(57)【要約】【課題】ドライエッチングを用い圧電基板から圧電振動片を形成する際に、圧電基板からの充分な放熱が得られ、圧電基板の割れを防止し、エッチング形状のばらつきを抑える圧電振動片の製造方法を提供する。【解決手段】冷却板５０に水晶基板１０を載置し冷却板５０に接しない一方の主面から音叉型水晶振動片１の輪郭に沿った形状を有する輪郭形状部２０を水晶基板１０の断面方向にドライエッチング加工する第１の工程と、第１の工程でドライエッチング加工した一方の主面を冷却板５０に向けて載置して切り落とし部を冷却板５０に接しつつ、他方の主面から輪郭形状部２０を水晶基板１０の断面方向にドライエッチング加工する第２の工程とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏に主面を有する圧電基板をエッチング加工にて加工して切り落とし部と圧電振動片
とを分離することで圧電振動片を形成する圧電振動片の製造方法であって、
冷却板に前記圧電基板を載置し前記冷却板に接しない一方の主面から前記圧電振動片部
の輪郭に沿った形状を有する輪郭形状部を前記圧電基板の断面方向にドライエッチング加
工する第１の工程と、
前記第１の工程でドライエッチング加工した一方の主面を前記冷却板に向けて載置して
前記切り落とし部を前記冷却板に接しつつ、他方の主面から前記輪郭形状部を前記圧電基
板の断面方向にドライエッチング加工する第２の工程と、を含むことを特徴とする圧電振
動片の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電振動片の製造方法において、
前記第２の工程が前記輪郭形状部の一部を残しドライエッチング加工する工程であり、
その後、前記輪郭形状部をウェットエッチング加工して除去する第３の工程と、を含む
ことを特徴とする圧電振動片の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動片の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧電基板から形成する水晶振動片などの圧電振動片は、その外形を機械加工
またはフォトリソ技術を用いてウェットエッチング加工する方法で製造されている。近年
、圧電振動片の小型化および生産性の向上のために、ウェットエッチング加工を用いる圧
電振動片の製造方法が多用されている。
ところが、例えば水晶振動片をウェットエッチング加工にて製作した場合、エッチング
速度は水晶の結晶軸の方向に依存する異方性があることから、側壁部が斜めになって輪郭
の形状が精度よく形成できず、このことが水晶振動子としての特性に悪い影響を与えると
いう難点がある。
【０００３】
この難点を解決するために、ドライエッチングを用いて水晶基板を加工することで異方
性のないエッチング加工が可能であることが知られている（特許文献１参照）。
例えば、従来の音叉型水晶振動片を水晶基板からドライエッチング加工を用いて製造す
る場合について説明する。図５は、音叉型水晶振動片における振動腕の断面を示す製造工
程説明図である。図５（ａ）において、水晶基板１０１の一方の主面に振動腕１１０を含
み音叉型水晶振動片の外形を形成する部分にメタルマスク１０２を形成し、水晶基板１０
１を冷却板１００の上に載置して基板厚みの中ほどまでドライエッチングを行う。
【０００４】
次に、水晶基板１０１の他方の主面にも振動腕１１０を含み音叉型水晶振動片の外形を
形成する部分にメタルマスク１０３を形成し、図５（ｂ）のように前工程で加工した水晶
基板１０１の面を冷却板１００に接するように載置する。そして、図５（ｃ）のように水
晶基板１０１をドライエッチングして行き、図５（ｄ）のように基板厚み分をドライエッ
チングして、音叉型水晶振動片の外形を形成している。
このように、水晶基板１０１を両面からドライエッチングして、水晶振動片を製造して
いるが、ドライエッチングの加工における発熱があり、通常、水晶基板１０１を冷却板１
００に接触させて、水晶基板１０１の熱を放散させている。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２４２１３４号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、一方の主面をドライエッチングした後の他方の主面からのドライエッチ
ング（図５（ｂ），（ｃ））では、水晶基板と冷却板との接地面積が小さくなり、充分な
水晶基板の放熱が得られない。このため、水晶基板の一方の主面からのドライエッチング
と他方の主面からのドライエッチングとでは、エッチング加工温度が異なることに加え、
水晶基板にそりが生じてエッチングした加工面の形状にばらつきがでる不具合があった。
また、過度に水晶基板に熱が蓄積された場合、水晶基板に割れが生ずる問題があった。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ドライエッチン
グを用い圧電基板から圧電振動片を形成する際に、圧電基板からの充分な放熱が得られ、
圧電基板の割れを防止し、エッチング形状のばらつきを抑える圧電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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、表裏に主面を有する圧電基板をエッチング加工
にて加工して切り落とし部と圧電振動片とを分離することで圧電振動片を形成する圧電振
動片の製造方法であって、冷却板に前記圧電基板を載置し前記冷却板に接しない一方の主
面から前記圧電振動片部の輪郭に沿った形状を有する輪郭形状部を前記圧電基板の断面方
向にドライエッチング加工する第１の工程と、前記第１の工程でドライエッチング加工し
た一方の主面を前記冷却板に向けて載置して前記切り落とし部を前記冷却板に接しつつ、
他方の主面から前記輪郭形状部を前記圧電基板の断面方向にドライエッチング加工する第
２の工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
この製造方法によれば、第１の工程で圧電基板の一方の主面から圧電振動片の輪郭に沿
った形状を有する輪郭形状部をドライエッチング加工して溝部を形成する。そして、第２
の工程で、このドライエッチング加工した一方の主面を冷却板に向けて載置し、圧電基板
の他方の主面から輪郭形状部を圧電基板の断面方向にドライエッチング加工する。このよ
うに、第２の工程では、圧電基板が冷却板に接する面は、第１の工程でエッチング加工し
た溝部を除く部分であり、切り落とし部を含んだ広い面積で冷却板に接することができ、
第２の工程のドライエッチング加工で圧電基板に発生する熱は、充分に冷却板に放熱され
る。このことから、過度に圧電基板に熱が蓄積せず、圧電基板が割れることがなくなり、
圧電基板の一方の主面からのドライエッチングと他方の主面からのドライエッチングでの
エッチング加工温度がほぼ同等になりエッチングした加工面の形状のばらつきを減少させ
ることができる。
【０００９】
また本発明では、前記第２の工程が前記輪郭形状部の一部を残しドライエッチング加工
する工程であり、その後、前記輪郭形状部をウェットエッチング加工して除去する第３の
工程と、を含んでいても良い。
【００１０】
この製造方法によれば、エッチング速度の速いウェットエッチングを用いることで、加
工時間を短縮でき、製造効率を高めることができる。また、ドライエッチング加工により
圧電振動片の加工面に形成された微小な深さの加工変質層をウェットエッチング加工で除
去する効果もあり、特性の良好な圧電振動片を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。以下、本実施形態
では音叉型水晶振動片の製造方法を例にとり説明する。
（第１の実施形態）
【００１２】
図１は、本実施形態の水晶基板に形成された音叉型水晶振動片の構成を示す構成図であ
り、図１（ａ）は概略部分平面図、図１（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う断面図で
ある。
音叉型水晶振動片１は、基部１２の一端から一対の振動腕１１が延在して構成されてい
る。また、基部１２の他端は支持部１４に接続され、水晶基板内に多数の音叉型水晶振動
片１が支持部１４に連結した連結体として形成されている。そして、音叉型水晶振動片１
の側壁部は、水晶基板の主面に対してほぼ直角に形成されている。
【００１３】
次に、上記のような音叉型水晶振動片の製造方法について説明する。
図２はドライエッチング加工に用いられるメタルマスクの形状を示す模式部分平面図で
ある。図３は音叉型水晶振動片の製造工程を示し、図２のＢ−Ｂ断線に沿う断面について
示す模式部分断面図である。
まず、水晶基板１０の一方の主面に図２に示すような、Ｎｉなどの材料で形成したメタ
ルマスク２１ａ，２１ｂを形成する。このメタルマスク２１ａ，２１ｂは、多数の音叉型
水晶振動片１の輪郭および支持部１４の輪郭を有しその輪郭に沿った線状の輪郭形状部２
０が開口されたマスクである。メタルマスク２１ａは音叉型水晶振動片の形状であり、メ
タルマスク２１ｂは切り落とし部の形状をなしている。また、輪郭形状部２０はおよそ３
０μｍ〜１００μｍの幅に設定されている。
【００１４】
次に、図３（ａ）に示すように、上記のメタルマスク２１ａ，２１ｂを形成した水晶基
板１０を、メタルマスク２１ａ，２１ｂを上面にして冷却板５０に載置する。
そして、図３（ｂ）に示すように、メタルマスク２１ａ，２１ｂをマスクとして、水晶
基板１０の輪郭形状部２０を断面方向にドライエッチング加工する。ドライエッチング加
工は水晶基板１０の厚みの中ほどまで加工を行ない、溝部２２を形成する。このとき、ド
ライエッチング加工によって生ずる熱は水晶基板１０から冷却板５０に放散される。
なお、ドライエッチング加工は、一般に採用されている酸化膜ドライエッチャーによっ
てＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）装置などにて、反応ガス、例えばＣＨＦ3を
用いてエッチング加工する。
【００１５】
次に、ドライエッチング加工した水晶基板１０を取り出し、水晶基板１０の他方の主面
に図２と同様なパターンのメタルマスク２３を形成する。そして、図３（ｃ）に示すよう
に、前の工程でドライエッチング加工した一方の主面が冷却板５０に接するように載置す
る。
続いて、図３（ｄ）に示すように、水晶基板１０の他方の主面に形成したメタルマスク
２３をマスクとして、水晶基板１０の輪郭形状部２０を断面方向にドライエッチング加工
を行ない、溝部２４を形成して行く。
さらにドライエッチング加工を継続し、水晶基板１０の厚さ分までドライエッチング加
工を行うことで、音叉型水晶振動子１の外形を分離する。このとき、ドライエッチング加
工によって生ずる熱は水晶基板１０から冷却板５０に放散される。
そして、水晶基板１０を取り出して、メタルマスク２１ａ，２１ｂ，２３を除去して、
図３（ｅ）に示す振動腕１１を備えた多数の音叉型水晶振動片１を形成する。このように
して、図１に示す、水晶基板１０に多数の音叉型水晶振動子１が支持部１４に連結した連
結体が形成できる。
【００１６】
以上のように、第１の実施形態による音叉型水晶振動片１の製造方法によれば、水晶基
板１０の一方の主面から音叉型水晶振動片１の輪郭に沿った形状を有する輪郭形状部２０
をドライエッチング加工して溝部２２を形成する。そして、このドライエッチング加工し
た水晶基板１０の一方の主面を冷却板５０に向けて載置して、水晶基板１０の他方の主面
から輪郭形状部２０を水晶基板１０の断面方向にドライエッチング加工して溝部２４を形
成している。このように、溝部２４を形成する工程において、水晶基板１０が冷却板５０
に接する面は、前の工程でエッチング加工した溝部２２を除く部分であり、切り落とし部
を含んだ広い面積で冷却板５０に接することができ、ドライエッチング加工で水晶基板１
０に発生する熱は、充分に冷却板５０に放散される。
このことから、過度に水晶基板１０に熱が蓄積せず、水晶基板１０が割れることがなく
なる。そして、水晶基板１０の一方の主面からのドライエッチングと他方の主面からのド
ライエッチングでのエッチング加工温度がほぼ同等になりエッチングした加工面の形状の
ばらつきを減少させることができる。また、ドライエッチング加工にて音叉型水晶振動片
１の外形加工を行うため、ウェットエッチング加工で形成した場合と異なり、側壁部が斜
面状とならず、水晶基板１０の主面に対してほぼ直角に形成できる。
（第２の実施形態）
【００１７】
次に、第２の実施形態として、音叉型水晶振動片を製造する際にドライエッチング加工
とウェットエッチング加工を用いた実施形態について説明する。本実施形態では、第１の
実施形態で説明した製造工程の途中までは同じ工程をとり、以降の工程について図面に従
い説明する。
図４は音叉型水晶振動片の製造工程を示す模式部分断面図である。この断面図は、第１
の実施形態で説明したのと同様に、図２のＢ−Ｂ断線に沿う断面に相当する断面図である
。
【００１８】
まず、第１の実施形態で説明した図３（ａ）〜図３（ｃ）に示す工程を行い、図３（ｄ
）に示すように、水晶基板１０の輪郭形状部２０の一部を残すようにドライエッチング加
工を行う。
そして、水晶基板１０を取り出して、図４（ａ）に示すように、メタルマスク２１ａ，
２１ｂ，２３を除去する。その後、フッ酸、フッ化アンモニウムなどのエッチング液を用
い水晶基板１０をウェットエッチング加工し、輪郭形状部２０を除去する。このことで、
音叉型水晶振動子２の外形を分離する。このとき、水晶基板１０の主面および断面がエッ
チングされるが、断面のエッチングレートに比べ主面のエッチングレートは大きく、水晶
基板１０の厚みが減少するようにエッチングされる。このため、図４（ｂ）に示すように
、振動腕１５も厚みの減少した形状となる。
このようにして、水晶基板１０に多数の音叉型水晶振動子２が支持部に連結した連結体
が形成できる。
【００１９】
なお、上記実施形態では、ウェットエッチングの際に水晶基板１０全体をエッチングし
たが、少なくとも音叉型水晶振動片２と支持体の部分にフォトレジスト膜を形成し、他の
部分をウェットエッチングしても良い。
【００２０】
以上、本実施形態の音叉型水晶振動片２の製造方法によれば、第１の実施形態の効果に
加え、エッチング速度の速いウェットエッチングを用いることで、加工時間を短縮でき、
製造効率を高めることができる。また、ドライエッチング加工により音叉型水晶振動片２
の加工面に形成された微小な深さの加工変質層をウェットエッチング加工で除去する効果
もあり、特性の良好な音叉型水晶振動片２を得ることができる。
【００２１】
なお、本実施形態では冷却板の上に水晶基板を載置して加工を行ったが、水晶基板を固
定する固定用シートを設置した冷却板の上に水晶基板を載置しても良い。
また、本実施形態では水晶振動片として音叉型水晶振動片を例示したが、音叉型に限ら
ず、双音叉型、Ｈ型、ダブルＴ型と呼ばれる水晶振動片、さらにはＡＴカット水晶振動片
にも利用が可能である。
さらに、本実施形態では圧電基板として水晶基板を例示して説明したが、水晶基板以外
のタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）またはニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ5）などの圧
電基板にも応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態の水晶基板に形成された音叉型水晶振動片の構成を示す構成図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断線に沿う断面図。
【図２】第１の実施形態におけるメタルマスクの形状を示す模式部分平面図。
【図３】第１の実施形態における音叉型水晶振動片の製造工程を説明する模式部分断面図。
【図４】第２の実施形態における音叉型水晶振動片の製造工程を説明する模式部分断面図。
【図５】従来のドライエッチングを用いた音叉型水晶振動片の製造工程説明図。
【符号の説明】
【００２３】
１，２…圧電振動片としての音叉型水晶振動片、１０…圧電基板としての水晶基板、１
１…振動腕、１２…基部、１４…支持部、１５…振動腕、２０…輪郭形状部、２１ａ，２
１ｂ，２３…メタルマスク、２２，２４…溝部、５０…冷却板。
【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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