(57)【要約】【課題】素子の検査効率を向上させ、コストを低下させた素子基板を提供すること。【解決手段】素子基板３００は、素子としてのジャイロ素子１００をドライエッチングした加工状態を検査するための検査パターン３５０を有する素子基板であって、前記検査パターン３５０は、パターン幅の狭くなっている部分を有する多角形形状である。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子をドライエッチングした加工状態を検査するための検査パターンを有する素子基板であって、
前記検査パターンは、パターン幅の狭くなっている部分を有する多角形形状であること、を特徴とする素子基板。
【請求項２】
前記検査パターンは、鋭角部を有し、
前記鋭角部の角度は、５°以上４５°以下であること、を特徴とする請求項１に記載の素子基板。
【請求項３】
前記検査パターンは、少なくとも前記素子基板の１か所に配置されていること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の素子基板。
【請求項４】
ドライエッチングされた素子の加工状態を検査するための検査方法であって、
前記素子は、パターン幅の狭くなっている部分を有する多角形形状の検査パターンと共に素子基板に設けられ、
前記素子の加工状態を前記検査パターンの開口寸法によって検査すること、を特徴とする素子の検査方法。
【請求項５】
レジストが塗布されている基材と、素子の外形を形成させる素子パターンとパターン幅の狭くなっている部分を有する多角形形状の検査パターンを形成させるテストパターンとを含んでいるフォトマスクと、を準備する準備工程と、
前記フォトマスクと前記レジストとを用いて前記基材にドライエッチング用の金属マスクを形成するエッチングマスク形成工程と、
前記基材をドライエッチングするエッチング工程と、
前記素子の加工状態を前記検査パターンの開口部の開口寸法で検査する検査工程と、
を含んでいること、を特徴とする素子の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の製造方法で形成されていること、を特徴とする振動素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子基板、素子の検査方法、素子の製造方法、および振動素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、インクジェットプリンターのヘッドや、加速度および角速度センサーの振動素子などの立体形状や可動構造の形成には、半導体装置の製造技術であるフォトリソグラフィー技術やエッチング技術を応用したマイクロマシーン作製技術（Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｉｎｇ）が使用されている。例えば、振動腕を備えた振動素子の外形は、フォトリソグラフィー技術とめっき技術とによって設けられた金属膜をマスクとして基材をエッチングすることで形成されている。振動素子の外形形成において、振動素子とは別に評価用テストパターンを設けて振動腕の幅寸法をテストパターンで評価する製造方法が知られていた。例えば、特許文献１では、圧電振動片の形成パターンとは別に、小さな幅寸法から大きな幅寸法へ順次単調変化する複数の幅寸法を備えたテストパターンが開示されている。このテストパターンにより、正確な寸法測定を必要とせずに工程評価を行うことができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１９８２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の製造方法は、振動素子の外形を形成するエッチング工程にウェットプロセスを用いており、エッチング工程の工程評価においては、どこまでの微細加工が実現できたかを検査していた。しかしながら、エッチング工程にドライプロセスを用いた場合、特許文献１に記載のテストパターンでは、素子のエッチング量やエッチングレートの偏りによる非対称性などの加工性を容易に評価することが困難であった。また、素子の加工性を個別に検査するとコストが上昇してしまうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例に係る素子基板は、素子をドライエッチングした加工状態を検査するための検査パターンを有する素子基板であって、前記検査パターンは、パターン幅の狭くなっている部分を有する多角形形状であること、を特徴とする。
【０００７】
本適用例によれば、素子基板には、電子部品などの素子と、素子の加工状態を検査するための検査パターンと、が形成されている。素子の外形、および検査パターンは、基材上に設けられた金属膜をマスクとして基材をエッチング加工することで形成されている。本適用例のエッチング加工には、ドライプロセス（ドライエッチング）が用いられている。ドライエッチングでは、マイクロローディング効果によりパターン幅の縮小とともにエッチングレートが低下する。検査パターンは、パターン幅の狭くなっている部分を有しているので、検査パターンはドライエッチング中のある時点で基材を貫通した開口部と非貫通部とを有する。詳しくは、検査パターンは、パターン幅の狭くなっている部分のエッチングレートが低下するため、この部分の基材を貫通させるために要する時間が長くなる。換言すると、素子の外形が形成された時点でドライエッチングを終了させた時、検査パターンには、開口部と非貫通部とが形成される。素子のエッチング量やエッチングレートの偏りによる非対称性などの加工性は、検査パターンに形成された開口部の寸法および形状を調べることで、容易に代替検査することができる。これにより、素子の検査効率が向上する。したがって、素子の検査効率を向上させ、コストを低下させた素子基板を提供することができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例に記載の素子基板において、前記検査パターンは、鋭角部を有し、前記鋭角部の角度は、５°以上４５°以下であること、が好ましい。
【０００９】
本適用例によれば、検査パターンは、パターンの幅が漸減している鋭角部を有している。鋭角部の角度が５°未満の場合には開口部が形成され難く、鋭角部の角度が４５°を超える場合には非貫通部が形成され難い。したがって、鋭角部を有し、鋭角部の角度を５°以上４５°以下にすることで、素子を代替検査しやすい検査パターンを得ることができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に記載の素子基板において、前記検査パターンは、少なくとも前記素子基板の１か所に配置されていること、が好ましい。
【００１１】
本適用例によれば、検査パターンを少なくとも素子基板の１か所に設けることで、素子基板に形成されている複数の素子を、素子の数よりも少ない検査パターンで効率的に検査することができる。
【００１２】
［適用例４］本適用例に係る素子の検査方法は、ドライエッチングされた素子の加工状態を検査するための検査方法であって、前記素子は、パターン幅の狭くなっている部分を有する多角形形状の検査パターンと共に素子基板に設けられ、前記素子の加工状態を前記検査パターンの開口寸法によって検査すること、を特徴とする。
【００１３】
本適用例によれば、素子基板には、電子部品などの素子と、素子の加工状態を検査するための検査パターンと、が形成されている。素子の外形および検査パターンは、基材をドライエッチング加工することで形成されている。ドライエッチング加工は、マイクロローディング効果によりパターン幅の縮小とともにエッチングレートが低下する。検査パターンは、パターン幅の狭くなっている部分を有しているので、検査パターンはドライエッチング中のある時点において、基材を貫通した開口部と非貫通部とを有する。詳しくは、検査パターンは、パターン幅の狭くなっている部分のエッチングレートが低下するため、この部分の基材を貫通させるために要する時間が長くなる。換言すると、素子の外形が形成された時点でドライエッチングを終了させた時、検査パターンには、開口部と非貫通部とが形成される。素子のエッチング量やエッチングレートの偏りによる非対称性などの加工性は、検査パターンに形成された開口部の寸法および形状を調べることで、容易に代替検査することができる。これにより、素子の検査効率が向上する。したがって、素子の検査効率を向上させる検査方法を提供することができる。
【００１４】
［適用例５］本適用例に係る素子の製造方法は、レジストが塗布されている基材と、素子の外形を形成させる素子パターンとパターン幅の狭くなっている部分を有する多角形形状の検査パターンを形成させるテストパターンとを含んでいるフォトマスクと、を準備する準備工程と、前記フォトマスクと前記レジストとを用いて前記基材にドライエッチング用の金属マスクを形成するエッチングマスク形成工程と、前記基材をドライエッチングするエッチング工程と、前記素子の加工状態を前記検査パターンの開口部の開口寸法で検査する検査工程と、を含んでいること、を特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、素子製造方法は、準備工程にてレジストが塗布されている基材と、基材に電子部品などの素子の外形を形成させる素子パターンと基材に形成された素子の加工性を評価する検査パターンを形成させるテストパターンとが含まれているフォトマスクと、を準備する。次のエッチングマスク形成工程では、レジストとフォトマスクとを用いたフォトリソグラフィー技術と、めっき技術と、により基材をエッチングして素子の外形および検査パターンを形成させる金属膜のマスクを形成する。エッチング工程では、金属膜をマスクとして基材をドライエッチングして素子の外形および検査パターンを形成する。検査工程では、素子の外形形成と同時に形成された検査パターンを用いて素子の加工性を代替検査する。
【００１６】
エッチング工程で行うドライエッチングでは、マイクロローディング効果によりパターン幅の縮小とともにエッチングレートが低下する。検査パターンは、パターン幅の狭くなっている部分を有しているのでドライエッチング中のある時点において、基材を貫通した開口部と非貫通部とを有する。詳しくは、検査パターンは、パターン幅の狭くなっている部分のエッチングレートが低下するため、この部分の基材を貫通させるために要する時間が長くなる。換言すると、素子の外形が形成された時点でドライエッチングを終了させた時、検査パターンには、開口部と非貫通部とが形成される。素子のエッチング量やエッチングレートの偏りによる非対称性などの加工性は、検査パターンに形成された開口部の寸法および形状を調べることで、容易に代替検査することができる。これにより、素子の検査効率が向上する。したがって、素子の検査効率を向上させてコストを低下する製造方法を提供することができる。
【００１７】
［適用例６］本適用例に係る振動素子は、上記適用例５に記載の製造方法で形成されていること、を特徴とする。
【００１８】
本適用例によれば、振動素子は、素子の加工性を検査パターンで容易に検査することでコストを低下させる製造方法で形成されているので、コストを低下させた振動素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】素子としての振動素子（ジャイロ素子）の概略を示す平面図。
【図２】（ａ）実施形態１に係るフォトマスクの概略を示す平面図。（ｂ）Ａ部の拡大図。
【図３】ジャイロ素子の外形を形成する製造方法を示す工程図。
【図４】（ａ−１）〜（ｄ−１）主要な工程毎の平面図。（ａ−２）〜（ｄ−２）Ｂ−Ｂ線での断面図。
【図５】（ｅ−１）〜（ｇ−１）主要な工程毎の平面図。（ｅ−２）〜（ｇ−２）Ｂ−Ｂ線での断面図。
【図６】（ａ）ジャイロ素子および検査パターンが形成された素子基板の概略を示す平面図。（ｂ）Ｃ部の拡大図。
【図７】（ａ）検査パターンの形状を示す平面図。（ｂ）Ｄ−Ｄ線での断面図。（ｃ）Ｅ−Ｅ線での断面図。（ｄ）Ｆ−Ｆ線での断面図。
【図８】（ａ）エッチングレートに偏りが生じた場合の検査パターンの形状を示す平面図。（ｂ）Ｇ−Ｇ線での断面図。（ｃ）図１におけるＨ−Ｈ線での断面図。
【図９】実施形態２に係るフォトマスクの概略を示す、図２（ａ）におけるＡ部の拡大図。
【図１０】（ａ）検査パターンの概略を示す拡大図。（ｂ）エッチングレートに偏りが生じた場合の検査パターンの形状を示す平面図。（ｃ）エッチング異常が生じた場合の検査パターンの形状を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせている。また、以下に記述している寸法値は一例であり、発明の主旨を逸脱しない範囲において適宜変更は可能である。
また、図１、図２、図７から図９は、説明の便宜上、互いに直交する三軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示しており、軸方向を図示した矢印の先端側を「＋側」、基端側を「−側」としている。また、以下では、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」という。
【００２１】
（実施形態１）
まず、本実施形態で形成される振動素子について説明する。
図１は、実施形態１に係る素子としての振動素子の概略構成を模式的に示し、振動素子を振動素子の厚み方向である＋Ｚ軸方向から見た平面図である。なお、本実施形態では、振動素子の一例としてジャイロセンサーに用いられ角速度を検出するジャイロ素子１００について説明する。また、ジャイロ素子１００には、検出信号電極、検出信号配線、検出信号端子、検出接地電極、検出接地配線、検出接地端子、駆動信号電極、駆動信号配線、駆動信号端子、駆動接地電極、駆動接地配線および駆動接地端子などが設けられているが、図１においては省略している。
【００２２】
ジャイロ素子１００は、Ｚ軸まわりの角速度を検出する「面外軸検出型」のセンサー素子であって、図示しないが、基材と、基材の表面に設けられている複数の電極、配線および端子とで構成されている。本実施形態のジャイロ素子１００の基材には、圧電体材料である水晶が用いられている。水晶は、電気軸と呼ばれるＸ軸、機械軸と呼ばれるＹ軸及び光学軸と呼ばれるＺ軸を有している。ジャイロ素子１００は、水晶結晶軸において直交するＸ軸およびＹ軸で規定される平面に沿って切り出されてウエハー状（平板状）に加工され、平面と直交するＺ軸方向に所定の厚さを有した所謂水晶Ｚ板を用いている。
【００２３】
なお、ここでいう所定の厚さは、発振周波数（共振周波数）、外形サイズ、加工性などにより適宜設定される。また、ジャイロ素子１００を形成する平板は、水晶からの切り出し角度の誤差を、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々につき多少の範囲で許容できる。例えば、Ｘ軸を中心に０度から２度の範囲で回転して切り出したものを使用することができる。Ｙ軸及びＺ軸についても同様である。
【００２４】
ジャイロ素子１００は、所謂ダブルＴ型をなす振動体１０４と、振動体１０４を支持する第１支持部１５１および第２支持部１５２と、振動体１０４と第１支持部１５１および第２支持部１５２とを連結する第１梁１６１、第２梁１６２、第３梁１６３および第４梁１６４とを有している。
【００２５】
振動体１０４は、Ｚ軸方向に厚みを有し、Ｚ軸と交差するＸＹ平面に拡がりを有している。このような振動体１０４は、中央に位置する基部１４０と、基部１４０からＸ軸方向に沿って両側に延出している連結部としての第１連結腕１３１、第２連結腕１３２と、基部１４０からＹ軸方向に沿って両側に延出している検出用の振動腕としての第１検出振動腕１２１、第２検出振動腕１２２と、第１連結腕１３１の先端部からＹ軸方向に沿って両側に延出している駆動用の振動腕としての第１駆動振動腕１４１、第２駆動振動腕１４２と、第２連結腕１３２の先端部からＹ軸方向に沿って両側に延出している駆動用の振動腕としての第３駆動振動腕１４３、第４駆動振動腕１４４と、を有している。第１、第２検出振動腕１２１，１２２および第１、第２、第３、第４駆動振動腕１４１，１４２，１４３，１４４の基部１４０の一端側とは反対側の他端側には、それぞれ、基端側よりも幅の大きい略四角形の錘部（ハンマーヘッド）１２５，１２６，１４５，１４６，１４７，１４８が設けられている。このような錘部１２５，１２６，１４５，１４６，１４７，１４８を設けることでジャイロ素子１００の角速度の検出感度が向上する。
【００２６】
第１検出振動腕１２１には、有底の凹部１５８が設けられ、第２検出振動腕１２２には、有底の凹部１５９が設けられている。凹部１５８，１５９は、表面および裏面の両面側から掘り込まれている。なお、凹部は、表面あるいは裏面のいずれか一方の面から掘り込まれた構成でもよい。
【００２７】
また、第１、第２支持部１５１，１５２は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿って延在しており、これら第１、第２支持部１５１，１５２の間に振動体１０４が位置している。言い換えれば、第１、第２支持部１５１，１５２は、振動体１０４を介してＹ軸方向に沿って対向するように配置されている。第１支持部１５１は、第１梁１６１、および第２梁１６２を介して基部１４０と連結されており、第２支持部１５２は、第３梁１６３、および第４梁１６４を介して基部１４０と連結されている。
【００２８】
第１梁１６１は、第１検出振動腕１２１と第１駆動振動腕１４１との間を通って第１支持部１５１と基部１４０を連結している。第２梁１６２は、第１検出振動腕１２１と第３駆動振動腕１４３との間を通って第１支持部１５１と基部１４０を連結している。第３梁１６３は、第２検出振動腕１２２と第２駆動振動腕１４２との間を通って第２支持部１５２と基部１４０を連結している。第４梁１６４は、第２検出振動腕１２２と第４駆動振動腕１４４との間を通って第２支持部１５２と基部１４０を連結している。
【００２９】
第１梁１６１〜第４梁１６４は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿って往復しながらＹ軸方向に沿って延びる蛇行部を有する細長い形状で形成されているので、あらゆる方向に弾性を有している。そのため、外部から衝撃が加えられても、各梁１６１，１６２，１６３，１６４で衝撃を吸収する作用を有するので、これに起因する検出ノイズを低減または抑制することができる。
【００３０】
このような構成のジャイロ素子１００は、次のようにしてＺ軸まわりの角速度ωを検出する。ジャイロ素子１００の駆動振動は、角速度ωが加わらない状態において、駆動信号電極（図示せず）および駆動接地電極（図示せず）の間に電界が生じると、各駆動振動腕１４１，１４２，１４３，１４４がＸ軸方向に屈曲振動を行う。このとき、第１、第２駆動振動腕１４１，１４２と、第３、第４駆動振動腕１４３，１４４とは、中心点（重心）を通るＹＺ平面に関して面対称の振動を行っているため、基部１４０と、第１、第２連結腕１３１，１３２と、第１、第２検出振動腕１２１，１２２とは、ほとんど振動しない。
【００３１】
この駆動振動を行っている状態にて、ジャイロ素子１００にＺ軸まわりに角速度ωが加わると、各駆動振動腕１４１，１４２，１４３，１４４および各連結腕１３１，１３２にＹ軸方向のコリオリの力が働き、このＹ軸方向の振動に呼応して、Ｘ軸方向の検出振動が励起される。そして、この振動により発生した各検出振動腕１２１，１２２の歪みを検出信号電極（図示せず）と検出接地電極（図示せず）とで検出信号として検出することによって角速度ωが求められる。
【００３２】
このような、ジャイロ素子１００は、後述する製造方法で形成されている。
なお、実施形態１に係るジャイロ素子１００では、第１検出振動腕１２１および第２検出振動腕１２２に、凹部１５８，１５９が設けられている構成で説明したが、これに限らず、凹部１５８，１５９が設けられていない構成でもよい。
また、本実施形態ではダブルＴ型ジャイロ素子を例に駆動振動腕を４本、検出振動腕を２本、設けているが、振動腕の本数は１本であっても２本以上であっても良い。また、１本の振動腕に駆動電極と検出電極とを設けた構成にしても良い。
【００３３】
また、本実施形態では、基材として圧電体材料である水晶を用いた例を説明したが、これに限定するものではない。ジャイロ素子１００は、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料で構成することもできる。また、例えば、基材にシリコンを主成分とした材料を用いてジャイロ素子１００の外形を形成し、駆動電極または検出電極に挟まれた圧電体を備えた、所謂圧電薄膜型のジャイロ素子であってもよい。
【００３４】
＜フォトマスク＞
図２（ａ）は、実施形態１に係るフォトマスクの概略を示す平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ部の拡大図である。振動素子および評価用パターンを形成するために用いられるフォトマスクについて説明する。
【００３５】
図２に示すように、フォトマスク２００は、振動素子としてのジャイロ素子１００（図１参照）の外形を形成させる素子パターン２４０と、パターン幅の狭くなっている部分を有する多角形形状のテストパターン２５０と、を含んでいる。素子パターン２４０は、フォトマスク２００の中央にマトリックス状に複数配置されている。テストパターン２５０は、少なくともフォトマスク２００の１か所に配置され、マトリックス状に配置されている素子パターン２４０の一部をテストパターン２５０に置き換える形で配置されている。本実施形態では、テストパターン２５０は、マトリックスの中央と四隅とに設けられている。
【００３６】
フォトマスク２００は、石英ガラスをマスク基材２１２として光を透過させない部分にクロムの遮光膜２１４が設けられている。テストパターン２５０は、クロムの遮光膜２１４にその形状が窓開けされている。素子パターン２４０は、マスク基材２１２にジャイロ素子１００の形状に倣った遮光膜２１４が設けられている。本実施形態のテストパターン２５０は、多角形形状としての二等辺三角形の形状をなしており、パターン幅の狭くなっている部分として鋭角部２５２を有している。鋭角部２５２は二等辺三角形の頂角であり、鋭角部２５２の角度は５°以上４５°以下に設定されている。テストパターン２５０は、頂角（鋭角部２５２）の二等分線がジャイロ素子１００（図１参照）の振動腕としての各駆動振動腕１４１，１４２，１４３，１４４および各検出振動腕１２１，１２２の延在する方向（Ｙ軸方向）に沿うように、配置されている。
【００３７】
＜素子の製造方法＞
次に、フォトマスク２００を用いてジャイロ素子１００の外形と検査パターン３５０とを形成する製造方法について説明する。
図３は、振動素子の外形を形成する製造方法を示す工程図である。図４（ａ−１）〜（ｄ−１）および図５（ｅ−１）〜（ｇ−１）は、主要な工程毎の平面図である。図４（ａ−２）〜（ｄ−２）および図５（ｅ−２）〜（ｇ−２）は、各工程に対応したＢ−Ｂ線での断面図である。ジャイロ素子１００および検査パターン３５０は、フォトリソグラフィー技術とめっき技術とによって設けられた金属層２３１をマスクとして基材（水晶ウエハー）２１０をエッチングすることにより形成される。なお、ジャイロ素子１００と検査パターン３５０とは同じ工程で形成されるので、図３、図４および図５では検査パターン３５０（テストパターン２５０）を用いて各工程を説明する。
【００３８】
ます、ステップＳ１の成膜工程では、基材の一例としての水晶ウエハー２１０に下地層２２５を形成する。下地層２２５は、スパッタリング法、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、無電解めっき法などで成膜できる。下地層２２５の材料としては、例えば、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）、アルミニウム（Ａｌ）などを使用することができる。水晶ウエハー２１０と下地層２２５との密着性を高めるための密着層が設けられていてもよい。本実施形態では、水晶ウエハー２１０の上にクロム（Ｃｒ）の密着層（図示せず）を介して厚さ略１００ｎｍの下地層２２５を銅（Ｃｕ）で形成している。
【００３９】
ステップＳ２のレジスト塗布工程では、下地層２２５の上にレジスト（感光性樹脂）２２７を形成する。図４（ａ−１），（ａ−２）は、下地層２２５の上にレジスト２２７を形成した後の平面図および断面図である。本実施形態では、ネガ型のレジスト２２７を用いている。レジスト２２７は、例えばコーターなどを使用して水晶ウエハー２１０の表面に略２５μｍの厚さで均一に塗布される。
【００４０】
ステップＳ３は、素子形成方法における準備工程である。準備工程では、水晶ウエハー２１０に塗布されているレジスト２２７と、素子の外形を形成させる素子パターン２４０（図２参照）とパターン幅の狭くなっている部分を有する多角形形状（２等辺三角形）の検査パターン３５０を形成させるテストパターン２５０とを含んでいるフォトマスク２００と、を準備する。
【００４１】
ステップＳ４の露光工程では、フォトマスク２００を介してレジスト２２７を露光する。図４（ｂ−１），（ｂ−２）は、レジスト２２７を露光する様子を示す平面図および断面図である。水晶ウエハー２１０に塗布されたレジスト２２７は、例えば、コンタクトアライナー、プロキシミティアライナーなどの露光装置を使用して露光される。
【００４２】
ステップＳ５の現像工程では、素子パターン２４０とテストパターン２５０の形状に倣ったレジストパターン２２８を形成する。図４（ｃ−１），（ｃ−２）は、レジスト２２７を現像した後の平面図および断面図である。レジスト２２７の塗布された水晶ウエハー２１０を現像液に浸して現像を行うことにより、感光されなかった部分のレジストが溶解され、感光された部分のレジストが残る。これにより、下地層２２５の表面には、素子パターン２４０とテストパターン２５０の形状に倣ったレジストパターン２２８が形成され、レジストの溶解した部分には、下地層２２５が露出する。
【００４３】
ステップＳ６のめっき工程では、水晶ウエハー２１０をエッチングしてジャイロ素子１００および検査パターン３５０を形成する際のマスクになる金属層２３１を形成する。図４（ｄ−１），（ｄ−２）は、金属層２３１を形成した後の平面図および断面図である。金属層２３１は、レジストパターン２２８をマスクとして露出している下地層２２５の上にめっき技術により形成することができる。本実施形態の金属層２３１は、ニッケル（Ｎｉ）を無電解めっき法により略１５μｍの厚さで形成されている。
【００４４】
ステップＳ７のレジスト・下地層剥離工程では、レジストパターン２２８と下地層２２５とを除去して金属マスク２３３を形成する。図５（ｅ−１），（ｅ−２）は、レジストパターン２２８と下地層２２５とを剥離した後の平面図および断面図である。めっき工程で下地層２２５のマスクとして使用され、不要となったレジストパターン２２８を剥離し、露出した下地層２２５を除去することで金属マスク２３３が形成される。レジストパターン２２８の剥離方法としては、レジスト剥離剤を用いたウェットエッチング法や、オゾンやプラズマを用いたドライエッチング法などを用いることができる。下地層２２５の剥離方法としては、下地層２２５に用いた材料に反応する反応性ガスなどを用いたドライエッチング法や、下地層２２５に用いた材料を腐食溶解する液体に浸漬させるウェットエッチング法などを用いることができる。なお、ステップＳ４の露光工程からステップＳ７のレジスト・下地層剥離工程までが、フォトマスク２００とレジスト２２７とを用いて水晶ウエハー２１０にドライエッチング用の金属マスク２３３を形成するエッチングマスク形成工程である。
【００４５】
ステップＳ８のエッチング工程では、金属マスク２３３をマスクとして水晶ウエハー２１０をエッチングする。図５（ｆ−１），（ｆ−２）は、エッチング後の平面図および断面図である。水晶ウエハー２１０は、反応性ガスとして、例えばＣＦ4（四フッ化炭素）などのフッ素系ガスを用いたドライエッチング法でエッチングされる。
【００４６】
ステップＳ９のマスク剥離工程では、エッチング工程でマスクとして使用され、不要となった金属マスク２３３および下地層２２５を剥離する。図５（ｇ−１），（ｇ−２）は、金属マスク２３３と下地層２２５とを剥離した後の平面図および断面図である。金属マスク２３３および下地層２２５は、ウェットエッチング法で剥離される。
【００４７】
ステップＳ１０の検査工程では、ジャイロ素子１００の加工状態を検査パターン３５０で代替検査する。検査方法については後述する。
以上の工程を経てジャイロ素子１００の外形と検査パターン３５０とが形成される。
【００４８】
＜検査パターンの形状および検査方法＞
次に、検査パターン３５０の形状について説明する。
図６（ａ）は、ジャイロ素子１００の外形および検査パターン３５０が形成された素子基板３００の概略を示す平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＣ部の拡大図である。ジャイロ素子１００は、パターン幅の狭くなっている部分を有する多角形形状の検査パターン３５０と共に素子基板３００に設けられ、検査パターン３５０は、少なくとも素子基板３００の１か所に配置されている。
【００４９】
詳しくは、検査パターン３５０は、フォトマスク２００（図１参照）に対応して、素子基板３００の中央と四隅とに配置されている。検査パターン３５０は、多角形形状としての二等辺三角形の外形形状をなしており、パターン幅の狭くなっている部分として鋭角部３５２を有している。鋭角部３５２は二等辺三角形の頂角であり、鋭角部３５２の角度は５°以上４５°以下に設定されている。検査パターン３５０は、頂角（鋭角部３５２）の二等分線がジャイロ素子１００（図１参照）の振動腕としての各駆動振動腕１４１，１４２，１４３，１４４および各検出振動腕１２１，１２２の延在する方向（Ｙ軸方向）に沿うように、配置されている。
【００５０】
図７（ａ）は、検査パターン３５０の形状を示す平面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＤ−Ｄ線での断面図である。図７（ｃ）は、図７（ａ）におけるＥ−Ｅ線での断面図である。図７（ｄ）は、図７（ａ）におけるＦ−Ｆ線での断面図である。
本実施形態では、水晶ウエハー２１０をエッチングしてジャイロ素子１００（図１参照）の外形を形成するエッチング工程にドライプロセス（ドライエッチング）を用いている。ドライエッチングは、マイクロローディング効果によりパターン幅の縮小とともにエッチングレートが低下する。検査パターン３５０は、鋭角部３５２に向かってパターンの幅が縮小しているので、鋭角部３５２に近づくほどエッチングレートが低下し水晶ウエハー２１０を貫通させるために要する時間が長くなる。換言すると、ジャイロ素子１００を形成させるエッチング工程において、ジャイロ素子１００の外形が形成された時点でドライエッチングを終了させた時、検査パターン３５０には、水晶ウエハー２１０を貫通した開口部３７０と非貫通部とが形成される。開口部３７０は、検査パターン３５０の底辺３５４を共有する三角形の形状をなしている。
【００５１】
この時の検査パターン３５０の断面を図７（ｂ）から図７（ｄ）に示す。図７（ｄ）に示すように、底辺３５４側のパターン幅の広い部分に開口部３７０が形成される。図７（ｂ）に示すように、鋭角部３５２側のパターン幅の狭い部分には開口部が形成されない。図７（ｃ）は、Ｙ軸方向に沿って底辺２５４から鋭角部３５２に向かう、開口部３７０と非貫通部との境界点３７２（三角形の頂点）を示している。
【００５２】
次に、ジャイロ素子の加工状態を検査するための検査方法について説明する。
ジャイロ素子１００の加工状態は、検査パターン３５０の開口寸法Ｌによって検査する。詳しくは、エッチング工程におけるドライエッチング量が少ない場合（アンダーエッチング）には、境界点３７２が底辺３５４側に移動する。逆に、ドライエッチング量が多い場合（オーバーエッチング）には、境界点３７２が鋭角部３５２側に移動する。したがって、ジャイロ素子１００の加工状態は、底辺３５４から境界点３７２までの開口寸法Ｌを測定し、その寸法が所定範囲内にあるかを調べることで容易に検査することができる。
【００５３】
図８（ａ）は、エッチングレートに偏りが生じた場合の検査パターン４５０の形状を示す平面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるＧ−Ｇ線での断面図である。図８（ｃ）は、図１におけるＨ−Ｈ線での断面図である。ドライエッチングは、エッチング装置に起因するエッチングレートの異常や、水晶ウエハー２１０をエッチング装置に設置する位置などによりエッチングレートに偏りが生じる場合がある。また、ジャイロ素子１００（図１参照）は、振動腕としての各駆動振動腕１４１，１４２，１４３，１４４および各検出振動腕１２１，１２２の断面形状が非対称になると、その振動特性が劣化するので振動腕の断面形状の対称性を評価する必要がある。
【００５４】
図８（ａ）に示すように、検査パターン４５０は二等辺三角形の形状をなしている。図８は、底辺４５４の＋Ｘ軸側の一端から頂角（鋭角部４５２）に向かう第１等辺４５６側よりも底辺４５４の−Ｘ軸側の他端から頂角（鋭角部４５２）に向かう第２等辺４５８側のエッチングレートが早くなった場合を示している。図８（ｂ）に示すように、エッチングレートに偏りが生じると、エッチングレートの遅い第１等辺側の第１側壁４７６と、エッチングレートの早い側の第２側壁４７８との形状が非対称になる。
【００５５】
図８（ａ）に示す平面視では、開口部４７０の境界点４７２が第２等辺４５８側に近づいて検査パターン４５０の外形と、開口部４７０との位置関係が変化する。したがって、検査工程において、平面視での検査パターン４５０の外形と開口部４７０との位置関係を調べることで、エッチングレートに偏りが生じたか否かを調べることができる。
【００５６】
図８（ｃ）は、ジャイロ素子１００の振動腕として、第１駆動振動腕１４１の断面を例示している。図８（ｃ）に示すように、エッチング工程において、エッチングレートに偏りが生じると、第１駆動振動腕１４１の断面が中心線ＣＬに対して非対称になる。詳しくは、検査パターン４５０は、頂角（鋭角部４５２）の二等分線がジャイロ素子１００の振動腕の延在する方向（Ｙ軸方向）に沿うように、配置されている。これにより、第１駆動振動腕１４１の＋Ｘ軸側の第１側壁１７６の断面形状は、検査パターン４５０の第２側壁４７８の形状に対応し、第１駆動振動腕１４１の−Ｘ軸側の第２側壁１７８の断面形状は、検査パターン３５０の第１側壁４７６の形状に対応した非対称の形状になる。したがって、検査工程において、平面視での検査パターン４５０の外形と開口部４７０との位置関係を調べることで、ジャイロ素子１００の振動腕の断面の対称性も検査することができる。
【００５７】
以上述べたように、本実施形態に係る素子基板、素子の製造方法によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態の素子基板３００は、レジスト２２７が塗布されている水晶ウエハー２１０と、ジャイロ素子１００の外形を形成させる素子パターン２４０とジャイロ素子１００の加工性を検査する検査パターン３５０を形成させるテストパターン２５０とを含むフォトマスク２００と、を準備する準備工程と、ドライエッチング用の金属マスク２３３を形成するエッチングマスク形成工程と、ジャイロ素子１００の加工状態を検査パターン３５０で検査する検査工程と、を経て形成されている。
素子基板３００は、マトリックス状に配置された複数のジャイロ素子１００と検査パターン３５０または検査パターン４５０を有している。検査パターン３５０，４５０の外形は、鋭角部３５２，４５２を有する二等辺三角形の形状を成している。検査パターン３５０，４５０は、底辺３５４，４５４を共有する三角形形状の開口部３７０，４７０と非貫通部とを有している。開口部３７０，４７０の形状は、エッチング工程におけるドライエッチング状態により変化する。検査工程における検査方法は、開口部３７０，４７０の開口寸法Ｌや検査パターン４５０の外形と開口部４７０との位置関係を調べることで、ジャイロ素子１００の加工状態を検査する。これにより、ジャイロ素子１００の検査効率が向上する。したがって、ジャイロ素子１００および素子基板３００のコストを低下させる検査方法、製造方法を提供することができる。また、ジャイロ素子１００および素子基板３００は、検査効率を向上させ製造コストを低下させる製造方法で製造されているので、製造コストを低下させたジャイロ素子１００を提供することができる。
【００５８】
（実施形態２）
実施形態２では、テストパターンおよび検査パターンの形状が、実施形態１と異なっている。本実施形態に係るテストパターン（フォトマスク）および検査パターンについて説明する。なお、実施形態１と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
【００５９】
図９は、実施形態２に係るフォトマスク６００の図２（ａ）におけるＡ部の拡大図である。図９に示すように、フォトマスク６００は、振動素子としてのジャイロ素子１００（図１参照）の外形を形成させる素子パターン２４０と、パターン幅の狭くなっている部分を有する多角形形状の検査パターン７５０（図１０参照）を形成させるテストパターン６５０と、を含んでいる。本実施形態のテストパターン６５０は、星形八角形の形状をなしている。
【００６０】
図１０（ａ）は、テストパターン６５０で形成された検査パターン７５０の概略を示す拡大図である。図１０（ｂ）は、エッチングレートに偏りが生じた場合の検査パターン８５０の形状を示す平面図である。図１０（ｃ）は、水晶ウエハー２１０の表面に汚れや異物があった場合の検査パターン９５０の形状を示す平面図である。
図１０（ａ）に示すように、検査パターン７５０の外形は、八つの第１鋭角部７５１、第２鋭角部７５２、第３鋭角部７５３、第４鋭角部７５４、第５鋭角部７５５、第６鋭角部７５６、第７鋭角部７５７、第８鋭角部７５８を有する星形八角形の形状をなしている。
【００６１】
ドライエッチングは、マイクロローディング効果によりパターン幅の縮小とともにエッチングレートが低下する。テストパターン６５０（図９参照）に対応する検査パターン７５０は、検査パターン７５０の外形の中心から検査パターン７５０の外形の各鋭角部７５１，７５２，７５３，７５４，７５５，７５６，７５７，７５８に向かってパターンの幅が縮小しているので、各鋭角部７５１，７５２，７５３，７５４，７５５，７５６，７５７，７５８に近づくほどエッチングレートが低下し水晶ウエハー２１０を貫通させるために要する時間が長くなる。換言すると、ジャイロ素子１００（図１参照）を形成させるドライエッチングにおいて、ジャイロ素子１００の外形が形成された時点でドライエッチングを終了させた時、検査パターン７５０には、水晶ウエハー２１０を貫通した開口部７７０と非貫通部とが形成される。
【００６２】
開口部７７０は、検査パターン７５０の中心に、検査パターン７５０の外形よりも小さい星形八角形の形状をなしている。開口部７７０は、星型八角形の頂点として、八つの第１鋭角部７７１、第２鋭角部７７２、第３鋭角部７７３、第４鋭角部７７４、第５鋭角部７７５、第６鋭角部７７６、第７鋭角部７７７、第８鋭角部７７８を有している。
【００６３】
次に、ジャイロ素子の加工状態を検査するための検査方法について説明する。
ジャイロ素子１００の加工状態は、検査パターン７５０の開口寸法によって検査する。詳しくは、エッチング工程におけるドライエッチング量が少ない場合（アンダーエッチング）には、開口部７７０の各鋭角部７７１，７７２，７７３，７７４，７７５，７７６，７７７，７７８が検査パターン７５０の中心方向に移動する。逆に、ドライエッチング量が多い場合（オーバーエッチング）には、開口部７７０の各鋭角部７７１，７７２，７７３，７７４，７７５，７７６，７７７，７７８が検査パターン７５０の外形方向に移動する。したがって、ジャイロ素子１００の加工状態は、平面視において、検査パターン７５０の中心から開口部７７０の各鋭角部７７１，７７２，７７３，７７４，７７５，７７６，７７７，７７８までの開口寸法を測定し、その寸法が所定範囲内にあるかを調べることで容易に検査することができる。
【００６４】
図１０（ｂ）に示すように、検査パターン８５０の外形は、八つの第１鋭角部８５１、第２鋭角部８５２、第３鋭角部８５３、第４鋭角部８５４、第５鋭角部８５５、第６鋭角部８５６、第７鋭角部８５７、第８鋭角部８５８を有する星形八角形の形状をなしている。図１０（ｂ）は、検査パターン８５０の第３鋭角部８５３側よりも第７鋭角部８５７側のエッチングレートが早くなった場合の検査パターン８５０の形状を示している。開口部８７０は、検査パターン８５０の内側に、八つの第１鋭角部８７１、第２鋭角部８７２、第３鋭角部８７３、第４鋭角部８７４、第５鋭角部８７５、第６鋭角部８７６、第７鋭角部８７７、第８鋭角部８７８を有する星形八角形の形状をなしている。
【００６５】
検査パターン８５０の第３鋭角部８５３側よりも第７鋭角部８５７側のエッチングレートが早くなった場合、検査パターン８５０の中心から開口部８７０の第２〜第４鋭角部８７２，８７３，８７４までの長さは、検査パターン８５０の中心から開口部８７０の第１および第５鋭角部８７１，８７５までの長さよりも短くなる。逆に、検査パターン８５０の中心から開口部８７０の第６〜第８鋭角部８７６，８７７，８７８までの長さは、検査パターン８５０の中心から開口部８７０の第１および第５鋭角部８７１，８７５までの長さよりも短くなる。したがって、ジャイロ素子１００にエッチングレートの偏りがあった場合の加工状態は、検査パターン８５０の中心から開口部８７０の各鋭角部８７１，８７２，８７３，８７４，８７５，８７６，８７７，８７８までの開口寸法を測定し、各寸法の対称性を調べることで容易に検査することができる。
【００６６】
図１０（ｃ）に示すように、検査パターン９５０の外形は、八つの第１鋭角部９５１、第２鋭角部９５２、第３鋭角部９５３、第４鋭角部９５４、第５鋭角部９５５、第６鋭角部９５６、第７鋭角部９５７、第８鋭角部９５８を有する星形八角形の形状をなしている。図１０（ｃ）は、検査パターン９５０の第１鋭角部９５１部分に異物があった場合の検査パターン９５０の形状を示している。異物としては、例えば、金属マスク２３３（図５参照）を形成させる際に下地層２２５（図４、図５参照）や密着層の除去が不十分で、下地層２２５や密着層が金属マスク２３３の細部に残る場合がある。開口部９７０は、検査パターン９５０の内側に、八つの第１鋭角部９７１、第２鋭角部９７２、第３鋭角部９７３、第４鋭角部９７４、第５鋭角部９７５、第６鋭角部９７６、第７鋭角部９７７、第８鋭角部９７８を有する星形八角形の形状をなしている。
【００６７】
検査パターン９５０の第１鋭角部９５１部分に異物がある状態でドライエッチングを行った場合、検査パターン９５０の中心から開口部９７０の第１鋭角部９７１までの長さは、検査パターン９５０の中心から開口部９７０の第２〜第８鋭角部９７２，９７３，９７４，９７５，９７６，９７７，９７８までの長さよりも短くなる。したがって、ジャイロ素子１００の細部に異物があった場合の加工状態は、検査パターン９５０の中心から開口部９７０の各鋭角部９７１，９７２，９７３，９７４，９７５，９７６，９７７，９７８までの開口寸法を測定し、各寸法の異常値を調べることで容易に検査することができる。
【００６８】
なお、本実施形態の検査パターン７５０，８５０，９５０は、星形八角形の形状をなしているものと説明したが、これに限定するものではない。例えば、ｎ個の鋭角部を有する星形ｎ角形（ｎ＝５以上の正の整数）であってもよい。
【００６９】
以上、述べたように、本実施形態の検査パターン７５０，８５０，９５０外形は、星形八角形の形状をなしている。検査パターン７５０，８５０，９５０は、検査パターン７５０，８５０，９５０よりも小さい星形八角形の開口部７７０，８７０，９７０を有している。開口部７７０，８７０，９７０の中心から星形八角形の各頂点までの距離（開口寸法）は、エッチング工程におけるドライエッチング状態により変化する。検査工程における検査方法は、開口寸法や星形八角形の対称性を調べることで、ジャイロ素子１００の加工状態を検査する。これにより、ジャイロ素子１００の検査効率が向上する。したがって、ジャイロ素子１００のコストを低下させる検査方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１００…素子または振動素子としてのジャイロ素子、２００，６００…フォトマスク、２１０…基材としての水晶ウエハー、２２５…下地層、２２７…レジスト、２２８…レジストパターン、２３１…金属層、２３３…金属マスク、２４０…素子パターン、２５０，６５０…テストパターン、２５２，３５２，４５２…鋭角部、３００…素子基板、３５０，４５０，７５０，８５０，９５０…検査パターン、３７０，４７０，７７０，８７０，９７０…開口部、７５１，７７１，８５１，８７１，９５１，９７１…第１鋭角部、７５２，７７２，８５２，８７２，９５２，９７２…第２鋭角部、７５３，７７３，８５３，８７３，９５３，９７３…第３鋭角部、７５４，７７４，８５４，８７４，９５４，９７４…第４鋭角部、７５５，７７５，８５５，８７５，９５５，９７５…第５鋭角部、７５６，７７６，８５６，８７６，９５６，９７６…第６鋭角部、７５７，７７７，８５７，８７７，９５７，９７７…第７鋭角部、７５８，７７８，８５８，８７８，９５８，９７８…第８鋭角部。
【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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