(57)【要約】【課題】  所望の共振周波数を有するマイクロレゾネータ、及び当該マイクロレゾネータを高い歩留まりで製造することができるマイクロレゾネータの製造方法、並びに当該マイクロレゾネータを備える電子機器を提供する。【解決手段】  マイクロレゾネータ１０は、櫛歯部２１を有する固定電極２２と櫛歯部３１を有する固定電極３２との間に共振子４０が配置された構成である。共振子４０は、櫛歯部２３が固定電極２２の櫛歯部２１と噛み合うよう配置された可動電極２４と、櫛歯部３３が固定電極３２の櫛歯部３１と噛み合うよう配置された可動電極３４とを有する。これら可動電極２４，３４を連結する連結ビーム４１上に共振子４０の共振周波数を設定する錘が共振子４０の重心位置に関して対称に形成されている。この錘４５は、共振子４０の重心位置の上方に形成された共振周波数を微調整するための微調整用錘を含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板と、当該シリコン基板上に形成された少なくとも絶縁膜を含む積層部と、当該積層部上に設けられた共振子とを備えたマイクロレゾネータの製造方法であって、
前記共振子の上部に前記共振子の重心位置に関して対称に錘を形成する錘形成工程と、
前記錘の重さを調整する調整工程と
を含むことを特徴とするマイクロレゾネータの製造方法。
【請求項２】
前記錘形成工程は、前記積層部上に前記共振子を作りつける導電層を形成する工程と、
前記導電層の前記共振子を形成すべき箇所の上部に前記錘を形成する工程と、
前記導電層を所定形状にパターニングして前記基板上に前記共振子を形成する工程と
を含むことを特徴とする請求項１記載のマイクロレゾネータの製造方法。
【請求項３】
前記錘形成工程は、複数設定された目標とする前記共振子の共振周波数の各々に応じて重さが設定された錘を前記共振子の重心位置に対してそれぞれ対称に形成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のマイクロレゾネータの製造方法。
【請求項４】
前記錘形成工程は、目標とする前記共振子の共振周波数を表す周波数表示部を前記錘の各々に対応させて形成することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のマイクロレゾネータの製造方法。
【請求項５】
前記錘形成工程は、前記共振子の重心位置の上方に前記共振子の共振周波数を微調整する微調整用錘を形成することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載のマイクロレゾネータの製造方法。
【請求項６】
前記調整工程は、目標とする前記共振子の共振周波数に応じて、当該共振周波数に応じて重さが設定された錘を前記共振子の重心位置に関して対称に除去する工程を含むことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載のマイクロレゾネータの製造方法。
【請求項７】
前記所定の錘の除去は、前記錘に対してレーザを照射して前記所定の錘を蒸散させることにより行われることを特徴とする請求項６記載のマイクロレゾネータの製造方法。
【請求項８】
前記調整工程は、前記共振子の重心位置の上方に形成された微調整用錘の重さを微調整する工程を含むことを特徴とする請求項５記載のマイクロレゾネータの製造方法。
【請求項９】
前記微調整用錘の重さの微調整は、前記微調整用錘に対してレーザを照射して前記微調整用錘を選択的に蒸散させることで行われることを特徴とする請求項８記載のマイクロレゾネータの製造方法。
【請求項１０】
前記微調整用錘の重さの微調整は、前記共振子を振動させながら前記共振子の共振周波数を計測しつつ行われることを特徴とする請求項８又は請求項９記載のマイクロレゾネータの製造方法。
【請求項１１】
シリコン基板と、当該シリコン基板上に形成された少なくとも絶縁膜を含む積層部と、当該積層部上に設けられた共振子とを備えたマイクロレゾネータであって、
前記共振子の上部に、前記共振子の重心位置に関して対称に形成された錘を備えることを特徴とするマイクロレゾネータ。
【請求項１２】
前記錘は、目標とする前記共振子の共振周波数に応じて重さが設定された複数の錘を組として、少なくとも一組形成されていることを特徴とする請求項１１記載のマイクロレゾネータ。
【請求項１３】
前記共振子の重心位置の上方に、前記共振子の共振周波数を微調整する微調整用錘を備えることを特徴とする請求項１１又は請求項１２記載のマイクロレゾネータ。
【請求項１４】
前記錘及び前記微調整用錘は、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、及びアルミニウム（Ａｌ）のうちの何れかの金属で形成されることを特徴とする請求項１３記載のマイクロレゾネータ。
【請求項１５】
前記共振子の上部に、前記錘の各々に対応して目標とする前記共振子の共振周波数を表す周波数表示部が形成されていることを特徴とする請求項１１から請求項１４の何れか一項に記載のマイクロレゾネータ。
【請求項１６】
前記共振子は、前記積層部上に設けられた２組の一対の櫛歯状電極と当該櫛歯状電極を連結する連結部とを備えることを特徴とする請求項１１から請求項１５の何れか一項に記載のマイクロレゾネータ。
【請求項１７】
請求項１から請求項１０の何れか一項に記載のマイクロレゾネータの製造方法を用いて製造されたマイクロレゾネータ、又は請求項１１から請求項１６の何れか一項に記載のマイクロレゾネータを備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固有の共振周波数で微小振動する共振子を備えるマイクロレゾネータ及びその製造方法、並びに当該マイクロレゾネータを備える電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いて超小型・超高性能の電子部品を製造する研究・開発が盛んに行われている。ＭＥＭＳ技術を用いた電子部品は多岐に亘るが、その一種としてマイクロレゾネータがある。マイクロレゾネータは、例えばシリコン基板等の基板上に酸化膜からなる絶縁膜が形成され、その絶縁膜上に櫛歯状の固定電極の櫛歯と櫛歯状の可動電極の櫛歯とが基板表面に対して平行に噛み合わされるように形成された構造である。
【０００３】
また、上記の櫛歯状の可動電極はシリコン基板上に支持されたバネ性を有する支持部に結合されており、このような互いに噛み合う櫛歯状の固定電極と櫛歯状の可動電極との組を支持部の両側に１組ずつ配置した構成となっている。尚、上記の櫛歯状の可動電極と支持部とが共振子を構成している。更に、絶縁膜上には、櫛歯状の固定電極の各々に接続された２つの電極端子と、これら２つの電極端子に共通した接地電極としての電極端子とが設けられている。以上の櫛歯状の固定電極、櫛歯状の可動電極、支持部、及び電極端子は、例えば上記の絶縁膜上に形成したポリシリコン膜を利用して形成される。
【０００４】
このようなマイクロレゾネータは、一方の櫛歯状の固定電極の電極端子と接地電極としての電極端子との間に交流電圧を印加することにより、その櫛歯状の固定電極と櫛歯状の可動電極との間に静電引力を発生させ、この静電引力により櫛歯状の可動電極を櫛歯の噛み合い方向（櫛歯の長さ方向）に平面的に押し引きすることによって振動させる。この振動は櫛歯状の可動電極と一体化されたバネ性を持つ支持部に伝達され、他方の同様に噛み合い状態にある櫛歯状の可動電極を平面的に振動させる。
【０００５】
入力側である一方の櫛歯状の固定電極と櫛歯状の可動電極との間で発生した振動が、可動電極の質量とバネ性を持つ支持部の構造で定まるバネ定数で決定される共振周波数に一致したところで共振現象が生じ、この共振周波数が出力側である他方の櫛歯状の固定電極の電極端子から取り出される。かかる構成のマイクロレゾネータは、特定周波数の電気信号を発振する発振子又は複数の周波数を含む電気信号から特定周波数の電気信号をフィルタリングするフィルタとして用いられる。尚、マイクロレゾネータの詳細については、例えば以下の特許文献１，２を参照されたい。
【特許文献１】米国特許第５０２５３４６号明細書（第３欄第３７行−第６欄第２行、第６欄第５５行−第７欄第５２行、図１−図４）
【特許文献２】米国特許第５５３７０８３号明細書（第４欄第４３行−第１０欄第３３行、図４−図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したマイクロレゾネータの共振周波数は、可動電極の質量（厳密には可動電極及び支持部の質量）と支持部のバネ定数とによって定まる。上述した可動電極及び支持部等は、半導体素子等の製造において広く用いられるフォトリソグラフィー技術を用いて基板上に形成されるが、複数の可動電極及び支持部等を設計値通りに形成するのは難しく、製造された可動電極及び支持部の質量及びバネ定数はばらつくことが多い。このため、製造されたマイクロレゾネータの共振周波数もばらつき、共振周波数が等しいマイクロレゾネータを複数製造するのは困難であるという問題があった。
【０００７】
また、マイクロレゾネータの製造においては、単一の共振周波数を有するマイクロレゾネータを複数製造する場合もあれば、同一の構造ではあるが同一の共振周波数帯内の異なる共振周波数を有するマイクロレゾネータを製造する場合もある。後者のマイクロレゾネータを製造する場合において、マイクロレゾネータの製造上のばらつきがあると、所望の共振周波数を有するものが得られる可能性が高くなるが、その歩留まりは製造条件に応じて大きく左右されるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、所望の共振周波数を有するマイクロレゾネータ、及び当該マイクロレゾネータを高い歩留まりで製造することができるマイクロレゾネータの製造方法、並びに当該マイクロレゾネータを備える電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、シリコン基板と、当該シリコン基板上に形成された少なくとも絶縁膜を含む積層部と、当該積層部上に設けられた共振子とを備えたマイクロレゾネータの製造方法であって、前記共振子の上部に前記共振子の重心位置に関して対称に錘を形成する錘形成工程と、前記錘の重さを調整する調整工程とを含むことを特徴としている。
この発明によれば、共振子の上部に共振子の重心位置に関して対称に錘を形成し、この錘の重さを調整することにより共振子の重さを調整するようにしているため、共振子等の製造誤差があった場合でも共振子の重さを調整することができる。また、共振子の重心位置に関して対称に錘を形成しているため、意図しない共振モードの発生を防止することができ、所望の共振周波数で共振子が共振するマイクロレゾネータを高い歩留まりで、且つ安価に製造することができる。
また、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記錘形成工程が、前記積層部上に前記共振子を作りつける導電層を形成する工程と、前記導電層の前記共振子を形成すべき箇所の上部に前記錘を形成する工程と、前記導電層を所定形状にパターニングして前記基板上に前記共振子を形成する工程とを含むことを特徴としている。
この発明によれば、積層部上に共振子を作りつける導電層を形成し、この導電層の上部であって共振子を形成すべき箇所の上部に錘を形成した後で導電層を所定形状にパターニングして基板上に共振子を形成するようにしているため、基板上において振動可能に構成された共振子の振動に支障をきたすことなく共振子上に錘を形成することができる。また、一度に複数の錘を形成することができるため、スループットの低下を招かずに複数の共振子上に錘を形成することができる。
また、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記錘形成工程が、複数設定された目標とする前記共振子の共振周波数の各々に応じて重さが設定された錘を前記共振子の重心位置に関してそれぞれ対称に形成することを特徴としている。
この発明によれば、目標とする共振周波数の各々に応じて重さが設定された錘が共振子上において共振子の重心位置に関してそれぞれ対称となるように形成されるため、錘の重さを調整することにより同一の構造であっても共振周波数が異なるマイクロレゾネータを容易に且つ高い歩留まりで製造することができる。
また、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記錘形成工程が、目標とする前記共振子の共振周波数を表す周波数表示部を前記錘の各々に対応させて形成することを特徴としている。
この発明によれば、共振子の共振周波数を表す周波数表示部を錘の各々に対応して形成しているため、重さを調整すべき錘を視認により又は撮像装置で撮像して表示装置に表示させることにより容易に判別することができ、マイクロレゾネータの製造効率を向上させることができる。
また、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記錘形成工程が、前記共振子の重心位置の上方に前記共振子の共振周波数を微調整する微調整用錘を形成することを特徴としている。
この発明によれば、共振子の重心位置の上方に微調整用錘を形成しているため、重心位置に関して対称に形成された錘の重さ調整を行って得られる共振周波数が目的とする共振周波数からずれている場合であっても、微調整用錘の重さを調整することにより不要な共振モードを生じさせることなく共振子の共振周波数を目的とする共振周波数に合わせることができる。
また、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記調整工程が、目標とする前記共振子の共振周波数に応じて、当該共振周波数に応じて重さが設定された錘を前記共振子の重心位置に関して対称に除去する工程を含むことを特徴としている。
この発明によれば、複数設定された目標とする前記共振子の共振周波数の各々に応じて重さが設定された錘を共振子の重心位置に関して対称に形成しておき、これらの錘のうちから目標とする共振周波数に応じた重さに設定された錘を共振子の重心位置に関して対称に除去することにより共振子上に形成された錘の重さを調整しているため、不要な共振モードを生じさせることなく共振子の共振周波数を目標とする共振周波数に短時間で設定することができる。また、異なる共振周波数を有するマイクロレゾネータを製造する場合には、各々の共振周波数に応じて重さが設定された錘を除去するだけで良いため、製造ラインを変更せずに所望の共振周波数を有するマイクロレゾネータを短時間で製造することができる。
また、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記所定の錘の除去が、前記錘に対してレーザを照射して前記所定の錘を蒸散させることにより行われることを特徴としている。
この発明によれば、共振子上に形成された錘に対してレーザを照射して錘を選択的に蒸散させることで錘を除去しているため、錘の除去を短時間で且つ高精度で行うことができ、その結果として所望の共振周波数を有するマイクロレゾネータをスループットの低下を招かずに製造することができる。
また、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記調整工程が、前記共振子の重心位置の上方に形成された微調整用錘の重さを微調整する工程を含むことを特徴としている。
この発明によれば、共振子の重心位置の上方に形成された微調整用錘の重さを微調整することによって共振子の共振周波数を微調整しているため、重心位置に関して対称に形成された錘の重さ調整を行って得られる共振周波数が目的とする共振周波数からずれている場合であっても、不要な共振モードを生じさせることなく共振子の共振周波数を目的とする共振周波数に合わせることができる。
また、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記微調整用錘の重さの微調整が、前記微調整用錘に対してレーザを照射して前記微調整用錘を選択的に蒸散させることで行われることを特徴としている。
この発明によれば、共振子の重心位置に関して対称に形成された錘を除去する場合と同様にレーザの照射により微調整用錘の重さを微調整しているため、製造ラインを何ら変えることなく共振子の共振周波数を目標とする共振周波数に合わせることができる。
また、本発明のマイクロレゾネータの製造方法は、前記微調整用錘の重さの微調整が、前記共振子を振動させながら前記共振子の共振周波数を計測しつつ行われることを特徴としている。
この発明によれば、共振子を振動させながら共振子の共振周波数を計測しつつ微調整用錘の重さを微調整しているため、極めて高い精度でマイクロレゾネータの共振周波数を所望の共振周波数に合わせることができるため、所望の共振周波数を有するマイクロレゾネータを高い歩留まりで製造することができる。
上記課題を解決するために、本発明のマイクロレゾネータは、シリコン基板と、当該シリコン基板上に形成された少なくとも絶縁膜を含む積層部と、当該積層部上に設けられた共振子とを備えたマイクロレゾネータであって、前記共振子の上部に、前記共振子の重心位置に関して対称に形成された錘を備えることを特徴としている。
この発明によれば、共振子の上部に共振子の重心位置に関して対称に形成された錘を備えているため、共振子自体の重さのばらつきがあっても共振子の重心位置を変えることなく共振子の重さを一定にすることができ、その結果として不要な共振モードを生じさせることなく一定の共振周波数を得ることができる。また、共振子の重さのばらつき以外の共振周波数の変化を引き起こす要因があっても、共振子上に形成された錘によって一定の共振周波数が得られる。
また、本発明のマイクロレゾネータは、前記錘が、目標とする前記共振子の共振周波数に応じて重さが設定された複数の錘を組として、少なくとも一組形成されていることが好ましい。
また、本発明のマイクロレゾネータは、前記共振子の重心位置の上方に、前記共振子の共振周波数を微調整する微調整用錘を備えることを特徴としている。
この発明によれば、共振子の重心位置の上方に微調整用錘が形成されているため、不要な共振モードを生じさせることなく目的とする共振周波数で共振子を共振させることができる。
また、本発明のマイクロレゾネータは、前記錘及び前記微調整用錘が、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、及びアルミニウム（Ａｌ）のうちの何れかの金属で形成されることが好ましい。
これらの金属は半導体素子の配線等を形成する場合にも用いられているため、製造プロセスが確立している上に、共振子に対する密着性が十分に得られる。特に、金（Ａｕ）、又は白金（Ｐｔ）を用いて錘を形成すれば、共振子等の形成プロセスを何ら変更せずに共振子等を形成することができる。
また、本発明のマイクロレゾネータは、前記共振子の上部に、前記錘の各々に対応して目標とする前記共振子の共振周波数を表す周波数表示部が形成されていることを特徴としている。
この発明によれば、錘の各々に対応して目標とする共振子の共振周波数を表す周波数表示部が形成されているため、製造されたマイクロレゾネータの共振周波数を視認により又は撮像装置で撮像して表示装置に表示させることにより容易に判別することができる。
また、本発明のマイクロレゾネータは、前記共振子が、前記積層部上に設けられた２組の一対の櫛歯状電極と当該櫛歯状電極を連結する連結部とを備えることを特徴としている。
この発明によれば、共振子が櫛歯状電極又は櫛歯状電極を連結する連結部を備えているため、錘及び微調整用錘を形成するための領域を十分に確保することができる。また、かかる構成であれば、重心位置が容易に求められるため、重心位置に関して錘を対称に形成し、又は重心位置の上方に微調整用錘を形成する上で好ましい。但し、本発明は、共振子が櫛歯状電極を有する形状のものに限定されることを意図しているわけではなく、櫛歯状電極を有する形状以外に、梁（ビーム）形状又は円板形状を採用することもできる。
本発明の電子機器は、上記の何れかに記載のマイクロレゾネータの製造方法を用いて製造されたマイクロレゾネータ、又は上記の何れかに記載のマイクロレゾネータを備えることを特徴としている。
この発明によれば、半導体素子を製造する技術を用いてシリコン基板上に所望の共振周波数を有するマイクロレゾネータを形成することができるため、マイクロレゾネータを応用したフィルタ及び発振子等を半導体チップ内に集積化することができる。この結果、例えば、発振子、フィルタ、アンプ、混合器、及び検波器等からなる受信回路を１チップ化した半導体素子等の超小型・超高機能の半導体素子が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態によるマイクロレゾネータ及びその製造方法並びに電子機器について詳細に説明する。
【００１１】
〔マイクロレゾネータ〕
図１は、本発明の一実施形態によるマイクロレゾネータを示す平面図であり、図２は、図１中のＡ−Ａ線に沿った断面矢視図である。図１及び図２に示すマイクロレゾネータ１０は、トランスバーサル型のＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：弾性表面波素子）フィルタと同様な働きをするフィルタとして構成したものである。尚、以下の説明においては、必要があれば図中にＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。図１及び図２中のＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がシリコン基板５０の表面に対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がシリコン基板５０の表面に対して直交する方向に設定されている。
【００１２】
図１に示すマイクロレゾネータ１０は、シリコン基板５０の表面に形成された酸化膜を含む絶縁膜５１上において、Ｘ方向に沿って送信側ＩＤＴ（Inter Digital Transducer）２０と受信側ＩＤＴ３０とを配置し、これらの間に共振子４０を配置した構成である。送信側ＩＤＴ２０、受信側ＩＤＴ３０、及び共振子４０は、例えばシリコン基板５０上に形成された導電層としてのポリシリコン（ｐ−ＳｉＯ）膜を利用して形成される。或いは、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板の絶縁膜上に結晶化されているシリコン層を利用して形成される。
【００１３】
送信側ＩＤＴ２０は櫛歯部２１を有する固定電極２２と櫛歯部２３を有する可動電極２４とから構成されている。送信側ＩＤＴ２０の固定電極２２は、リード線２５を介して電極端子２６に接続されている。同様に、受信側ＩＤＴ３０は、櫛歯部３１を有する固定電極３２と櫛歯部３３を有する可動電極３４とから構成されている。受信側ＩＤＴ３０の固定電極３２は、リード線３５を介して電極端子３６に接続されている。尚、図１中の３８は、電極端子２６，３６に対して共通に設定された接地電極としての電極端子である。
【００１４】
上記の可動電極２４と可動電極３４とは、Ｘ方向延びる連結ビーム４１で連結されている。共振子４０は、この連結ビーム４１、可動電極２４，３４、及び後述する方形状のフレームからなる梁部４２とから構成されている。共振子４０は、連結ビーム４１の−Ｘ方向における端部に連結された可動電極２４の櫛歯部２３が固定電極２２の櫛歯部２１と平面的に噛み合うように、且つ連結ビーム４１の＋Ｘ方向における端部に連結された可動電極３４の櫛歯部３３が固定電極３２の櫛歯部３１と平面的に噛み合うように、固定電極２２と固定電極３２との間に配置されている。
【００１５】
また、固定電極２２の櫛歯部２１と可動電極２４の櫛歯部２３とは、それぞれ複数の櫛歯が所定の平面上の隙間（櫛歯ギャップ）をもって、シリコン基板５０の表面に平行に噛み合っている。同様に、固定電極３２の櫛歯部３１と可動電極３４の櫛歯部３３とは、それぞれ複数の櫛歯が所定の平面上の隙間をもって、シリコン基板５０の表面に平行に噛み合っている。
【００１６】
可動電極２４，３４に対して一体的に形成されたフレーム状の梁部４２は、梁部４２に結合された片持ち梁４３によって支持されており、片持ち梁４３の支持部４４がシリコン基板５０上に固定された構造になっている。支持部４４は接地電極としての電極端子３８と導通しているため、共振子４０は電位がほぼ接地電位になる。尚、梁部４２の外形形状は、特に方形形状に限定されるものではなく、円形形状、長円形状、紡錘形状等の任意の形状に設定することができる。
【００１７】
図２に示す通り、連結ビーム４１はシリコン基板５０の絶縁膜５１の表面よりも上方（＋Ｚ方向）に基板面に対して平行に浮き上がった状態で支持されている。従って、連結ビーム４１の両端に連結された櫛歯状の可動電極２４，３４も同様に基板面に平行に浮き上がった状態に配置される。また、可動電極２４，３４に噛み合う櫛歯状の固定電極２２，３２も櫛歯の部分が基板面に平行に浮き上がった状態に支持されている。
【００１８】
可動電極２４，３４及び固定電極２２，３２の浮上高さ、即ち、シリコン基板５０上に形成された絶縁膜５１との間隔は２〜３μｍ程度である。尚、図２において、ポリシリコン等で形成された電極端子２６，３６及びリード部２５，３５と絶縁膜５１との間の層５２は、櫛歯状の固定電極２２，３２と可動電極２４，３４との櫛歯部を基板面に平行に浮き上がった構成に形成する際の製造工程において設けられた犠牲層である。
【００１９】
本実施形態のマイクロレゾネータ１０は、図１及び図２に示す通り、共振子４０の一部をなす連結ビーム４１上に複数の錘４５を備える。これらの錘４５は、共振子４０の共振周波数を調整するために形成されたものであり、図１及び図２に示す例では、連結ビーム４１上に、連結ビーム４１の長手方向（Ｘ方向）に沿って配列形成されている。
【００２０】
図３は、共振子４０上に形成された錘４５の拡大図である。尚、図３においては、共振子４０の共振周波数が４０ｋＨｚに設定された場合の構成を図示している。図３に示す通り、錘４５は、第１錘４６ａ，４６ｂ、第２錘４７ａ，４７ｂ、第３錘４８ａ，４８ｂ、及び微調整用錘４９からなる。第１錘４６ａ，４６ｂは、共振子４０の共振周波数を４０ｋＨｚに設定するために形成された錘であり、これらが組となって共振子４０の重心位置に関して対称となるようＸ方向に沿って配置されている。
【００２１】
また、第２錘４７ａ，４７ｂは、共振子４０の共振周波数を６０ｋＨｚに設定するために形成された錘であり、これらが組となって共振子４０の重心位置に関して対称となるようＸ方向に沿って配置されている。但し、第２錘４７ａ，４７ｂは、第１錘４６ａと第１錘４６ｂとによって挟まれる位置に配置されている。同様に、第３錘４８ａ，４８ｂは、共振子４０の共振周波数を８０ｋＨｚに設定するために形成された錘であり、これらが組となって共振子４０の重心位置に関して対称となるようにＸ方向に沿って配置され、且つ第２錘４７ａと第２錘４７ｂとによって挟まれる位置に形成されている。
【００２２】
微調整用錘４９は、共振子４０の共振周波数を微調整するために形成された錘であり、共振子４０の重心位置の上方（共振子４０の重心位置の＋Ｚ方向）に配置されている。上述した通り、第１錘４６ａ，４６ｂ、第２錘４７ａ，４７ｂ、及び第３錘４８ａ，４８ｂは、共振子４０の共振周波数を所定の値（４０ｋＨｚ、６０ｋＨｚ、８０ｋＨｚ）とするためのものであるが、共振子４０の共振周波数は、共振子４０自体の重さのばらつき、又は共振子４０の一部をなす梁部４２のバネ定数のばらつきが原因で変化する。微調整用錘４９は、これらのばらつきに起因する共振周波数のずれを微調整するために設けられる。
【００２３】
ここで、第１錘４６ａ，４６ｂ、第２錘４７ａ，４７ｂ、第３錘４８ａ，４８ｂの各々の組が共振子４０の中心位置に関して対称となるように形成されているのは、共振子４０の重心位置を変えることなく共振子４０の共振モードをＸ方向に沿って振動する共振モードのみにし、共振子４０の回転（例えば、Ｙ軸回りの回転）による共振モード又は共振子４０のねじれによる共振モードを抑制するためである。また、同様の理由により微調整用錘４９は共振子４０の重心位置の上方に形成されている。
【００２４】
また、第１錘４６ａに対応してマークｍ１１，ｍ１２が形成され、第２錘４７ａに対応してマークｍ２１，ｍ２２が形成され、第３錘４８ａに対応してマークｍ３１，ｍ３２が形成されている。同様に、第１錘４６ｂに対応してマークｍ１３，ｍ１４が形成され、第２錘４７ｂに対応してマークｍ２３，ｍ２４が形成され、第３錘４８ｂに対応してマークｍ３３，ｍ３４が形成されている。
【００２５】
マークｍ１１〜ｍ１４は、第１錘４６ａ，４６ｂが共振子４０の共振周波数を４０ｋＨｚにするための錘である旨を表示するマークであり、その平面形状は数字「４０」を形取った形状に形成されている。マークｍ２１〜ｍ２４は、第２錘４７ａ，４７ｂが共振子４０の共振周波数を６０ｋＨｚにするための錘である旨を表示するマークであり、その平面形状は数字「６０」を形取った形状に形成されている。同様に、マークｍ３１〜ｍ３４は、第３錘４８ａ，４８ｂが共振子４０の共振周波数を８０ｋＨｚにするための錘である旨を表示するマークであり、その平面形状は数字「８０」を形取った形状に形成されている。
【００２６】
錘４５及びマークｍ１１〜ｍ３４は、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、及びアルミニウム（Ａｌ）等の金属によって形成されている。これらの金属は半導体素子の配線等を形成する場合にも用いられており、製造プロセスが確立しているために形成が容易である上に、共振子に対する密着性が十分に得られる。尚、上述した第１錘４６ａ，４６ｂ、第２錘４７ａ，４７ｂ、第３錘４８ａ，４８ｂの形状、重さ、及び共振子４０（連結ビーム４１）上における形成位置、並びに微調整用錘４９の形状及び重さは、目標とする共振子４０の共振周波数に応じて設定されている。
【００２７】
但し、第１錘４６ａ，４６ｂ、第２錘４７ａ，４７ｂ、第３錘４８ａ，４８ｂ各々の重さは、対応して形成されているマークの重さを考慮して、対応するマークの重さを差し引いた重さに設定されている。また、微調整用錘４９と第１錘４６ａ，４６ｂ、第２錘４７ａ，４７ｂ、第３錘４８ａ，４８ｂと区別することができるように、微調整用錘４９の形状はこれらの錘の形状とは異なる形状に設定することが好ましい。
【００２８】
図１〜図３においては、共振子４０の共振周波数が４０ｋＨｚに設定されたマイクロレゾネータ１０を図示しているが、共振子４０の共振周波数を６０ｋＨｚに設定するには、第１錘４６ａ，４６ｂ及び第１錘４６ａ，４６ｂに対応して形成されているマークｍ１１〜ｍ１４を除去し、共振子４０の重心に対して最も遠い位置に配置される錘が第２錘４７ａ，４７ｂとなるようにする。
【００２９】
また、共振子４０の共振周波数を８０ｋＨｚに設定するには、第１錘４６ａ，４６ｂ及び第１錘４６ａ，４６ｂに対応して形成されているマークｍ１１〜ｍ１４並びに第２錘４７ａ，４７ｂ及び第２錘４７ａ，４７ｂに対応して形成されているマークｍ２１〜ｍ２４を除去し、共振子４０の重心に対して最も遠い位置に配置される錘が第３錘４８ａ，４８ｂとなるようにする。このように、共振子４０の重心に関して錘を対称に除去することにより、共振子４０の共振周波数を目標とする共振周波数に設定することができる。
【００３０】
尚、錘を除去する際に併せてその錘に対応して形成されているマークも除去される。このため、共振子４０の重心に対して最も遠い位置に配置される錘に対応して形成されているマークを視認により読み取り、又はＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像装置で撮像してＣＲＴ（Cathod Ray Tube）又は液晶表示装置等の表示装置に表示させることによりマイクロレゾネータ１０の共振周波数を容易に判別することができる。
【００３１】
以上説明した構成のマイクロレゾネータ１０を、例えば発振子として用いる場合には、櫛歯状の固定電極２２の電極端子２６と接地電極としての電極端子３８との間に交流電圧を印加する。これらの電極端子間に交流電圧を印加すると、固定電極２２の櫛歯部２１と可動電極２４の櫛歯部２３との間に静電引力が発生する。これによって可動電極２４が、櫛歯の噛み合い方向（櫛歯の長さ方向、即ちＸ方向）にバネ性を有する梁部４２を介して引き押しされて振動する。この振動は可動電極２４と一体化されたバネ性を持つ梁部４２に伝達され、他方の同様に固定電極３２の櫛歯部３１と噛み合い状態にある櫛歯部３３を備える可動電極３４がＸ方向に振動する。
【００３２】
入力側である一方の櫛歯状の固定電極２２と可動電極２４との間で発生した振動が、共振子４０の固有振動数に達すると、共振子４０はその振動数で共振する。共振子４０が共振することによって、他方の櫛歯部３１を有する固定電極３２に接続された電極端子３６から、その固有振動数に応じた発振周波数を有する電気信号が出力される。発振周波数（共振周波数）は、可動電極２４，３４を含む共振子４０の質量と梁部４２のバネ定数で定まる変位に対する復元力（梁部４２の弾性力）とによって定まる。ここで、共振子４０の質量をｍとし、梁部４２のバネ定数をｋとすると、固定電極３２から出力される電気信号の発振周波数ｆ０は以下の（１）式で表される。
ｆ０＝（１／（２・π））・（ｋ／ｍ）１／２    ……（１）
【００３３】
また、マイクロレゾネータ１０をフィルタとして用いる場合には、図４に示す通り、共振子４０の固有振動数ｆ０を中心とした共振幅Ｗの通過帯域幅を有するフィルタとして用いられる。図４は、マイクロレゾネータ１０をフィルタとして用いる場合の通過特性の一例を示す図である。マイクロレゾネータ１０をフィルタとして用いる場合には、櫛歯状の固定電極２２の電極端子２６と接地電極としての電極端子３８との間に交流電圧が印加される。
【００３４】
これらの電極端子間に印加された交流電圧の周波数が、図４に示す帯域幅Ｗに含まれる周波数であれば、共振子４０が静電力によってＸ方向に振動して、その周波数を有する電気信号が電極端子３６から出力される。一方、帯域幅Ｗに含まれない周波数の交流電圧が入力された場合には、共振子３０が共振しない。この結果として、その周波数は除去される。このような動作によりマイクロレゾネータ１０がフィルタとして用いられる。
【００３５】
以上説明した本発明の一実施形態によるマイクロレゾネータ１０は、共振子４０が櫛歯部２３を有する可動電極２４及び櫛歯部３３を有する可動電極３４を備え、可動電極２４，３４を挟むように櫛歯部２１を有する固定電極２２及び櫛歯部３１を有する固定電極３２が配置され、可動電極２４，３４を連結する連結ビーム４１上に錘４５が重心位置に関して対称に形成された形態であった。マイクロレゾネータ１０の共振子の形態は、かかる形態以外に梁（ビーム）形状又は円板形状の形態のものを採用することができる。これらの形態のものを採用した場合であっても、共振子の重心位置に関して重さの異なる組の錘を対称に複数組形成するとともに重心位置の上方に微調整用錘を形成し、共振子の重心に関して所定の錘を対称に除去することで、共振子の共振周波数を所望の共振周波数に設定することができる。
【００３６】
〔マイクロレゾネータの製造方法〕
図５及び図６は、本発明の一実施形態によるマイクロレゾネータの製造方法を示す工程図である。尚、図５及び図６において、図１〜図３に示した部材と同一の部材には同一の符号を付してある。まず、図５（ａ）に示す通り、シリコン基板５０上に二酸化珪素（ＳｉＯ２）からなる酸化膜５１ａを形成する。上記シリコン基板５０は両面が研磨されており、厚さが約５００μｍ程度である。また、酸化膜５１ａは減圧気相成長（減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition））法を用いて形成され、その厚さは０．１μｍ程度である。
【００３７】
次に、酸化膜５１ａ上に厚さ０．５μｍ程度の窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）５１ｂを形成する。この窒化膜５１ｂも減圧ＣＶＤ法を用いて形成される。尚、これらの酸化膜５１ａ及び窒化膜５１ｂから図１及び図２に示した絶縁膜５１が形成されている。窒化膜５１ｂを形成すると、次に窒化膜５１ｂ上にＳｉＯ２からなり、厚さが２μｍ程度の犠牲層５２を形成する工程が行われる。これらの層により本発明の積層部が構成されている。尚、図２に示したマイクロレゾネータ１０においても窒化膜５１ｂが設けられているが、図２においては図示を省略している。
【００３８】
以上の工程が終了すると、犠牲層５２の上面の全面に亘ってフォトレジスト（不図示）を塗布し、このフォトレジストに対して露光処理及び現像処理を行って所定形状のレジストパターンを形成する。次いで、このレジストパターンをマスクとして犠牲層５２に対してエッチング処理を行うことにより、図５（ｂ）に示す通り、固定電極２２，３２となるべき箇所及び支持部４４となるべき箇所（図１参照）の犠牲層５２を除去する。
【００３９】
エッチング処理が完了し、犠牲層５２上に形成されているレジストパターンを剥離すると、図５（ｃ）に示す通り、犠牲層５２及び露出している窒化膜５１ｂ上の全面に亘って厚さが２．０μｍ程度の導電層としてのポリシリコン（ｐ−ＳｉＯ）膜６０を形成する工程が行われる。ポリシリコン膜６０の形成が完了すると、図５（ｄ）に示す通り、ポリシリコン膜６０上の全面に亘って金属膜６１を形成する工程が行われる。ここで、金属膜６１は、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、及びアルミニウム（Ａｌ）の何れかで形成され、例えば蒸着法又はスパッタリング法を用いて形成される。尚、金属膜６１の厚みは、図１〜図３に示した錘４５の重さに応じて適宜設定される。
【００４０】
次に、金属膜６１の上面の全面に亘ってフォトレジスト（不図示）を塗布し、このフォトレジストに対して露光処理及び現像処理を行って所定形状のレジストパターンを形成する。次いで、このレジストパターンをマスクとして金属膜６１に対してエッチング処理を行うことにより、図６（ａ）に示す通り、共振子４０の連結ビーム４１となるべき箇所（必要であれば、可動電極２４，３４となるべき箇所）の上部に錘４５を形成する。
【００４１】
この処理によって、図３に示す通り、共振子４０の重心位置に関して対称に配置された第１錘４６ａ，４６ｂの組、第２錘４７ａ，４７ｂの組、第３錘４８ａ，４８ｂの組が形成される。また、共振子４０の重心位置の上方に微調整用錘が形成される。更に、第１錘４６ａ，４６ｂに対応してマークｍ１１〜ｍ１４が形成され、第２錘４７ａ，４７ｂに対応してマークｍ２１〜ｍ２４が形成され、第３錘４８ａ，４８ｂに対応してマークｍ３１〜ｍ３４が形成される。このように、本実施形態では一つの工程で錘４５（第１錘４６ａ，４６ｂ、第２錘４７ａ，４７ｂ、第３錘４８ａ，４８ｂ、及び微調整用錘４９）及びマークｍ１１〜ｍ３４が形成されている。尚、錘４５に含まれる微調整用錘４９の重さは、共振子４５重さのばらつきを考慮して目標とする共振周波数の各々が得られる重さよりも僅かに重めに設計して形成しておくことが好ましい。
【００４２】
錘４５の形成が完了すると、錘４５の形成に用いたフォトレジストを剥離した後で、再度ポリシリコン膜６０上に不図示のフォトレジストを塗布し、このフォトレジストに対して露光処理及び現像処理を行って所定形状のレジストパターンを形成する。レジストパターンを形成すると、ポリシリコン膜６０に対してエッチング処理を行い、最終的に固定電極２２，３２、共振子４０（連結ビーム４１、可動電極２４，３４、及び梁部４２）、片持ち梁４３、電極端子２６，３６，３８、及びリード部２５，３５となるべき部分を残し、それ以外の部分を除去する。エッチング処理を終えて、ポリシリコン膜６０上に形成されているレジストパターンを除去すると、図６（ｂ）に示す状態になる。
【００４３】
以上の工程が終了すると、固定電極２２の櫛歯部２１、固定電極３２の櫛歯部３１、共振子４０（可動電極２４，３４、連結ビーム４１、及び梁部４２）、及び片持ち梁４３の下方の犠牲層５２をエッチングにより除去する。このようなエッチングは、エッチング時間を制御することにより可能である。かかるエッチングを行うことで、図６（ｃ）に示す通り、シリコン基板５０上（窒化膜５１ｂ上）において、２〜３μｍ程度の間隔をもって浮上した状態にある共振子４０を形成することができる。
【００４４】
以上説明した通り、本実施形態においては、導電層としてのポリシリコン膜６０を形成し、共振子４０の連結ビーム４１となるべき箇所（必要であれば、可動電極２４，３４となるべき箇所）の上部に錘４５を形成した後で、ポリシリコン膜６０を所定形状にパターニングするとともに犠牲層５２をエッチングして共振子４０を形成している。かかる方法で共振子４０を形成することにより、共振子４０の振動に支障をきたすことなく共振子４０上に錘４５を形成することができる。
【００４５】
また、錘４５（第１錘４６ａ，４６ｂ、第２錘４７ａ，４７ｂ、第３錘４８ａ，４８ｂ、及び微調整用錘４９）及びマークｍ１１〜ｍ３４を一度に形成することができるため、スループットの低下を招くことはない。また、複数の共振子４０上に錘４５及びマークｍ１１〜ｍ３４を形成する場合であってもスループットの低下を招かずに錘４５を形成することができる。
【００４６】
尚、以上の説明では、ポリシリコン膜６０上の全面に亘って金属膜６１を形成し、エッチングにより錘４５及びマークｍ１１〜ｍ３４を形成していたが、錘４５及びマークｍ１１〜ｍ３４の形成はこの形成方法に限定されるものではない。例えば、ポリシリコン膜６０上に蒸着又はスパッタにより金属を蒸着する際に、マスクを用いて選択的に共振子４０の連結ビーム４１となるべき箇所に金属を蒸着することで錘４５及びマークｍ１１〜ｍ３４を形成しても良い。かかる形成方法を用いる場合には、共振子４０を形成した後、つまりポリシリコン膜６０をパターニングするとともに、共振子４０となるべき箇所の下方の犠牲層５２をエッチングした後で、共振子４０上に錘４５を形成することもできる。
【００４７】
上部に錘４５を有する共振子４０の形成が完了すると、共振子４０の共振周波数を６０ｋＨｚに設定する場合には第１錘４６ａ，４６ｂ及びマークｍ１１〜ｍ１４を除去する工程が行われ、共振子４０の組を８０ｋＨｚに設定する場合には第１錘４６ａ，４６ｂ及びマークｍ２１〜ｍ２４並びに第２錘４７ａ，４７ｂ及びマークｍ３１〜ｍ３４を除去する工程が行われる。
【００４８】
ここでは、第１錘４６ａ，４６ｂ及びマークｍ１１〜ｍ１４を除去して共振子４０の共振周波数を６０ｋＨｚに設定する場合について説明する。第１錘４６ａ，４６ｂ及びマークｍ１１〜ｍ１４を除去するときには、まず共振子４０上に形成されたマークｍ１１〜ｍ３４を読み取り、第１錘４６ａ，４６ｂ、第２錘４７ａ，４７ｂ、及び第３錘４８ａ，４８ｂの各々によって設定される発振周波数を確認する。
【００４９】
尚、マークｍ１１〜ｍ３４の読み取りは、作業者が視認により読み取り、又は撮像装置で撮像して表示装置に表示させ、その表示内容から作用者が読み取っても良く、撮像装置の撮像結果に対して画像処理を施して自動的に読み取るようにしても良い。本実施形態においては、図３に示す通り、−Ｘ方向から＋Ｘ方向に沿って、又は＋Ｘ方向から−Ｘ方向に沿って順に「４０」、「６０」、「８０」、「８０」、「６０」、「４０」と読み取られる。
【００５０】
マークｍ１１〜ｍ３４の読み取りが完了すると、次に、設定すべき共振周波数（６０ｋＨｚ）を表しているマークｍ２１，ｍ２２に対応している第２錘４７ａ及びマークｍ２３，ｍ２４に対応している第２錘４７ｂよりも外側に形成されている第１錘４６ａ，４６ｂ及びこれらに対応して形成されているマークｍ１１〜ｍ１４を除去する工程が行われる。図７は、共振周波数が６０ｋＨｚに設定された共振子４０上の錘４５を示す図である。錘４６ａ，４６ｂは共振子４０の重心に関して対称に形成されているため、これらを除去すると共振子４０上の錘が共振子４０の重心に関して対称に除去されることになる。尚、何れの錘及びマークを除去するかは、コンピュータに対して予め目的とする共振周波数を設定しておき、この共振周波数と上記の画像処理による自動読み取り結果とからコンピュータに自動的に判断させることが望ましい。また、この判断結果に基づいて除去すべき錘及びマークが自動的に除去されるようにすることが望ましい。
【００５１】
この工程では、第１錘４６ａ，４６ｂ及びマークｍ１１〜ｍ１４に対して強度の高いレーザ光を順次照射して選択的に蒸散させることにより、第１錘４６ａ，４６ｂ及びマークｍ１１〜ｍ１４の除去を行うことが望ましい。この方法は、第１錘４６ａ，４６ｂ及びマークｍ１１〜ｍ１４の除去を短時間で且つ高精度で行うことができる。このため、スループットの低下を招くことはない。尚、共振子４０の共振周波数を８０ｋＨｚに設定する場合にも同様の工程が行われて、第１錘４６ａ，４６ｂ及びマークｍ２１〜ｍ２４並びに第２錘４７ａ，４７ｂ及びマークｍ３１〜ｍ３４が除去される。共振子４０の共振周波数を６０ｋＨｚ又は８０ｋＨｚに設定する場合には錘を除去する工程が行われるが、共振子４０の共振周波数を４０ｋＨｚに設定する場合には、この工程は省略される。
【００５２】
次に微調整用錘４９の重さを調整する工程が行われる。図８は、微調整用錘４９の重さを調整する工程の様子を示す図である。図８に示す通り、レーザ７０から射出されるレーザ光を微調整用錘４９に照射し、微調整用錘４９を選択的に蒸散させることで微調整用錘４９の重さを微調整する。微調整用錘４９の重さの調整量は、形成された共振子４０の重さのばらつき及び片持ち梁４３のバネ定数に応じて変化する。このため、本実施形態では共振子４０を振動させながら共振子４０の共振周波数を計測しつつ微調整用錘４９の重さの調整を行っている。
【００５３】
共振子４０を振動させながら共振子４０の共振周波数を計測するために、図８に示す通り、アンプ７１、センサヘッド７２、レーザドップラー振動計７３、及び周波数アナライザ７４からなる計測装置を用いる。アンプ７１は周波数アナライザ７４の信号出力端（ｓｉｇｎａｌ）から出力される所定の周波数（共振子４０に設定された共振周波数又はその近傍の周波数）を有する交流信号を所定の増幅率で増幅して電極端子３６に与えるものである。
【００５４】
センサヘッド７２は、例えばＨｅ−Ｎｅレーザ等の光源を備えており、この光源から射出されるレーザ光を共振子４０に設けられた可動電極２４の櫛歯部２３に照射し、その反射光と基準光とを干渉させて得られる干渉光を受光して光電変換した受光信号を出力する。尚、センサヘッド７２から射出されるレーザ光の強度は、レーザ７０から射出されるレーザ光の強度より遙かに低く設定されており、レーザ光の照射によって可動電極２４の重さが変化する等の影響は生じない。
【００５５】
レーザドップラー振動計７３は、センサヘッド７２から出力される受光信号を周波数変調することにより、共振子４０の振動周波数・振動速度を検出した検出信号を出力する。周波数アナライザ７４は、周波数が可変である交流信号を出力するとともに、レーザドップラー振動計７３から出力されて入力端（ｃｈ１）に入力される検出信号と、信号出力端（ｓｉｇｎａｌ）から出力されて入力端（ｃｈ２）に入力される交流信号とを用いて共振子４０の共振周波数を求め、その結果を視覚的にＣＲＴ（Cathod Ray Tube）又は液晶表示装置等の表示装置７５に表示する。
【００５６】
以上の構成において、共振子４０上の微調整用錘４９の重さの調整は、例えば以下の手順で行う。まず、レーザ７０からのレーザ光を微調整用錘４９に照射しない状態で共振子４０の共振周波数を計測する。この計測のために、周波数アナライザ７４の信号出力端（ｓｉｇｎａｌ）から所定の周波数の電気信号を出力させてアンプ７１で増幅した後で電極端子３６に印加する。また、センサヘッド７２からレーザ光を共振子４０に設けられた可動電極２４の櫛歯部２３に照射する。
【００５７】
電極端子３６に印加された電気信号の周波数が共振子４０の共振周波数から離れた周波数であれば、共振子４０の振幅が小さいため、レーザドップラー振動計７３から出力される検出信号のうちの振動速度を示す信号の値は小さくなる。一方、電極端子３６に印加された電気信号の周波数が共振子４０の共振周波数に近づけば、共振子４０の振幅が大きくなるため、レーザドップラー振動計７３から出力される検出信号のうちの振動速度を示す信号の値は大きくなる。
【００５８】
このような計測を、周波数アナライザ７４の信号出力端から出力される電気信号の周波数を変えつつ行う。これにより、微調整用錘４９の重さを調整していない状態における共振子４０の共振周波数が測定される。前述した通り、微調整用錘４９は目標とする共振周波数が得られる重さよりも僅かに重めに形成されるため、以上の測定で得られる共振周波数は、目標とする共振周波数よりも低い値になる。
【００５９】
次に、周波数アナライザ７４の信号出力端からの電気信号が電極端子３６に印加されている状態で、レーザ７０から射出されるレーザ光を微調整用錘４９に照射し、微調整用錘４９を選択的に蒸散させる。このとき、センサヘッド７２からのレーザ光を共振子４０に設けられた可動電極２４の櫛歯部２３に照射して常時共振子４０の共振周波数を計測する。尚、共振子４０の共振周波数を測定するためには、周波数アナライザ７４からの電気信号の周波数を変化させる必要があるため時間を要する。このため、計測が終了するまではレーザ７０の照射を停止することが望ましい。勿論、微調整用錘４９の蒸散量が少なければ、レーザ７０を照射しつつ共振周波数の計測を行うことができる。
【００６０】
このように、レーザ７０からのレーザ光を微調整用錘４９に照射して微調整用錘４９を選択的に蒸散させつつ共振子４０の共振周波数を計測する動作を繰り返し、計測される共振子４０の共振周波数が目標とする共振周波数まで高くなったとなったときに、レーザ７０からのレーザ光の照射を停止する。微調整用錘４９は、共振子４０の重心位置の上方に形成されているため、微調整用錘４９の重さを変化させても不要な振動モードを発生すくことなく、目標とする共振周波数を有する共振子４０を備えるマイクロレゾネータ１０が得られる。
【００６１】
本実施形態では、共振子４０の構造は同一構造であるが、異なる発振周波数を有するマイクロレゾネータ１０を短時間で製造することができる。ここで、第１錘４６ａ，４６ｂ、第２錘４７ａ，４７ｂ、マークｍ１１〜ｍ１４、及びマークｍ２１〜ｍ２４の除去を図８に示すレーザ７０を用いて行うようにすれば、製造ラインを全く変更することなく錘の除去及び微調整用錘４９の重さの微調整を行うことができる。
【００６２】
以上説明した本実施形態のマイクロレゾネータの製造方法によれば、この発明によれば、共振子４０の上部に共振子４０の重心位置に関して対称に錘４５を形成し、この錘４５の重さを調整することにより共振子４０の重さを調整するようにしているため、共振子４０等の製造誤差があった場合でも共振子４０の重さを調整することができる。また、共振子４０の重心位置に関して対称に錘４５を形成しているため、意図しない共振モードの発生を防止することができ、所望の共振周波数で共振子４０が共振するマイクロレゾネータ１０を高い歩留まりで、且つ安価に製造することができる。
【００６３】
また、錘４５の重さの微調整は、共振子４０上に形成された微調整用錘４９に対してレーザを照射して微調整用錘４９を選択的に蒸散させているため、微調整用４９の重さの調整を短時間で且つ高精度で行うことができ、その結果として目標とする共振周波数を有するマイクロレゾネータ１０をスループットの低下を招かずに製造することができる。更に、共振子４０を振動させながら共振子４０の共振周波数を計測しつつ微調整用錘４９の重さを調整しているため、確実にマイクロレゾネータの共振周波数を目標とする共振周波数に調整することができる。これにより、高い歩留まりで目標とする共振周波数を有するマイクロレゾネータ１０を製造することができる。以上説明した製造方法は、梁（ビーム）形状又は円板形状の共振子を有するマイクロレゾネータを製造する場合にも同様に適用することができる。
【００６４】
尚、上記実施形態においては、シリコン基板５０上に酸化膜５１ａ及び窒化膜５１ｂからなる絶縁膜５１を形成し、この絶縁膜５１上に犠牲層５２を形成し、更に犠牲層５２上にポリシリコン膜６０を形成して、ポリシリコン膜６０に共振子４０及び固定電極２２，３２等を形成していた。しかしながら、ＳＯＩ基板を用いてこれらを形成することもできる。ＳＯＩ基板を用いる場合には、ＳＯＩ基板に形成された縁膜上に結晶化されているシリコン層を利用して共振子４０及び固定電極２２，３２等を形成し、絶縁膜を上記の犠牲層５２と同様にエッチングすることにより、シリコン基板に対して共振子４０及び固定電極２２，３２が浮上した状態にすることができる。
【００６５】
以上説明した本発明の一実施形態によるマイクロレゾネータ１０は、共振子４０が櫛歯部２３を有する可動電極２４及び櫛歯部３３を有する可動電極３４を備え、可動電極２４，３４を挟むように櫛歯部２１を有する固定電極２２及び櫛歯部３１を有する固定電極３２が配置され、可動電極２４，３４を連結する連結ビーム４１上に錘４５が形成された形態であった。マイクロレゾネータ１０の共振子の形態は、かかる形態以外に梁（ビーム）形状又は円板形状の形態のものを採用することができる。これらの形態のものを採用した場合であっても、共振子上に共振子の重心位置に対して対称に錘を形成するとともに共振子の重心位置の上方に微調整用錘を形成することができ、且つ共振子の重心位置に対して対称に錘を除去して共振子の共振周波数を設定するとともに微調整用錘の重さを微調整することで共振子の共振周波数を微調整することができる。
【００６６】
更に、上記実施形態では、共振子４０の共振周波数を計測するために、センサヘッド７２、レーザドップラー振動計７３、及び周波数アナライザ７４を用いていた。高い精度で共振子４０の共振周波数を計測するにはこれらを用いて計測することが望ましい。しかしながら、共振子４０の共振周波数の計測方法はこれに限られる訳ではない。例えば、共振子４０の振動に起因して生ずる固定電極２２と可動電極２４との間の電気容量変化又は固定電極３２と可動電極３４との間の電気容量変化を検出することで共振子４０の共振周波数を計測することもできる。
【００６７】
また更に、上記実施形態においては、マークｍ１１〜ｍ３４を錘４５と同様の金属によって共振子４０（連結ビーム４１）上に形成していたが、錘４５とは別にマークｍ１１〜ｍ３４に相当するマークを形成することもできる。例えば、図５（ｄ）に示す金属膜６１をエッチングするときに錘４５のみを形成し、図６（ａ）に示すポリシリコン膜６０をエッチングするときにマークマークｍ１１〜ｍ３４に相当するマークをエッチングにより形成する。かかる方法でマークを形成する場合には、マークのエッチング深さが深くなりすぎないよう注意する必要がある。また、エッチングによりマークを形成すると、エッチングされた分だけ形成される共振子４０の重さが軽くなるが、ポリシリコン膜６０比重は錘４５を形成する金属の比重よりも遙かに小さいため、錘４５（微調整用錘４５）の重さを微調整することでエッチングでのマーク形成による共振子４０の重さの変化を補償することができる。
【００６８】
〔電子機器〕
図９は、本発明の一実施形態による電子機器としての腕時計の外観を示す斜視図である。図９に示す腕時計１００は、発振子として上述したマイクロレゾネータ１０を備えている。このマイクロレゾネータ１０の発振周波数は、例えば３２ｋＨｚ程度に設定されている。現在一般に設けられている腕時計は発振子としてクオーツ（水晶）発振子を備えるものが多いが、マイクロレゾネータ１０を発振子として用いることにより、腕時計１００の更なる小型・軽量化を図ることができる。
【００６９】
図１０は、本発明の他の実施形態による電子機器としての携帯電話機の外観を示す斜視図である。図１０に示す携帯電話機２００は、アンテナ２０１、受話器２０２、送話器２０３、液晶表示部２０４、及び操作釦部２０５等を備えて構成されている。上述したマイクロレゾネータ１０は、携帯電話機２００が備える計時機能を実現するための発振子として用いられる。
【００７０】
また、前述した実施形態では、共振周波数が数十〜百ｋＨｚ程度の範囲に設定されたマイクロレゾネータ１０について説明したが、共振子の構造を変えることにより数百ＭＨｚの発振周波数を有するマイクロレゾネータとすることができる。このマイクロレゾネータにおいても共振子の重心位置に関して錘が対称に形成されるとともに、共振子の重心位置の上方に微調整用錘が形成されている。
【００７１】
数百ＭＨｚの発振周波数を有するマイクロレゾネータは、例えば図１０に示した携帯電話機２００の送受信回路に設けられる。図１１は、図１０に示した携帯電話機２００の内部に設けられる電子回路の電気的構成を示すブロック図である。図１１に示した電子回路は、携帯電話機２００内に設けられる電子回路の基本構成を示し、送話器２１０、送信信号処理回路２１１、送信ミキサ２１２、送信フィルタ２１３、送信電力増幅器２１４、送受分波器２１５、アンテナ２１６ａ，２１６ｂ、低雑音増幅器２１７、受信フィルタ２１８、受信ミキサ２１９、受信信号処理回路２２０、受話器２２１、周波数シンセサイザ２２２、制御回路２２３、及び入力／表示回路２２４を含んで構成される。尚、現在実用化されている携帯電話機は、周波数変換処理を複数回行っているため、その回路構成はより複雑となっている。
【００７２】
送話器２１０は、例えば音波を電気信号に変換するマイクロフォン等で実現され、図１０中の送話器２０３に相当するものである。送信信号処理回路２１１は、送話器２１０から出力される電気信号に対して、例えばＤ／Ａ変換処理、変調処理等の処理を施す回路である。送信ミキサ２１２は、周波数シンセサイザ２２２から出力される信号を用いて送信信号処理回路２１１から出力される信号をミキシングする。尚、送信ミキサ２１２に供給される信号の周波数は、例えば３８０ＭＨｚ程度である。送信フィルタ２１３は、中間周波数（ＩＦ）の必要となる周波数の信号のみを通過させ、不要となる周波数の信号をカットする。尚、送信フィルタ２１３から出力される信号は不図示の変換回路によりＲＦ信号に変換される。このＲＦ信号の周波数は、例えば１．９ＧＨｚ程度である。送信電力増幅器２１４は、送信フィルタ２１３から出力されるＲＦ信号の電力を増幅し、送受分波器２１５へ出力する。
【００７３】
送受分波器２１５は、送信電力増幅器２１４から出力されるＲＦ信号をアンテナ２１６ａ，２１６ｂへ出力し、アンテナ２１６ａ，２１６ｂから電波の形で送信する。また、送受分波器２１５はアンテナ２１６ａ，２１６ｂで受信した受信信号を分波して、低雑音増幅器２１７へ出力する。尚、送受分波器２１５から出力される受信信号の周波数は、例えば２．１ＧＨｚ程度である。低雑音増幅１１７は送受分波器２１５からの受信信号を増幅する。尚、低雑音増幅器２１７から出力される信号は、不図示の変換回路により中間信号（ＩＦ）に変換される。
【００７４】
受信フィルタ２１８は不図示の変換回路により変換された中間周波数（ＩＦ）の必要となる周波数の信号のみを通過させ、不要となる周波数の信号をカットする。受信ミキサ２１９は、周波数シンセサイザ２２２から出力される信号を用いて送信信号処理回路２１１から出力される信号をミキシングする。尚、受信ミキサ２１９に供給される中間周波数は、例えば１９０ＭＨｚ程度である。受信信号処理回路２２０は受信ミキサ２１９から出力される信号に対して、例えばＡ／Ｄ変換処理、復調処理等の処理を施す回路である。受話器２２１は、例えば電気信号を音波に変換する小型スピーカ等で実現され、図１０中の受話器２０２に相当するものである。
【００７５】
周波数シンセサイザ２２２は送信ミキサ２１２へ供給する信号（例えば、周波数３８０ＭＨｚ程度）及び受信ミキサ２１９へ供給する信号（例えば、周波数１９０ＭＨｚ）を生成する回路である。尚、周波数シンセサイザ２２２は、例えば７６０ＭＨｚの発振周波数で発振するＰＬＬ回路を備え、このＰＬＬ回路から出力される信号を分周して周波数が３８０ＭＨｚの信号を生成し、更に分周して周波数が１９０ＭＨｚの信号を生成する。制御回路２２３は、送信信号処理回路２１１、受信信号処理回路２２０、周波数シンセサイザ２２２、及び入力／表示回路２２４を制御することにより携帯電話機の全体動作を制御する。入力／表示回路２２４は、携帯電話機２００の使用者に対して機器の状態を表示するとともに操作者の指示を入力するためのものであり、例えば図１０に示した液晶表示部２０４及び操作釦部２０５に相当する。
【００７６】
以上の構成の電子回路において、送信フィルタ２１３及び受信フィルタ２１８として前述したマイクロレゾネータ（発振周波数が数百ＭＨｚ程度に設定されたマイクロレゾネータ）が用いられている。これら送信フィルタ２１３及び受信フィルタ２１８がフィルタリングする周波数（通過させる周波数帯域）は、送信ミキサ２１２から出力される信号の内の必要となる周波数、及び、受信ミキサ２１９で必要となる周波数に応じて送信フィルタ２１３及び受信フィルタ２１８で個別に設定されている。
【００７７】
また、周波数シンセサイザ２２２内に設けられるＰＬＬ回路の一部として前述したマイクロレゾネータ（発振周波数が数百ＭＨｚ程度に設定されたマイクロレゾネータ）が用いられている。尚、送信フィルタ２１３と送信電力増幅器２１４との間及び低雑音増幅器２１７と受信フィルタ２１８との間に設けられる不図示の変換回路にも上述したマイクロレゾネータが用いられている。
【００７８】
送信フィルタ２１３及び受信フィルタ２１８並びに周波数シンセサイザ２２２等に相当する従来の部品は、受信ミキサ２１９等と集積化することはできなかったため、集積化された受信ミキサ２１９等とは別個の部品として基板上に搭載されていた。これに対し、図１１に示す電子回路では、送信フィルタ２１３及び受信フィルタ２１８並びに周波数シンセサイザ２２２等にマイクロレゾネータが用いられているため、受信ミキサ２１９等と一緒に集積化することができ、その結果として携帯電話機２００の小型化・軽量化を図ることができる。
【００７９】
以上、本発明の実施形態によるマイクロレゾネータ及びその製造方法並びに電子機器について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば上記実施形態においては電子機器として携帯電話機及び腕時計を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明の電子機器は携帯電話機及び腕時計に限定される訳ではなく、計時機能を有するコンピュータ、電波時計、ディジタルカメラ、各種の家電製品等の種々の電子機器が含まれる。
【００８０】
また、携帯電話機等の携帯性を有する電子機器のみならずＢＳ放送及びＣＳ放送を受信するチューナ等の据置状態で使用される通信機器も含まれる。更には、通信キャリアとして空中を伝播する電波を使用する通信機器のみならず、同軸ケーブル中を伝播する高周波信号又は光ケーブル中を伝播する光信号を用いるＨＵＢ等の電子機器も含まれる。これらの電子機器は、所定の周波数をフィルタリングするため、及び計時機能を実現するためにマイクロレゾネータが用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施形態によるマイクロレゾネータを示す平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線に沿った断面矢視図である。
【図３】共振子４０上に形成された錘４５の拡大図である。
【図４】マイクロレゾネータ１０をフィルタとして用いる場合の通過特性の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態によるマイクロレゾネータの製造方法を示す工程図である。
【図６】本発明の一実施形態によるマイクロレゾネータの製造方法を示す工程図である。
【図７】共振周波数が６０ｋＨｚに設定された共振子４０上の錘４５を示す図である。
【図８】微調整用錘４９の重さを調整する工程の様子を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による電子機器としての腕時計の外観を示す斜視図である。
【図１０】本発明の他の実施形態による電子機器としての携帯電話機の外観を示す斜視図である。
【図１１】図１０に示した携帯電話機２００の内部に設けられる電子回路の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０……マイクロレゾネータ
２４……可動電極（櫛歯状電極）
３４……可動電極（櫛歯状電極）
４０……共振子
４５……錘
４６ａ，４６ｂ……第１錘
４７ａ，４７ｂ……第２錘
４８ａ，４８ｂ……第３錘
４９……微調整用錘
５０……シリコン基板
５１……絶縁膜（積層部）
５１ａ……酸化膜（積層部）
５１ｂ……窒化膜（積層部）
５２……犠牲層（積層部）
６０……ポリシリコン膜（導電層）
ｍ１１〜ｍ１４……マーク（周波数表示部）
ｍ２１〜ｍ２４……マーク（周波数表示部）
ｍ３１〜ｍ３４……マーク（周波数表示部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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