】
上述したように本願発明者は、輪郭水晶振動子の場合には、励振部に付着させる材料によって、その膜厚に対する周波数及び／又は１次温度係数の変動量が異なることを見出した。
【００２４】
従って、本発明の或る実施例では、振動部の水晶部分の輪郭をウエットエッチングして輪郭水晶振動片の周波数を調整する工程の後に、更に輪郭水晶振動片の周波数を測定する工程と、その測定結果に基づいて、周波数又は１次温度係数の少なくとも一方の膜厚に対する変動量が異なる２種又はそれ以上の材料を選択的に組み合わせて、振動部に付着させることにより、輪郭水晶振動片の周波数及び温度特性を同時に調整することができる。
【００２５】
また、本発明の別の側面によれば、水晶基板の上下両面に電極膜を形成する工程と、該水晶基板から振動部と支持部とそれらを接続する接続部とを一体に備える輪郭水晶振動片の外形を加工する工程と、輪郭水晶振動片の周波数を測定する工程と、測定結果に基づいて、周波数又は１次温度係数の少なくとも一方の膜厚に対する変動量が異なる２種又はそれ以上の材料を選択的に組み合わせて、振動部に付着させることにより、輪郭水晶振動片の周波数及び温度特性を同時に調整することができる輪郭水晶振動片の製造方法が提供される。
【００２６】
更に別の実施例によれば、振動部に付着させた２種又はそれ以上の材料を部分的に削除して、輪郭水晶振動片の周波数及び温度特性を同時に調整する工程を更に有することにより、周波数及び温度特性のより高精度な微調整が可能となる。
【００２７】
特に、Ａｕは、膜厚に応じて周波数が比較的大きく変化するが、１次温度係数の変化量は少ないのに対し、Ａｌは、周波数が膜厚に拘わらず殆ど変化せず、１次温度係数は膜厚に応じてＡｕよりも大きく変化する。従って、前記２種又はそれ以上の材料が少なくともＡｕとＡｌとを含むことによって、振動部への付着が比較的容易であると共に、より最適に周波数及び温度特性を調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明の好適実施例について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明による輪郭水晶振動片の製造方法の好適な実施例を工程順に示すフロー図である。本実施例では、複数の図８に示すようなラーメモードの輪郭水晶振動片を１枚の水晶ウエハから同時に形成する場合について説明する。
【００２９】
最初に、水晶ウエハに輪郭水晶振動片の外形を加工する（ステップＳＴ１）。先ず、図２（Ａ）に示すように、水晶ウエハ２１の上下両面に全面に亘って電極材料を蒸着法、スパッタリング等の従来方法により付着させて、電極膜２２，２３を形成する。本実施例では、水晶振動片をウエットエッチングにより外形加工するためのレジストマスクとして使用可能なＡｕを電極材料として使用する。水晶振動片を外形加工した後に前記電極膜をパターニングするような別の実施例では、Ａｌ、Ａｇ等の他の電極材料を用いることもできる。
【００３０】
各電極膜２２，２３の表面には、それぞれ全面にフォトレジスト材料を塗布して、フォトレジスト膜２４，２５を形成する（図２（Ｂ））。各フォトレジスト膜２４，２５をパターニングして、所望の輪郭水晶振動片の外形形状を有するレジストパターン２６，２７を形成し、かつ前記電極膜を露出させる（図２（Ｃ））。更に、露出した前記電極膜を適当なエッチング液で除去して、電極パターン２８，２９を形成し、かつ水晶素面を露出させる（図２（Ｄ））。この水晶ウエハを両面から適当なエッチング液でエッチングすることにより、所望の輪郭水晶振動片の外形を加工する（図２（Ｅ））。最後に、残存するレジストパターン２６，２７を除去すると、複数の輪郭水晶振動片を外形加工した水晶ウエハ３０が得られる（図２（Ｆ））。
【００３１】
本実施例の水晶ウエハ３０は、図３に示すように、外形加工した４つの輪郭水晶振動片３１を有する。当然ながら、水晶ウエハは、量産性を考慮して、１枚で数十個〜数百個の水晶振動片を形成できるような大型のものを用いても良い。輪郭水晶振動片３１は、図８に示す従来の輪郭水晶振動片１と同様に、単一の正方形からなる振動部３２と、その４つの角部に設けられた接続部３３と、その外側に一定の隙間をもって配置される矩形枠状の支持部３４とを一体に備える。各輪郭水晶振動片３１は、それらを囲繞する水晶ウエハの外枠部３０ａと、それぞれ対向する２辺で連結部３５により一体に結合されかつ支持されている。振動部３２の輪郭寸法は、目的とする振動モードの周波数で励振するように設計される。接続部３３及び支持部３４の寸法は、それらが振動部３２の励振時に不要な振動モードで励振されても、その周波数が目的とする振動部３２の周波数から十分に離れるように設計するのが通例であり、また好ましい。
【００３２】
外枠部３０ａの上面には、水晶素面の領域３６が、輪郭水晶振動片３１上の電極膜と連結部３５を介して電気的に接続している電極膜の部分を囲むように設けられている。これにより、水晶ウエハ３０上面の電極パターン２８は、輪郭水晶振動片３１間が互いに電気的に分離している。これに対し、水晶ウエハ３０下面の電極パターン２９は、各輪郭水晶振動片３１上及び外枠部３０ａ下面の電極膜が互いに電気的に接続している。
【００３３】
次に、水晶ウエハ３０の各輪郭水晶振動片１の周波数を個別に測定する（ステップＳＴ２）。周波数の測定は、例えば図４に示すようなウエハ固定用の治具４１と公知の測定器（図示せず）に接続されたプローブ４２とを用いて行うことができる。治具４１は、真鍮等の導電性材料で形成され、その上面に水晶ウエハ３１をその外枠部３０ａで支持するための段部４３を有する。
【００３４】
水晶ウエハ３１の外枠部３０ａを段部４３上に電極パターン２９を接触させて載置し、治具４１を接地する。これにより水晶ウエハ３０下面の電極パターン２９を０電位に維持した状態で、プローブ４２を輪郭水晶振動片３１毎に前記水晶ウエハ上面の電極パターン２８と接触させ、所定の電圧を印加してラーメモードで励振させ、前記各輪郭水晶振動片の共振周波数を測定する。この測定値から、上記非特許文献１に記載される公知の周波数方程式を用いて、各輪郭水晶振動片３１の振動部３２の実際の輪郭寸法を算出することができる。従って、目標の周波数値又は周波数帯から決定される振動部３２の輪郭寸法の目標値と実際の輪郭寸法との差に換算して、必要な周波数の調整量を得ることができる。
【００３５】
次に、水晶ウエハ３０の各輪郭水晶振動片３１の周波数を個別に粗調整する（ステップＳＴ３）。周波数の粗調整は、例えば図５に示すようなベース４４とカバー４５とからなる治具を用いて、ウエットエッチングにより行う。ベース４４の上面には、水晶ウエハ３０の輪郭水晶振動片３１の各支持部３４に対応する位置及び形状の凸枠部４４ａが一体に形成されている。カバー４５は、同様に水晶ウエハ３０の輪郭水晶振動片３１の各支持部３４に対応する位置及び形状を有する枠状に形成されている。また、別の実施例では、ベース４４から凸枠部４４ａを取り除いてその上面を平坦に形成し、その上に水晶ウエハ３０の下面全面を直接載置することができる。
【００３６】
図５に示すように、水晶ウエハ３０をベース４４上に支持部３４を凸枠部４４ａ上に位置合わせして載置し、かつ該支持部の上にカバー４５を位置合わせして重ねる。このように支持部３４をベース４４とカバー４５とで上下から挟み付けることによって、輪郭水晶振動片３１毎に支持部３４の内側にエッチング液用の液溜めが画定される。ベース４４とカバー４５とをクリップ等の手段で挟持すると、それらと支持部３４との間をより確実に液密に保持することができる。
【００３７】
前記各液溜めには、公知の水晶用エッチング液４６を注入する。振動部３２は、その上下両面を電極パターン２８，２９が完全に被覆し、該電極パターンがレジストマスクの役目を果たすので、水晶部分が全周に亘って側面からウエットエッチングされる。エッチング時間は、輪郭水晶振動片３１毎に工程ＳＴ２で測定した周波数値に基づいて算出した輪郭寸法のエッチング量に従って、個々に決定する。これにより、輪郭水晶振動片３１毎に振動部３２の輪郭寸法を個別に調整し、その共振周波数を目標の周波数又は周波数帯に粗調整することができる。支持部３４も、上下両面を電極パターン２８，２９が完全に被覆しているので、その水晶部分が内側の側面からウエットエッチングされる。しかし、前記支持部のウエットエッチングが、輪郭水晶振動片３１のラーメモード振動及びその周波数特性に影響を及ぼすことはない。
【００３８】
別の実施例では、水晶ウエハ３０の全輪郭水晶振動片３１を一括して一様に周波数調整することができる。この場合には、図６に示すような大型の容器４７に水晶用エッチング液４８を貯留し、その中に水晶ウエハ３０を浸漬する。これにより、同様に輪郭水晶振動片３１の水晶部分が内側の側面からウエットエッチングされ、振動部の輪郭寸法を調整することができる。エッチング時間は、輪郭水晶振動片３１毎に工程ＳＴ２で測定した周波数値に基づいて算出した輪郭寸法のエッチング量から、例えばその平均値を算出して決定する。この実施例では、支持部３４及び外枠部３０ａも、上下両面を電極パターン２８，２９が完全に被覆しているので、その水晶部分が周囲の側面からウエットエッチングされる。しかし、前記支持部及び外枠部のウエットエッチングは、輪郭水晶振動片３１のラーメモード振動及びその周波数特性に何ら影響を及ぼさない。
【００３９】
各輪郭水晶振動片３１の周波数を粗調整した水晶ウエハは、エッチング液から取り出して洗浄する。次に、振動部３２の水晶部分から周囲に突出する電極パターン２８，２９の部分を物理的エッチング等でトリミングすることにより、励振電極３７，３８を所定の寸法及び形状に形成し、接続部３３及び支持部３４上の電極パターン２８，２９の部分を同様にパターニングすることにより、前記励振電極から引き出される配線及び外部への接続電極を形成する。また、電極パターン２８，２９がウエットエッチングで損傷している場合には、それらを前記水晶ウエハ表面から一旦剥離し、電極材料を再度成膜してパターニングすることができる。その場合、再成膜する電極材料は、最初と同じＡｕであっても、ＡｇやＡｌに変えても良く、また再成膜後のパターニングは、剥離した最初の電極パターンと異なるものであっても良い。この後、各輪郭水晶振動片３１を連結部３５で切断して個片化する。
【００４０】
個片化した輪郭水晶振動片３１は、例えば水晶振動子のパッケージにマウントする前又はマウントした後に、周波数及び必要に応じて温度特性を測定し（ステップＳＴ４）、その測定結果に応じて周波数の微調整及び温度特性の調整を行う（ステップＳＴ５）。周波数の微調整は、図７に例示するように、輪郭水晶振動片３１の振動部３２の表面に電極材料をスパッタリングや蒸着等で付着させて励振電極３７の膜厚を増加させることにより、周波数を低くするように行う。また、周波数の微調整は、振動部３２の励振電極３７をイオンビーム等のドライエッチングで部分的に削除することにより、周波数を高くするように行う。
【００４１】
本実施例によれば、振動部３２の表面に付着させる電極材料及びその膜厚を適当に選択することによって、周波数の微調整と同時に温度特性の調整を行うことができる。従来技術に関連して説明した図１０（Ａ）及び（Ｂ）から分かるように、励振部に付着させる材料によって、その膜厚に対する共振周波数及び１次温度係数の変動量は異なる。例えば、Ａｕのみを付着させた場合、周波数は膜厚に応じて比較的大きく変化する、即ち感度が高いが、１次温度係数の変化量は少なく、感度が低い。これに対し、Ａｌのみを付着させた場合、周波数は膜厚に拘わらず殆ど変化せず、感度が非常に低いが、１次温度係数は膜厚に応じてＡｕよりも大きく変化する。従って、例えばＡｕとＡｌとを同時にそれぞれ適当な膜厚で組み合わせて用いた場合には、共振周波数と１次温度係数とを同時に最適に調整することができる。
【００４２】
具体的な調整方法を以下に例示する。調整前の１次温度係数及び周波数をそれぞれα、Ｆとし、目標とする１次温度係数及び周波数をそれぞれα0、Ｆ0とすると、それらの調整量は、１次温度係数についてΔα＝α−α0 、周波数についてΔＦ＝Ｆ−Ｆ0 となる。これらに達成するのに必要なＡｕ及びＡｌの膜厚は、以下の式（１）〜（４）を用いて算出することができる。ここで、ｈAl＝振動部の両面に付着させるＡｌの膜厚、ｈAu＝振動部の両面に付着させるＡｕの膜厚とする。また、振動部の片面にのみ付着させる場合には、それぞれ２倍の膜厚が必要になる。
【００４３】
【数１】
2008206083.tif 000003
…（１）
【００４４】
【数２】
2008206083.tif 000004
…（２）
【００４５】
【数３】
2008206083.tif 000005
…（３）
【００４６】
【数４】
2008206083.tif 000006
…（４）
【００４７】
上記式（１）において、右辺第１項のｈAlの係数はＡｌ膜厚に対する１次温度係数の変化率を、右辺第２項のｈAuの係数はＡｕ膜厚に対する１次温度係数の変化率をそれぞれ表す。上記式（２）において、右辺第１項のｈAlの係数はＡｌ膜厚に対する周波数の変化率を、右辺第２項のｈAuの係数はＡｕ膜厚に対する周波数の変化率を表す。
【００４８】
次に、これらの式を、ＩＥＥＥ表示の（ＹＸｌｔ）φ／θでφ＝−５０°、θ＝４５°のカット角で切り出した水晶ＬＱ２Ｔカット板を用いた図８のラーメモード輪郭水晶振動片に適用する。振動部２の寸法を６００×６００μｍ、励振電極５，６の寸法を５００×５００μｍとし、該振動部の両面に付着させるべきＡｌ膜及びＡｕ膜の膜厚を算出する。この場合、上記式（１）〜（４）の各定数は次のようになる。
【００４９】
【数５】
2008206083.tif 000007
【００５０】
【数６】
2008206083.tif 000008
【００５１】
【数７】
2008206083.tif 000009
【００５２】
【数８】
2008206083.tif 000010
【００５３】
これらの定数を上記式（１）及び式（２）に代入すると、１次温度係数及び周波数の調整量はそれぞれ次のようになる。
Δα＝３．０×１０−７［／℃］
ΔＦ＝４［ｋＨｚ］
従って、１次温度係数及び周波数の調整に必要なＡｕ及びＡｌ膜厚は、ｈAl≒３２０Å、ｈAu≒１３０Åである。尚、振動部の片面にのみ形成する場合は、この約２倍の膜厚を形成すればよい。
【００５４】
上記実施例では、ＡｕとＡｌとを組み合わせた場合を説明したが、これら以外に複数の電極材料を、２種又はそれ以上選択的に様々に組み合わせて用いても、同様に周波数の微調整と１次温度係数の調整とを同時に行うことができる。また、振動部に付着させる材料は電極材料に限定されず、様々な材料を使用しかつ組み合わせることができる。
【００５５】
このように周波数の微調整及び１次温度係数の調整を行った輪郭水晶振動片は、水晶振動子のパッケージにマウントしかつ封止し、またパッケージへのマウント後に調整した場合は、パッケージを封止する。これにより、所望の周波数及び温度特性を有する水晶振動子が完成する。
【００５６】
また、別の実施例では、振動部に付着させた２種又はそれ以上の材料を、例えばレーザビームの照射や物理的エッチング等により部分的に削除することにより、更に輪郭水晶振動片の周波数を微調整しかつ同時に温度特性を微調整する工程が追加される。この追加の調整工程は、輪郭水晶振動片を個片化した後に又はその前に水晶ウエハの状態で行うことができる。これによって、周波数及び温度特性のより高精度に微調整が可能となる。
【００５７】
以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に様々な変形・変更を加えて実施することができる。例えば、輪郭水晶振動片の振動部は、１つの正方形からなる基本波モードであっても、複数以上の正方形を連ねた方形平板からなる高次モードのものであってもよい。また、上記実施例は、１枚の水晶ウエハに複数の輪郭水晶振動片を同時に製造する場合について説明したが、本発明は当然ながら、個々の水晶基板の１つの輪郭水晶振動片を製造する場合にも適用される。また、輪郭水晶振動子の外形加工は、ウエットエッチングではなく、物理的エッチング又はそれらの組合せによって行うことができる。更に本発明は、輪郭すべり振動モードのような、ラーメモード以外の輪郭水晶振動片の製造においても、その周波数が振動部の縦及び／又は横寸法で決定され得るものである限り、同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明による輪郭水晶振動片の製造工程を示すフロー図。
【図２】（Ａ）〜（Ｆ）図は、水晶ウエハに輪郭水晶振動片の外形を加工する図１の工程ＳＴ１を順に示す断面図。
【図３】（Ａ）図は輪郭水晶振動片を外形加工した水晶ウエハの表面図、（Ｂ）図はその裏面図。
【図４】図３の水晶ウエハについて輪郭水晶振動片の周波数を測定する図１の工程ＳＴ２を概略的に示す断面図。
【図５】図３の水晶ウエハについて輪郭水晶振動片の周波数を個々に調整する図１の工程ＳＴ３を概略的に示す断面図。
【図６】図３の水晶ウエハについて輪郭水晶振動片の周波数を一括して調整する図１の工程ＳＴ３を概略的に示す断面図。
【図７】水晶ウエハから個片化した輪郭水晶振動片について周波数の微調整及び温度特性調整を同時に行う図１の工程ＳＴ５を概略的に示す断面図。
【図８】（Ａ）図は従来のラーメモードの輪郭水晶振動片を示す平面図、（Ｂ）図はそのVIII−VIII線における断面図。
【図９】図８の輪郭水晶振動片に使用する水晶基板のカット角を模式的に示す図。
【図１０】（Ａ）図及び（Ｂ）図は、図８の輪郭水晶振動片について励振電極にＡｌ、Ａｕ、Ａｇをそれぞれ付着させた場合に、その膜厚に対する周波数変動量及び１次温度係数αをそれぞれ示す線図、（Ｃ）図は、同じく励振電極にＡｕ膜を１０００Å、２０００Å、３０００Åの膜厚で形成した場合に、それらの周波数温度特性を示す線図。
【符号の説明】
【００５９】
１，３１…輪郭水晶振動片、２，３２…振動部、３ａ〜３ｄ，３３…接続部、４、３４…支持部、５，６，３７，３８…励振電極、７，８…配線、１１…水晶基板、１２，１２´…水晶板、２１，３０…水晶ウエハ、２２，２３…電極膜、２４，２５…フォトレジスト膜、２６，２７…レジストパターン、２８，２９…電極パターン、３０ａ…外枠部、３５…連結部、３６…領域、４１…治具、４２…プローブ、４３…段部、４４…ベース、４４ａ…凸枠部、４５…カバー、４６，４８…エッチング液、４７…容器。
【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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