(57)【要約】      （修正有）【課題】ドライエッチングにおいて支持基板が再利用可能なデバイスの製造方法を提供する。【解決手段】デバイスの製造方法は、ＳｉＯ2基板としての水晶基板１１０を支持するための酸化層１５４が表面に設けられているシリコン支持基板１５０を準備する準備工程と、シリコン支持基板１５０に粘着剤１６０で水晶基板１１０を貼り合わせる支持基板貼り合わせ工程と、水晶基板１１０上に水晶基板１１０のドライエッチングする領域以外を覆うマスク基板１７０を載置するマスク基板載置工程と、マスク基板１７０側から水晶基板１１０に対し、ドライエッチング装置から発生するプラズマを晒すドライエッチング工程と、水晶基板１１０が貼り合わされたシリコン支持基板１５０をアルカリ溶液に浸漬する支持基板分離工程と、を含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＯ2基板をドライエッチングするデバイスの製造方法であって、
前記ＳｉＯ2基板を支持するための酸化層が表面に設けられているシリコン支持基板を準備する準備工程と、
前記シリコン支持基板に粘着剤で前記ＳｉＯ2基板を貼り合わせる支持基板貼り合わせ工程と、
前記ＳｉＯ2基板上に前記ＳｉＯ2基板の前記ドライエッチングする領域以外を覆うマスク基板を載置するマスク基板載置工程と、
前記マスク基板側から前記ＳｉＯ2基板に対し、ドライエッチング装置から発生するプラズマを晒すドライエッチング工程と、
前記ＳｉＯ2基板が貼り合わされた前記シリコン支持基板をアルカリ溶液に浸漬する支持基板分離工程と、
を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項２】
ＳｉＯ2基板をドライエッチングするデバイスの製造方法であって、
前記ＳｉＯ2基板を支持するためのアルカリ不溶な金属支持基板を準備する準備工程と、
前記金属支持基板に粘着剤で前記ＳｉＯ2基板を貼り合わせる支持基板貼り合わせ工程と、
前記ＳｉＯ2基板上に前記ＳｉＯ2基板の前記ドライエッチングする領域以外を覆うマスク基板を載置するマスク基板載置工程と、
前記マスク基板側から前記ＳｉＯ2基板に対し、ドライエッチング装置から発生するプラズマを晒すドライエッチング工程と、
前記ＳｉＯ2基板が貼り合わされた前記金属支持基板をアルカリ溶液に浸漬する支持基板分離工程と、
を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のデバイスの製造方法において、
前記ＳｉＯ2基板は、石英ガラス基板又は水晶基板を含んでいることを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載のデバイスの製造方法において、
前記金属支持基板は、ニッケル、チタン、およびステンレスのいずれかであることを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載のデバイスの製造方法において、
前記粘着剤の粘着層には、ポリイミド、ポリアクリレート、ポリアミドイミド、ポリブチレンテルフタレート、ポリカーボネート、およびポリエステルのいずれかを含んでいることを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項６】
請求項１又は請求項２に記載のデバイスの製造方法において、
前記マスク基板は、シリコン、クロム、鉄、コバルト、モリブデン、ニッケル、アルミニウム、チタン、タングステン、タンタル、アルミナ、チタニア、イットリア、ジルコニア、および窒化アルミニウムのいずれかであることを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載のデバイスの製造方法において、
前記酸化層の厚みは、０．５μｍ以上であることを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ジャイロセンサーに用いられる駆動用振動腕と検出用振動腕とを有するジャイロ素子は、水晶などのＳｉＯ2（二酸化ケイ素）基板をフォトリソグラフィー技術やエッチング技術により加工することで形成されている。ＳｉＯ2基板を加工するエッチング技術には、ウェットエッチング方法やドライエッチング方法があり、近年では、エッチング異方性や加工プロセスのばらつきなどにより、振動腕の断面形状が矩平行四辺形や菱形になってしまうウェットエッチング方法に代わり、振動腕の断面形状が矩形に近く加工し易いドライエッチング方法が多用されている。例えば、特許文献１では、水晶基板をシリコン等の支持基板に耐熱性の高いポリイミド系粘着剤フィルムを用いて貼り付けてから水晶基板をドライエッチングし、音叉型水晶振動片等の水晶デバイスを製造する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１７８１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の製造方法において、ドライエッチング処理後に、ポリイミド系粘着剤フィルムを有機溶剤で溶かして水晶基板と支持基板を分離する場合、粘着剤フィルムの溶解速度が遅く、長時間必要だという課題があった。そこで、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ溶液で溶解する方法を採用し、処理時間を短縮できた。
しかし、アルカリ水溶液でシリコン等の支持基板を剥離しようとすると、支持基板も溶解してしまうので支持基板を再利用できない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］本適用例に係るデバイスの製造方法は、ＳｉＯ2基板をドライエッチングするデバイスの製造方法であって、前記ＳｉＯ2基板を支持するための、酸化層が表面に設けられているシリコン支持基板を準備する準備工程と、前記シリコン支持基板に、粘着剤で前記ＳｉＯ2基板を貼り合わせる支持基板貼り合わせ工程と、前記ＳｉＯ2基板上に、前記ＳｉＯ2基板の前記ドライエッチングする領域以外を覆うマスク基板を載置するマスク基板載置工程と、前記マスク基板側から前記ＳｉＯ2基板に対し、ドライエッチング装置から発生するプラズマを晒すドライエッチング工程と、前記ＳｉＯ2基板が貼り合わされた前記シリコン支持基板をアルカリ溶液に浸漬する支持基板分離工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
本適用例によれば、ＳｉＯ2基板を支持するシリコン支持基板の表面に酸化層が形成されているため、支持基板分離工程において、ＳｉＯ2基板が貼り合わされたシリコン支持基板をアルカリ溶液に浸漬しても、酸化層がシリコン支持基板の表面を保護し、粘着剤のみ溶解されＳｉＯ2基板とシリコン支持基板を分離することができる。そのため、シリコン支持基板はアルカリ溶液に溶解されないので、再利用できデバイスの低コスト化を図ることができる。
【０００８】
［適用例２］本適用例に係るデバイスの製造方法は、ＳｉＯ2基板をドライエッチングするデバイスの製造方法であって、前記ＳｉＯ2基板を支持するためのアルカリ不溶な金属支持基板を準備する準備工程と、前記金属支持基板に粘着剤で前記ＳｉＯ2基板を貼り合わせる支持基板貼り合わせ工程と、前記ＳｉＯ2基板上に前記ＳｉＯ2基板の前記ドライエッチングする領域以外を覆うマスク基板を載置するマスク基板載置工程と、前記マスク基板側から前記ＳｉＯ2基板に対し、ドライエッチング装置から発生するプラズマを晒すドライエッチング工程と、前記ＳｉＯ2基板が貼り合わされた前記金属支持基板をアルカリ溶液に浸漬する支持基板分離工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
本適用例によれば、ＳｉＯ2基板を支持する金属支持基板がアルカリ水溶液に不要な材料でできているため、支持基板分離工程においてＳｉＯ2基板が貼り合わされた金属支持基板をアルカリ溶液に浸漬しても金属支持基板は侵されず、粘着剤のみ溶解されＳｉＯ2基板と金属支持基板を分離することができる。そのため、金属支持基板はアルカリ溶液に溶解されないので再利用でき、デバイスの低コスト化を図ることができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例に記載のデバイスの製造方法において、前記ＳｉＯ2基板は、石英ガラス基板又は水晶基板を含んでいることが好ましい。
【００１１】
本適用例によれば、石英ガラス基板や水晶基板は、ドライエッチング加工により、振動片等の外形を形成後、石英ガラス基板は表面に圧電膜や電極膜を形成することで、また、水晶基板は表面に電極膜を形成することで、振動子等の圧電デバイスや水晶デバイスを製造することができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に記載のデバイスの製造方法において、前記金属支持基板は、ニッケル、チタン、およびステンレスのいずれかであることが好ましい。
【００１３】
本適用例によれば、ニッケル、チタン、およびステンレス等は、ＳｉＯ2基板をドライエッチングするプラズマによりほとんど浸食されないため、支持基板として再利用することができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例に記載のデバイスの製造方法において、前記粘着剤の粘着層には、ポリイミド、ポリアクリレート、ポリアミドイミド、ポリブチレンテルフタレート、ポリカーボネート、およびポリエステルのいずれかを含んでいることが好ましい。
【００１５】
本適用例によれば、ポリイミド、ポリアクリレート、ポリアミドイミド、ポリブチレンテルフタレート、ポリカーボネート、およびポリエステル等を粘着剤の粘着層に含んでいることにより、ＳｉＯ2基板と支持基板とを貼り合わせすることができ、且つアルカリ溶液等により溶解することができるため、ＳｉＯ2基板と支持基板との貼り合わせ・分離を容易に行うことができる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例に記載のデバイスの製造方法において、前記マスク基板は、シリコン、クロム、鉄、コバルト、モリブデン、ニッケル、アルミニウム、チタン、タングステン、タンタル、アルミナ、チタニア、イットリア、ジルコニア、および窒化アルミニウムのいずれかであることが好ましい。
【００１７】
本適用例によれば、シリコン、クロム、鉄、コバルト、モリブデン、ニッケル、アルミニウム、チタン、タングステン、タンタル、アルミナ、チタニア、イットリア、ジルコニア、および窒化アルミニウム等は、ＳｉＯ2基板をドライエッチングするプラズマによりほとんど浸食されないので、マスク基板として用いることができる。
【００１８】
［適用例７］上記適用例に記載のデバイスの製造方法において、前記酸化層の厚みは、０．５μｍ以上であることが好ましい。
【００１９】
本適用例によれば、シリコン支持基板の表面に設けられている酸化層の厚みを０．５μｍ以上とすることで、アルカリ水溶液による溶解速度が非常に遅いためにシリコンが腐食されず支持基板としての再利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係るデバイスの一例としてのジャイロ素子の形状を模式的に示す概略平面図。
【図２】複数のジャイロ素子が形成されたＳｉＯ2基板に示す概略平面図。
【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】支持基板に貼り合わされたＳｉＯ2基板上にマスク基板を載置した状態を示す概略平面図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）図３に示す主要な工程毎の図４におけるＡ−Ａ線での概略断面図。
【図６】（ｅ）〜（ｇ）図３に示す主要な工程毎の図４におけるＡ−Ａ線での概略断面図。
【図７】（ｈ）〜（ｋ）図３に示す主要な工程毎の図４におけるＡ−Ａ線での概略断面図。
【図８】マスク基板の製造方法を示す概略断面図。
【図９】本実施形態に係るマスク基板の変形例を示し、（ａ）は変形例１の概略平面図、（ｂ）は変形例２の概略平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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、図１〜図７において、なお、図３は除く、説明の便宜上、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示しており、その図示した矢印の先端側を「＋側」、基端側を「−側」としている。また、以下の説明では、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」と言い、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」と言い、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」と言う。更に、説明の便宜上、Ｚ軸方向から見たときの平面視において、Ｚ軸方向の面を主面として、また、Ｘ軸方向から見たときの平面視において、Ｘ軸方向の面を側面として説明する。
【００２２】
＜実施形態＞
［ジャイロ素子の形状］
先ず、本発明の実施形態に係るデバイスの一例としてのジャイロ素子の形状について、図１および図２を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るデバイスの一例としてのジャイロ素子を模式的に示す概略平面図である。図２は、複数のジャイロ素子が形成されたＳｉＯ2基板に示す概略平面図である。なお、ジャイロ素子１００には、検出用電極、検出用配線、駆動用電極、駆動用配線、および調整用電極などが設けられているが、説明の便宜上、省略している。
【００２３】
ジャイロ素子１００は、図１に示すように、ＳｉＯ2基板等の基材（主要部分を構成する材料）を加工することにより一体に形成された基部１０と、基部１０のＹ軸方向の端部１０ａ，１０ｂのうち一方の端部１０ｂから、並行するようにＹ軸に沿って延出された一対の駆動用振動腕１２ａ，１２ｂと、基部１０の他方の端部１０ａからＹ軸に沿って並行するように延出された一対の検出用振動腕１４ａ，１４ｂと、基部１０の他方の端部１０ａからＹ軸に沿って並行するように延出された一対の調整用振動腕１６ａ，１６ｂと、を有している。
【００２４】
また、基部１０から延出する第１連結部２０ａ、および第１連結部２０ａに連結する第１支持部２２ａと、基部１０から第１連結部２０ａと反対方向に延出する第２連結部２０ｂ、および第２連結部２０ｂに連結する第２支持部２２ｂと、が設けられている。更に、第１支持部２２ａおよび第２支持部２２ｂは、駆動用振動腕１２ａ，１２ｂの側で一体的に繋って、固定枠部２４を構成している。そして、ジャイロ素子１００は、固定枠部２４の所定の位置で、図示しないパッケージ等の基板に固定される。
【００２５】
なお、駆動用振動腕１２ａ，１２ｂの先端部には錘部３２ａ，３２ｂが設けられており、検出用振動腕１４ａ，１４ｂの先端部には錘部３４ａ，３４ｂが設けられている。錘部３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂを設けることによって、共振周波数を同一で駆動用振動腕１２ａ，１２ｂおよび検出用振動腕１４ａ，１４ｂの延出する方向の長さ（Ｙ軸方向の長さ）を短くすることができるため、ジャイロ素子１００の小型化を図ることができる。また、駆動用振動腕１２ａ，１２ｂおよび検出用振動腕１４ａ，１４ｂの共振周波数を低めることができる。更に、錘部３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂは、必要に応じて複数の幅（Ｘ軸方向の長さ）を有していても良く、省略しても良い。なお、錘部３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂに金属膜等で形成された質量部（図示せず）を設け、この質量部の一部をレーザー光等で除去することにより駆動用振動腕１２ａ，１２ｂおよび検出用振動腕１４ａ，１４ｂの共振周波数を調整することができる。
【００２６】
本実施形態のジャイロ素子１００では、基材（ＳｉＯ2基板）として圧電体材料である水晶基板を用いた例について説明する。ジャイロ素子１００をなす基材は、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平板状に加工され、平面と直交するＺ軸方向に所定の厚みを有している。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軸およびＺ軸についても同様である。
【００２７】
本実施形態においてジャイロ素子１００は、水晶を用いたが他の圧電材料、例えば、タンタル酸リチウムやチタン酸ジルコン酸鉛等を基材として用いても良い。なお、所定の厚み（Ｚ軸方向の長さ）は、振動周波数、外形サイズ、加工性などにより適宜設定される。また、基材（ＳｉＯ2基板）として水晶基板の他に、石英ガラス基板でも構わない。石英ガラス基板は、ドライエッチングし外形形状を形成後、表面に圧電膜や電極膜を形成することで振動子等の振動デバイスを製造することができる。
【００２８】
更に、ジャイロ素子１００には、図１に示すように、水晶の結晶Ｘ軸（電気軸）と交差する方向に検出用振動腕１４ａ，１４ｂと並行させて且つ検出用振動腕１４ａ，１４ｂを内側に挟むように、基部１０の他方の端部１０ａから延出された一対の調整用振動腕１６ａ，１６ｂが設けられている。即ち、調整用振動腕１６ａ，１６ｂは、Ｙ軸に沿って＋Ｙ軸方向に延出され、検出用振動腕１４ａ，１４ｂと所定の間隔を空けて内側に挟むように位置し、且つ並行するように設けられている。
【００２９】
なお、調整用振動腕１６ａ，１６ｂは、チューニングアームと呼ばれることもある。このような調整用振動腕１６ａ，１６ｂが設けられていることにより、水晶のエッチング異方性や加工プロセスのばらつきなどによって、駆動用振動腕１２ａ，１２ｂの断面形状が矩形状とならずに、平行四辺形や菱形となることによる駆動用振動腕１２ａ，１２ｂの振動方向の設計値からのずれ、所謂振動漏れによる漏れ出力を調整することが可能となる。換言すれば、駆動振動が漏れる（伝播する）、所謂振動漏れで発生する検出用振動腕１４ａ，１４ｂの電荷を調整用振動腕１６ａ，１６ｂに発生する電荷で相殺することができる。
【００３０】
また、調整用振動腕１６ａ，１６ｂは、駆動用振動腕１２ａ，１２ｂおよび検出用振動腕１４ａ，１４ｂよりも全長が短く形成されている。これにより、漏れ出力を調整するための調整用振動腕１６ａ，１６ｂの振動が、駆動用振動腕１２ａ，１２ｂと検出用振動腕１４ａ，１４ｂによるジャイロ素子１００の主要な振動を阻害することがないので、ジャイロ素子１００の振動特性が安定するとともに、ジャイロ素子１００の小型化にも有利となる。
【００３１】
更に、調整用振動腕１６ａ，１６ｂの基部１０と接続する一端と反対側の他端側の先端部には、調整用振動腕１６ａ，１６ｂより幅が広い（Ｘ軸方向の寸法が大きい）略矩形状の幅広部としての錘部３６ａ，３６ｂが設けられている。このように、調整用振動腕１６ａ，１６ｂの先端部に錘部３６ａ，３６ｂを設けることにより、調整用振動腕１６ａ，１６ｂにおける質量変化を顕著にさせることができ、ジャイロ素子１００の高感度化に寄与する効果を更に向上させることができる。
【００３２】
基部１０の中央は、ジャイロ素子１００の重心とすることができる。そして、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに直交し、重心を通るものとする。ジャイロ素子１００の外形は、重心を通るＹ軸方向の仮想の中心線に対して線対称とすることができる。これにより、ジャイロ素子１００の外形はバランスのよいものとなり、ジャイロ素子１００の特性が安定して、検出感度が向上するので好ましい。このようなジャイロ素子１００の外形は、後述するドライエッチングを用いた製造方法により形成することができる。
【００３３】
図２は、１枚の水晶基板１１０に複数のジャイロ素子１００を形成したものである。ジャイロ素子１００は水晶基板１１０の枠部１１４および外周枠部１１６に連結部１１２を介して一体的に形成されている。１枚の水晶基板１１０から多数個取りすることで、ジャイロ素子１００の低コスト化が図れる。
【００３４】
［ジャイロ素子の製造方法］
次に、本発明の実施形態に係るデバイスとしてのジャイロ素子１００を製造する方法を図３〜図７を参照して説明する。
図３は、ジャイロ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は、支持基板に貼り合わされたＳｉＯ2基板上にマスク基板を載置した状態を示す概略平面図である。図５（図５（ａ）〜図５（ｄ））は、図３に示す主要な工程毎の図４におけるＡ−Ａ線での概略断面図である。図６（図６（ｅ）〜図６（ｇ））は、図３に示す主要な工程毎の図４におけるＡ−Ａ線での概略断面図である。図７（図７（ｈ）〜図７（ｋ））は、図３に示す主要な工程毎の図４におけるＡ−Ａ線での概略断面図である。
【００３５】
ジャイロ素子１００の外形を形成する製造方法は、図３に示すように、準備工程（Ｓｔｅｐ１）と、下地層形成工程（Ｓｔｅｐ２）と、レジストパターニング工程（Ｓｔｅｐ３）と、金属層形成工程（Ｓｔｅｐ４）と、レジスト・下地層剥離工程（Ｓｔｅｐ５）と、支持基板貼り合わせ工程（Ｓｔｅｐ６）と、マスク基板載置工程（Ｓｔｅｐ７）と、ドライエッチング工程（Ｓｔｅｐ８）と、支持基板分離工程（Ｓｔｅｐ９）と、下地層剥離工程（Ｓｔｅｐ１０）と、を含んでいる。
【００３６】
＜準備工程（Ｓｔｅｐ１）＞
先ず、準備工程（Ｓｔｅｐ１）では、ＳｉＯ2基板としての水晶基板１１０と、水晶基板１１０を支持するための、表面に酸化層１５４が形成されている支持基板１５０と、を準備する。支持基板１５０は、シリコン基板１５２を水蒸気を含む１０００℃〜１１００℃の酸素雰囲気中に約８時間放置するウェット酸化処理により、表面にシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）による酸化層１５４を形成する。なお、酸化層１５４の厚みは、０．５μｍ以上であることが好ましい。酸化層１５４はアルカリ溶液による溶解速度が非常に遅いためシリコン支持基板１５０のシリコンを保護できるので、支持基板としての再利用が可能となる。
【００３７】
なお、本実施形態では、水晶基板１１０としてＳｉＯ2基板の一例として説明しているが、水晶基板１１０以外に石英ガラス基板でも構わない。石英ガラス基板は、ドライエッチングし外形形状を形成後、表面に圧電膜や電極膜を形成することで振動子等の振動デバイスを製造することができる。
【００３８】
また、本実施形態では、表面に酸化層１５４が形成されたシリコン支持基板１５０を支持基板として説明しているが、シリコン支持基板１５０以外にもニッケル、チタン、およびステンレス等の金属支持基板であっても構わない。ニッケル、チタン、およびステンレス等の金属支持基板は、表面に酸化層１５４が形成されたシリコンと同様に、水晶基板１１０等のＳｉＯ2基板をドライエッチングするプラズマによってほとんど浸食されないだけでなく、アルカリ水溶液によっても腐食されないので、繰り返し支持基板として再利用できる。
【００３９】
＜下地層形成工程（Ｓｔｅｐ２）＞
次に、下地層形成工程（Ｓｔｅｐ２）では、水晶基板１１０の表裏の両主面に下地層１２０を形成する。図５（ａ）は、水晶基板１１０に下地層１２０を形成した後の概略断面図である。下地層１２０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１２０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。水晶基板１１０と下地層１２０との密着性を高めるための密着層（図示せず）が設けられていてもよい。本実施形態では、６０μｍ以上の厚さを有する厚さ略１１０μｍの水晶基板１１０上にクロム（Ｃｒ）の密着層を介して厚さ略１００ｎｍの下地層１２０を銅（Ｃｕ）で形成している。
【００４０】
＜レジストパターニング工程（Ｓｔｅｐ３）＞
レジストパターニング工程（Ｓｔｅｐ３）では、露光現像によって一方（＋Ｚ軸方向）の主面上にレジスト１３０をパターニングする。図５（ｂ）は、パターニング後の概略断面図である。レジスト１３０は、例えばコーター装置などを使用して水晶基板１１０の一方（＋Ｚ軸方向）の主面に略２５μｍの厚さで均一に塗布される。水晶基板１１０に塗布されたレジスト１３０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用いて図示しないフォトマスクを介して露光される。その後、レジスト１３０を現像することにより、平面視におけるジャイロ素子１００の外形形状に開口されたパターンのレジスト１３０が形成される。
【００４１】
＜金属層形成工程（Ｓｔｅｐ４）＞
次に、金属層形成工程（Ｓｔｅｐ４）では、水晶基板１１０をエッチングしてジャイロ素子１００を形成する際のマスクになる金属層１４０を水晶基板１１０の表裏の両主面に形成する。図５（ｃ）は、金属層１４０を形成した後の概略断面図である。金属層１４０は、パターニングしたレジスト１３０から露出している下地層１２０の上と、他方（−Ｚ軸方向）の主面側の下地層１２０の上と、にめっき技術により形成される。本実施形態の金属層１４０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。
【００４２】
＜レジスト・下地層剥離工程（Ｓｔｅｐ５）＞
レジスト・下地層剥離工程（Ｓｔｅｐ５）では、レジスト１３０と下地層１２０とを除去して金属マスクとなる金属層１４０を形成する。図５（ｄ）は、レジスト１３０と下地層１２０とを剥離した後の概略断面図である。金属層形成工程（Ｓｔｅｐ４）で下地層１２０のマスクとして使用され不要となったレジスト１３０を剥離し、露出した下地層１２０を除去することで、金属マスクとなるジャイロ素子１００の外形形状にパターニングされた金属層１４０が形成される。レジスト１３０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１２０の剥離方法としては、下地層１２０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１２０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。
【００４３】
＜支持基板貼り合わせ工程（Ｓｔｅｐ６）＞
支持基板貼り合わせ工程（Ｓｔｅｐ６）では、シリコン基板１５２の表面に酸化層１５４を形成したシリコン支持基板１５０上へ粘着層にポリイミドを含む両面接着テープなど粘着剤１６０を介して金属層１４０が形成された水晶基板１１０を貼り合わせする。図６（ｅ）は、シリコン支持基板１５０上に水晶基板１１０を貼り合わせた後の概略断面図である。
【００４４】
なお、本実施形態では、粘着層にポリイミドを含む粘着剤１６０を用いて説明しているが、これに限定することはなく、例えば、粘着剤１６０の粘着層にポリアクリレート、ポリアミドイミド、ポリブチレンテルフタレート、ポリカーボネート、およびポリエステル等を含んでいるものでも構わない。これらの材料は、水晶基板１１０とシリコン支持基板１５０とを貼り合わせることができ、且つアルカリ溶液等により溶解することができるため、水晶基板１１０とシリコン支持基板１５０との貼り合わせ・分離を容易に行うことができる。
【００４５】
＜マスク基板載置工程（Ｓｔｅｐ７）＞
マスク基板載置工程（Ｓｔｅｐ７）では、金属層１４０が形成されている水晶基板１１０上に、ドライエッチングする領域以外を覆うマスク基板１７０を載置する。図６（ｆ）は、水晶基板１１０上にマスク基板１７０を載置した後の概略断面図である。ここで、マスク基板１７０には、シリコン支持基板１５０の外形寸法と略同一であり、中央部に水晶基板１１０のドライエッチングする領域（図４において斜線で示す領域、Ｘ軸方向の寸法がＷ、Ｙ軸方向の寸法がＬで示す領域）より大きい領域を有する貫通穴が形成されている。従って、水晶基板１１０上にマスク基板１７０を載置する際、水晶基板１１０のドライエッチングする領域が貫通穴から平面視で見えるように位置合わせして、図４に示すように載置する。
【００４６】
そのため、後のドライエッチング工程（Ｓｔｅｐ８）において、ドライエッチングする領域以外が覆われているので、シリコン支持基板１５０の水晶基板１１０が貼り合わせされていない領域をドライエッチングから保護することができる。つまり、後の支持基板分離工程（Ｓｔｅｐ９）において、水晶基板１１０とシリコン支持基板１５０とを分離するために用いるアルカリ溶液に耐性のある酸化層１５４をドライエッチングから保護することができる。従って、支持基板分離工程（Ｓｔｅｐ９）におけるアルカリ溶液によってシリコン支持基板１５０の溶解を低減することができるので、シリコン支持基板１５０を繰り返し再利用できる。
【００４７】
なお、本実施形態では、シリコンをマスク基板１７０として説明しているが、シリコン以外にもクロム、鉄、コバルト、モリブデン、ニッケル、アルミニウム、チタン、タングステン、タンタル、アルミナ、チタニア、イットリア、ジルコニア、および窒化アルミニウム等は、水晶基板をドライエッチングするプラズマによりほとんど浸食されないので、マスク基板１７０として用いることができる。
【００４８】
＜ドライエッチング工程（Ｓｔｅｐ８）＞
ドライエッチング工程（Ｓｔｅｐ８）では、マスク基板１７０を重ねたシリコン支持基板１５０をドライエッチング装置に導入し、金属層１４０をマスクとしてジャイロ素子１００の外形形状に水晶基板１１０をエッチングする。ドライエッチング装置には、一例として、ＩＣＰ（Inductive Coupling Plasma）型（誘導結合プラズマ型）のＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置を用いる。図６（ｇ）は、水晶基板１１０をドライエッチングした後の概略断面図である。下地層１２０は薄いため、ドライエッチング中に除去されてしまう。
【００４９】
ドライエッチング工程（Ｓｔｅｐ８）では、先ず、水晶基板１１０を貼り合わせマスク基板１７０を重ねたシリコン支持基板１５０をチャンバー内のステージ上に固定し、炭素（Ｃ）およびフッ素（Ｆ）を含むエッチングガスであるＣ2Ｆ6（六フッ化エタン）と、Ｈｅ（ヘリウム）と、を供給してチャンバー内を１Ｐａ程度に保つ。なお、Ｃ2Ｆ6とＨｅとを含むエッチングガスの流量については、一例として、Ｃ2Ｆ6流量４０ｓｃｃｍ（standard cubic centimeter per minute）〜６０ｓｃｃｍの範囲とし、Ｈｅ流量１５ｓｃｃｍとしている。
【００５０】
次に、チャンバー上部に設けられているコイルにＲＦ電力を入力することによって、Ｃ2Ｆ6の誘導結合プラズマを発生させる。同時に、カソードカップリング配置されたステージにもＲＦ電力を入力すると、ステージおよび基板表面がマイナス電位となり、誘導結合プラズマ中のイオンがステージに引き寄せられて水晶基板１１０に衝突し、金属層１４０でマスクされていない部分の水晶基板１１０がエッチングされ、ジャイロ素子１００の外形が形成される。また、その時に発生するフッ素および炭素のラジカルとケイ素（Ｓｉ）との反応生成物は真空排気されるが、一部はエッチング側面に付着する。これは側壁保護膜と呼ばれエッチングが横方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に進むのを阻止する役目を果たす。
【００５１】
なお、本実施形態では、ドライエッチング装置に誘導結合型を用いた場合を説明したが、コイルの部分に対向電極を用いた容量結合型（平行平板型）を用いてもよい。
【００５２】
＜支持基板分離工程（Ｓｔｅｐ９）＞
支持基板分離工程（Ｓｔｅｐ９）では、粘着剤１６０を溶解して水晶基板１１０とシリコン支持基板１５０とを分離する。図７（ｈ）は、エッチング加工が施された後の水晶基板１１０とシリコン支持基板１５０との概略断面図である。図７（ｉ）は、粘着剤１６０を溶解してシリコン支持基板１５０を分離した後の水晶基板１１０の概略断面図である。
チャンバー内から図７（ｈ）に示すエッチング加工が施され水晶基板１１０が貼り合わされたシリコン支持基板１５０を取り出し、マスク基板１７０を取り除く。露出している金属層１４０を除去した後、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ溶液に浸漬する。アルカリ溶液によって、水晶基板１１０とシリコン支持基板１５０とを貼り合わせていた粘着層にポリイミドを含む粘着剤１６０を溶解することで、水晶基板１１０とシリコン支持基板１５０とが分離される。その後、図７（ｉ）に示すシリコン支持基板１５０と分離された水晶基板１１０の金属層１４０を金属層１４０に用いた材料を腐食溶解する液体に浸漬させて溶解する。
【００５３】
＜下地層剥離工程（Ｓｔｅｐ１０）＞
下地層剥離工程（Ｓｔｅｐ１０）では、下地層１２０を剥離する。図７（ｊ）は、金属層１４０を剥離した後の概略断面図である。図７（ｋ）は、下地層１２０を剥離した後の概略断面図である。下地層１２０の剥離方法としては、下地層１２０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１２０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。
【００５４】
以上の工程を経てジャイロ素子１００の外形が形成される。その後、電極層形成およびフォトリソグラフィーにより電極を形成することで、ジャイロ素子１００が完成する。
【００５５】
［マスク基板の製造方法］
次に、本発明の実施形態に係るデバイスの製造方法に用いられるマスク基板１７０の製造方法について、マスク基板１７０の一例として、シリコンを材料とするマスク基板１７０を挙げ、図８を参照して説明する。
図８は、マスク基板の製造方法を示す概略断面図である。
【００５６】
マスク基板１７０は、フォトリソグラフィー技術を用いたエッチングによって形成することができる。先ず、シリコン基板１７２を準備し、図８（ａ）に示すように、前述したシリコン支持基板１５０と同様に、シリコン基板１７２を水蒸気を含む１０００℃〜１１００℃の酸素雰囲気中に約８時間放置するウェット酸化処理により、表面にシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）からなる酸化層１７４を形成する。
【００５７】
次に、図８（ｂ）に示すように、レジスト１３０を例えばコーター装置などを使用してシリコン基板１７２の表裏の両主面に均一の厚さで塗布する。その後、露光装置を用いて図４に示すように、中央部に矩形の開口部を有するフォトマスクを介して露光し、レジスト１３０を現像する。これにより、図８（ｃ）に示すように、ジャイロ素子１００の外形形状を形成するためのドライエッチングする領域を開口したパターンのレジスト１３０を形成する。
【００５８】
次に、パターニングしたレジスト１３０から露出している酸化層１７４をフッ酸等でエッチングし、図８（ｄ）に示すように、レジスト１３０と酸化層１７４とで中央部に矩形の開口部を形成する。その後、図８（ｅ）に示すように、レジスト１３０を剥離する。レジスト１３０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。
【００５９】
次に、パターニングした酸化層１７４から露出しているシリコン基板１７２を水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ溶液等でエッチングし、図８（ｆ）に示すように、シリコン基板１７２の中央部に矩形状の貫通穴１７６を形成する。その後、シリコン基板１７２の表面に形成されている酸化層１７４をフッ酸等でエッチングし、図８（ｇ）に示すように、中央部に貫通穴１７６が形成されたマスク基板１７０が完成する。
【００６０】
［マスク基板の変形例］
次に、本実施形態に係るマスク基板１７０の変形例について、図９を参照して説明する。
図９は、本実施形態に係るマスク基板の変形例を示し、図９（ａ）は変形例１の概略平面図であり、図９（ｂ）は変形例２の概略平面図である。
【００６１】
変形例１のマスク基板１７０ａは、図９（ａ）に示すように、中央部に矩形状の５個の貫通穴１７６ａが形成されている。これは、６インチシリコン等のシリコン支持基板１５０に水晶基板１１０を５枚貼り合わせた後、一括してドライエッチングを施しジャイロ素子１００を大量生産する際に、ドライエッチングする領域以外を覆うためのマスク基板１７０ａである。このマスク基板１７０ａにより、シリコン支持基板１５０をドライエッチングから保護し、シリコン支持基板１５０の再利用が可能となる。
【００６２】
変形例２のマスク基板１７０ｂは、図９（ｂ）に示すように、中央部に十字状の貫通穴１７６ｂが形成されている。これは、変形例１のマスク基板１７０ａと同様に、６インチシリコン等のシリコン支持基板１５０に水晶基板１１０を５枚貼り合わせし、ドライエッチングする際に、ドライエッチングする領域以外を覆うためのマスク基板１７０ｂである。このマスク基板１７０ｂにより、シリコン支持基板１５０をドライエッチングから保護し、シリコン支持基板１５０の再利用が可能となる。
【００６３】
なお、変形例１のマスク基板１７０ａおよび変形例２のマスク基板１７０ｂでは、５枚の水晶基板１１０を貼り合わせた６インチシリコン等のシリコン支持基板１５０に対応しているが、１２枚の水晶基板１１０を貼り合わせ可能な８インチシリコンのシリコン支持基板１５０に対応するため、１２個の貫通穴が形成されたマスク基板としても構わない。そうすることで、より一層大量生産が可能となり、ジャイロ素子１００の低コスト化が図れる。
また、上述の例ではシリコンからなるマスク基板を例示したが、ＳｉＯ2基板をドライエッチングするプラズマにほとんど腐食されない材料であれば良く、そのような材料としては金属やセラミックスが挙げられる。
ＳｉＯ2基板をドライエッチングするプラズマにほとんど腐食されない金属としては、クロム、鉄、コバルト、モリブデン、ニッケル、アルミニウム、チタンが挙げられる。
また、ＳｉＯ2基板をドライエッチングするプラズマにほとんど腐食されないセラミックスとしては、タングステン、タンタル、アルミナ、チタニア、イットリア、ジルコニア、窒化アルミニウムが挙げられる。
【符号の説明】
【００６４】
１０…基部、１０ａ，１０ｂ…端部、１２ａ，１２ｂ…駆動用振動腕、１４ａ，１４ｂ…検出用振動腕、１６ａ，１６ｂ…調整用振動腕、２０ａ…第１連結部、２０ｂ…第２連結部、２２ａ…第１支持部、２２ｂ…第２支持部、２４…固定枠部、３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ…錘部、１００…ジャイロ素子、１１０…ＳｉＯ2基板としての水晶基板、１１２…連結部、１１４…枠部、１１６…外周枠部、１２０…下地層、１３０…レジスト、１４０…金属層、１５０…シリコン支持基板、１５２…シリコン基板、１５４…酸化層、１６０…粘着剤、１７０…マスク基板、１７２…シリコン基板、１７４…酸化層、１７６…貫通穴。
【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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