(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動デバイス用の圧電振動板を所定形状にエッチングするためのエッチング方法であって、
上記圧電振動板において圧電振動領域となる部分の表面に対してはマスク層によるマスキングをせず、且つ上記圧電振動領域となる部分の外周側の各所に対しては互いに同一材料で成るマスク層によってそれぞれマスキングをした後、圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域以外の領域であってエッチング量が少なくてよい箇所におけるマスク層の構成材料に対してのみエッチングレートが低くなる処理を施し、その後、この圧電振動板をウェットエッチング法によってエッチング処理することにより、この圧電振動板における、上記マスキングをしない箇所、上記処理を施していないマスク層によりマスキングした箇所、上記処理を施したマスク層によりマスキングした箇所それぞれのエッチング量を互いに異ならせ、上記圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域のマスク層をエッチング処理途中で完全に融解させながら圧電振動板を所定形状にエッチングすることを特徴とする圧電振動デバイス用圧電振動板のエッチング方法。
【請求項２】
請求項１記載の圧電振動デバイス用圧電振動板のエッチング方法において、
圧電振動板においてエッチング量が少なくてよい箇所におけるマスク層の構成材料に対する処理は酸化処理であることを特徴とする圧電振動デバイス用圧電振動板のエッチング方法。
【請求項３】
圧電振動デバイス用の圧電振動板を所定形状にエッチングするためのエッチング方法であって、
上記圧電振動板において圧電振動領域となる部分の表面に対してはマスク層によるマスキングをせず、且つ上記圧電振動領域となる部分の外周側の各所に対しては互いに同一材料で成るマスク層によってそれぞれマスキングをし、これらマスク層の表面全体を酸化処理させた後、圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域であってエッチング量を多く必要とする箇所におけるマスク層の構成材料に対してのみ還元処理を行い、その後、この圧電振動板をウェットエッチング法によってエッチング処理することにより、この圧電振動板における、上記マスキングをしない箇所、上記酸化処理及び還元処理を共に施したマスク層によりマスキングした箇所、上記酸化処理のみを施したマスク層によりマスキングした箇所それぞれのエッチング量を互いに異ならせ、上記圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域のマスク層をエッチング処理途中で完全に融解させながら圧電振動板を所定形状にエッチングすることを特徴とする圧電振動デバイス用圧電振動板のエッチング方法。
【請求項４】
圧電振動デバイス用の圧電振動板を所定形状にエッチングするためのエッチング方法であって、
上記圧電振動板において圧電振動領域となる部分の表面に対してはマスク層によるマスキングをせず、且つ圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域であってエッチング量を多く必要とする箇所を内側マスク層によってマスキングすると共に、それ以外の領域であってエッチング量が少なくてよい箇所をエッチングレートが上記内側マスク層のエッチングレートよりも低い外側マスク層によってマスキングした状態で、この圧電振動板をウェットエッチング法によってエッチング処理することにより、各マスク層それぞれのエッチングレートの大きさに応じて圧電振動板の各所のエッチング量を互いに異ならせ、上記圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域のマスク層をエッチング処理途中で完全に融解させながら圧電振動板を所定形状にエッチングした後、上記各マスク層が存在しない状態で、圧電振動板の略全体を均等にエッチングして、圧電振動板の全体を薄肉化する工程を行うことを特徴とする圧電振動デバイス用圧電振動板のエッチング方法。
【請求項５】
圧電振動デバイス用の圧電振動板を所定形状にエッチングするためのエッチング方法であって、
上記圧電振動板の表裏面それぞれをエッチングレートの互いに異なるマスク層によってマスキングした状態で、この圧電振動板をその表裏両面側からウェットエッチング法によってエッチング処理することにより、各マスク層それぞれのエッチングレートの大きさに応じて圧電振動板の表面側からのエッチング量と裏面側からのエッチング量とを互いに異ならせる加工を行った後、上記圧電振動板において圧電振動領域となる部分の表面に対してはマスク層によるマスキングをせず、且つ圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域であってエッチング量を多く必要とする箇所を内側マスク層によってマスキングすると共に、それ以外の領域であってエッチング量が少なくてよい箇所をエッチングレートが上記内側マスク層のエッチングレートよりも低い外側マスク層によってマスキングした状態で、この圧電振動板をウェットエッチング法によってエッチング処理することにより、各マスク層それぞれのエッチングレートの大きさに応じて圧電振動板の各所のエッチング量を互いに異ならせ、上記圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域のマスク層をエッチング処理途中で完全に融解させながら圧電振動板を所定形状にエッチングすることを特徴とする圧電振動デバイス用圧電振動板のエッチング方法。
【請求項６】
圧電振動デバイス用の圧電振動板を所定形状にエッチングするためのエッチング方法であって、
上記圧電振動板の一部分のみを薄肉化する加工を行っておき、その後、上記圧電振動板において圧電振動領域となる部分の表面及び上記薄肉化する加工を行った部分に対してはマスク層によるマスキングをせず、且つ圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域であってエッチング量を多く必要とする箇所を内側マスク層によってマスキングすると共に、それ以外の領域であってエッチング量が少なくてよい箇所をエッチングレートが上記内側マスク層のエッチングレートよりも低い外側マスク層によってマスキングした状態で、この圧電振動板をウェットエッチング法によってエッチング処理することにより、各マスク層それぞれのエッチングレートの大きさに応じて圧電振動板の各所のエッチング量を互いに異ならせ、上記圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域のマスク層をエッチング処理途中で完全に融解させながら圧電振動板を所定形状にエッチングすると共に、上記薄肉化する加工を行った部分を貫通孔として成形することを特徴とする圧電振動デバイス用圧電振動板のエッチング方法。
【請求項７】
圧電振動板の素板から所定形状の圧電振動板をエッチングによって抜き取る際に、圧電振動板の外縁の一部を連結片によって圧電振動板の素板に連結させた状態で圧電振動板を成形するようにしたエッチング方法であって、
上記圧電振動板の素板において連結片となる部分の表面に対してはマスク層によるマスキングをせず、且つ連結片となる部分に対して隣接する領域であってエッチング量を多く必要とする箇所を第１のマスク層によってマスキングすると共に、それ以外の領域であってエッチング量が少なくてよい箇所をエッチングレートが上記第１のマスク層のエッチングレートよりも低い第２のマスク層によってマスキングした状態で、この圧電振動板の素板をウェットエッチング法によってエッチング処理することにより、各マスク層それぞれのエッチングレートの大きさに応じて圧電振動板の各所のエッチング量を互いに異ならせ、上記連結片となる部分に対して隣接する領域のマスク層をエッチング処理途中で完全に融解させながら連結片を他の部分よりも薄肉に成形することを特徴とする圧電振動デバイス用圧電振動板のエッチング方法。
【請求項８】
圧電振動板の素板から所定形状の圧電振動板をエッチングによって抜き取る際に、圧電振動板の外縁の一部を連結片によって圧電振動板の素板に連結させた状態で圧電振動板を成形するようにしたエッチング方法であって、
上記圧電振動板の一部分のみを薄肉化する加工を行っておき、その後、上記圧電振動板において圧電振動領域となる部分の表面、上記薄肉化する加工を行った部分及び上記連結片となる部分の表面に対してはマスク層によるマスキングをせず、且つ圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域であってエッチング量を多く必要とする箇所及び連結片となる部分に対して隣接する領域であってエッチング量を多く必要とする箇所を第１のマスク層によってマスキングすると共に、それ以外の領域であってエッチング量が少なくてよい箇所をエッチングレートが上記第１のマスク層のエッチングレートよりも低い第２のマスク層によってマスキングした状態で、この圧電振動板の素板をウェットエッチング法によってエッチング処理することにより、各マスク層それぞれのエッチングレートの大きさに応じて圧電振動板の各所のエッチング量を互いに異ならせ、上記圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域のマスク層をエッチング処理途中で完全に融解させながら圧電振動板を所定形状にエッチングすると共に上記薄肉化する加工を行った部分を貫通孔として成形し、且つ上記連結片となる部分に対して隣接する領域のマスク層をエッチング処理途中で完全に融解させながら連結片を他の部分よりも薄肉に成形することを特徴とする圧電振動デバイス用圧電振動板のエッチング方法。
【請求項９】
請求項４〜８のうち何れか一つに記載の圧電振動デバイス用圧電振動板のエッチング方法において、
圧電振動板においてエッチング量を多く必要とする箇所をマスキングするマスク層はＣｒのみの１層で成る一方、圧電振動板においてエッチング量が少なくてよい箇所をマスキングするマスク層はＣｒを下層としＡｕを上層とする２層で成ることを特徴とする圧電振動デバイス用圧電振動板のエッチング方法。
【請求項１０】
請求項４〜８のうち何れか一つに記載の圧電振動デバイス用圧電振動板のエッチング方法において、
圧電振動板における圧電振動領域となる部分の外周側の各所をマスキングするマスク層は互いに同一材料で成っており、
上記圧電振動板においてエッチング量を多く必要とする箇所におけるマスク層の厚さ寸法は、圧電振動板においてエッチング量が少なくてよい箇所におけるマスク層の厚さ寸法よりも小さく設定されていることを特徴とする圧電振動デバイス用圧電振動板のエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動デバイス用圧電振動板のエッチング方法に係る。特に、本発明は、成形作業の高効率化及び成形品の高品質化を図るための対策に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信機器の高周波数化やマイクロコンピュータの動作周波数の高周波数化に伴って、水晶振動子や水晶フィルタ等の圧電振動デバイスも高周波数化が要求されつつある。一般に、高周波数化に対応した水晶ウェハ（水晶板）として、ＡＴカット水晶板の厚みすべり振動がよく用いられており、周知のとおりその周波数は厚さで決定され、周波数と厚さとは反比例する。例えば、基本振動周波数として６００ＭＨｚを得ようとした場合、３μｍ以下の極薄型の圧電振動板が必要となる。このような極薄板の加工は、研磨作業が難しく製造歩留まりを向上させることが困難となっていた。
【０００３】
この課題を解決するために、図２５に示すように、水晶ウェハａの中央部分に凹部ｂを設け、この凹部ｂの底部に薄肉加工した振動領域ｃを設定し、その周囲の厚肉の補強部ｄによって振動領域ｃを補強した所謂逆メサ型と呼ばれる構成が提案されている。この種の水晶振動板は、薄肉化された振動領域ｃとその周囲に形成された補強部ｄとを有する水晶ウェハａに、図示しない励振電極及び引出電極を形成した構成となっている。このような構成を採用することにより、振動領域ｃを従来のものよりもかなり薄くすることができ、また、歩留まりの向上も図ることができる。この種の水晶ウェハは、例えば特開２０００−３４１０６４号公報に開示されている。
【０００４】
また、この逆メサ型の水晶振動板の１タイプとして、図２６（ｇ）に断面を示すように、振動領域ｃと補強部ｄとの間に階段状の段部ｅを形成することにより、水晶ウェハａの機械的強度の向上や、外力が振動領域ｃへ伝播することの緩和を図るようにしたものも知られている。以下、この段部ｅを有する逆メサ型水晶振動板の成形動作について説明する。
【０００５】
図２６（ａ）（水晶ウェハ及びマスク層の断面を示す図）に示すように上下面がポリッシュ加工により鏡面化された水晶ウェハａ１に対し、その下面の全面及び上面の一部分にマスク層（レジスト膜）Ｒを形成する。このマスク層Ｒは例えばクロム（Ｃｒ）と金（Ａｕ）の２層構造である。また、上面におけるマスク層Ｒの形成領域は、上記振動領域ｃを形成する部分を除いた全ての領域である。具体的には、上面の全面にマスク層Ｒを形成し、フォトリソグラフィー技術等により振動領域ｃに対応する位置のマスク層Ｒを選択的に除去することにより行う。
【０００６】
そして、水晶ウェハａ１上に残ったマスク層Ｒをマスクとして、水晶ウェハａ１をフッ酸＋フッ化アンモニウム溶液等のエッチング液に浸漬し、第１回目のウェットエッチングを行う。図２６（ｂ）は、この第１回目のウェットエッチング終了時の状態を示している。これにより１段目の段部ｅ１が形成される。
【０００７】
次に、残っているマスク層Ｒの一部を更に選択的に除去する。このマスク層Ｒの除去領域は、図２６（ｃ）に示すように、２段目の段部ｅ２を形成する領域である。その後、上記と同様にしてエッチング液による第２回目のウェットエッチングを行う。図２６（ｄ）は、この第２回目のウェットエッチング終了時の状態を示している。これにより２段目の段部ｅ２が形成される。
【０００８】
更に、残っているマスク層Ｒの一部を選択的に除去する。このマスク層Ｒの除去領域は、図２６（ｅ）に示すように、３段目の段部ｅ３を形成する領域である。その後、上記と同様にしてエッチング液による第３回目のウェットエッチングを行う。図２６（ｆ）は、この第３回目のウェットエッチング終了時の状態を示している。これにより３段目の段部ｅ３が形成される。
【０００９】
このようにして複数回のエッチング工程を経た後、上下面の全てのマスク層Ｒを除去することにより、図２６（ｇ）に示すように、振動領域ｃと補強部ｄとの間に階段状の段部ｅを有する水晶ウェハａが成形される。そして、振動領域ｃの上下面に所定の電極を形成することにより水晶振動子が作製されることになる。
【００１０】
また、図２７（ｇ）に示すように、水晶ウェハａの中央部分の厚さ寸法を外縁部の厚さ寸法よりも大きく設定した所謂メサ型と呼ばれる水晶ウェハも上記と略同様のエッチング方法によって成形することができる。つまり、図２７（ａ）に示すように上下面がポリッシュ加工により鏡面化された水晶ウェハａ１に対し、その上下面の外縁部を除いた部分のみにマスク層Ｒを形成する。このマスク層Ｒをマスクとして、水晶ウェハａ１をフッ酸＋フッ化アンモニウム溶液等のエッチング液に浸漬し、第１回目のウェットエッチングを行う。図２７（ｂ）は、この第１回目のウェットエッチング終了時の状態を示している。
【００１１】
次に、図２７（ｃ）に示すように、残っているマスク層Ｒの外縁部分を除去する。その後、上記と同様にしてエッチング液による第２回目のウェットエッチングを行う。図２７（ｄ）は、この第２回目のウェットエッチング終了時の状態を示している。
【００１２】
更に、図２７（ｅ）に示すように、残っているマスク層Ｒの外縁部分を除去する。その後、上記と同様にしてエッチング液による第３回目のウェットエッチングを行う。図２７（ｆ）は、この第３回目のウェットエッチング終了時の状態を示している。
【００１３】
このようにして複数回のエッチング工程を経た後、上下面の全てのマスク層を除去することにより、図２７（ｇ）に示すように、水晶ウェハａの中央部分の厚さ寸法が外縁部の厚さ寸法よりも大きく設定され、且つこの中央部分と外縁部との間に階段状の段部ｅを有する水晶ウェハａが成形されることになる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような各水晶ウェハの成形動作では、複数回のエッチング工程が必要であり、水晶ウェハのエッチング液への浸漬工程と、この水晶ウェハの乾燥工程とを複数回繰り返さねばならない。このため、作業が煩雑であり且つ作業時間を長く要してしまうばかりでなく、この浸漬工程と乾燥工程との繰り返しに伴って、水晶ウェハの面荒れが発生してしまう可能性がある。この面荒れの発生原因の一つは、上記乾燥工程において振動領域の表面に塵埃等が付着し、これが除去されないまま浸漬工程に移ることが掲げられる。このような面荒れが発生した場合、特に逆メサ型のものにおいては水晶振動子の性能に悪影響（基本周波数のバラツキなど）を与えてしまう可能性がある。また、乾燥工程の後の浸漬工程において、既に形成されている段部付近に空気が存在してしまう可能性もあり、この場合、エッチング液がこの段部付近に回り込まなくなってエッチング不良を招き、水晶ウェハを所定形状に成形できなくなってしまうおそれもある。更には、複数回の浸漬工程のうち最終段階においては、水晶ウェハに肉厚のかなり薄い部分が存在することになり、浸漬工程や乾燥工程の際にこの薄肉部分やその周辺部において割れなどの破損が発生して、歩留まりの悪化に繋がってしまう可能性もある。
【００１６】
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、１回のエッチング工程のみで所定形状（例えば上述した段部を有する形状）の水晶ウェハを成形することを可能にし、これによって、水晶ウェハの面荒れの防止、エッチング不良の回避、薄肉部分やその周辺部における破損の防止を図ることができる圧電振動デバイス用圧電振動板のエッチング方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
−発明の概要−
上記の目的を達成するために、本発明は、水晶ウェハ等の被成形物をエッチングによって所定形状に成形する場合において、エッチングレートの互いに異なる複数のマスク層を使用して各所でのエッチング量に差が生じるようにしている。
【００１８】
−解決手段−
具体的には、圧電振動デバイス用の圧電振動板を所定形状にエッチングするためのエッチング方法である。この圧電振動デバイス用圧電振動板のエッチング方法において、上記圧電振動板において圧電振動領域となる部分の表面に対してはマスク層によるマスキングをせず、且つ上記圧電振動領域となる部分の外周側の各所に対しては互いに同一材料で成るマスク層によってそれぞれマスキングをした後、圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域以外の領域であってエッチング量が少なくてよい箇所におけるマスク層の構成材料に対してのみエッチングレートが低くなる処理を施し、その後、この圧電振動板をウェットエッチング法によってエッチング処理することにより、この圧電振動板における、上記マスキングをしない箇所、上記処理を施していないマスク層によりマスキングした箇所、上記処理を施したマスク層によりマスキングした箇所それぞれのエッチング量を互いに異ならせ、上記圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域のマスク層をエッチング処理途中で完全に融解させながら圧電振動板を所定形状にエッチングするようにしている。
より具体的には、圧電振動板においてエッチング量が少なくてよい箇所におけるマスク層の構成材料に対する処理を酸化処理としている。
【００１９】
本発明によれば、エッチングレートの高いマスク層（エッチングレートが低くなる処理を施していないマスク層であってエッチング液に溶けやすいマスク層）によってマスキングされた部分ではエッチング動作が早期に開始されるため、エッチング量が多くなり、逆に、エッチングレートの低いマスク層（エッチングレートが低くなる処理が施されたマスク層であってエッチング液に溶け難いマスク層）によってマスキングされた部分ではエッチング動作の開始が遅延されるため、エッチング量が少なくなる。このようにマスク層の差によってエッチング量に差が生じることを利用して圧電振動デバイス用圧電振動板を任意の形状に成形することが可能となり、上述した段部の成形も高効率且つ高精度で行うことができる。
【００２０】
つまり、１回のエッチング工程によって所定形状のエッチング成形品を得ることができるため、エッチング液への浸漬工程と乾燥工程とを複数回繰り返すことに伴う従来の面荒れの不具合は回避される。また、この繰り返し動作に伴い上記段部付近に空気が存在してエッチング液の回り込み不良が発生するといったこともなくなり、エッチング不良の原因の一つを削除できる。更に、エッチング成形品がエッチングによって薄肉となった状態で浸漬工程や乾燥工程を繰り返すといったことも必要ないため、エッチング成形品の破損の防止を図ることができ、歩留まりの向上を図ることができる。
【００２３】
また、他の解決手段として以下のものも挙げられる。圧電振動デバイス用の圧電振動板を所定形状にエッチングするためのエッチング方法であって、上記圧電振動板において圧電振動領域となる部分の表面に対してはマスク層によるマスキングをせず、且つ上記圧電振動領域となる部分の外周側の各所に対しては互いに同一材料で成るマスク層によってそれぞれマスキングをし、これらマスク層の表面全体を酸化処理させた後、圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域であってエッチング量を多く必要とする箇所におけるマスク層の構成材料に対してのみ還元処理を行い、その後、この圧電振動板をウェットエッチング法によってエッチング処理することにより、この圧電振動板における、上記マスキングをしない箇所、上記酸化処理及び還元処理を共に施したマスク層によりマスキングした箇所、上記酸化処理のみを施したマスク層によりマスキングした箇所それぞれのエッチング量を互いに異ならせ、上記圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域のマスク層をエッチング処理途中で完全に融解させながら圧電振動板を所定形状にエッチングするようにしている。
【００２４】
このようにマスク層に対する処理を行うようにした場合には、例えばエッチングレートの極めて低いマスク層を必要とする場合であっても、マスク層を構成する材料の選択に制約を受けることがない。例えば、エッチングレートの極めて低いマスク層（レジスト膜）の構成材料としてＡｕが知られているが、本発明によれば、マスク層の厚さ寸法を厚くしたりエッチングレートが低くなる処理を行ったりすることによって、高価なＡｕを使用することなしにエッチングレートの極めて低いマスク層を得ることができ、エッチング成形品の製造コストの削減を図ることができる。
【００２５】
また、圧電振動デバイス用の圧電振動板を所定形状にエッチングするためのエッチング方法であって、上記圧電振動板において圧電振動領域となる部分の表面に対してはマスク層によるマスキングをせず、且つ圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域であってエッチング量を多く必要とする箇所を内側マスク層によってマスキングすると共に、それ以外の領域であってエッチング量が少なくてよい箇所をエッチングレートが上記内側マスク層のエッチングレートよりも低い外側マスク層によってマスキングした状態で、この圧電振動板をウェットエッチング法によってエッチング処理することにより、各マスク層それぞれのエッチングレートの大きさに応じて圧電振動板の各所のエッチング量を互いに異ならせ、上記圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域のマスク層をエッチング処理途中で完全に融解させながら圧電振動板を所定形状にエッチングした後、上記各マスク層が存在しない状態で、圧電振動板の略全体を均等にエッチングして、圧電振動板の全体を薄肉化する工程を行うことで、更なる薄型化が可能になる。特に、水晶振動子や水晶フィルタ等の圧電振動デバイスに適用した場合には、更なる高周波数化を図ることができる。ここで上記エッチングレートの高い材料とはエッチング液に溶けやすい材料のことをいう。逆に、エッチングレートの低い材料とはエッチング液に溶け難い材料のことをいう。エッチング液の種類にもよるが、例えば、エッチング液としてフッ酸＋フッ化アンモニウム溶液等を使用し、Ｃｒと無電解メッキされたＮｉとをマスク層として使用する場合、Ｃｒの方が無電解メッキされたＮｉよりもエッチングレートの低い材料となる。
【００２６】
また、圧電振動デバイス用の圧電振動板を所定形状にエッチングするためのエッチング方法であって、上記圧電振動板の表裏面それぞれをエッチングレートの互いに異なるマスク層によってマスキングした状態で、この圧電振動板をその表裏両面側からウェットエッチング法によってエッチング処理することにより、各マスク層それぞれのエッチングレートの大きさに応じて圧電振動板の表面側からのエッチング量と裏面側からのエッチング量とを互いに異ならせる加工を行った後、上記圧電振動板において圧電振動領域となる部分の表面に対してはマスク層によるマスキングをせず、且つ圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域であってエッチング量を多く必要とする箇所を内側マスク層によってマスキングすると共に、それ以外の領域であってエッチング量が少なくてよい箇所をエッチングレートが上記内側マスク層のエッチングレートよりも低い外側マスク層によってマスキングした状態で、この圧電振動板をウェットエッチング法によってエッチング処理することにより、各マスク層それぞれのエッチングレートの大きさに応じて圧電振動板の各所のエッチング量を互いに異ならせ、上記圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域のマスク層をエッチング処理途中で完全に融解させながら圧電振動板を所定形状にエッチングするようにしている。例えば、エッチング加工前の圧電振動板がポリッシュ加工されている場合、その表裏面にはある程度の加工歪み層が存在している。そして、表裏面のうち一方の面の加工歪み層が厚い場合において、表裏面両側から同様のエッチングを行ったのでは、この一方の面の加工歪み層が完全に除去できない可能性がある。これに対し、本発明を利用すれば、加工歪み層が厚い側でのエッチング量を特に多く設定することができ、圧電振動板全体としてのエッチング量を必要最小限に抑えながらも、表裏各面の加工歪み層を完全に除去することが可能になる。
【００２７】
また、圧電振動デバイス用の圧電振動板を所定形状にエッチングするためのエッチング方法であって、上記圧電振動板の一部分のみを薄肉化する加工を行っておき、その後、上記圧電振動板において圧電振動領域となる部分の表面及び上記薄肉化する加工を行った部分に対してはマスク層によるマスキングをせず、且つ圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域であってエッチング量を多く必要とする箇所を内側マスク層によってマスキングすると共に、それ以外の領域であってエッチング量が少なくてよい箇所をエッチングレートが上記内側マスク層のエッチングレートよりも低い外側マスク層によってマスキングした状態で、この圧電振動板をウェットエッチング法によってエッチング処理することにより、各マスク層それぞれのエッチングレートの大きさに応じて圧電振動板の各所のエッチング量を互いに異ならせ、上記圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域のマスク層をエッチング処理途中で完全に融解させながら圧電振動板を所定形状にエッチングすると共に、上記薄肉化する加工を行った部分を貫通孔として成形するようにしている。
【００２８】
これによれば、マスク層のエッチングレート差によって圧電振動板の表面に任意の凹凸を成形できるばかりでなく、エッチング動作が進むのに伴って特定の箇所に貫通孔を形成するといった成形動作も可能になる。
【００３１】
また、圧電振動板の素板から所定形状の圧電振動板をエッチングによって抜き取る際に、圧電振動板の外縁の一部を連結片によって圧電振動板の素板に連結させた状態で圧電振動板を成形するようにしたエッチング方法に対し、上記圧電振動板の素板において連結片となる部分の表面に対してはマスク層によるマスキングをせず、且つ連結片となる部分に対して隣接する領域であってエッチング量を多く必要とする箇所を第１のマスク層によってマスキングすると共に、それ以外の領域であってエッチング量が少なくてよい箇所をエッチングレートが上記第１のマスク層のエッチングレートよりも低い第２のマスク層によってマスキングした状態で、この圧電振動板の素板をウェットエッチング法によってエッチング処理することにより、各マスク層それぞれのエッチングレートの大きさに応じて圧電振動板の各所のエッチング量を互いに異ならせ、上記連結片となる部分に対して隣接する領域のマスク層をエッチング処理途中で完全に融解させながら連結片を他の部分よりも薄肉に成形するようにしている。
また、圧電振動板の素板から所定形状の圧電振動板をエッチングによって抜き取る際に、圧電振動板の外縁の一部を連結片によって圧電振動板の素板に連結させた状態で圧電振動板を成形するようにしたエッチング方法であって、上記圧電振動板の一部分のみを薄肉化する加工を行っておき、その後、上記圧電振動板において圧電振動領域となる部分の表面、上記薄肉化する加工を行った部分及び上記連結片となる部分の表面に対してはマスク層によるマスキングをせず、且つ圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域であってエッチング量を多く必要とする箇所及び連結片となる部分に対して隣接する領域であってエッチング量を多く必要とする箇所を第１のマスク層によってマスキングすると共に、それ以外の領域であってエッチング量が少なくてよい箇所をエッチングレートが上記第１のマスク層のエッチングレートよりも低い第２のマスク層によってマスキングした状態で、この圧電振動板の素板をウェットエッチング法によってエッチング処理することにより、各マスク層それぞれのエッチングレートの大きさに応じて圧電振動板の各所のエッチング量を互いに異ならせ、上記圧電振動領域に対してその外周側で隣接する領域のマスク層をエッチング処理途中で完全に融解させながら圧電振動板を所定形状にエッチングすると共に上記薄肉化する加工を行った部分を貫通孔として成形し、且つ上記連結片となる部分に対して隣接する領域のマスク層をエッチング処理途中で完全に融解させながら連結片を他の部分よりも薄肉に成形するようにしている。
【００３２】
この技術は、例えば、音叉型水晶振動子の水晶ウェハを１枚の水晶素板から多数個同時成形（所謂多数個取り）する場合などに適用可能である。つまり、各水晶ウェハを連結部によって水晶素板に連結させた状態で個々の水晶ウェハを所定形状に成形しておき、その後、連結部を破断させることによって水晶ウェハを水晶素板から切り離す場合に適用される。この際、連結部は、エッチングによって連結片を他の部分よりも薄肉に成形されるため、容易に破断することができ、この連結部以外の部分で破断してしまうことがなく、所望の形状の水晶ウェハが得られる。また、破断の際に水晶破片が発生してしまう可能性も低く、この水晶破片の存在によって振動特性に悪影響を与えるといったことも回避される。
尚、上記圧電振動板においてエッチング量を多く必要とする箇所をマスキングするマスク層はＣｒのみの１層で成る一方、圧電振動板においてエッチング量が少なくてよい箇所をマスキングするマスク層はＣｒを下層としＡｕを上層とする２層で成るようにしている。
更に、圧電振動板における圧電振動領域となる部分の外周側の各所をマスキングするマスク層を互いに同一材料で成し、圧電振動板においてエッチング量を多く必要とする箇所におけるマスク層の厚さ寸法を、圧電振動板においてエッチング量が少なくてよい箇所におけるマスク層の厚さ寸法よりも小さく設定している。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。以下の各実施形態では、エッチング成形品としてＡＴカット水晶振動子を構成する水晶ウェハに本発明を適用した場合について説明する。
【００３４】
（第１実施形態）
先ず、第１実施形態について説明する。図１は本形態において成形される水晶ウェハ１の斜視図であり、図２は水晶ウェハ１のエッチング成形工程を示す図である。
【００３５】
図１に示すように、水晶ウェハ１の中央部分には、電極２２を形成するための凹部２が形成されている。この凹部２の中央部は極薄肉の圧電振動領域２１として形成されており、その表裏面には励振電極２２（裏面は図示せず）が形成され、この励振電極２２が図示しない引出電極により外部と接続されている。また、水晶ウェハ１の外縁部は、圧電振動領域２１に比較して数倍の厚さ寸法を有する補強部３として形成されている。更に、圧電振動領域２１と補強部３との間には階段状（本形態のものは内側及び外側の２つの段部４１，４２で成る）の段部４が形成されている。この段部４は圧電振動領域２１の機械的強度を十分に確保できるようにしたり外力の影響を緩和したりするためのものである。
【００３６】
各部分の厚さの一例として、６００ＭＨｚの基本振動周波数を得る場合、圧電振動領域２１の厚さは３μｍ，補強部３の厚さは約１０μｍ、圧電振動領域２１の面積は約０．５mm2、励振電極２２の面積は約０．２mm2といった微細な構成となっている。このような凹部２の圧電振動領域２１の成形は後述するウェットエッチング法により行われる。また、電極２２の形成は真空蒸着法等により行われ、各電極材料としてはアルミニウムや銀等が用いられる。
【００３７】
なお、図示していないが、このような圧電振動デバイスをアルミナ等のセラミックスからなるパッケージに収納し、各引出電極を外部に導出するための電気的接続を行い、蓋板にてパッケージ上面と気密接合することによって表面実装型の水晶振動子を得ることができる。
【００３８】
＜水晶ウェハ１の成形動作＞
次に、本形態の特徴である上記水晶ウェハ１の成形動作について説明する。図２（ａ）に示すように、被成形物としての加工前の水晶ウェハ１は上下面がポリッシュ加工により鏡面化されており、その上下面に本形態の特徴する所定形状のマスク層Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が形成されている。このマスク層Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を形成するための動作は後述する。そして、この水晶ウェハ１の上下面に形成されているマスク層Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３をマスクとして、水晶ウェハ１を、フッ酸＋フッ化アンモニウム溶液等のエッチング液に浸漬して、ウェットエッチングを行う。以下、このウェットエッチング工程について詳述する。
【００３９】
先ず、ウエットエッチング前の水晶ウェハ１について説明する。この水晶ウェハ１の下面の全面は、下層のＣｒ層と上層のＡｕ層との２層構造により成る下面マスク層Ｒ１により覆われている。一方、水晶ウェハ１の上面は、上記圧電振動領域２１を成形する部分にはマスク層は形成されておらず、その外周側の内側段部４１の上面に対応する部分にはＣｒ層のみの１層で成る内側マスク層Ｒ２が形成されている。更に、このＣｒ層の外側であって外側段部４２の上面（水晶ウェハ１の外縁部分の上面）に対応する部分にはＣｒ層を下層としＡｕ層を上層とする２層構造で成る外側マスク層Ｒ３が形成されている。尚、内側マスク層Ｒ２及び外側マスク層Ｒ３の各Ｃｒ層は連続した層として形成されている。このように、内側段部４１の上面に対応する部分に、エッチングレートを有するＣｒ層を形成し、且つ外側段部４２の上面に対応する部分に、エッチングレートを有しないＡｕ層（下層にＣｒ層を有する）を形成することにより、水晶ウェハ１の上面における各所でのエッチング量が互いに異なるように設定されている。
【００４０】
このようにして、水晶ウェハ１にマスク層Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が形成された状態で、この水晶ウェハ１をフッ酸＋フッ化アンモニウム溶液等のエッチング液に浸漬させる。これにより、マスク層が形成されていない領域（圧電振動領域２１を成形する部分）では直ちに水晶ウェハ１のエッチングが開始される。これに対し、その外周側の内側マスク層Ｒ２ではＣｒ層の融解が開始され、この内側マスク層Ｒ２が完全に融解された後に水晶ウェハ１のエッチングが開始される。つまり、この内側段部４１の上面に対応する部分では、圧電振動領域２１を成形する部分よりも、Ｃｒ層の融解に要する時間だけエッチング開始時間が遅れることになる。図２（ｂ）は、内側マスク層Ｒ２のＣｒ層が完全に融解された時点における水晶ウェハ１の断面形状を示している。この時点から内側段部４１の上面のエッチングが開始される。また、外側マスク層Ｒ３ではＣｒ層の上層にＡｕ層が存在しており、このＡｕ層はエッチングレートを有しないため、この部分ではエッチングは行われない。
【００４１】
このようなエッチング動作を、圧電振動領域２１が所定の厚さ寸法になるまで継続して行う。図２（ｃ）は、圧電振動領域２１が所定の厚さ寸法になった時点における水晶ウェハ１の断面形状を示している。このようにして圧電振動領域２１を成形する部分が所定の厚さ寸法になった時点で、水晶ウェハ１をエッチング液から取り出して洗浄、乾燥を行い、水晶ウェハ１の上下面に残っているマスク層Ｒ１，Ｒ３を除去する。これにより、図２（ｄ）に断面を示すように、圧電振動領域２１と補強部３との間に階段状の段部４１，４２が形成された水晶ウェハ１が成形される。
【００４２】
尚、このようにして所定形状に成形された水晶ウェハ１の基本周波数の合わせ込みについては、上記エッチング動作の終了後にドライエッチング加工等によって行われる。また、上記エッチング動作のみで基本周波数の合わせ込みが可能である場合には、このエッチング動作の終了と同時に水晶ウェハ１が完成することになる。
【００４３】
このように、本形態のエッチング方法によれば、水晶ウェハ１の表面各部に形成されたマスク層のエッチングレートを異ならせることによって、１回のエッチング工程によって段部４を有する水晶ウェハ１を成形することができ、これによって、水晶ウェハ１の面荒れの防止、エッチング不良の回避、薄肉部分やその周辺部における破損の防止を図ることができ、安定した高品質の水晶ウェハ１を提供することが可能になる。また、各マスク層の配設箇所やエッチグレートの設定により任意の形状の水晶ウェハ１を成形することも可能である。
【００４４】
尚、本形態では、上記外側マスク層Ｒ３を、Ｃｒ層とＡｕ層とによる２層構造としたが、Ａｕ層のみの単層構造としてもよい。
【００４５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。上記第１実施形態ではマスク層としてＣｒ層とＡｕ層とを利用したが、本形態は、Ｃｒ層のみによってマスク層を形成しながらも上記と同様の段部４を有する水晶ウェハ１を１回のエッチング工程によって成形できるようにしたものである。
【００４６】
先ず、ウエットエッチング前の水晶ウェハ１について説明する。この水晶ウェハ１の下面の全面は、Ｃｒの比較的厚い層（水晶ウェハ１の圧電振動領域２１を成形するのに要する時間では完全に融解することのない厚さの層）で成る下面マスク層Ｒ１により覆われている。一方、水晶ウェハ１の上面は、上記圧電振動領域２１を成形する部分にはマスク層は形成されておらず、その外周側の内側段部４１の上面に対応する部分にはＣｒの比較的薄い層で成る内側マスク層Ｒ２が形成されている。更に、この内側マスク層Ｒ２の外側であって外側段部４２の上面に対応する部分には上記水晶ウェハ１の下面側と同様の比較的厚いＣｒ層で成る外側マスク層Ｒ３が形成されている。尚、これら内側マスク層Ｒ２及び外側マスク層Ｒ３は一体化された層として形成されている。このように、内側段部４１の上面に対応する部分に薄いＣｒ層を形成し、且つ外側段部４２の上面に対応する部分に厚いＣｒ層を形成することにより、水晶ウェハ１の上面における各所でのエッチング開始タイミングが互いに異なるように設定されている。
【００４７】
このようにして、水晶ウェハ１にマスク層Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が形成された状態で、この水晶ウェハ１をエッチング液に浸漬させる。これにより、マスク層が形成されていない領域（圧電振動領域２１を成形する部分）では直ちに水晶ウェハ１のエッチングが開始される。これに対し、その外周側の内側マスク層Ｒ２及び外側マスク層Ｒ３では共にＣｒ層の融解が開始される。この場合、内側マスク層Ｒ２の方が外側マスク層Ｒ３よりも薄いため、この内側マスク層Ｒ２のＣｒ層が先に完全に融解され、この部分ではＣｒ層が完全に融解された後に水晶ウェハ１のエッチングが開始される。つまり、この内側段部４１に対応する部分では、圧電振動領域２１を成形する部分よりも、この薄肉のＣｒ層の融解に要する時間だけエッチング開始時間が遅れることになる。この時点では、外側マスク層Ｒ３は未だ残っているため、この部分ではエッチングは行われない。図３（ｂ）は、内側マスク層Ｒ２のＣｒ層が完全に融解された時点における水晶ウェハ１の断面形状を示している。つまり、この時点から内側段部４１の上面に対するエッチングが開始される。
【００４８】
このようなエッチング動作を、圧電振動領域２１が所定の厚さ寸法になるまで継続して行う。図３（ｃ）は、圧電振動領域２１が所定の厚さ寸法になった時点における水晶ウェハ１の断面形状を示している。このようにして圧電振動領域２１を成形する部分が所定の厚さ寸法になった時点で、水晶ウェハ１を取り出して洗浄、乾燥を行い、水晶ウェハ１の上下面に残っているマスク層Ｒ１，Ｒ３を除去する。これにより、図３（ｄ）に示すように、圧電振動領域２１と補強部３との間に階段状の段部４１，４２が形成された水晶ウェハ１が成形される。
【００４９】
このように、本形態のエッチング方法によれば、水晶ウェハ１の表面各部でのマスク層を同一材料（Ｃｒ）で形成しながらも、そのマスク層の厚さを互いに異ならせることによりエッチングレートを変更し、１回のエッチング工程によって段部４を有する水晶ウェハ１を成形することができるようにしている。これによっても、水晶ウェハ１の面荒れの防止、エッチング不良の回避、薄肉部分やその周辺部における破損の防止を図ることができる。
【００５０】
尚、本形態では、圧電振動領域２１が所定の厚さ寸法になった時点であってもマスク層Ｒ１，Ｒ３が未だ残った状態、つまり、水晶ウェハ１の上面外縁部及び下面では水晶に対するエッチングが行われないように各マスク層Ｒ１，Ｒ３の厚さ寸法を設定していた。本発明は、これに限らず、圧電振動領域２１が所定の厚さ寸法に達する時点と、マスク層Ｒ１，Ｒ３が完全に融解する時点とが略一致するように各マスク層Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の厚さ寸法を設定しておけば、残ったマスク層を除去するといった作業は不要になる。
【００５１】
更に、圧電振動領域２１が所定の厚さ寸法に達する前にマスク層Ｒ１，Ｒ３が完全に融解するように各マスク層Ｒ１，Ｒ３の厚さ寸法を設定し、水晶ウェハ１の上面外縁部及び下面においてもある程度のエッチングが行われるようにして、水晶ウェハ１全体の薄型化を図るようにしてもよい。これによれば、ポリッシュ加工によって水晶ウェハ１全体の薄型化を図る際の限界寸法よりも更なる薄型化が可能になる。
【００５２】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。本形態は、平板状の水晶ウェハ１をエッチングによって所定厚さに成形する場合であって、水晶ウェハ１の上下面両側からエッチングを行う場合に係る。
【００５３】
例えば、エッチング加工前の水晶ウェハ１がポリッシュ加工されている場合、その上下面にはある程度の加工歪み層が存在している。そして、上下面のうち一方の面の加工歪み層が厚い場合において、上下面両側から同様のエッチングを行ったのでは、この一方の面の加工歪み層が完全に除去できない可能性がある。本形態はこの点に鑑みられたものである。以下、具体的に説明する。
【００５４】
今、ポリッシュ加工された水晶ウェハ１の上下面のうち上面の加工歪み層が下面の加工歪み層よりも厚い場合を考える。図４においては加工歪み層部分に斜線を付している。この場合には、上面のエッチング量を下面のエッチング量よりも大きくして、上面の加工歪み層を完全に除去できるようにすることが好ましい。
【００５５】
本形態では、図４に示すように、水晶ウェハ１のエッチング加工時におけるマスク層Ｒ４，Ｒ５をＣｒのみの層で形成し、且つエッチング量を大きくしたい面（上面）のマスク層Ｒ４を、他の面（下面）のマスク層Ｒ５よりも薄くしている。
【００５６】
このように水晶ウェハ１にマスク層Ｒ４，Ｒ５が形成された状態で、この水晶ウェハ１をエッチング液に浸漬させる。これにより、図４（ｂ）に示すように、マスク層Ｒ４が薄い上面側では、下面側よりも先にマスク層Ｒ４が完全に融解され、この上面ではＣｒ層が完全に融解された後に水晶ウェハ１のエッチングが開始される。
【００５７】
そして、この水晶ウェハ１の上面のエッチングと、下面のＣｒ層のエッチングとが並行された後に、下面のＣｒ層が完全に融解された時点から、この下面では水晶ウェハ１のエッチングが開始される（図４（ｃ）参照）。
【００５８】
このようなエッチング動作を所定時間継続して行い、図４（ｄ）に示すように、水晶ウェハ１が所定の厚さ寸法になった時点で、水晶ウェハ１を取り出して洗浄、乾燥を行い、所定形状の水晶ウェハ１を得る。これにより、上面側の比較的厚かった加工歪み層を下面側の加工歪み層よりも多く除去することができ、各加工歪み層が完全に除去された水晶ウェハ１を得ることができる。
【００５９】
上下両面エッチングする作用効果として、それぞれのエッチング深さを小さくできることで、水晶の異方性によるエッチング残部（斜め彫り込み部分）が発生し難いため、有効振動領域（平坦面）を減少させ難くなる。
【００６０】
尚、本実施形態のように上下面のマスク層の厚さを互いに異ならせる手法を使用すれば、図５（ａ）〜（ｄ）に示すような複雑な形状の水晶ウェハ１も１回のエッチング動作によって成形することが可能である。図５（ａ），（ｂ）は、水晶ウェハ１の中央部に段部を存在させることなしに圧電振動領域２１を形成したものであり、図５（ｃ），（ｄ）は、水晶ウェハ１の中央部の上下両面に段部４を形成し、この段部４の内側に圧電振動領域２１を形成したものである。
【００６１】
また、本形態では、上下両面にマスク層Ｒ４，Ｒ５を形成していたが、エッチング量を大きくしたい面（上述の場合では上面）には必ずしもマスク層は必要ない。また、本形態では、片面のみがポリッシュ加工された水晶ウェハ１も適用可能である。
【００６２】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。本形態は、マスク層としてＣｒ層と酸化Ｃｒ層（以下、ＣｒＯ層）とを使用したものである。一般にＣｒ層に比べてＣｒＯ層の方がエッチングレートが低い（エッチング液に溶け難い）とされており、これらのエッチングレート差を利用して所定形状の水晶ウェハ１を得るようにしたものである。以下、具体的に各層の形成動作について説明する。
【００６３】
図６（ａ），（ｂ）は、水晶ウェハ１上にＣｒ層とＣｒＯ層とを隣接して形成する場合の工程例を示している。先ず、図６（ａ）に示すように水晶ウェハ１の所定領域にＣｒを蒸着させてＣｒ層を形成する。そして、エッチングレートを低くしたい領域に対してのみエキシマＵＶ照射により、この部分のＣｒを酸化処理し、ＣｒＯ層に変化させる（図６（ｂ）参照）。これにより、この部分のみのエッチングレートが低くなり、上述した第１実施形態のＡｕ層に代わる層として機能することになる。つまり、このＣｒＯ層に覆われた部分では水晶ウェハ１のエッチングが行われなか、または水晶ウェハ１のエッチング開始タイミングが遅延されることになる。
【００６４】
また、このＣｒ層をＣｒＯ層に変化させる手段としては、ＵＶ−Ｏ3ドライ洗浄機やＯ2プラズマなどの手段を採用することもできる。また、上記ＣｒＯ層の全体を酸化処理してマスク層の全体をＣｒＯ層にした後に、エッチングレートを高くしたい領域に対してのみ還元処理を行って部分的にＣｒ層に戻すようにしてもよい。更には、Ｃｒを水晶ウェハ１上にスパッタリング蒸着させてＣｒ層を形成する際にチャンバ内に酸素を供給し、Ｃｒを酸化させながら水晶ウェハ１上に蒸着させて行くことによってもＣｒＯ層の形成は可能である。具体的には、スパッタリング蒸着の際にＡｒ−Ｏ2ガスをチャンバ内に導入することにより実現できる。
【００６５】
このように、本形態ではＡｕを使用することなくＣｒのみを使用してエッチングレートの異なる２種類のマスク層を形成することが可能である。このため、成膜材料としてＡｕが不要になり、また、エッチング後のＡｕ除去工程が不要になる。このため、水晶ウェハ１の製造コスト及び成膜工程の削減を図ることができる。特に、Ｃｒ層のみで上記Ａｕ層と同等のマスク層を形成しようとした場合、数千Å（例えば４０００Å）の膜厚が必要である。これに対し、本形態によれば、Ａｕ層と同等の膜厚（数百Åの膜厚：例えば３００Å）程度であっても十分にエッチングレートの低いマスク層としての性能を確保することができ、成膜材料の少量化を図ることができる。このマスク層の薄肉化に伴い、マスク層の形状を形成する寸法精度が向上し、水晶ウェハ１の外形をエッチングにより成形する場合において、その外形精度の向上を図ることもできる。
【００６６】
また、ＣｒＯ層を形成してこの部分のエッチング開始タイミングを遅延させた場合において、このＣｒＯ層が完全に溶解されるタイミングと上記圧電振動領域２１が所定の厚さ寸法に達する時点とが略一致するように各マスク層の厚さ寸法を設定しておけば、残ったマスク層を除去するといった作業は不要になる。
【００６７】
尚、本形態ではＣｒ層とＣｒＯ層とを隣接して形成した場合について説明したが、図６（ｃ），（ｄ），（ｅ）に示すように、マスク層の一部分をＣｒ層とＣｒＯ層との２層構造で構成するようにしてもよい。
【００６８】
更に、酸化処理することによってエッチングレートが変化する材料であればＣｒに限ることはなく、Ｎｉその他の種々の材料によってマスク層を形成する場合についても同様に適用可能である。
【００６９】
加えて、エッチングレートを変化させる処理としては、上述した酸化処理に限ることはなく、マスク層の一部分（エッチングレートを変化させたい部分）を複数金属による合金層で形成するなどといった手段も採用可能である。
【００７０】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。上述した第４実施形態のものは、Ｃｒ層とこのＣｒ層を酸化処理させたＣｒＯ層とによって、Ａｕ層を廃しながらもマスク層にエッチングレート差を持たせるようにしていた。本形態は、マスク層としてエッチングレートの異なる材料を使用し、Ａｕ層を廃するようにしたものである。
【００７１】
具体的な材料の組合せとしてはＣｒ及びＮｉ（ニッケル）である。Ｎｉ層を水晶ウェハ１の表面に成膜した場合、そのエッチングレートはＣｒ層よりも低くなる。つまり、エッチング液に溶け難いものとなる。これにより、Ａｕ以外の互いに異なる材料を使用しながらも、マスク層にエッチングレート差を持たせることが可能となる。また、３種類以上の材料を組合せるようにしてもよい。例えば、ＣｒとＣｒＯとＮｉである。
【００７２】
尚、マスク層の成膜材料としてはこれらに限るものではなく、種々の材料が適用可能である。
【００７３】
また、このように互いに異なる材料を使用してマスク層を形成した場合においても上述した第４実施形態の手法を適用することは可能である。つまり、互いに異なる材料より成るマスク層に対して選択的に酸化などの処理を施すことによりエッチングレートを変更するものである。
【００７４】
（マスク層の形成方法）
次に、上述した各実施形態の如く形成されるマスク層Ｒの形成方法の具体例について説明する。本発明で適用可能な成膜方法としては以下のものが掲げられる。以下の説明では、マスク層をＣｒ層のみで形成する場合について説明するが、他の材料や複数の材料でマスク層を形成する場合についても同様に適用可能である。
【００７５】
＜レーザ照射＞
マスク層Ｒの形成方法の一つは、レーザ照射によって選択的にマスク層を除去して所定領域のみにマスク層を残すものである。例えば、図７（ａ）に示すように、水晶ウェハ１の上下面の全面に亘ってＣｒを蒸着させた状態で、このＣｒ層の所定領域（水晶ウェハ１のエッチングを促進させたい領域）に対してレーザ光を照射し、この領域のＣｒのみを選択的に除去するといった手法である。これにより、図７（ｂ）に示すように、一部分の領域においてＣｒ層が除去またはこのＣｒ層が薄肉化された部分を容易に形成することができる。
【００７６】
＜ミーリング＞
また、マスク層Ｒの形成方法としてミーリングも掲げられる。例えば、図８に示すように、ミーリング装置に可動マスクＭを備えさせておき、図８（ａ）に示すように、水晶ウェハ１の上下面の全面に亘ってＣｒを蒸着させた状態で、この可動マスクＭを間欠的に外側に移動させながらＣｒ層に対してミーリングを行って、所定の領域（水晶ウェハ１のエッチングを促進させたい領域）のみを選択的に除去するといった手法である。図８（ｂ）〜（ｅ）に示す工程では、上下それぞれ一対の可動マスクＭを間欠的に外側に移動させながらミーリングを行うことにより階段状のＣｒ層（図８（ｅ）参照）を形成する場合について示している。
【００７７】
＜蒸着＞
次に、蒸着法によりマスク層を形成する場合について説明する。図９（ａ）に示すように、水晶ウェハ１の所定領域にマスキング材Ｍを配置しておき、この状態でＣｒの蒸着を行う。これにより所定厚さの第１層目のＣｒが成膜される（図９（ｂ）参照）。更に、その後、図９（ｃ）に示すように、この第１層目のＣｒ層の一部分に対してマスキング材Ｍを配置しておき、この状態で更にＣｒの蒸着を行う。これによりマスキングされていない部分に対してのみ第２層目のＣｒが成膜される。つまり、この部分のみが厚さ寸法の大きなＣｒ層として形成される。その後、マスキング材Ｍを除去することにより、第１層目のＣｒのみで成る層と第１層目及び第２層目のＣｒで成る層とにより階段状のＣｒ層が形成される（図９（ｄ）参照）。
【００７８】
＜メタルエッチング＞
メタルエッチングによるマスク層の形成方法としては、例えば、図１０（ａ）に示すように、水晶ウェハ１の上下面の全面に亘ってＣｒを蒸着させた状態で、このＣｒ層の一部分にレジスト材Ｒを配置し、この状態でメタルエッチングを行う。これによりＣｒ層の一部分（図中の中央部）が所定厚さだけ除去される（図１０（ｂ）参照）。更に、その後、Ｃｒ層の他の一部分にレジスト材Ｒを配置し、この状態でメタルエッチングを行う。これにより更にＣｒ層の一部分が所定厚さだけ除去される。その後、レジスト材Ｒを除去することにより、除去された厚さが互いに異なる複数の層によって階段状のＣｒ層が形成される。
【００７９】
＜リフトオフ＞
リフトオフによるマスク層の形成方法としては、例えば、図１１（ａ）に示すように、水晶ウェハ１の所定領域にリフトオフ用のレジスト材Ｒを配置しておき、この状態でＣｒの蒸着を行う（図１１（ｂ）参照）。これにより、水晶ウェハ１及びレジスト材Ｒの各上面に亘って所定厚さのＣｒ層が成膜される。その後、リフトオフ法によりレジスト材Ｒと共にＣｒ層の一部分を水晶ウェハ１から除去する（図１１（ｃ）参照）。更に、その後、残っているＣｒ層の一部分に対してリフトオフ用のレジスト材Ｒを配置しておき（図１１（ｄ）参照）、この状態で再度Ｃｒの蒸着を行う（図１１（ｅ）参照）。これにより、水晶ウェハ１及びレジスト材Ｒの各上面に亘って所定厚さのＣｒ層が成膜される。その後、上記と同様のリフトオフ法によりレジスト材Ｒと共にＣｒ層の一部分を水晶ウェハ１から除去する（図１１（ｆ）参照）。これにより、第１層目のＣｒのみで成る層と第１層目及び第２層目のＣｒで成る層とにより階段状のＣｒ層が形成される。
【００８０】
（第６実施形態）
次に、第６実施形態について説明する。上述した各実施形態の水晶ウェハ１は平板状のものであった。本形態に係る水晶ウェハ１は、振動部とこれを取り囲む枠部とが複数のブリッジによって連結されて構成されるものである。以下にその構成及びエッチング方法について説明する。
【００８１】
図１２は、本形態に係る水晶ウェハ１の平面図、図１３は図１２におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。これら図に示すように、振動部５は上述した実施形態に係る水晶ウェハ１と略同様の逆メサ構造で構成されている。具体的には、上下面に段部５４を有しており、その中央部に形成された圧電振動領域５１に励振電極５２が取り付けられている。
【００８２】
一方、枠部６は、この振動部５の外周囲を取り囲むように形成されていると共に、４本のブリッジ７，７，…を介して振動部５に連結されている。この構成により、振動部５の中央部に位置する圧電振動領域５１は、振動部５の外縁部分である補強部５３に支持されているばかりでなくブリッジ７，７，…を介して枠部６によっても支持されていることになり、高い機械的強度が確保されている。また、枠部６は、水晶振動子のパッケージに接着剤によって支持される部分であるが、この部分と振動部５３とはブリッジ７，７，…のみによって連結されているため、接着剤の凝固収縮などの影響によって枠部６に反りなどの変形が生じたとしても、その変形の影響が振動部５には及び難い構成となっている。更に、ブリッジ７，７，…による振動部５と枠部６との連結位置は、振動部５のＺ軸（図１２において左右方向に延びる軸）に対して３０°の角度を存した応力感度が「０」の位置に設定されている。このため、枠部６に外力が作用し、それが振動部５まで伝わったとしても振動特性には殆ど影響を与えないようになっている。
【００８３】
次に、本形態に係る水晶ウェハ１の加工方法について説明する。図１４〜図１９は、この水晶ウェハ１の加工工程を示している。本水晶ウェハ１の加工工程としては、レジスト膜形成工程（図１４）、予備エッチング工程（図１５）、Ａｕ除去工程（図１６）、リフトオフ工程（図１７）、メインエッチング工程（図１８）、電極形成工程（図１９）から成る。各工程について以下に説明する。
【００８４】
＜レジスト膜形成工程＞
この工程では、先ず、水晶ウェハ１の上下面の全面に対してＣｒ及びＡｕの２層構造で成るレジスト膜Ｒを蒸着する（図１４（ａ））。その後、上記ブリッジ７，７を形成するためにその間の貫通孔７１を形成する箇所のみを除いた全面に対してポジティブタイプのレジスト膜ＰＲ（以下、ポジレジスト膜と呼ぶ）を形成する（図１４（ｂ））。この状態で、Ａｕエッチング液及びＣｒエッチング液によってそれぞれエッチングを行い、上記ポジレジスト膜ＰＲの存在しない部分のＡｕ層及びＣｒ層を除去する（図１４（ｃ））。その後、ポジレジスト膜Ｐｒを除去して（図１４（ｄ））、本マスク層形成工程を終了する。
【００８５】
＜予備エッチング工程＞
この工程では、上記レジスト膜形成工程においてＡｕ及びＣｒが除去された部分（ブリッジ７，７同士の間の貫通孔７１を形成する箇所）及び水晶ウェハ１の中央部分（圧電振動領域２１となる部分）を除いた上下面の全体にポジレジスト膜ＰＲを形成する（図１５（ａ））。その後、この水晶ウェハ１を水晶エッチング液に浸漬してエッチングを行う。これにより図１５（ｂ）に示すように、ブリッジ７，７同士の間の貫通孔７１を形成する箇所のみが所定量だけエッチングされる。次に、Ａｕエッチング液及びＣｒエッチング液によってそれぞれエッチングを行い、上記ポジレジスト膜ＰＲの存在しない部分のＡｕ及びＣｒを除去する（図１５（ｃ））。その後、ポジレジスト膜ＰＲを除去して（図１５（ｄ））、本予備エッチング工程を終了する。
【００８６】
＜Ａｕ除去工程＞
この工程では、枠部６を形成する部分の上下面の全体に対してネガティブタイプのレジスト膜ＮＲ（以下、ネガレジスト膜と呼ぶ）を形成する（図１６（ａ））。その後、Ａｕエッチング液によってエッチングを行い、上記ネガレジスト膜ＮＲの存在しない部分のＡｕを除去する（図１６（ｂ））。その後、ネガレジスト膜ＮＲを除去して（図１６（ｃ））、本Ａｕ除去工程を終了する。
【００８７】
＜リフトオフ工程＞
この工程は、振動部５の中央に階段状の凹部を成形するべく階段状のＣｒ層を形成するための工程である。つまり、上記Ａｕ除去工程の終了時点で水晶ウェハ１上に残っているＣｒ層の一部分に対してＣｒを蒸着させることにより階段状のＣｒ層を形成するものである。このため、先ず、このＣｒを追加蒸着させる必要がある領域を除く全領域に対してネガレジスト膜ＮＲを形成する（図１７（ａ））。この状態で、水晶ウェハ１の上下面に対してＣｒを蒸着させ、ネガレジスト膜ＮＲが存在しない部分のＣｒ層のみを厚肉の層にする（図１７（ｂ））。その後、ネガレジスト膜ＮＲをリフトオフ法により除去して（図１７（ｃ））、本リフトオフ工程Ａｕを終了する。これにより本発明に係るエッチング工程を行うためのマスク層が形成されたことになる。
【００８８】
＜メインエッチング工程＞
この工程は、上述した第２実施形態で説明した凹部の成形工程と同様にして行われる。つまり、水晶ウェハ１の上下面のうちＣｒ層のない部分ではエッチングが早期に開始され、Ｃｒ層の厚い薄い部ではエッチングが僅かに遅延して開始される。また、Ｃｒ層の厚い薄い部分では殆どエッチングが行われない。このため、圧電振動領域５１が所定の厚さ寸法になるまでエッチングされた状態では、図１８（ｂ）に示すように、振動部５と枠部６との間にはブリッジ７，７，…のみが残り、また、振動部５には階段状の段部５４が形成されることになる。
【００８９】
＜電極形成工程＞
本工程では、従来と同様の動作により電極形成が行われる。つまり、図１９（ａ）に示すように、水晶ウェハ１の上下面の全面に対して電極材料（ＡｌまたはＡｇ）が蒸着された後、圧電振動領域５１の電極形成部分及び引出電極部分（図示省略）をネガレジスト膜ＮＲによって覆う（図１９（ｂ））。その後、図１９（ｃ）に示すように、電極材料をエッチングなどによって除去し、更に、図１９（ｄ）に示すように、ネガレジスト膜ＮＲを除去することにより、圧電振動領域５１のみに電極材料が残り、これによって所定形状の励振電極５２が形成される。
【００９０】
以上の工程により図１２及び図１３に示すように、振動部５とそれを囲むように配設され且つブリッジ７，７，…によって振動部５に連結された枠部６を有する水晶ウェハ１が形成される。
【００９１】
（第７実施形態）
次に、第７実施形態について説明する。本形態は、上記各実施形態の如くマスク層のエッチングレート差を利用することで水晶ウェハ１の各部の厚さ寸法を任意に設定できるといった技術の応用例である。
【００９２】
ここでは、音叉型水晶振動子の生産技術に本発明の技術思想を適用した場合について説明する。
【００９３】
音叉型水晶振動子の水晶ウェハは、図２０に示すように、１枚の水晶素板８から多数個が同時成形される。この場合に、個々の音叉型水晶ウェハ１，１，…を水晶素板８から切り離す際にはその両者の接続部分である水晶ウェハ１の基部を破断させるようにしている。このとき、図２１（ａ），（ｂ）に示すように、この破断位置がずれた場合には、その水晶ウェハ１をパッケージ内に収容できなくなったり、収容できたとしても所定位置に搭載できなくなったりするといった不具合が生じる。また、従来のものでは、破断時に水晶破片が生じやすく、この水晶破片が水晶ウェハ１の表面に付着して振動特性に悪影響を与えるなどといった可能性もあった。本形態では、この水晶ウェハ１の基部を破断させる際に、適切な位置でしかも破片が発生しないようにするために本発明の技術を適用するものである。以下に詳しく説明する。
【００９４】
図２２（ａ）は、水晶素板８をエッチング加工することにより音叉型水晶ウェハ１を作製する前段階の断面図であって、音叉型水晶ウェハ１の基部（図２０におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図）を示している。この図２２（ａ）に示すように、音叉型水晶ウェハ１の基部に、マスク層Ｒの存在しない部分と、階段状のＣｒ層により形成されたマスク層Ｒが存在する部分とを予め形成しておく。それ以外の部分は、所定の音叉型形状がエッチングにより成形できるような領域にＣｒとＡｕとの２層で成るマスク層（レジスト膜）を形成しておく。
【００９５】
これにより、水晶素板８のエッチング加工時には、図２２（ｂ）に示すように、マスク層Ｒの存在しない部分ではエッチングが進んで水晶ウェハ１の厚さ寸法は極端に薄くなる一方、階段状のＣｒ層より成るマスク層Ｒの部分では、階段状に水晶ウェハ１の厚さ寸法が厚くなっていく。このため、図２２（ｃ）に示すようにマスク層Ｒを除去した後に個々の音叉型水晶ウェハ１，１，…を水晶素板８から切り離す際には、この基部の薄肉部分が良好に破断され、破片も発生しない。このため、水晶ウェハ１をパッケージ内に良好に搭載でき、且つ水晶破片の存在によって振動特性に悪影響を与えるといったことも回避される。
【００９６】
図２３は、音叉型水晶ウェハ１の基部に形成される階段状のＣｒ層を水晶素板８の上下面に形成し、これによって上下両側から基部のエッチングを行って局部的な薄肉部を形成するようにしたものである。これによっても、基部の薄肉部分が良好に破断され、破片も発生しない。
【００９７】
尚、本形態では音叉型水晶ウェハ１を水晶素板８から切り離す技術に本発明を適用した場合について説明した。この技術思想を例えば上記第６実施形態に係る水晶ウェハ１の作製に適用した場合、図２４に示すように、水晶ウェハ１を水晶素板８に連結させる連結部分１１を上述した音叉型水晶ウェハ１の基部と同様にして成形する。つまり、容易に切り離し可能となるように薄肉に成形された連結部分１１を残して水晶ウェハ１の外周囲の水晶素板８をエッチングにより除去する。この場合、連結部分１１を薄肉に成形するのと同時に、圧電振動領域５１、補強部５３、ブリッジ７、枠部６等の各部の厚さ寸法も上述した第６実施形態の加工方法によって任意の寸法に成形することができる。
【００９９】
−その他の実施形態−
上述した各実施形態は何れも逆メサ型の水晶ウェハの加工に本発明を適用した場合について説明したが、メサ型の水晶ウェハの加工に対しても適用可能である。
【０１０１】
加えて、上述した第７実施形態の如く１枚の水晶素板８から多数の水晶ウェハ１，１，…を同時成形、所謂多数個取りする場合において、それぞれの水晶ウェハ１，１，…の成形部分に対するマスク層の材料や膜厚等を代えてエッチングレートを個々に異ならせるようにすれば、基本振動周波数の互いに異なる多数種類の水晶ウェハ１，１，…を同時に成形することも可能になる。
【０１０２】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、水晶ウェハ等の圧電振動板をウェットエッチングによって所定形状に成形する場合において、エッチングレートの互いに異なる複数のマスク層を使用して各所でのエッチング量に差が生じるようにし、これによって圧電振動板を任意の形状に成形できるようにしている。このため、エッチング液への浸漬工程と乾燥工程とを複数回繰り返すといった従来の手法の不具合を一挙に解消することができる。つまり、エッチング成形品の面荒れの回避、エッチング液の回り込み不良に伴うエッチング不良の防止、エッチング成形品が薄肉となった状態での加工工程の削減によるエッチング成形品の破損の防止を図ることができる。
【０１０３】
また、マスク層の厚さ寸法を異ならせたりマスク層に対する処理を行うことによって各マスク層のエッチングレートに差を生じさせるようにした場合には、マスク層を構成する材料の選択に制約を受けることなしに、任意のエッチングレートを設定することができる。このため、Ａｕなどの高価な層を使用する必要が無くなり、エッチング成形品の製造コストの削減を図ることができる。
【０１０４】
更に、圧電振動板の表裏面それぞれをエッチングレートの互いに異なるマスク層によってマスキングした状態でエッチング処理を行うようにした場合には、圧電振動板の表面側からのエッチング量と裏面側からのエッチング量とを互いに異ならせることができる。このため、圧電振動板の加工歪み層等といったエッチングによって除去したい部分を多く含む表面側または裏面側を選択的に多く除去することが可能になり、圧電振動板全体としてのエッチング量を必要最小限に抑えながらも、表裏各面の加工歪み層等を完全に除去することが可能になって、加工コストの削減及びエッチング成形品の高品質化を図ることができる。
【０１０５】
加えて、エッチング動作に先立って、圧電振動板の一部分を薄肉化する加工を行っておき、この薄肉化した部分をマスク層でマスキングすることなしに上記エッチング動作を行うことによって、この薄肉化した部分を貫通孔として成形するようにした場合には、エッチング動作によって成形することが可能な成形品の形状を更に自由に設定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る水晶ウェハの斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る水晶ウェハのエッチング成形工程を示す図である。
【図３】第２実施形態に係る水晶ウェハのエッチング成形工程を示す図である。
【図４】第３実施形態に係る水晶ウェハのエッチング成形工程を示す図である。
【図５】第３実施形態の変形例を示す図である。
【図６】第４実施形態に係るＣｒＯ層の形成動作を説明するための図である。
【図７】レーザ照射によってマスク層を形成する際の工程を示す図である。
【図８】ミーリングによってマスク層を形成する際の工程を示す図である。
【図９】Ｃｒの蒸着によってマスク層を形成する際の工程を示す図である。
【図１０】メタルエッチングによってマスク層を形成する際の工程を示す図である。
【図１１】リフトオフによってマスク層を形成する際の工程を示す図である。
【図１２】第６実施形態に係る水晶ウェハの平面図である。
【図１３】図１２におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図１４】第６実施形態におけるマスク層形成工程を示す工程図である。
【図１５】第６実施形態における予備エッチング工程を示す工程図である。
【図１６】第６実施形態におけるＡｕ除去工程を示す工程図である。
【図１７】第６実施形態におけるリフトオフ工程を示す工程図である。
【図１８】第６実施形態におけるメインエッチング工程を示す工程図である。
【図１９】第６実施形態における電極形成工程を示す工程図である。
【図２０】第７実施形態における水晶素板の平面図である。
【図２１】従来例における音叉型水晶振動子の水晶ウェハの破断状態の例を示す図である。
【図２２】第７実施形態における水晶ウェハの加工工程を示す図である。
【図２３】第７実施形態の変形例における水晶ウェハの加工工程を示す図である。
【図２４】第７実施形態の加工技術を第６実施形態に係る水晶ウェハの作製に適用した場合の図２０相当図である。
【図２５】従来例に係る水晶ウェハの斜視図である。
【図２６】従来の逆メサ型の水晶ウェハの加工工程を示す図である。
【図２７】従来のメサ型の水晶ウェハの加工工程を示す図である。
【符号の説明】
１        水晶ウェハ
７１      貫通孔
Ｒ        マスク層
Ｃｒ      クロム層
ＣｒＯ    酸化クロム層
Ａｕ      金層
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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