JP2011220922A - Method of manufacturing crystal oscillator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動型ジャイロセンサなどに利用される水晶振動子の製造方法に関し、特に面外振動である漏れ振動調整及び離調度調整に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a crystal resonator used for a vibration type gyro sensor or the like, and more particularly to leakage vibration adjustment and detuning adjustment that are out-of-plane vibrations.
振動型ジャイロセンサなどに利用される音叉型の水晶振動子は、水晶ウェハーから所定の形状の水晶振動子を切り出す外形形成工程、水晶振動子を発振させるための電極を形成する電極形成工程、電極が形成された水晶振動子を容器に実装する封止工程などによって製造される。特に、水晶振動子の形状が振動を決定し水晶振動子の性能に大きく影響するため、水晶ウェハーから水晶振動子を切り出す外形形成工程は重要な工程である。 A tuning-fork type crystal resonator used for a vibration-type gyro sensor or the like includes an outer shape forming step of cutting out a crystal resonator of a predetermined shape from a crystal wafer, an electrode forming step of forming an electrode for oscillating the crystal resonator, an electrode Is manufactured by a sealing process of mounting the crystal resonator on which the is formed in a container. In particular, since the shape of the crystal resonator determines the vibration and greatly affects the performance of the crystal resonator, the outer shape forming process of cutting the crystal resonator from the crystal wafer is an important step.
ここで、図２３は従来の水晶振動子を模式的に示した斜視図であり、水晶振動子１００の外形は、水晶ウェハーからエッチング加工等による外形形成工程によって切り出される。この水晶振動子１００は、振動型ジャイロセンサとして用いられる振動子であり、振動脚として２本の駆動脚１０１、１０２と１本の検出脚１０３とを有する三脚音叉型振動子である。 Here, FIG. 23 is a perspective view schematically showing a conventional crystal resonator, and the outer shape of the crystal resonator 100 is cut out from the crystal wafer by an outer shape forming process such as etching. This crystal resonator 100 is a resonator used as a vibration type gyro sensor, and is a tripod tuning fork resonator having two drive legs 101 and 102 and one detection leg 103 as vibration legs.
この水晶振動子１００を例えば振動型ジャイロセンサとして用いる場合、図２３に示すＸ軸方向の屈曲振動を駆動振動、Ｚ´軸方向の屈曲振動を角速度が印加された場合の検出振動として用いている。そのため、角速度が印加されていない状態ではＺ´軸方向の振動は発生しない。 When this crystal resonator 100 is used as, for example, a vibration type gyro sensor, the bending vibration in the X-axis direction shown in FIG. 23 is used as driving vibration, and the bending vibration in the Z′-axis direction is used as detection vibration when an angular velocity is applied. . Therefore, vibration in the Z′-axis direction does not occur when no angular velocity is applied.
図２４は、図２３の従来の水晶振動子１００の切断線Ａ−Ａ´での断面を模式的に示した断面図であって、駆動脚１０１、１０２の断面を示した図である。なお、説明に必要のない部分は省略してある。図２４において、図２４（ａ）は、水晶振動子１００の駆動脚の駆動振動を説明するための図であり、図２４（ｂ）は、水晶振動子１００の駆動脚の斜めの駆動振動を説明するとともに水晶の残渣形状を説明する図である。 FIG. 24 is a cross-sectional view schematically showing a cross section taken along the cutting line AA ′ of the conventional crystal unit 100 of FIG. 23 and showing the cross sections of the drive legs 101 and 102. Parts that are not necessary for the description are omitted. 24A is a diagram for explaining the drive vibration of the drive leg of the crystal unit 100, and FIG. 24B shows the oblique drive vibration of the drive leg of the crystal unit 100. FIG. It is a figure explaining the residue shape of a crystal while explaining.
図２４（ａ）は、水晶振動子１００に角速度が印加されていない状態での、駆動脚１０１、１０２の理想的な駆動振動を示しており、その振動方向Ｓ１はＸ軸方向である。しかし、従来の製造方法で製作した水晶振動子においては、実際には角速度が印加されていない場合にも図２４（ｂ）に示すように、Ｚ´軸方向の振動成分を有する斜め振動（振動方向Ｓ２）が観測される。 FIG. 24A shows an ideal drive vibration of the drive legs 101 and 102 in a state where no angular velocity is applied to the crystal unit 100, and the vibration direction S1 is the X-axis direction. However, in the crystal resonator manufactured by the conventional manufacturing method, even when no angular velocity is actually applied, as shown in FIG. 24B, oblique vibration (vibration) having a vibration component in the Z′-axis direction is obtained. Direction S2) is observed.
これは、水晶振動子の加工精度や水晶の異方性等に起因して、駆動振動（Ｘ軸方向の振動）のほかに、水晶振動子１００に角速度が印加されていない状態において発生してはならない面外振動（Ｚ´軸方向の振動）が発生するからである。 This occurs due to processing accuracy of the crystal unit, anisotropy of the crystal unit, and the like in a state where an angular velocity is not applied to the crystal unit 100 in addition to the drive vibration (vibration in the X-axis direction). This is because out-of-plane vibration (vibration in the Z′-axis direction) that should not occur is generated.
このように、駆動脚１０１、１０２が斜め振動をすると、検出脚１０３の先端の軌跡は、Ｚ´軸方向への直線的な振動、または、Ｘ−Ｚ´面内における楕円振動となる。このＺ´軸方向の振動成分は漏れ振動と呼ばれ、この漏れ振動によって検出脚１０３の検出電極からはコリオリ出力と無関係な漏れ信号が発生し、ジャイロセンサのＳ／Ｎ比を悪化させたり、温度特性を悪化させたりするという問題があった。 When the drive legs 101 and 102 thus vibrate obliquely, the locus of the tip of the detection leg 103 becomes linear vibration in the Z′-axis direction or elliptical vibration in the XZ ′ plane. This vibration component in the Z′-axis direction is called leakage vibration, and this leakage vibration generates a leakage signal unrelated to the Coriolis output from the detection electrode of the detection leg 103, and deteriorates the S / N ratio of the gyro sensor. There was a problem of deteriorating temperature characteristics.
また、周波数基準などの通常用途の音叉型水晶振動子の場合も、振動はＸ軸方向の屈曲振動を利用しており、Ｚ´方向成分の漏れ振動はクリスタルインピーダンス（ＣＩ値）の上昇をもたらし、特性の悪化を招くという問題があった。 In addition, in the case of a tuning fork type crystal resonator for normal use such as a frequency reference, vibration uses bending vibration in the X-axis direction, and leakage vibration in the Z ′ direction component causes an increase in crystal impedance (CI value). There was a problem that the characteristics deteriorated.
この漏れ振動は、水晶振動子の脚断面形状の製造によるばらつき等が影響を与えていると考えられる。特に、図２４（ｂ）に示したように、水晶振動子をエッチングで製造する際に形成される水晶の残渣形状のばらつきの影響が大きいと考えられる。すなわち、水晶にはエッチング異方性があり、結晶の方向によってエッチング速度が異なるという特性を有する。そのために、エッチング後の水晶振動子における振動脚の側面は均一にエッチングされずに残渣が残る。 This leakage vibration is considered to be affected by variations in the leg cross-sectional shape of the crystal resonator due to manufacturing. In particular, as shown in FIG. 24B, it is considered that the influence of the variation in the residue shape of the crystal formed when the crystal resonator is manufactured by etching is large. That is, quartz has an etching anisotropy and has an etching rate that varies depending on the crystal direction. Therefore, the side surface of the vibration leg in the crystal resonator after the etching is not uniformly etched and a residue remains.
ここで、残渣の影響による漏れ振動の発生について考察する。一般に梁などの曲げについて考える場合、断面の主軸がよく考慮される。断面の主軸は、直交する２本の軸からなり、梁に主軸と同方向に曲げ力をかけると、梁は力と同方向に曲がる。一方、主軸と異なる方向に曲げ力をかけた場合には、梁は力がかけられた方向とは異なった方向に曲がる。 Here, the occurrence of leakage vibration due to the influence of residue will be considered. In general, when considering bending of a beam or the like, the principal axis of the cross section is often considered. The main axis of the cross section consists of two orthogonal axes. When a bending force is applied to the beam in the same direction as the main axis, the beam bends in the same direction as the force. On the other hand, when a bending force is applied in a direction different from the main axis, the beam bends in a direction different from the direction in which the force is applied.
水晶振動子の場合、圧電効果によって曲げ力がかかるのは、Ｘ軸方向である。よって、主軸の一方がＸ軸と同じであれば、振動はＸ軸方向に起こり、漏れ振動は発生しない。一方、主軸がＸ軸から外れてＺ´方向に傾くと、曲げ力のかかる方向と主軸の方向が一致しないため、振動はＺ´軸成分を含んだ斜め振動となり、漏れ振動が発生する。 In the case of a crystal resonator, the bending force is applied in the X-axis direction due to the piezoelectric effect. Therefore, if one of the main axes is the same as the X axis, vibration occurs in the X axis direction, and no leakage vibration occurs. On the other hand, when the main axis is deviated from the X axis and tilted in the Z ′ direction, the direction in which the bending force is applied and the direction of the main axis do not coincide with each other.
主軸は、その梁（振動脚）の断面形状によって決まる。単純な例では、対称軸を持つ断面に関しては、その対称軸およびそれと垂直な軸がその断面の主軸である。例えば、長方形の断面ならば、各辺の２等分線がそれぞれ主軸である。 The main axis is determined by the cross-sectional shape of the beam (vibrating leg). In a simple example, for a cross section having a symmetry axis, the symmetry axis and the axis perpendicular thereto are the principal axes of the cross section. For example, in the case of a rectangular cross section, the bisector of each side is the main axis.
漏れ振動のない水晶振動子を得ようとする場合、主軸の一方がＸ軸に平行である必要がある。主軸は直交する２本の軸なので、Ｘ軸かＺ´軸に平行な対称軸が断面にあれば、Ｘ軸に平行な主軸が存在することになる。つまり、断面形状が上下対称か、左右対称であれば漏れ振動は発生しない。 In order to obtain a crystal resonator free from leakage vibration, one of the main axes needs to be parallel to the X axis. Since the main axes are two orthogonal axes, if there is a symmetric axis in the cross section parallel to the X axis or the Z ′ axis, there exists a main axis parallel to the X axis. That is, if the cross-sectional shape is vertically symmetric or symmetric, leakage vibration does not occur.
すでに説明した例のように水晶振動子を製造した場合に、そうした対称軸を持った振動子が得られるのかどうかを考えてみる。水晶振動子をウェットエッチングで製造すると、振動脚側面には必ず残渣が残る。そのため、この残渣のでき方によって断面の主軸が決定される。水晶振動子の断面の主軸を考えるには、まず残渣がどのようにできるかを考える必要がある。残渣の形状は、エッチングの時間や条件によって異なるため、一概に言うことはできないが、概ね同じような傾向をたどるので、ここでは発明者の行った実験条件から観察できた結果に基づき残渣のでき方を説明する。 Let us consider whether or not a resonator having such an axis of symmetry can be obtained when a crystal resonator is manufactured as in the example already described. When a quartz crystal unit is manufactured by wet etching, a residue always remains on the side of the vibrating leg. Therefore, the main axis of the cross section is determined by how the residue is formed. In order to consider the principal axis of the cross section of a crystal resonator, it is necessary to first consider how the residue can be formed. Since the shape of the residue differs depending on the etching time and conditions, it cannot be generally stated, but it follows a similar tendency.Therefore, here, the residue can be formed based on the results observed from the experimental conditions conducted by the inventors. Explain how.
図２５は、図２３で示した水晶振動子１００の振動脚を切断線Ａ−Ａ´での断面を模式的に示した拡大断面図であり、振動脚における残渣の形成状態の一例を示すものである。ここでは、説明を簡単にするために一本の駆動脚１０１のみを記し、水晶の結晶軸の−Ｘ側の側面を第１側面、＋Ｘ側の側面を第２側面とする。また、２００ａと２００ｂとは、エッチングマスクである。 FIG. 25 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a cross section of the vibrating leg of the crystal unit 100 shown in FIG. 23 along the cutting line AA ′, and shows an example of a residue formation state on the vibrating leg. It is. Here, for the sake of simplicity, only one drive leg 101 is shown, and the side surface on the −X side of the crystal axis of the crystal is the first side surface, and the side surface on the + X side is the second side surface. Reference numerals 200a and 200b denote etching masks.
ここで、図２５（ａ）に示したように、比較的短時間のエッチングの場合の第２側面は、振動子の主平面、即ち表面１０１ａ、裏面１０１ｂから浅い部分ではＺ´軸に対して約２°、深い部分では約２２°の角度を成して残渣が形成される。この表面１０１ａ、裏面１０１ｂからの深さはエッチングの時間によって異なるが、表面１０１ａ側、裏面１０１ｂ側とも同じ傾向をたどる。また、図２５（ｂ）に示したように、比較的長時間エッチングを続けると、２２°の部分はなくなり、２°の角度を成した残渣のみが残る。 Here, as shown in FIG. 25 (a), the second side surface in the case of etching for a relatively short time is relative to the main plane of the vibrator, that is, the Z ′ axis in the shallow portion from the front surface 101a and the back surface 101b. A residue is formed at an angle of about 2 ° and about 22 ° in the deep part. The depth from the front surface 101a and the back surface 101b varies depending on the etching time, but the same tendency is observed on the front surface 101a side and the back surface 101b side. Further, as shown in FIG. 25B, when etching is continued for a relatively long time, the 22 ° portion disappears and only a residue having an angle of 2 ° remains.
また、第１側面に形成される残渣は、ごく小さいので言及された例は少ないのだが、図２５（ａ）、図２５（ｂ）に示したように、詳細に観察すると残渣は形成されており、Ｚ
´軸に対して約１°の角度を成して形成される。この第１側面の残渣形状は、時間による差はあまりない。ここで、エッチングはエッチングマスク２００ａ、２００ｂの端部からスタートし、貫通するまでは表面側、裏面側で互いに影響を及ぼさず、独立して進行する。
Further, since the residue formed on the first side surface is very small, there are few examples mentioned, but as shown in FIGS. 25 (a) and 25 (b), the residue is formed when observed in detail. Z
It is formed at an angle of about 1 ° with respect to the 'axis. The residue shape on the first side surface is not much different by time. Here, the etching starts from the end portions of the etching masks 200a and 200b, and proceeds independently without affecting the surface side and the back surface side until penetrating.
このように、水晶はエッチングによって残渣ができるため、水晶ウェハーの表裏両面からエッチングをする方法で水晶振動子を製造した場合、次のようなことが言える。
まず、図２５（ａ）、図２５（ｂ）は、水晶ウェハーに形成された表面のエッチングマスク２００ａ、裏面のエッチングマスク２００ｂの位置が正確に合っている場合を示している。この場合は図示したように、短時間エッチングであっても、長時間エッチングであっても、エッチング後の駆動脚１０１の断面は、Ｘ軸に略平行な対称軸をもった上下対称形となり、従ってＸ軸に略平行な主軸１１０を持つ。この場合、曲げ力のかかる方向と主軸１１０の方向とが共にＸ軸であり、ほぼ一致しているので漏れ振動はほとんど起こらない。
As described above, since the crystal is left as a result of etching, the following can be said when the crystal resonator is manufactured by the method of etching from both the front and back surfaces of the crystal wafer.
First, FIG. 25A and FIG. 25B show a case where the positions of the etching mask 200a on the front surface and the etching mask 200b on the back surface formed on the quartz wafer are accurately aligned. In this case, as shown in the drawing, the cross-section of the drive leg 101 after the etching has a vertically symmetric shape having an axis of symmetry substantially parallel to the X axis, whether it is a short time etching or a long time etching. Therefore, it has a main axis 110 substantially parallel to the X axis. In this case, both the direction in which the bending force is applied and the direction of the main shaft 110 are the X-axis, and almost coincide with each other, so that leakage vibration hardly occurs.
一方、図２６で示す駆動脚１０１の断面図は、エッチングマスク２００ａ、２００ｂの位置が製造上の誤差で位置ずれ量ｅだけＸ軸方向にずれて形成されてしまった場合の一例を示している。この場合は図示したように、駆動脚１０１の断面は、上下左右非対称となり、Ｘ軸に平行な対称軸も、Ｚ´軸に平行な対称軸も何れも持たない。 On the other hand, the cross-sectional view of the drive leg 101 shown in FIG. 26 shows an example in which the positions of the etching masks 200a and 200b are shifted in the X-axis direction by a positional shift amount e due to manufacturing errors. . In this case, as shown in the drawing, the cross section of the drive leg 101 is asymmetrical in the vertical and horizontal directions and has neither a symmetry axis parallel to the X axis nor a symmetry axis parallel to the Z ′ axis.
そしてこの場合の主軸１１１はＸ軸に対して平行ではなく、ズレ角θ１を有する。従って、曲げ力のかかる方向と主軸１１１の方向とが異なるので斜め振動となり、漏れ振動を発生してしまう。こうした断面の主軸と斜め振動の関係については、解析した例も開示されている（例えば、非特許文献１参照）。ここで図示するように、エッチングマスク２００ａと２００ｂとの位置ずれ量ｅと、主軸１１１のＸ軸に対するズレ角θ１と、は相関関係にあり、位置ずれ量ｅが増加すると、ズレ角θ１も大きくなり、漏れ振動は増大する。 In this case, the main axis 111 is not parallel to the X axis and has a deviation angle θ1. Accordingly, since the direction in which the bending force is applied is different from the direction of the main shaft 111, the vibration becomes oblique and leakage vibration occurs. An example of analyzing the relationship between the principal axis of the cross section and the oblique vibration is also disclosed (for example, see Non-Patent Document 1). As shown in the figure, the positional deviation amount e between the etching masks 200a and 200b and the deviation angle θ1 with respect to the X axis of the main axis 111 are correlated, and as the positional deviation amount e increases, the deviation angle θ1 also increases. The leakage vibration increases.
また、水晶振動子の外形形成の製造方法としては、エッチングマスクを水晶ウェハーの片面のみにパターニングし、もう一方の面は全面を金属耐食膜で覆っておき、片面からエッチングする方法や、エッチングマスクの裏面パターンを表面パターンよりも大きくし、表面パターンを基準パターンとしてエッチングする方法が知られている。 In addition, as a manufacturing method for forming an external shape of a crystal resonator, an etching mask is patterned only on one side of a crystal wafer, and the other side is covered with a metal corrosion-resistant film, and etching is performed from one side. A method is known in which the back surface pattern is made larger than the front surface pattern and etching is performed using the front surface pattern as a reference pattern.
ここで、図２７は表面パターンを基準パターンとしてエッチングする場合の一例を示した駆動脚の断面図である。図２７において、駆動脚１２１は表面１２１ａのエッチングマスク２０１ａを基準パターンとして、裏面１２１ｂのエッチングマスク２０１ｂを幅広く形成している。これにより、エッチングマスク２０１ａと２０１ｂとが多少位置ずれしても、断面形状への影響は少ない。しかし、前述したように、水晶のエッチング異方性によって、第１側面はＺ´軸に対して約１°の角度を成して形成され、第２側面はＺ´軸に対して約２°の角度を成して形成されるので、駆動脚１２１の断面は図示するように上下左右非対称となり、主軸１１２はＸ軸と平行にならずにズレ角θ２を有し、漏れ振動が発生してしまう。
Here, FIG. 27 is a cross-sectional view of the drive leg showing an example of etching using the surface pattern as a reference pattern. In FIG. 27, the driving leg 121 has a wide etching mask 201b on the back surface 121b with the etching mask 201a on the front surface 121a as a reference pattern. Thus, even if the etching masks 201a and 201b are slightly displaced, the influence on the cross-sectional shape is small. However, as described above, due to the etching anisotropy of the quartz crystal, the first side surface is formed at an angle of about 1 ° with respect to the Z ′ axis, and the second side surface is about 2 ° with respect to the Z ′ axis. As shown in the figure, the cross section of the drive leg 121 is asymmetrical in the vertical and horizontal directions, the
以上のように、振動型ジャイロセンサ等に用いられる水晶振動子は、エッチングマスクの精度に起因して漏れ振動が発生し、センサの検出精度等を悪化させる重大な問題がある。
この解決には、エッチングマスクを高精度に形成できれば、ある程度の漏れ振動を抑制できるが、高精度化には限界があり、またコスト高となる。また、残渣は無くすことができないので、漏れ振動の抑制は困難であった。
As described above, the crystal resonator used in the vibration type gyro sensor or the like has a serious problem that leakage vibration is generated due to the accuracy of the etching mask and the detection accuracy of the sensor is deteriorated.
In order to solve this problem, if the etching mask can be formed with high accuracy, a certain amount of leakage vibration can be suppressed. However, there is a limit to the increase in accuracy and the cost is increased. Moreover, since the residue cannot be eliminated, it is difficult to suppress the leakage vibration.
このような背景から、水晶振動子の外形形成後に振動脚をさらに加工して漏れ振動を抑
制する方法が提案されている。ここで、断面の主軸がＸ軸またはＺ´軸と平行になる例として、断面にＸ軸またはＺ´軸に平行な対称軸を持つ例を示したが、必ずしも対称軸を持つ必要は無い。図２４（ｂ）に示す例では、上面左側及び下面右側を削れば、断面主軸の傾きが解消され、非対称形状でも漏れ振動を抑制することができる。例えば、水晶振動子の振動脚の稜線を摺動させたテープによって研削して、振動脚のバランス調整によって漏れ振動を抑制する水晶振動子の特性調整方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
Against this background, a method has been proposed in which the vibration legs are further processed after the outer shape of the crystal resonator is formed to suppress leakage vibration. Here, as an example in which the principal axis of the cross section is parallel to the X axis or the Z ′ axis, an example is shown in which the cross section has a symmetry axis parallel to the X axis or the Z ′ axis, but it is not always necessary to have a symmetry axis. In the example shown in FIG. 24B, if the upper surface left side and the lower surface right side are cut, the inclination of the cross-section principal axis is eliminated, and leakage vibration can be suppressed even with an asymmetric shape. For example, there is disclosed a method for adjusting the characteristics of a crystal resonator that is ground with a tape that slides the ridgeline of the vibration leg of the crystal resonator and suppresses leakage vibration by adjusting the balance of the vibration feet (for example, Patent Document 1). reference).
また、水晶振動子の振動脚の研削は、テープを振動脚に当接させて行うこと以外に、エッチングにより行うこともできる（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２に示した従来技術は、圧電振動子の外形形成後に、電極膜等の金属膜をマスクにしてエッチングによって板厚調整を行い、振動子の周波数−温度特性を調整する振動子の温度特性調整方法が開示されている。特許文献２に示した従来技術によれば、振動子形成後に再エッチングを行うことによって、温度特性を調整できるので、周波数温度特性に優れた振動子を効率よく製造できることが示されている。
Further, the grinding of the vibrating legs of the crystal resonator can be performed by etching in addition to the tape being brought into contact with the vibrating legs (see, for example, Patent Document 2). In the prior art disclosed in
また、水晶振動子の出力を決定する要素として離調度（離調周波数）がある。離調度とは、駆動モードの共振周波数と検出モードの共振周波数との差で定義される。水晶振動子の出力は離調度にほぼ反比例する。また、離調度が小さい場合は離調度の僅かな変化でジャイロの出力が大きく変動し、離調度が大きい場合はジャイロの出力が低下するので、離調度は適正な範囲に設定する必要がある。 Further, there is a degree of detuning (detuning frequency) as an element that determines the output of the crystal resonator. The degree of detuning is defined by the difference between the resonance frequency in the drive mode and the resonance frequency in the detection mode. The output of the crystal unit is almost inversely proportional to the degree of detuning. Further, when the degree of detuning is small, the gyro output largely fluctuates due to a slight change in the degree of detuning, and when the degree of detuning is large, the gyro output decreases. Therefore, the degree of detuning needs to be set in an appropriate range.
ここで、水晶振動子の離調度と相対出力との関係を図２８によって説明する。なお、図２８では、離調度は正のみを示し、横軸に離調度を示し縦軸に相対出力を示している。図２８において離調度Δｆは図示するような特性を持つので、大きな出力を得るために小さい離調度（図中のΔｆ１１）を設定すると、離調度の変動幅Ｆ１に対する出力変動幅（Ｖ１）が大きく、出力範囲を所定の大きさに設定することが難しい。この出力変動を小さい範囲内に納めるには離調度の変動分は小さいことが求められるが、現在の水晶振動子の加工精度では、離調度の変動を所定の狭い範囲内に納めることは困難である。 Here, the relationship between the degree of detuning of the crystal resonator and the relative output will be described with reference to FIG. In FIG. 28, the degree of detuning is positive only, the degree of detuning is shown on the horizontal axis, and the relative output is shown on the vertical axis. In FIG. 28, the degree of detuning Δf has the characteristics shown in the figure. Therefore, when a small degree of detuning (Δf11 in the figure) is set to obtain a large output, the output fluctuation range (V1) with respect to the fluctuation range F1 of the detuning degree is large. It is difficult to set the output range to a predetermined size. In order to keep this output fluctuation within a small range, the fluctuation of the degree of detuning is required to be small, but with the current processing accuracy of crystal units, it is difficult to keep the fluctuation of the detuning degree within a predetermined narrow range. is there.
一方、離調度を大きな値（図中のΔｆ１２）に設定すると、離調度の変動幅Ｆ２に対する出力変動幅（Ｖ２）は小さくなるが、相対出力が低下するため、所望の出力に設定することが難しいという問題がある。 On the other hand, when the degree of detuning is set to a large value (Δf12 in the figure), the output fluctuation range (V2) with respect to the fluctuation range F2 of the detuning degree is reduced, but the relative output is reduced, so that the desired output can be set. There is a problem that it is difficult.
出力と離調度の特性から、水晶振動子の出力が小さくてもよい場合には、離調度を大きく設定することによって、離調度を調整することなく水晶振動片を製造することができる。しかし、Ｓ／Ｎ比が良好で安定した出力を得るためには、ある程度以上の出力が必要であるので、離調度を小さくし、且つ、水晶振動子の出力のばらつきを抑えるために、離調度を適正な範囲に調整することは必須となる。 When the output of the crystal resonator may be small due to the characteristics of the output and the degree of detuning, the crystal resonator element can be manufactured without adjusting the degree of detuning by setting the degree of detuning to be large. However, in order to obtain a stable output with a good S / N ratio, a certain level of output is required. Therefore, in order to reduce the degree of detuning and suppress variations in the output of the crystal unit, the degree of detuning It is essential to adjust the value to an appropriate range.
この離調度調整において、水晶振動子をパッケージに実装後、エッチング工程によって離調度の調整を行う水晶振動子の製造方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。ここで、図２９のフローチャートを用いて、離調度調整を含んだ従来の水晶振動子の製造方法の概要を説明する。 In this detuning adjustment, a method for manufacturing a crystal resonator is disclosed in which after the crystal resonator is mounted on a package, the detuning degree is adjusted by an etching process (see, for example, Patent Document 3). Here, an outline of a conventional method for manufacturing a crystal resonator including detuning adjustment will be described with reference to the flowchart of FIG.
図２９において、水晶ウェハーに対して、Ｃｒ及びＡｕの成膜、レジスト塗布、マスク露光、現像、エッチング、及びレジスト剥離などの各操作を行なって、水晶ウェハーの両面に水晶振動子の外形形状に応じたエッチング膜を成形する。続いて、水晶を溶解するフッ化水素酸を主成分とするエッチング液を用いて水晶エッチングを行ない、水晶振動子の素子外形を所定形状に加工する（外形形成工程：ＳＴ５０）。 In FIG. 29, operations such as Cr and Au film formation, resist coating, mask exposure, development, etching, and resist stripping are performed on the quartz wafer to form the crystal oscillator on both sides of the quartz wafer. A corresponding etching film is formed. Subsequently, crystal etching is performed using an etching solution mainly composed of hydrofluoric acid that dissolves the crystal, and the element outer shape of the crystal resonator is processed into a predetermined shape (outer shape forming step: ST50).
次に、レジスト電着、露光、現像、Ａｕエッチング、Ｃｒエッチング、及びレジスト剥離などの操作を行ない、水晶ウェハーに連結された状態の複数の水晶振動子片に対して所定の電極を形成する（電極形成工程：ＳＴ５１）。 Next, operations such as resist electrodeposition, exposure, development, Au etching, Cr etching, and resist stripping are performed to form predetermined electrodes on a plurality of crystal resonator pieces connected to the crystal wafer ( Electrode forming step: ST51).
次に、水晶振動子を水晶ウェハーから分離後、各水晶振動子を振動子パッケージに収納し固着する（パッケージ内水晶搭載工程：ＳＴ５２）。 Next, after separating the crystal resonator from the crystal wafer, each crystal resonator is housed and fixed in the resonator package (in-package crystal mounting step: ST52).
次に、水晶振動子を駆動して漏れ振動を測定しながら、研削装置やレーザー照射等によって振動脚の面取り加工を実施し、漏れ振動を抑制する（漏れ振動調整工程：ＳＴ５３）。 Next, the quartz vibrator is driven to measure the leakage vibration, and the vibration leg is chamfered by a grinding apparatus or laser irradiation to suppress the leakage vibration (leakage vibration adjustment step: ST53).
次に、離調度調整を行うかどうかを判定し（ＳＴ５４）、離調度調整を行う場合は、水晶振動子を再び駆動して離調度測定を実施する（離調度測定工程：ＳＴ５５）。 Next, it is determined whether or not the degree of detuning is to be performed (ST54). When the degree of detuning is to be adjusted, the crystal oscillator is driven again to measure the degree of detuning (detuning degree measuring step: ST55).
次に、離調度測定結果に基づいてエッチング時間を決定し、水晶振動子を振動子パッケージに実装された状態でエッチングを実施する（調整エッチング工程：ＳＴ５６）。 Next, an etching time is determined based on the detuning measurement result, and etching is performed with the crystal resonator mounted on the resonator package (adjustment etching step: ST56).
次に、離調度調整を行った水晶振動子の振動子パッケージに封止のためにカバーを取り付け（ＳＴ５７）、完成品としての組立及び検査を行い（ＳＴ５８）、終了する。 Next, a cover for sealing is attached to the resonator package of the crystal resonator whose detuning is adjusted (ST57), assembly and inspection as a finished product are performed (ST58), and the process ends.
以上の製造工程によって、水晶振動子は漏れ振動調整と離調度調整が実施され、ＣＩ値の上昇を抑制して高性能な水晶振動子が提供されることが示されている。 Through the above manufacturing process, it is shown that the crystal resonator is subjected to leakage vibration adjustment and detuning adjustment, and a high-performance crystal resonator is provided while suppressing an increase in CI value.
しかしながら、特許文献１の漏れ振動調整をテープにより研削する方法では、振動脚に正確に接触できないので、微細なバランス調整を実施することが困難である。また、テープによる研削では振動子に外力が加わるので、特に小型の振動子の調整作業においては、外力により振動子にクラックなどが入りやすく、歩留まり低下、信頼性低下等の課題がある。
However, in the method of grinding the leakage vibration adjustment of
また、特許文献２に示した振動子の温度特性調整方法は、振動子形成後に再びエッチングを行って板厚を調整するが、その目的は振動子の周波数−温度特性の改善であり、振動子の漏れ振動の調整や補正を目的としておらず、漏れ振動調整に関しては、開示も示唆もされていない。
In addition, the method for adjusting the temperature characteristics of the vibrator described in
また、特許文献３に示した従来技術は、漏れ振動調整工程と離調度調整工程が別々の工程として分かれているので、それぞれ個別に調整を行わなければならず、また、調整工程ごとに調整量を決めるための測定を行う必要があるので、工程が複雑で工程数が多く必要
である。また、パッケージごとに調整を行うので、大量に一括した調整を行うことが出来ない。
In the prior art shown in
本発明の目的は上記課題を解決し、単純な工程で漏れ量調整と離調度調整とを行うことを可能とする水晶振動子の製造方法を提供する。 The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a method for manufacturing a crystal resonator that can adjust the amount of leakage and the degree of detuning by a simple process.
上記課題を解決するために、本発明の水晶振動子の製造方法は、下記記載の方法を採用する。 In order to solve the above-mentioned problems, the method described below is adopted as the method for manufacturing a crystal resonator of the present invention.
本発明の水晶振動子の製造方法は、基部から延設する振動脚を備える外形形状に水晶を加工する外形加工工程と、外形形状に電極を形成する電極形成工程と、外形形状の漏れ振動による漏れ量を測定する漏れ量測定工程と、外形形状の離調度を測定する離調度測定工程と、離調度測定工程の測定結果に基づいた時間エッチングを行い、外形形状を加工するエッチング工程と、を備え、エッチング工程は、エッチング時間と漏れ量測定工程の測定結果とに応じた形状のマスクを用いて外形形状のエッチングを行う漏れ量調整工程を有することを特徴とする。 The method for manufacturing a crystal resonator according to the present invention includes an outer shape processing step of processing a crystal into an outer shape having a vibration leg extending from a base, an electrode forming step of forming an electrode on the outer shape, and leakage vibration of the outer shape. A leakage amount measuring step for measuring the leakage amount, a detuning degree measuring step for measuring the degree of detuning of the outer shape, and an etching step for performing time etching based on the measurement result of the detuning degree measuring step and processing the outer shape, The etching step includes a leakage amount adjusting step of etching the outer shape using a mask having a shape corresponding to the etching time and the measurement result of the leakage amount measuring step.
また、本発明の水晶振動子の製造方法は、漏れ量調整工程のエッチング時間と漏れ量測定工程の測定結果とに応じた形状に、電極を加工する電極加工工程を有し、漏れ量調整工程において、電極加工工程で加工された電極をマスクにしてエッチングを行うことを特徴とする。 Further, the method for manufacturing a crystal resonator according to the present invention includes an electrode processing step for processing an electrode into a shape corresponding to the etching time of the leakage amount adjusting step and the measurement result of the leakage amount measuring step, and the leakage amount adjusting step The etching is performed using the electrode processed in the electrode processing step as a mask.
さらに、本発明の水晶振動子の製造方法は、電極加工工程は、断面主軸の方向を調整することによって、振動脚の漏れ振動成分を抑制するように電極の一部分が除去された漏れ量調整エリアを形成することを特徴とする。 Furthermore, in the method for manufacturing a crystal resonator according to the present invention, the electrode processing step is a leakage amount adjustment area in which a part of the electrode is removed so as to suppress the leakage vibration component of the vibration leg by adjusting the direction of the cross-section main axis. It is characterized by forming.
さらに、本発明の水晶振動子の製造方法は、漏れ量調整エリアは振動脚の長手方向に沿って形成され、漏れ量調整エリアの幅方向の略中心が、振動脚の幅方向の略中心より振動脚の幅方向にずれていることを特徴とする。 Furthermore, in the method for manufacturing a crystal resonator according to the present invention, the leakage amount adjustment area is formed along the longitudinal direction of the vibrating leg, and the approximate center in the width direction of the leakage amount adjustment area is more than the approximate center in the width direction of the vibrating leg. The vibration leg is shifted in the width direction.
さらに、本発明の水晶振動子の製造方法は、漏れ量調整エリアは１つの振動脚に複数個あり、振動脚の断面の振動軸中心を原点としたとき、原点を通り直交する２つの軸で定義される第１象限、第２象限、第３象限、第４象限のうち、原点を挟み対称となる象限に設けられることを特徴とする。 Furthermore, in the method for manufacturing a crystal resonator according to the present invention, there are a plurality of leak amount adjustment areas on one vibration leg, and when the center of the vibration axis of the cross section of the vibration leg is the origin, The first quadrant, the second quadrant, the third quadrant, and the fourth quadrant defined are provided in a quadrant that is symmetrical with respect to the origin.
さらに、本発明の水晶振動子の製造方法は、エッチング工程は、漏れ量調整工程とは別に、外形形状のエッチングを行って離調度を調整する離調度調整工程を有することを特徴とする。 Furthermore, the method for manufacturing a crystal resonator according to the present invention is characterized in that the etching step includes a detuning degree adjusting step of adjusting the degree of detuning by etching the outer shape separately from the leakage amount adjusting step.
さらに、本発明の水晶振動子の製造方法は、電極形成工程で形成された電極を剥離した後に、離調度調整工程を行うことを特徴とする。 Furthermore, the method for manufacturing a crystal resonator according to the present invention is characterized in that the detuning degree adjusting step is performed after peeling off the electrode formed in the electrode forming step.
さらに、本発明の水晶振動子の製造方法は、振動脚は駆動脚と検出脚によって構成され、離調度調整工程は、検出脚の電極が形成されていない領域をエッチング加工することを特徴とする。 Furthermore, the method for manufacturing a crystal resonator according to the present invention is characterized in that the vibration leg is constituted by a drive leg and a detection leg, and the detuning degree adjusting step etches a region where the electrode of the detection leg is not formed. .
本発明の水晶振動子の製造方法によれば、離調度に応じたエッチング時間を決定し、このエッチング時間と漏れ量測定工程の測定結果とに応じた形状のマスクを用いて外形形状
のエッチングを行うことによって、ひとつのエッチング工程だけで漏れ量調整と離調度調整を同時に実施できるので、調整工程を単純にした水晶振動子の製造方法を実現できる。また、漏れ量調整と離調度調整を共にエッチングによって行えるので、水晶振動子片に外力を加えることなく微細な調整が可能であり、特性ばらつきが少なく小型で高性能な水晶振動子を製造できる。
According to the method for manufacturing a crystal resonator of the present invention, the etching time corresponding to the degree of detuning is determined, and the outer shape is etched using a mask having a shape corresponding to the etching time and the measurement result of the leakage amount measuring step. By doing so, the leakage amount adjustment and the detuning degree adjustment can be carried out simultaneously with only one etching process, so that it is possible to realize a method for manufacturing a crystal resonator in which the adjustment process is simplified. Further, since both the leakage amount adjustment and the detuning degree adjustment can be performed by etching, fine adjustment is possible without applying external force to the crystal resonator piece, and a small and high-performance crystal resonator with little characteristic variation can be manufactured.
また、本発明によって製造された水晶振動子をジャイロセンサとして用いるならば、漏れ振動が抑制された高精度な振動型ジャイロセンサを実現できる。また、周波数基準用の水晶振動子として用いるならば、ＣＩ値を低く抑えられるので、低消費電力の高性能な周波数基準用水晶振動子を実現できる。 Further, if the crystal resonator manufactured by the present invention is used as a gyro sensor, a highly accurate vibration gyro sensor in which leakage vibration is suppressed can be realized. Further, when used as a frequency reference crystal resonator, the CI value can be kept low, so that a high-performance frequency reference crystal resonator with low power consumption can be realized.
また、水晶発振器などに使用する通常の水晶振動子においても、漏れ振動はCI値上昇の原因となるので、漏れ調整を行うことは有効である。また、副振動である面外振動の周波数と基本振動の周波数とが近い場合は、特性を悪化させる原因となる。この場合も基本周波数と副振動である面外振動の周波数差である離調度を調整し、二つの振動を遠ざけることによって特性悪化を防止することが出来る。 Further, even in a normal crystal resonator used for a crystal oscillator or the like, it is effective to perform leakage adjustment because leakage vibration causes an increase in CI value. Further, when the frequency of the out-of-plane vibration that is a secondary vibration is close to the frequency of the basic vibration, it causes deterioration of the characteristics. Also in this case, it is possible to prevent the deterioration of the characteristics by adjusting the degree of detuning, which is the frequency difference between the fundamental frequency and the out-of-plane vibration that is the secondary vibration, and keeping the two vibrations away.
以下図面に基づいて本発明の第１から第４の実施形態を詳述する。なお、第１の実施形態の特徴は、水晶ウェハーに形成された水晶振動子片の漏れ量と離調度の測定工程を実施後、離調度に基づいてエッチング時間を決定し、このエッチング時間と漏れ量に基づいて電極のトリミング量を決定して電極加工工程を実施し、この加工された電極をマスクにして１回のエッチング工程によって漏れ量調整と離調度調整を同時に行う製造方法である。 Hereinafter, first to fourth embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The feature of the first embodiment is that the etching time is determined based on the degree of detuning after the step of measuring the amount of leakage and the degree of detuning of the crystal resonator piece formed on the quartz wafer. This is a manufacturing method in which the trimming amount of the electrode is determined based on the amount, the electrode processing step is performed, and the leak amount adjustment and the detuning adjustment are simultaneously performed by one etching step using the processed electrode as a mask.
また、第２の実施形態の特徴は、水晶ウェハーに形成された水晶振動子片の電極形成後に離調度測定を実施し、電極剥離を行った後に離調度に基づいてランク分けした水晶ウェハーを一括してエッチングによる離調度調整を行い、その後、再び電極形成工程を実施した後に、第１の実施形態の工程により漏れ量調整と離調度調整を同時に実施して、離調度が適正値から大きく離れた水晶振動子片を調整する製造方法である。 In addition, the second embodiment is characterized in that the detuning degree is measured after forming the electrodes of the crystal resonator piece formed on the quartz wafer, and the quartz wafers that are ranked based on the degree of detuning after the electrode peeling is collectively processed. Then, after adjusting the degree of detuning by etching and then performing the electrode forming process again, the amount of detuning is greatly deviated from the appropriate value by simultaneously adjusting the leakage amount and the degree of detuning by the process of the first embodiment. This is a manufacturing method for adjusting a crystal resonator piece.
また、第３の実施形態の特徴は、第２の実施形態の再電極形成工程後に漏れ量と離調度の測定工程を実施し、一定のエッチング時間に基づいた電極のトリミング量を決定して電極加工工程を実施し、この加工された電極をマスクにして簡略化したエッチング工程によって漏れ量と離調度の調整を同時に行う製造方法である。 Further, the third embodiment is characterized in that after the reelectrode forming process of the second embodiment, the leakage amount and the degree of detuning are measured, and the electrode trimming amount is determined based on a predetermined etching time. This is a manufacturing method in which a processing step is performed and the amount of leakage and the degree of detuning are adjusted simultaneously by a simplified etching step using the processed electrode as a mask.
また、第４の実施形態の特徴は、水晶ウェハーに形成された水晶振動子片の電極形成後に離調度測定を実施し、電極剥離を行わずに離調度に基づいて水晶ウェハーを一括してエッチングによる離調度調整を行い、その後、第１の実施形態の工程、または第３の実施形態の工程を実施して、離調度が適正値から大きく離れた水晶振動子を簡素化した調整工程によって調整する製造方法である。 Further, the fourth embodiment is characterized in that the detuning degree is measured after forming the electrodes of the crystal resonator piece formed on the quartz wafer, and the quartz wafer is etched collectively based on the degree of detuning without performing electrode peeling. After that, the first step or the third step is performed, and the crystal unit whose detuning is far from the appropriate value is adjusted by the adjustment step that is simplified. Manufacturing method.
［水晶振動子の形状の説明：図２］
まず、それぞれの実施形態を説明する前に、各実施形態の製造方法で製造される水晶振
動子の形状の一例を図２を用いて説明する。図２は本発明の水晶振動子の製造方法で製造された水晶振動子を模式的に示した斜視図である。なお、説明に関係のない部分、例えば、水晶振動子をパッケージなどの封止部材に封止する際に導電性接着剤等を付着させる固定部分などは省略してある。
[Description of shape of crystal resonator: Fig. 2]
First, before describing each embodiment, an example of the shape of the crystal resonator manufactured by the manufacturing method of each embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a perspective view schematically showing a crystal resonator manufactured by the method for manufacturing a crystal resonator according to the present invention. Note that portions not related to the description, for example, a fixing portion to which a conductive adhesive or the like is attached when the quartz crystal unit is sealed in a sealing member such as a package are omitted.
図２において、１０は後述する各実施形態の製造方法で製造された水晶振動子である。この水晶振動子１０は、すでに説明した例と同様に水晶ウェハーからエッチング加工によって切り出されて形成されるものである。一例として、振動型ジャイロセンサとして用いられる振動子であり、振動脚として２本の駆動脚１１、１２と１本の検出脚１３とを有する三脚音叉型振動子である。なお、水晶振動子１０は、三脚音叉型に限定されず、例えば、二脚音叉型やＴ型音叉、Ｈ型音叉などでもよい。
In FIG. 2,
また、１４は基部であり、駆動脚１１、１２と検出脚１３とは、この基部１４から延設する構造である。２０、２１は駆動脚１１、１２の主平面と側面に形成される駆動電極であり、２２は検出脚１３の主平面と側面とに形成される検出電極である。３０は水晶振動子１０の漏れ振動を調整する漏れ量調整エリアである。この漏れ量調整エリア３０は、駆動脚１１、１２の長手方向に沿って水晶の素地が露出するエリアである。この漏れ量調整エリア３０は、レーザー加工などによって駆動電極２０、２１の一部がトリミングされることで形成され、その加工された駆動電極をマスクにして後工程のエッチング工程で駆動脚１１、１２がエッチングされ、水晶振動子１０の漏れ振動による漏れ量が調整される。
Reference numeral 14 denotes a base, and the
また、検出脚１３の主平面の検出電極２２が形成されていない部分（検出脚１３の主平面の水晶の素地が露出している破線で囲うエリア）は、離調度調整エリア４０であり、水晶振動子１０の離調度調整のためにエッチング工程でエッチング加工されるエリアである。この離調度調整エリア４０は、以降説明する各実施形態では、検出脚１３の主平面の大部分を示すように図示するが、この離調度調整エリア４０の長さや幅は限定されず、離調度調整範囲などに応じて任意に決めて良い。なお、ここでは図示しないが、水晶振動子１０の図面上裏側の主平面にも、漏れ量調整エリア３０と離調度調整エリア４０は形成されている。
Further, the portion where the
このように、駆動脚１１、１２の漏れ量調整エリア３０と検出脚１３の離調度調整エリア４０を同時にエッチング加工して漏れ振動を抑制し、且つ、離調度を調整することが、本発明の大きな特徴である。なお、この水晶振動子１０は、Ｘ軸を幅方向に、Ｙ´軸を長手方向に、Ｚ´軸を厚み方向に構成される。また、駆動脚１１、１２に形成される駆動電極２０、２１と、検出脚１３に形成される検出電極２２は、後述するように、主平面に形成されるか側面に形成されるか等で区別して個別の番号を付すが、区別する必要がない場合は、まとめて駆動電極２０、２１及び検出電極２２と記述する。
Thus, the leakage
［第１の実施形態の製造工程順の説明：図１、図２］
第１の実施形態の製造方法の工程順を図１のフローチャートを用いて説明する。なお、各工程の詳細は後述する。また、説明の前提として本実施形態の水晶振動子の製造方法は、単一の水晶ウェハーに複数の水晶振動子片を形成し、水晶振動子の集合体として一括して製造する製造方法を例示する。もちろん、この集合体による一括製造に限定されるものではなく、１つの水晶ウェハーや水晶板に対して１つの水晶振動子を形成する製造方法でも、本実施形態は適応可能である。
[Description of the order of manufacturing steps of the first embodiment: FIGS. 1 and 2]
The process sequence of the manufacturing method according to the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Details of each process will be described later. In addition, as a premise for explanation, the method for manufacturing a crystal resonator of the present embodiment exemplifies a manufacturing method in which a plurality of crystal resonator pieces are formed on a single crystal wafer and manufactured collectively as an aggregate of crystal resonators. To do. Of course, the present embodiment is not limited to collective manufacturing using this assembly, and the present embodiment can also be applied to a manufacturing method in which one crystal resonator is formed on one crystal wafer or crystal plate.
図１において、まず製造工程の最初に単一の水晶板である水晶ウェハーに耐エッチング用マスク部材を形成し、水晶ウェハーに複数の水晶振動子片の外形形状を形成する（外形形成工程：ＳＴ１）。 In FIG. 1, first, an etching-resistant mask member is formed on a crystal wafer, which is a single crystal plate, at the beginning of the manufacturing process, and the outer shape of a plurality of crystal resonator pieces is formed on the crystal wafer (outer shape forming step: ST1). ).
耐エッチング用マスク部材は、例えば、金（Ａｕ）を用いることができる。なお、この場合、金の下地にクロム（Ｃｒ）を形成してもよい。つまり、耐エッチング用マスク部材は、積層膜構造であってもよい。このように下地にクロム（Ｃｒ）を用いることで、水晶と金（Ａｕ）との密着性が向上する。このような耐エッチング用マスク部材を形成した後、これをマスクとして、所定のエッチング液を用いて水晶ウェハーをエッチングし、水晶振動子片の外形を形成する。 For example, gold (Au) can be used as the etching resistant mask member. In this case, chromium (Cr) may be formed on a gold base. That is, the etching resistant mask member may have a laminated film structure. Thus, by using chromium (Cr) for the base, the adhesion between crystal and gold (Au) is improved. After forming such an etching-resistant mask member, using this as a mask, the crystal wafer is etched using a predetermined etching solution to form the outer shape of the crystal resonator piece.
次に、形成された水晶振動子片の振動脚を構成する主平面または側面に電極を形成する（電極形成工程：ＳＴ２）。この工程で形成される電極は、図２に示す例では、駆動電極２０、２１および検出電極２２である。
Next, an electrode is formed on the main plane or the side surface constituting the vibrating leg of the formed crystal resonator element (electrode forming step: ST2). The electrodes formed in this step are the
次に、水晶ウェハーに形成された各々の水晶振動子片を駆動して、漏れ振動の漏れ量と離調度を測定する（漏れ量と離調度測定工程：ＳＴ３）。なお、漏れ量と離調度測定工程は、水晶ウェハーに形成される全ての水晶振動子片を測定するが、漏れ量と離調度のばらつきが少ない場合などは、抜き取り等で測定を行ってもよい。 Next, each crystal resonator piece formed on the quartz wafer is driven to measure the leakage amount and the degree of detuning of the leakage vibration (leakage amount and detuning degree measuring step: ST3). In the leakage amount and detuning degree measurement step, all quartz crystal resonator pieces formed on the quartz wafer are measured. However, when there is little variation in the leakage amount and detuning degree, measurement may be performed by sampling or the like. .
次に、漏れ量と離調度測定工程で得た測定結果に基づいて振動脚の表面をエッチングするエッチング時間と振動脚の電極の一部を除去するトリミング量を決定する（エッチング時間とトリミング量決定工程：ＳＴ４）。ここで、エッチング時間は測定で得た離調度から決定し、トリミング量は、決定されたエッチング時間と測定で得た漏れ量から決定する。 Next, the etching time for etching the surface of the vibrating leg and the trimming amount for removing a part of the electrode of the vibrating leg are determined based on the leakage amount and the measurement result obtained in the detuning measurement process (determining the etching time and the trimming amount) Step: ST4). Here, the etching time is determined from the degree of detuning obtained by measurement, and the trimming amount is determined from the determined etching time and the leakage amount obtained by measurement.
次に、決定されたトリミング量に基づいて、各々の水晶振動子片の電極の一部分をトリミングする（電極加工工程：ＳＴ５）。この工程でトリミングされる箇所は、図２に示す例では、駆動電極２０、２１の漏れ量調整エリア３０である。
Next, based on the determined trimming amount, a part of the electrode of each crystal resonator piece is trimmed (electrode processing step: ST5). In the example shown in FIG. 2, the portion to be trimmed in this step is the leakage
次に、決定されたエッチング時間に基づいて、水晶ウェハーをエッチングして漏れ量調整と離調度調整を同時に実施する（エッチング工程：ＳＴ６）。この工程でエッチングされる領域は、図２に示す例では、検出脚１３の離調度調整エリア４０と駆動電極２０、２１の漏れ量調整エリア３０である。
Next, based on the determined etching time, the quartz wafer is etched to adjust the leakage amount and the degree of detuning simultaneously (etching step: ST6). In the example shown in FIG. 2, the region etched in this step is the detuning degree adjustment area 40 of the
すなわち、エッチング工程ＳＴ６は駆動脚１１、１２の漏れ量調整エリア３０をエッチングすることで漏れ量を調整する漏れ量調整工程と、検出脚１３の離調度調整エリア４０をエッチングすることで検出モードの共振周波数を低くして離調度を調整する離調度調整工程との二つの工程によって構成され、この二つの工程を同時に実施する。
That is, in the etching step ST6, the leakage amount adjustment step of adjusting the leakage amount by etching the leakage
次に、水晶ウェハーに形成された各々の水晶振動子片を駆動して、漏れ振動の漏れ量と離調度を再度測定する（漏れ量と離調度測定工程：ＳＴ７）。なお、漏れ量と離調度測定工程は、水晶ウェハーに形成される全ての水晶振動子片を測定するが、漏れ量と離調度のばらつきが少ない場合などは、抜き取り等で測定を行ってもよい。 Next, each crystal resonator piece formed on the quartz wafer is driven, and the leakage amount and detuning degree of leakage vibration are measured again (leakage amount and detuning degree measuring step: ST7). In the leakage amount and detuning degree measurement step, all quartz crystal resonator pieces formed on the quartz wafer are measured. However, when there is little variation in the leakage amount and detuning degree, measurement may be performed by sampling or the like. .
次に、漏れ量と離調度測定工程ＳＴ７で得た測定結果を所定の規格値と比較し、漏れ量と離調度が規格値以内であるかを判定する（規格値判定工程：ＳＴ８）。ここで、肯定判定（漏れ量と離調度が共に所定の規格値以内）であれば、水晶振動子片を封止する封止工程に進み、水晶振動子を完成する。また、否定判定（漏れ量と離調度が所定の規格値以外）であれば、エッチング時間とトリミング量決定工程ＳＴ４に戻り、再度、エッチング時間とトリミング量を決定し、工程ＳＴ４から工程ＳＴ８を繰り返して漏れ量と離調度の調整を行う。 Next, the measurement result obtained in the leak amount and detuning degree measurement step ST7 is compared with a predetermined standard value to determine whether the leak amount and the detuning degree are within the standard value (standard value determination step: ST8). Here, if the determination is affirmative (both the amount of leakage and the degree of detuning are within predetermined standard values), the process proceeds to a sealing step for sealing the crystal resonator piece, and the crystal resonator is completed. If the determination is negative (leakage and detuning are other than predetermined standard values), the process returns to the etching time and trimming amount determination step ST4, the etching time and the trimming amount are determined again, and steps ST4 to ST8 are repeated. Adjust the leak rate and degree of detuning.
ここで、エッチングによる加工オーバーを避けるために、工程ＳＴ４で算出されたエッチング時間を短めに決定し、また、算出されたトリミング量を少なめに決定することが出来る。このようにエッチング時間とトリミング量を決定すれば、加工オーバーを防ぐと共に、調整工程を繰り返すことで高精度な調整が可能であるが、工程を繰り返すことは製造工数を増やす結果となるので、調整工程の繰り返しは２回程度までが好ましい。 Here, in order to avoid processing over by etching, the etching time calculated in step ST4 can be determined to be short, and the calculated trimming amount can be determined to be small. By determining the etching time and the trimming amount in this way, it is possible to prevent over-processing and to perform high-precision adjustment by repeating the adjustment process, but repeating the process results in an increase in manufacturing man-hours. The process is preferably repeated up to about twice.
また、規格値判定工程ＳＴ８の判定結果によって漏れ量と離調度の調整が終了したならば、各々の水晶振動子片は水晶ウェハーから切り離され、封止部材によって封止されて製品として完成するが、以降の工程は本発明に直接係わらないので、説明は省略する。 Further, when the adjustment of the leakage amount and the degree of detuning is completed according to the determination result of the standard value determination step ST8, each crystal resonator piece is separated from the crystal wafer and sealed with a sealing member to be completed as a product. Since the subsequent steps are not directly related to the present invention, description thereof will be omitted.
なお、１枚の水晶ウェハーに形成される複数の水晶振動子片の中で、ある水晶振動子片が規定値以内となり、他の水晶振動子片が規定値以外である場合は、規定値以内となった時点で、その水晶振動子片を水晶ウェハーから切り離して次の封止工程へ送り、規定値以外の水晶振動子片だけが付いた水晶ウェハーを工程ＳＴ４へ戻すようにすることもできる。このようにすればスループットが早くなり、作業効率を向上させることができる。 Of the multiple crystal resonator pieces formed on one crystal wafer, one crystal resonator piece is within the specified value, and the other crystal resonator piece is other than the specified value. At that time, the crystal unit piece can be separated from the crystal wafer and sent to the next sealing process, and the crystal wafer with only crystal unit pieces other than the specified value can be returned to step ST4. . In this way, throughput can be increased and work efficiency can be improved.
［製造工程の詳細説明１：外形形成工程：図３、図４］
次に、第１の実施形態の各工程の詳細を説明する。まず、図３を用いて水晶振動子の外形形成工程ＳＴ１の詳細を説明する。図３は、水晶ウェハー上に形成される水晶振動子片の振動脚の断面を模式的に示す断面図である。図３は図２に示した水晶振動子１０が２つ並んだ状態を示すものであって、駆動脚１１、１２と検出脚１３との先端方向から基部１４の方向（図２の矢印Ｙ´）に向かって見た図である。
[Detailed Description of Manufacturing Process 1: Outline Forming Process: FIGS. 3 and 4]
Next, details of each process of the first embodiment will be described. First, details of the crystal resonator outer shape forming step ST1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a vibration leg of a crystal resonator piece formed on a crystal wafer. FIG. 3 shows a state in which two
図３（ａ）に示す、所定の板厚に調整された平板形状の単一の水晶板である水晶ウェハー１の両面に、図３（ｂ）に示すように、水晶用のエッチング液に耐性のある金属耐食膜２ａ、２ｂと、その上にフォトレジスト３ａ、３ｂと、を形成する。図３（ｂ）に示す例では、図面を見やすくするために、金属耐食膜２ａ、２ｂは、単層膜として記載しているが、前述のとおり、金（Ａｕ）とクロム（Ｃｒ）との積層膜を用いることができる。これらの金属膜は、知られている蒸着技術やスパッタ技術を用いて形成することができる。また、フォトレジスト３ａ、３ｂは、知られているスピンコート技術を用いて形成することができる。
Resistant to a crystal etching solution as shown in FIG. 3 (b) on both sides of a
次に、図３（ｃ）に示すように、振動子パターンがそれぞれ描画された２枚のフォトマスク４ａ、４ｂを水晶ウェハー１の上下に配置し、フォトマスク４ａ、４ｂの上から光（矢印Ｂ）を照射してフォトレジスト３ａ、３ｂを露光する。
Next, as shown in FIG. 3C, two photomasks 4a and 4b each having a transducer pattern drawn thereon are arranged above and below the
次に、図３（ｄ）に示すように、フォトレジスト３ａ、３ｂの現像を行い、形成したレジストパターンをマスクとして金属耐食膜２ａ、２ｂをパターニングし、耐エッチング用マスク部材であるエッチングマスク５ａ、５ｂを形成する。金属耐食膜２ａ、２ｂを金（Ａｕ）とクロム（Ｃｒ）との積層膜を用いたときは、これら２つの金属膜それぞれをエッチングする。例えば、ヨウ素とヨウ化カリウムとの混合溶液を用いて、金（Ａｕ）をエッチングする。水洗後、硝酸第２セリウムアンモニウム溶液を用いて、クロム（Ｃｒ）をエッチングする。 Next, as shown in FIG. 3D, the photoresists 3a and 3b are developed, and the metal corrosion resistant films 2a and 2b are patterned using the formed resist pattern as a mask, and an etching mask 5a which is an etching resistant mask member. 5b. When a metal (Au) and chromium (Cr) laminated film is used as the metal corrosion resistant films 2a and 2b, each of these two metal films is etched. For example, gold (Au) is etched using a mixed solution of iodine and potassium iodide. After washing with water, chromium (Cr) is etched using a ceric ammonium nitrate solution.
次に、図３（ｅ）に示すように、フォトレジスト３ａ、３ｂを剥離後、表裏両面にエッチングマスク５ａ、５ｂの形成された水晶ウェハー１を水晶用エッチング液であるフッ酸系のエッチング液に浸漬すると、エッチングマスク５ａ、５ｂに覆われていない部分の水晶が表裏両側から溶解する。その後、エッチングマスク５ａ、５ｂを除去することによって、水晶振動子片の振動脚である駆動脚１１、１２と検出脚１３とが得られる。水晶用エッチング液は、例えば、フッ酸とフッ化アンモニウムとの混合溶液を用いることができる
。なお、図３に示す例では、振動脚の断面のみを示しているが、実際にはこの外形形成工程ＳＴ１によって、図２に示す水晶振動子１０の外形の全体が形成される。
Next, as shown in FIG. 3 (e), after removing the photoresists 3a and 3b, the
図４は、この外形形成工程ＳＴ１によって水晶ウェハー１に形成された複数の水晶振動子片７の様子を説明するために模式的に示す斜視図である。切断線Ｃ−Ｃ´については後述する。この複数の水晶振動子片７は、エッチングによって溶解された溶解部８から切り出されたように形成され、個々の水晶振動子片７は、水晶ウェハー１と連結部９によって結合されている。なお、連結部９は、調整工程が終了した後に切断される部分であって、いわゆる折り取り部と呼ばれる部分である。そして、連結部９が切断されると、水晶振動子片７は水晶ウェハー１から分離して図２に示す水晶振動子１０として完成する。
FIG. 4 is a perspective view schematically showing a state of the plurality of
また、図４では、１枚の水晶ウェハー１に６個の水晶振動子片７を形成する例を示しているが、この個数は図４の例に限定されるものではない。水晶振動子片７は、得たい水晶振動子の性能や特性によりそのサイズや形状が選択され、それに伴って水晶ウェハー１のサイズが決まるためである。もちろん、１枚の水晶ウェハー１に形成する水晶振動子片７の数が多ければ、多数の水晶振動子を一括して製造できるため、製造コストを低減することができる。
4 shows an example in which six
［製造工程の詳細説明２：電極成形工程：図５、図６］
次に、図５を用いて電極形成工程ＳＴ２の詳細を説明する。図５は、図４に示す切断線Ｃ−Ｃ´での断面を模式的に示した断面図であって、駆動脚１１、１２と検出脚１３との断面を示した図である。
[Detailed Description of Manufacturing Process 2: Electrode Forming Process: FIGS. 5 and 6]
Next, details of the electrode forming step ST2 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a cross section taken along the cutting line CC ′ shown in FIG. 4, and is a view showing cross sections of the
図５（ａ）に示す、駆動脚１１、１２と検出脚１３との表面に、図５（ｂ）に示すように、金属膜２００と、その上にフォトレジスト３００と、を形成する。図５（ｂ）に示す例では、図面を見やすくするために、金属膜２００は、単層膜として記載しているが、クロム（Ｃｒ）を下地にしてその上に金（Ａｕ）を設ける積層膜とすることができる。なお、金属膜２００の厚みは、一例として下地を含んで１５００Å程度であるが、これより薄くても厚くても良い。
As shown in FIG. 5B, a
この金属膜２００は、知られている蒸着技術やスパッタ技術を用いて形成することができる。また、フォトレジスト３００は、知られているスプレー法や電着法などを用いて形成することができる。
The
次に、図５（ｃ）に示すように、駆動脚１１、１２と検出脚１３とに設ける電極の形状がそれぞれ描画された２枚のフォトマスク４００ａ、４００ｂを水晶ウェハー１の上下に配置し、フォトマスク４００ａ、４００ｂの上から光（矢印Ｂ）を照射してフォトレジスト３００を露光する。なお、図５（ｃ）では、光を斜めから照射する、いわゆる斜め露光を行う例を示している。
Next, as shown in FIG. 5C, two photomasks 400a and 400b on which the shapes of the electrodes provided on the
次に、図５（ｄ）に示すように、フォトレジスト３００の現像を行い、形成したレジストパターンをマスクとして金属膜２００をパターニングし、駆動電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄと検出電極２２ａ、２２ｂ、検出ＧＮＤ電極２２ｃとを形成する。
Next, as shown in FIG. 5D, the photoresist 300 is developed, the
ここで、図６を用いて各電極の接続例を説明する。図６は、電極形成工程ＳＴ２によって振動脚である駆動脚１１、１２と検出脚１３とに形成される電極の接続の一例を示す図である。駆動脚１１の主平面である対向する２面に駆動電極２０ａ、２０ｂが形成され、駆動脚１２の主平面である対向する２面に駆動電極２１ｃ、２１ｄが形成されている。また、駆動脚１１の側面である対向する２面に駆動電極２１ａ、２１ｂが形成され、駆動脚
１２の側面である対向する２面に駆動電極２０ｃ、２０ｄが形成されている。
Here, a connection example of each electrode will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of connection of electrodes formed on the
これらの駆動電極２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、それぞれ電気的に接続されて駆動電極端子２０ｅとして外部に出力している。また、駆動電極２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄも、それぞれ電気的に接続されて駆動電極端子２１ｅとして外部に出力している。 These drive electrodes 20a, 20b, 20c, and 20d are electrically connected and output to the outside as drive electrode terminals 20e. The drive electrodes 21a, 21b, 21c, and 21d are also electrically connected to each other and output to the outside as drive electrode terminals 21e.
また、検出脚１３には、その角の部分に対となる検出電極２２ａ、２２ｂが形成され、それぞれ検出電極端子２２ｄ、２２ｅとして外部に出力している。また、検出電極２２ａ、２２ｂに対向する面の検出ＧＮＤ電極２２ｃは、検出ＧＮＤ電極端子２２ｆとして外部に出力しており、図示しない回路のＧＮＤ（０Ｖ）に接続している。もちろん、図６に示す電極構造または電極同士の接続構造は、これに限定されず、水晶振動子の仕様に応じて任意に決定することができる。
The
なお、以上の説明に用いた図３、図４、図５、図６に示す例では、駆動脚１１、１２と検出脚１３とのそれぞれの側面は、前述したように残渣によって平面ではないが、図示しやすいように残渣の形状を省略している。
In the examples shown in FIGS. 3, 4, 5, and 6 used in the above description, the side surfaces of the
［製造工程の詳細説明３：漏れ量と離調度測定工程：図７］
次に、図７を用いて漏れ量と離調度測定工程ＳＴ３を説明する。図７は、漏れ量と離調度測定工程と後述する電極加工工程を実施するための漏れ量と離調度測定システムおよび電極加工システムの一例を示している。
[Detailed Description of Manufacturing Process 3: Leakage and Detuning Measurement Process: FIG. 7]
Next, the leakage amount and detuning degree measurement step ST3 will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows an example of a leakage amount and detuning degree measurement system and an electrode processing system for performing a leakage amount and detuning degree measurement step and an electrode machining step described later.
図７において、７ａ〜７ｆは水晶振動子片である。水晶振動子片７ａ〜７ｆが形成された水晶ウェハー１は、ＸＹステージ６０に載せられ固定されている。６１は複数の電極端子６２を有するプローブであり、ＸＹステージ６０の上部に配設されている。このプローブ６１の電極端子６２は、水晶ウェハー１の水晶振動子片７ａ〜７ｆに形成される駆動電極端子２０ｅ、２１ｅと検出電極端子２２ｄ、２２ｅおよび検出ＧＮＤ電極端子２２ｆ（図６参照）に電気的に接触する。
In FIG. 7, reference numerals 7a to 7f denote crystal resonator pieces. The
また、６３は漏れ量と離調度測定及び電極加工を実施する制御部であり、接続ケーブル６４を介して、プローブ６１に信号の入出力を行う。６５はＸＹステージ６０を駆動する駆動部であり、制御部６３からの制御信号に基づいてＸＹステージ６０を駆動し、水晶ウェハー１をＸ方向、又はＹ方向に移動して、プローブ６１が全ての水晶振動子片のそれぞれの電極に接触できるように動作する。また、６６は情報を記憶するメモリであり、制御部６３に接続されて、水晶ウェハー１のすべての水晶振動子片７ａ〜７ｆの漏れ量情報や離調度情報をそれぞれの水晶振動子片の位置情報と共に記憶する。
Reference numeral 63 denotes a control unit that performs leakage amount and detuning measurement and electrode processing, and inputs and outputs signals to and from the probe 61 via the connection cable 64. A driving unit 65 drives the
次に、漏れ量と離調度測定システムの動作を説明する。図７において、制御部６３は駆動部６５に制御信号を送ってＸＹステージ６０を駆動し、水晶ウェハー１に形成される所定の水晶振動子片７ａ〜７ｆの電極がプローブ６１の直下に位置するように水晶ウェハー１を移動させる。図７に示す例では、水晶振動子片７ｆがプローブ６１の真下に位置している。
Next, the operation of the leakage amount and detuning degree measurement system will be described. In FIG. 7, the control unit 63 sends a control signal to the drive unit 65 to drive the
次に、プローブ６１は図示しない昇降手段によって降下し、電極端子６２が水晶振動子片７ｆの各電極に接触する。次に、制御部６３は、水晶振動子片７ｆを振動させる駆動信号を接続ケーブル６４を介してプローブ６１に送り、水晶振動子片７ｆの駆動電極端子２０ｅ、２１ｅに駆動信号が供給されて水晶振動子片７ｆは自励発振して振動を開始する。 Next, the probe 61 is lowered by lifting means (not shown), and the electrode terminal 62 contacts each electrode of the crystal resonator element 7f. Next, the control unit 63 sends a drive signal for vibrating the crystal resonator piece 7f to the probe 61 via the connection cable 64, and the drive signal is supplied to the drive electrode terminals 20e and 21e of the crystal resonator piece 7f so that the crystal The vibrator piece 7f self-oscillates and starts vibrating.
次に、制御部６３は、水晶振動子片７ｆの検出電極端子２２ｄ、２２ｅから検出脚１３の振動による検出信号をプローブ６１を介して入力し、この検出信号から漏れ信号成分を
検出して、その漏れ量を水晶振動子片７ｆの位置関係情報と共にメモリ６６に記憶する。
Next, the control unit 63 inputs a detection signal due to the vibration of the
また、制御部６３は、駆動脚１１、１２の共振周波数と検出脚１３の共振周波数を測定して離調度を算出し、前述の漏れ量データと共にメモリ６６に記憶する。
Further, the control unit 63 calculates the degree of detuning by measuring the resonance frequency of the driving
すなわち、この漏れ量と離調度測定工程ＳＴ３の測定結果は、測定した水晶振動子片７の漏れ量と離調度、及びその水晶振動子片７の位置関係情報と、で構成している。なお、水晶振動子片７の位置関係情報は、ＸＹステージ６０の所定の原点からのＸ軸位置、Ｙ軸位置として計測される位置情報である。また、漏れ量測定は当然であるが角速度を印加しない状態で行われる。
That is, the measurement result of the leakage amount and the degree of detuning measurement step ST3 is composed of the measured leakage amount and degree of detuning of the
次に、制御部６３は、ひとつの水晶振動子片７の測定が終わったならば、駆動部６５に制御信号を送ってＸＹステージ６０を駆動し、隣に位置する水晶振動子片７の電極がプローブ６１の直下に位置するように水晶ウェハー１を移動させる。例えば、水晶振動子片７ｆの測定が終了したならば、隣の水晶振動子片７ｅがプローブ６１の真下に位置するようにＸＹステージ６０を駆動する。以降、水晶ウェハー１に形成される水晶振動子片を順次駆動して漏れ量と離調度を測定し、水晶振動子片７ａ〜７ｆの個々の漏れ量と離調度、及び位置関係情報とをメモリ６６に記憶する。この場合、メモリ６６には、６つの水晶振動子片７の漏れ量と離調度、及びそのデータに対応した６つの水晶振動子片７の位置関係情報が記憶される。
Next, when the measurement of one
また、水晶ウェハー１に設けてある水晶振動子片７の全ての漏れ量と離調度を測定しなくてもよい。例えば、水晶ウェハー１の漏れ量と離調度のばらつきが少ないと予測できる場合は、水晶振動子片７ａを測定し、その漏れ量と離調度が水晶振動子片７ｂ〜７ｆの漏れ量と離調度だと仮定することもできるのである。このような仮定は、過去に測定した水晶ウェハーや他の水晶ウェハーの情報、例えば、水晶ウェハー１の膜厚や外形形成工程ＳＴ１のエッチング条件などを用いることでなすことができる。この場合、メモリ６６には、１つの水晶振動子片の漏れ量と離調度、６つそれぞれの水晶振動子片の位置関係情報と、が記憶される。
Further, it is not necessary to measure all the leakage amount and the degree of detuning of the
また、水晶ウェハー１に設けてある水晶振動子片７を選択する、いわゆる抜き取り測定を行ってもよい。例えば、水晶ウェハー１に設けてあるいずれかの水晶振動子片の１つ、または予め決められた個数の水晶振動子片をランダムに選んで測定し、その平均値を水晶ウェハー１の漏れ量と離調度として記憶してもよいのである。この場合、メモリ６６には、選択して測定した個数の水晶振動子片の漏れ量と離調度、６つの水晶振動子片の位置関係情報と、が記憶される。
Alternatively, so-called sampling measurement may be performed in which the
［製造工程の詳細説明４：エッチング時間とトリミング量決定工程：図８、図９］
次に、エッチング時間とトリミング量決定工程ＳＴ４を説明する。図８は、測定した離調度に応じた水晶振動子片のエッチング時間の決定方法を説明するグラフである。図８において、縦軸は測定した水晶振動子片の離調度Δｆであり、この縦軸上の離調度Δｆ１は測定した離調度が比較的小さい値の場合を示し、離調度Δｆ２は測定した離調度が中位の値の場合を示し、離調度Δｆ３は測定した離調度が比較的大きな値の場合を示している。また、Δｆ０は水晶振動子として適正な離調度である目標離調度を示し、この目標離調度Δｆ０を中心として所定の範囲内に収まるように水晶振動子片７の離調度Δｆは調整されることが好ましい。
[Detailed Description of Manufacturing Process 4: Etching Time and Trimming Amount Determination Process: FIGS. 8 and 9]
Next, the etching time and trimming amount determination step ST4 will be described. FIG. 8 is a graph for explaining a method for determining the etching time of the crystal resonator element according to the measured degree of detuning. In FIG. 8, the vertical axis represents the measured detuning degree Δf of the quartz resonator piece, the detuning degree Δf1 on the vertical axis indicates a case where the measured detuning degree is a relatively small value, and the detuning degree Δf2 is the measured detuning degree. The case where the furniture is a middle value is shown, and the degree of detuning Δf3 is a case where the measured degree of detuning is a relatively large value. Further, Δf0 indicates a target detuning degree that is an appropriate degree of detuning as a crystal resonator, and the detuning degree Δf of the
なお、目標離調度Δｆ０は、前述したように、水晶振動子の出力変動が小さく、且つ、Ｓ／Ｎ比が良好となるように比較的大きな出力が得られる離調度の値に設定される。この目標離調度Δｆ０を中心とした離調度の所定の範囲は、一例として３５０Ｈｚ〜５５０Ｈ
ｚ位である。
As described above, the target detuning degree Δf0 is set to a detuning degree value at which a relatively large output is obtained so that the output fluctuation of the crystal resonator is small and the S / N ratio is good. The predetermined range of the detuning degree centered on the target detuning degree Δf0 is, for example, 350 Hz to 550H.
It is z position.
また、図８の横軸は、測定した離調度Δｆを目標離調度Δｆ０に調整するために必要な水晶振動子片のエッチング時間ｔである。なお、このエッチング時間ｔとは、水晶振動子片の離調度を調整するために、前述した検出脚１３の離調度調整エリア４０をエッチング工程ＳＴ６でエッチング加工するための時間である。
Further, the horizontal axis of FIG. 8 represents the etching time t of the crystal resonator element necessary for adjusting the measured detuning degree Δf to the target detuning degree Δf0. The etching time t is a time for etching the detuning degree adjustment area 40 of the
ここで、横軸上のエッチング時間ｔ１は水晶振動子片７の離調度Δｆ１を目標離調度Δｆ０に調整するために必要な時間であり、エッチング時間ｔ２は水晶振動子片７の離調度Δｆ２を目標離調度Δｆ０に調整するために必要な時間であり、エッチング時間ｔ３は水晶振動子片７の離調度Δｆ３を目標離調度Δｆ０に調整するために必要な時間である。
Here, the etching time t1 on the horizontal axis is a time required for adjusting the detuning degree Δf1 of the
ここで、水晶振動子片７のエッチング時間ｔと水晶振動子片７の表面が腐食してエッチングされる深さは比例関係にあり、エッチング時間ｔの違いは、エッチング深さの違いにそのまま反映される。すなわち、離調度Δｆ１は目標離調度Δｆ０に比較的近いので、必要となるエッチング時間ｔ１は短くて良く、離調度Δｆ２は目標離調度Δｆ０に対して中程度離れているので、必要となるエッチング時間ｔ２は中程度の時間であり、離調度Δｆ３は目標離調度Δｆ０に対して大きく離れているので、必要となるエッチング時間ｔ３は最も長い時間となる。
Here, the etching time t of the
この離調度Δｆ１、Δｆ２、Δｆ３とエッチング時間ｔ１、ｔ２、ｔ３との関係をエッチング時間テーブルとして予め用意する。すなわち、ある水晶振動子片７を漏れ量と離調度測定工程ＳＴ３で測定して離調度Δｆ１が得られたとすると、エッチング時間とトリミング量決定工程ＳＴ４において、制御部６３（図７参照）は、エッチング時間テーブルより離調度Δｆ１に対応するエッチング時間ｔ１（エッチング深さ：小）を選択する。
The relationship between the degree of detuning Δf1, Δf2, Δf3 and the etching times t1, t2, t3 is prepared in advance as an etching time table. That is, if a certain amount of
また同様に、測定によって離調度Δｆ２が得られたとすると、制御部６３は、エッチング時間テーブルより離調度Δｆ２に対応するエッチング時間ｔ２（エッチング深さ：中）を選択する。同様に、離調度Δｆ３が得られたとすると、制御部６３は、エッチング時間テーブルより離調度Δｆ３に対応するエッチング時間ｔ３（エッチング深さ：大）を選択する。 Similarly, if the detuning degree Δf2 is obtained by measurement, the control unit 63 selects the etching time t2 (etching depth: medium) corresponding to the detuning degree Δf2 from the etching time table. Similarly, if the detuning degree Δf3 is obtained, the control unit 63 selects the etching time t3 (etching depth: large) corresponding to the detuning degree Δf3 from the etching time table.
この動作によって、エッチング時間とトリミング量決定工程ＳＴ４は、まず、離調度Δｆに応じたエッチング時間ｔを決定することが出来る。すなわち、測定で得られた離調度Δｆを目標離調度Δｆ０に調整するために必要なエッチング時間ｔを決定する。なお、図８では、便宜上３種類の離調度Δｆに応じたエッチング時間ｔを示しているが、実際には、エッチング時間テーブル上で離調度Δｆの測定値に応じて細かくエッチング時間を設定して良い。これにより、高精度の離調度調整を行うことが可能となる。 By this operation, the etching time and trimming amount determination step ST4 can first determine the etching time t according to the degree of detuning Δf. That is, the etching time t required for adjusting the detuning degree Δf obtained by the measurement to the target detuning degree Δf0 is determined. In FIG. 8, the etching time t corresponding to three types of detuning degrees Δf is shown for convenience, but actually, the etching time is set finely according to the measured value of the detuning degree Δf on the etching time table. good. Thereby, it is possible to adjust the degree of detuning with high accuracy.
次に、エッチング時間とトリミング量決定工程ＳＴ４は、決定したエッチング時間ｔと、測定した漏れ量の値から、駆動電極２０、２１の一部を加工するトリミング量を決定する。図９は、決定したエッチング時間ｔと測定して得た漏れ量の値から、水晶振動子片７の駆動電極２０、２１のトリミング量がどのように決定されるかを示す一例である。
Next, in the etching time and trimming amount determination step ST4, a trimming amount for processing a part of the
図９（ａ）は、測定した離調度からエッチング時間ｔ３が決定された場合（すなわち、離調度Δｆ３の場合：図８参照）の３種類のトリミング量Ｔｒを示している。図９（ａ）において、測定された漏れ量が大きい場合、そのトリミング量Ｔｒ３１は、３種類の中で最も大きいトリミング量となる。また、測定された漏れ量が中程度の場合は、そのトリミング量Ｔｒ３２は、３種類の中で中程度のトリミング量となる。また、測定された漏れ量が小さい場合は、そのトリミング量Ｔｒ３３は、３種類の中で最も小さいトリミング量と
なる。
FIG. 9A shows three types of trimming amounts Tr when the etching time t3 is determined from the measured degree of detuning (that is, when the degree of detuning Δf3: see FIG. 8). In FIG. 9A, when the measured leakage amount is large, the trimming amount Tr31 is the largest trimming amount among the three types. Further, when the measured leakage amount is medium, the trimming amount Tr32 is a medium trimming amount among the three types. If the measured leakage amount is small, the trimming amount Tr33 is the smallest trimming amount among the three types.
また、図９（ｂ）は、測定した離調度からエッチング時間ｔ１が決定された場合（すなわち、離調度Δｆ１の場合：図８参照）の３種類のトリミング量Ｔｒを示している。図９（ｂ）において、測定された漏れ量が大きい場合は、そのトリミング量Ｔｒ１１は、３種類の中で最も大きいトリミング量となる。また、測定された漏れ量が中程度の場合は、そのトリミング量Ｔｒ１２は、３種類の中で中程度のトリミング量となる。また、測定された漏れ量が小さい場合は、そのトリミング量Ｔｒ１３は、３種類の中で最も小さいトリミング量となる。 FIG. 9B shows three types of trimming amounts Tr when the etching time t1 is determined from the measured detuning degree (that is, when the detuning degree Δf1: see FIG. 8). In FIG. 9B, when the measured leakage amount is large, the trimming amount Tr11 is the largest trimming amount among the three types. Further, when the measured leakage amount is medium, the trimming amount Tr12 is a medium trimming amount among the three types. When the measured leakage amount is small, the trimming amount Tr13 is the smallest trimming amount among the three types.
これらのトリミング量Ｔｒ３１〜Ｔｒ３３、Ｔｒ１１〜Ｔｒ１３に基づいて、後工程である電極加工工程ＳＴ５で駆動電極２０、２１がトリミングされるが、このトリミングされる領域が前述の漏れ量調整エリア３０である。なお、トリミング量Ｔｒは、漏れ量調整エリア３０の幅が一定であることを前提にして、漏れ量調整エリア３０の長さを示している。
Based on these trimming amounts Tr31 to Tr33 and Tr11 to Tr13, the
ここで、図９（ａ）のエッチング時間ｔ３が決定された場合のトリミング量Ｔｒ３１〜Ｔｒ３３と、図９（ｂ）のエッチング時間ｔ１が決定された場合のトリミング量Ｔｒ１１〜Ｔｒ１３とを比較すると、同じ漏れ量であれば、エッチング時間ｔ３が決定された場合のトリミング量の方が小さく（トリミング長さが短い）、エッチング時間ｔ１が決定された場合のトリミング量の方が大きい（トリミング長さが長い）ことが理解できる。 Here, when the trimming amounts Tr31 to Tr33 when the etching time t3 in FIG. 9A is determined and the trimming amounts Tr11 to Tr13 when the etching time t1 in FIG. 9B is determined are compared, If the leakage amount is the same, the trimming amount when the etching time t3 is determined is smaller (the trimming length is shorter), and the trimming amount when the etching time t1 is determined is larger (the trimming length is shorter). Long)
これは、エッチング時間ｔ３が決定された場合は、エッチング加工時間が長いので、漏れ量調整エリア３０のエッチング深さが深くなる。このため、エッチング時間ｔ３が決定された場合は、加工されるエッチング深さに応じてトリミング量を減らし、漏れ量調整エリア３０の面積を狭めることで、決定されたエッチング時間と測定された漏れ量に応じたトリミング量を決定するのである。
This is because, when the etching time t3 is determined, the etching processing time is long, so that the etching depth of the leakage
また、エッチング時間ｔ１が決定された場合は、エッチング加工時間が短いので、漏れ量調整エリア３０のエッチング深さが浅くなる。このため、エッチング時間ｔ１が決定された場合は、加工されるエッチングの浅さに応じてトリミング量を増やし、漏れ量調整エリア３０の面積を広げることで、決定されたエッチング時間と測定された漏れ量に応じたトリミング量を決定するのである。また、エッチング時間ｔ２が決定された場合は、図９では図示していないが、エッチング時間ｔ３の場合とエッチング時間ｔ１の場合の中間位のトリミング量を、決定されたエッチング時間と測定された漏れ量に応じて決定する。
In addition, when the etching time t1 is determined, the etching processing time is short, so that the etching depth of the leakage
すなわち、図９（ａ）のトリミング量Ｔｒ３１〜Ｔｒ３３と、図９（ｂ）のトリミング量Ｔｒ１１〜Ｔｒ１３は大きく異なる理由は、両者のエッチング時間が異なるからである。これは、漏れ振動を調整して主軸の傾きを解消する要素は、漏れ量調整エリア３０のエッチング深さとトリミング量（エッチングの長さ）によって決まるからである。ここで、漏れ量調整エリア３０のエッチング深さとトリミング量の積を漏れ量調整エリア３０のエッチング量と定義する。
That is, the reason why the trimming amounts Tr31 to Tr33 in FIG. 9A are greatly different from the trimming amounts Tr11 to Tr13 in FIG. 9B is that the etching times are different. This is because the factor that adjusts the leakage vibration to eliminate the inclination of the main axis is determined by the etching depth and the trimming amount (etching length) of the leakage
このように、漏れ量を調整するための漏れ量調整エリア３０のトリミング量Ｔｒは、その水晶振動子片７の離調度を調整するエッチング時間ｔと、その水晶振動子片７の漏れ量の測定値の二つの要素によって決定される。そして、同じ漏れ量であれば、離調度に応じて決定されるエッチング時間ｔが異なっても、漏れ量調整エリア３０のエッチング量が同じになるようにトリミング量が決定される。
As described above, the trimming amount Tr of the leakage
［製造工程の詳細説明５：電極加工工程：図７、図１０］
次に、決定されたトリミング量に基づいて、駆動電極２０、２１をトリミングする電極加工工程ＳＴ５を説明する。この電極加工工程ＳＴ５は、前述の漏れ量と離調度測定システムおよび電極加工システム（図７参照）によって、水晶ウェハー１の各々の水晶振動子片７ａ〜７ｆの電極にレーザ光を照射して実施する。
[Detailed Description of Manufacturing Process 5: Electrode Processing Process: FIGS. 7 and 10]
Next, an electrode processing step ST5 for trimming the
図７において、ＸＹステージ６０上の水晶ウェハー１の所定の水晶振動子片の駆動電極部分に図示しないレーザ照射器によってレーザ光を照射し、決定したトリミング量に応じて電極の一部を除去する。
In FIG. 7, a laser beam is irradiated by a laser irradiator (not shown) to a drive electrode portion of a predetermined crystal resonator piece of the
ここで、メモリ６６が１枚の水晶ウェハー１上のすべての水晶振動子片７ａ〜７ｆのトリミング量を位置関係情報と共に記憶し、制御部６３が記憶情報に基づいてレーザ光をすべての水晶振動子片７ａ〜７ｆに次々と照射し、一括してトリミングを行うならば、作業効率が向上する。また、水晶振動子片の一つ一つに対して、漏れ量と離調度測定、エッチング時間とトリミング量決定、電極加工を順次繰り返し行っても良い。この作業手順は、水晶ウェハー１上の水晶振動子片の数量や、測定値のばらつき等に応じて柔軟に変更することができる。
Here, the memory 66 stores the trimming amounts of all the crystal vibrator pieces 7a to 7f on one
次に、この電極加工工程ＳＴ５によって加工された電極の状態を図１０を用いて説明する。図１０は、水晶ウェハー１に複数形成されるうちの一つの水晶振動子片７の平面図であり、図７に示す水晶振動子片７ａ〜７ｆのいずれかを示すものである。そして、上述の電極加工工程ＳＴ５によって駆動電極にレーザ光が照射され、駆動電極の一部分が除去された一例を示している。図１０に示す例では、レーザ光（図示せず）をスポット状の円形状にして照射している。
Next, the state of the electrode processed by this electrode processing step ST5 will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a plan view of one of the
ここで、駆動脚１１の主平面に形成される駆動電極２０ａと、同じく駆動脚１２の主平面に形成される駆動電極２１ｃとの所定の場所に、スポット状のレーザ光を連続して照射し、電極の幅方向の一方の端部が、漏れ量に応じて駆動脚１１、１２の長手方向に連続して除去される。この電極が除去された部分は、水晶振動子片７の水晶の素地が露出し、略長方形状の漏れ量調整エリア３０が形成される。
Here, a spot-like laser beam is continuously applied to a predetermined place between the drive electrode 20a formed on the main plane of the
この漏れ量調整エリア３０は、図示するように、その漏れ量調整エリア３０の幅方向の略中心Ｇ２が駆動脚１１、１２の幅方向の略中心Ｇ１に対して駆動脚１１、１２の幅方向にずれて形成される。
As shown in the figure, the leakage
すなわち、漏れ量調整エリア３０を後工程のエッチング工程ＳＴ６でエッチングして削り、断面主軸の方向を変化させ、振動方向を調整して漏れ振動を抑制するのであるから、漏れ量調整エリア３０は、駆動脚１１、１２の主軸方向が変わるような部分に設けなくてはならない。主軸方向は、断面の重心から離れた位置にある程、変化の度合いが大きいため、漏れ量調整エリア３０の幅方向の略中心Ｇ２が駆動脚１１、１２の幅方向の略中心Ｇ１に対して駆動脚１１、１２の幅方向にずれて形成される。
That is, since the leakage
なお、図１０に示す例では、レーザ光を照射して除去する漏れ量調整エリア３０は、図面に向かって駆動電極２０ａ、２１ｃの左側の端部に設ける例を示したが、もちろんこれは一例である。場合によっては漏れ量調整エリア３０を右側の端部に設けなければならない例もある。いずれにせよ、このレーザ光を照射して除去する漏れ量調整エリア３０は、駆動脚１１、１２の幅方向にずれていなければならない。
In the example shown in FIG. 10, the leakage
また、この漏れ量調整エリア３０の長手方向の長さが、前述したトリミング量Ｔｒであり、レーザ光は決定されたトリミング量Ｔｒに応じて照射される。また、漏れ量調整エリア３０は水晶振動子片７の裏面にも形成されるが、その説明は後述する。また、漏れ量調
整エリア３０は、ここに示す例では、水晶振動子片７の基部１４に近い側に形成されているが、これに限定されず、駆動脚１１、１２の先端付近に形成しても良い。また、検出脚１３の離調度調整エリア４０についての説明は後述する。
In addition, the length in the longitudinal direction of the leakage
［漏れ量調整エリアによる漏れ振動調整方法の説明：図１１、図１２］
次に、外形形成のエッチング時のマスクずれを原因とする漏れ振動調整の具体例を説明する。図１１は水晶ウェハー１に形成された水晶振動子片７の一方の駆動脚１１の断面の一例であり、図１０の切断線Ｄ−Ｄ´での断面を模式的に示した拡大断面図である。
[Description of Leakage Vibration Adjustment Method Using Leakage Adjustment Area: FIGS. 11 and 12]
Next, a specific example of leakage vibration adjustment caused by mask displacement at the time of outer shape etching will be described. FIG. 11 is an example of a cross section of one
ここで、水晶ウェハー１をエッチング加工してできた水晶振動子片７の振動脚には残渣があり、且つ、水晶ウェハー１から水晶振動子片７を切り出すためのエッチングマスクが上下で位置ずれ量ｅだけずれた（裏面マスクが図面上右側にずれた）と仮定すると、駆動脚１１の断面は図示するように上下左右非対称となり、駆動脚１１の主軸３５（破線で示す）はＸ軸に平行にならずズレ角θ１を持つ。（このような駆動脚の形状については、図２６を用いて説明した従来技術の水晶振動子の駆動脚１０１の断面と同様である。）これにより、駆動脚１１は斜め振動となって漏れ振動が発生する。
Here, there is a residue on the vibration leg of the
前述した漏れ量と離調度測定工程ＳＴ３は、この漏れ振動を検出して漏れ量を測定し、電極加工工程ＳＴ５は、駆動脚１１の主平面の表面と裏面とに形成されている駆動電極２０ａ、２０ｂの一部分を加工して電極が取り除かれた漏れ量調整エリア３０ａ、３０ｂを形成するものである（破線で示す部分）。
The leakage amount and detuning degree measuring step ST3 described above detects this leakage vibration and measures the leakage amount, and the electrode processing step ST5 is the drive electrode 20a formed on the front and back surfaces of the main plane of the
また、この漏れ量調整エリア３０ａ、３０ｂの駆動脚１１に対する位置関係は、駆動脚１１の表面の駆動電極２０ａ側の漏れ量調整エリア３０ａは、駆動電極２０ａの図面上左側に偏って形成され、駆動脚１１の裏面の駆動電極２０ｂ側の漏れ量調整エリア３０ｂは、駆動電極２０ｂの図面上右側に偏って形成される。これは、エッチングマスクの上下位置ずれｅによって偏って形成された振動脚断面の偏りを補正するためである。この漏れ量調整エリア３０ａ、３０ｂが、後述するエッチング工程ＳＴ６でエッチングされることによって、断面の偏りが補正され、主軸３５が主軸３５´（実線）のように修正されることで振動方向が調整されて漏れ振動が抑制される。ただし、ここでいう断面主軸とは、振動脚長手方向全体での平均について述べている。
Further, the positional relationship of the leakage amount adjustment areas 30a, 30b with respect to the
ここで、駆動脚１１の表面と裏面との駆動電極２０ａ、２０ｂで加工される漏れ量調整エリア３０ａ、３０ｂの位置関係をまとめて述べると、図１１において漏れ量調整エリア３０ａ、３０ｂは、駆動脚１１の振動軸中心を原点Ｐとし、この原点Ｐを通り直交する２つの軸ｘ、ｙで定義される第１象限、第２象限、第３象限、第４象限のうち、原点Ｐを挟み対象となる象限に設けるように加工され形成される。
Here, the positional relationship of the leakage amount adjustment areas 30a and 30b processed by the drive electrodes 20a and 20b on the front and back surfaces of the
このように、漏れ量調整エリア３０ａ、３０ｂが、駆動脚１１の表裏両面の電極に対して対角に形成されることで、電極の除去面積がわずかであっても駆動脚に対して影響を与えて確実に振動方向を調整することができる。
In this way, the leakage amount adjustment areas 30a and 30b are formed diagonally with respect to the electrodes on the front and back surfaces of the
図１１に示す漏れ量調整エリア３０ａ、３０ｂは、一例として第２象限と第４象限とに形成されるが、これは外形形成のエッチングにおいて、裏面マスクが表面マスクに対して図面上右方向にずれていたためであり、ずれて偏って形成された駆動脚１１の水晶片を打ち消すように、漏れ量調整エリア３０ａ、３０ｂを第２象限と第４象限とに形成することで、その主軸３５の傾きを修正することができるからである。なお、漏れ量調整エリア３０ａ、３０ｂに示すラインＥ１、Ｅ２、Ｅ３は、エッチング時間ｔの違いによるエッチング深さを示しているが、詳細な説明は後述する。
As an example, the leakage amount adjustment areas 30a and 30b shown in FIG. 11 are formed in the second quadrant and the fourth quadrant. In the etching for forming the outer shape, the back mask is in the right direction in the drawing with respect to the front mask. This is because the amount of leakage adjustment area 30a, 30b is formed in the second quadrant and the fourth quadrant so as to cancel out the crystal piece of the
一方、図１２は外形形成のエッチングマスクが図１１とは逆方向に、すなわち、裏面側のマスクが図面上左側に位置ずれ量ｅだけずれた場合を示す水晶振動子片７の駆動脚１１の断面図である。この場合は、図示するようにずれて偏って形成された水晶部分を打ち消すように、漏れ量調整エリア３０ａ、３０ｂを第１象限と第３象限とに形成すればよい。すなわち、第１象限と第３象限とに形成された漏れ量調整エリア３０ａ、３０ｂによって、振動脚１１の上下非対称が補正され、依然として断面形状は上下左右非対称であるが、振動脚全体の平均としての主軸３５は主軸３５´（実線）のように修正されて漏れ振動が抑制される。なお、図１２のエッチング深さを示すラインは省略している。
On the other hand, FIG. 12 shows the case where the etching mask for forming the outer shape is in the direction opposite to that in FIG. 11, that is, the case where the mask on the back surface side is shifted to the left side of the drawing by the positional shift amount e. It is sectional drawing. In this case, the leakage amount adjustment areas 30a and 30b may be formed in the first quadrant and the third quadrant so as to cancel out the crystal parts that are offset and biased as shown. That is, the vertical asymmetry of the
［製造工程の詳細説明６：エッチング工程：図１０、図１１、図１３］
次に漏れ量調整エリア３０と離調度調整エリア４０をエッチング加工するエッチング工程ＳＴ６を説明する。エッチング工程ＳＴ６は、前工程であるエッチング時間とトリミング量決定工程ＳＴ４、及び電極加工工程ＳＴ５の終了後、決定されたエッチング時間に基づき、電極加工工程ＳＴ５で加工された電極をマスクにして、水晶ウェハー１をエッチング液に浸漬して一括した時間エッチングを行う。
[Detailed Description of Manufacturing Process 6: Etching Process: FIGS. 10, 11, and 13]
Next, an etching process ST6 for etching the leakage
ここで、水晶振動子片７がエッチング工程ＳＴ６でエッチングされる領域を図１０によって説明する。図１０において、水晶振動子片７がエッチング液に浸漬されると、駆動電極２０ａ、２１ａや検出電極２２ａなどの電極で覆われていない全ての水晶の素地の領域がエッチング液に浸漬されるが、一般にＺカット水晶ウェハーを用いた場合、水晶の厚み方向であるＺ´軸方向のエッチング速度が速く、Ｘ軸方向のエッチング速度はそれよりも遅い特性を有している。これにより、Ｚ´軸方向である漏れ量調整エリア３０と離調度調整エリア４０の領域がエッチングによる腐食が進み、水晶振動子片７の側面であるＸ軸方向の腐食は進まない。
Here, the region where the
ここで、図１１の漏れ量調整エリア３０ａと３０ｂに示しているラインＥ１、Ｅ２、Ｅ３は、エッチング時間ｔ１、ｔ２、ｔ３によるエッチング深さの違いを示している。すなわち、ラインＥ１は、短いエッチング時間ｔ１によって漏れ量調整エリア３０ａと３０ｂの表面が腐食して加工されたエッチング深さを示している。また、ラインＥ２は、中位のエッチング時間ｔ２によって漏れ量調整エリア３０ａと３０ｂが加工されたエッチング深さを示しており、ラインＥ３は、長いエッチング時間ｔ３によって漏れ量調整エリア３０ａと３０ｂが加工されたエッチング深さを示している。 Here, lines E1, E2, and E3 shown in the leakage amount adjustment areas 30a and 30b in FIG. 11 show the difference in etching depth depending on the etching times t1, t2, and t3. That is, the line E1 indicates the etching depth processed by corroding the surfaces of the leakage amount adjusting areas 30a and 30b by the short etching time t1. A line E2 indicates an etching depth in which the leakage amount adjustment areas 30a and 30b are processed by the middle etching time t2, and a line E3 indicates that the leakage amount adjustment areas 30a and 30b are processed by the long etching time t3. The etched depth is shown.
このように、エッチング工程ＳＴ６でのエッチング時間を変えることによって、漏れ量調整エリア３０ａと３０ｂの水晶の素地を腐食させる深さを変えることが出来るので、エッチング時間の違いによってエッチング量が変化し、水晶振動子片７の漏れ振動に対する影響度を変えて、漏れ振動を調整することが出来る。なお、漏れ量の調整は、前述したように、このエッチング時間と共に、漏れ量調整エリア３０の長手方向の長さであるトリミング量Ｔｒの二つの要素を変えることによって行われる。このように、エッチング工程ＳＴ６は、エッチング時間と漏れ量に応じて加工された電極をマスクとした外形形状のエッチングを行う漏れ量調整工程を含んでいる。
Thus, by changing the etching time in the etching step ST6, the depth of corroding the quartz base of the leakage amount adjustment areas 30a and 30b can be changed, so the etching amount changes due to the difference in etching time, Leakage vibration can be adjusted by changing the degree of influence of the
次に、エッチング工程ＳＴ６による離調度調整について説明する。図１０で示すように、水晶振動子片７の検出脚１３には、主平面に水晶の素地が露出した離調度調整エリア４０が形成されている。この離調度調整エリア４０は、図示するように、検出脚１３の主表面の大部分を占めているので、離調度調整エリア４０の表面がエッチング加工によって腐食されると、検出脚１３の厚みが僅かではあるが薄くなり、面外振動である検出モードの共振周波数に影響を及ぼすことが出来る。
Next, the detuning degree adjustment by the etching process ST6 will be described. As shown in FIG. 10, the
図１３は水晶ウェハー１に形成された水晶振動子片７の検出脚１３の断面の一例であり
、図１０の切断線Ｄ−Ｄ´での断面を模式的に示した拡大断面図である。なお、残渣は省略して図示している。図１３において、４０ａは検出脚１３の表側の主平面に形成された離調度調整エリアであり、４０ｂは検出脚１３の裏側の主平面に形成された離調度調整エリアである。すなわち、離調度調整エリア４０ａは、検出電極２２ａによって覆われていない水晶の素地が露出したエリアであり、離調度調整エリア４０ｂは、検出電極２２ｂによって覆われていない水晶の素地が露出したエリアである。
FIG. 13 is an example of a cross-section of the
なお、離調度調整エリア４０ａと４０ｂに示すラインＥ１、Ｅ２、Ｅ３は、エッチング時間の違いによるエッチング深さの違いを示している。すなわち、漏れ量調整エリア３０ａと３０ｂと同様に、離調度調整エリア４０ａと４０ｂのラインＥ１は、短いエッチング時間ｔ１によって離調度調整エリア４０ａと４０ｂの表面が腐食して加工されたエッチング深さを示している。また、ラインＥ２は、中位のエッチング時間ｔ２によって離調度調整エリア４０ａと４０ｂが加工されたエッチング深さを示しており、ラインＥ３は、長いエッチング時間ｔ３によって離調度調整エリア４０ａと４０ｂが加工されたエッチング深さを示している。 Note that lines E1, E2, and E3 shown in the detuning degree adjustment areas 40a and 40b indicate differences in etching depth due to differences in etching time. That is, like the leakage amount adjustment areas 30a and 30b, the line E1 of the detuning degree adjustment areas 40a and 40b has an etching depth processed by corroding the surfaces of the detuning degree adjustment areas 40a and 40b due to the short etching time t1. Show. A line E2 indicates an etching depth in which the detuning degree adjustment areas 40a and 40b are processed by the middle etching time t2, and a line E3 indicates that the detuning degree adjustment areas 40a and 40b are processed by the long etching time t3. The etched depth is shown.
そして、たとえば、離調度調整エリア４０ａと４０ｂがラインＥ３までエッチングされれば、検出脚１３のＺ´軸方向の実質的な厚みは、図示するように、離調度調整エリア４０ａと４０ｂが対向する部分の厚みＴとなる。
For example, if the detuning adjustment areas 40a and 40b are etched to the line E3, the substantial thickness in the Z′-axis direction of the
このように、エッチング工程ＳＴ６でのエッチング時間ｔを変えることによって、離調度調整エリア４０ａと４０ｂのエッチング深さを変えることが出来るので、エッチング時間ｔを調整することで、水晶振動子片７の検出脚１３のＺ´軸方向の厚みＴを変化させて、検出モードの共振周波数を変えることが出来る。
As described above, the etching depth of the detuning adjustment areas 40a and 40b can be changed by changing the etching time t in the etching step ST6. Therefore, by adjusting the etching time t, The resonance frequency of the detection mode can be changed by changing the thickness T of the
すなわち、検出脚１３の厚みＴが薄くなれば、共振周波数を低くすることが出来るので、検出脚１３の共振周波数と駆動脚１１、１２の共振周波数の差である離調度を、このエッチング工程ＳＴ６によって検出脚１３をエッチング加工し、検出脚モードの共振周波数を下げることで、適正な離調度に調整することが出来る。なお、検出脚モードの共振周波数が駆動脚１１、１２の共振周波数よりある程度高くなるように、予め水晶振動子片７の外形形状を加工することで、離調度のずれの方向を限定できるので、エッチングによる離調度調整を容易に行うことが出来る。このように、エッチング工程ＳＴ６は、水晶振動子片の外形形状のエッチングを行って離調度を調整する離調度調整工程を含んでいる。
That is, if the thickness T of the
［製造工程の詳細説明７：電極加工工程とエッチング工程の繰り返し：図１］
次に、エッチング工程ＳＴ６が終了したならば、図１のフローチャートの説明で前述したように、漏れ量と離調度測定工程ＳＴ７で再度漏れ量と離調度を測定し、規格値判定工程ＳＴ８で判定して、必要に応じてエッチング時間とトリミング量決定工程ＳＴ４、電極加工工程ＳＴ５、エッチング工程ＳＴ６を繰り返して良い。なお、工程ＳＴ４からＳＴ６を繰り返す場合において、更にトリミング量を増やす必要がないときは、電極加工工程ＳＴ５はスキップして、エッチング工程ＳＴ６だけを実施しても良い。
[Detailed Description of Manufacturing Process 7: Repetition of Electrode Processing Process and Etching Process: FIG. 1]
Next, when the etching step ST6 is completed, as described above with reference to the flowchart of FIG. 1, the leakage amount and detuning degree are measured again in the leakage amount and detuning degree measurement step ST7, and the determination is made in the standard value determination step ST8. Then, the etching time and trimming amount determination step ST4, the electrode processing step ST5, and the etching step ST6 may be repeated as necessary. In the case of repeating steps ST4 to ST6, if it is not necessary to further increase the trimming amount, the electrode processing step ST5 may be skipped and only the etching step ST6 may be performed.
以上のように第１の実施形態は、まず、水晶振動子の離調度と漏れ量を測定し、離調度に応じたエッチング時間を決定し、決定したエッチング時間と測定した漏れ量とに応じて駆動電極を加工し、この加工された電極をマスクとしてエッチングを行うことによって、１回のエッチング工程で、漏れ量調整と離調度調整を同時に実施出来ることが、最大のメリットである。これにより、調整工程の無駄を省いて大幅に簡素化した水晶振動子の製造方法を実現できる。 As described above, in the first embodiment, first, the detuning degree and leakage amount of the crystal resonator are measured, the etching time according to the detuning degree is determined, and the determined etching time and the measured leakage amount are determined. The greatest merit is that the drive electrode is processed, and etching is performed using the processed electrode as a mask, so that the leakage amount adjustment and the detuning adjustment can be simultaneously performed in one etching process. As a result, it is possible to realize a method of manufacturing a crystal resonator that is greatly simplified by eliminating the adjustment process.
また、漏れ量調整と離調度調整のためのエッチング加工は、水晶ウェハーをエッチング
液に浸漬して実施出来るので、調整工程を水晶ウェハー単体で一括して行うことが出来、水晶振動子の大量生産を容易に実現することが出来る。また、漏れ量調整と離調度調整を共にエッチングによって行えるので、水晶振動子片に外力を加えることなく微細な調整が可能であり、特性ばらつきが少ない高性能な水晶振動子を製造できる。
In addition, the etching process for adjusting the amount of leakage and adjusting the degree of detuning can be performed by immersing the crystal wafer in the etching solution. Can be easily realized. Further, since both the leakage amount adjustment and the detuning degree adjustment can be performed by etching, fine adjustment is possible without applying an external force to the crystal resonator piece, and a high-performance crystal resonator with little characteristic variation can be manufactured.
［第２の実施形態の製造工程順の説明：図１４］
次に、第２の実施形態の製造方法の工程順を図１４のフローチャートを用いて説明する。第２の実施形態は、水晶ウェハーに形成された水晶振動子片の電極形成後に離調度測定を実施し、水晶振動子片の表面を均一にエッチングするために電極剥離を行った後、水晶ウェハーを一括してエッチングによる離調度調整を行い、その後、再び電極形成工程を実施した後、第１の実施形態の工程により漏れ量調整と離調度調整を同時に実施して、離調度が適正値から大きく離れた水晶振動子片を調整する製造方法である。
[Description of Manufacturing Process Order of Second Embodiment: FIG. 14]
Next, the process sequence of the manufacturing method of the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. In the second embodiment, the degree of detuning is measured after forming the electrodes of the crystal resonator piece formed on the crystal wafer, and after removing the electrodes to uniformly etch the surface of the crystal resonator piece, the crystal wafer After adjusting the degree of detuning by etching and performing the electrode formation process again, the leakage amount adjustment and the degree of detuning are adjusted at the same time by the process of the first embodiment. This is a manufacturing method for adjusting a crystal resonator piece that is largely separated.
なお、各工程の詳細は後述するが、工程の一部は、第１の実施形態の工程と同様であるので、重複する説明は一部省略する。また、説明の前提として本実施形態の水晶振動子の製造方法は、単一の水晶ウェハーに複数の水晶振動子を形成し、水晶振動子の集合体として一括して製造する製造方法を例示する。もちろん、この集合体による一括製造に限定されるものではなく、１つの水晶ウェハーや水晶板に対して１つの水晶振動子を形成する製造方法でも、本実施形態は適応可能である。 Although details of each process will be described later, a part of the process is the same as the process of the first embodiment, and thus a part of the overlapping description is omitted. In addition, as a premise for explanation, the crystal resonator manufacturing method of the present embodiment exemplifies a manufacturing method in which a plurality of crystal resonators are formed on a single crystal wafer, and the crystal resonator is collectively manufactured. . Of course, the present embodiment is not limited to collective manufacturing using this assembly, and the present embodiment can also be applied to a manufacturing method in which one crystal resonator is formed on one crystal wafer or crystal plate.
図１４において、まず製造工程の最初に単一の水晶板である水晶ウェハーに耐エッチング用マスク部材を形成し、水晶ウェハーに複数の水晶振動子片の外形形状を形成する（外形形成工程：ＳＴ１０）。この外形形成工程ＳＴ１０は、前述の第１の実施形態の外形形成工程ＳＴ１と同様であるので詳細な説明は省略する。 In FIG. 14, first, an etching-resistant mask member is formed on a crystal wafer that is a single crystal plate at the beginning of the manufacturing process, and the outer shape of a plurality of crystal resonator pieces is formed on the crystal wafer (outer shape forming step: ST10). ). Since the outer shape forming step ST10 is the same as the outer shape forming step ST1 of the first embodiment described above, detailed description thereof is omitted.
次に、形成された水晶振動子片の振動脚を構成する主平面または側面に電極を形成する（電極形成工程：ＳＴ１１）。この電極形成工程ＳＴ１１は、前述の第１の実施形態の電極形成工程ＳＴ２と同様であるので詳細な説明は省略する。なお、この電極形成工程ＳＴ１１で形成される電極は、後工程である離調度測定工程で離調度を測定するための測定用電極である。 Next, an electrode is formed on the main plane or the side surface that constitutes the vibration leg of the formed crystal resonator element (electrode formation step: ST11). Since this electrode formation step ST11 is similar to the electrode formation step ST2 of the first embodiment described above, detailed description thereof is omitted. In addition, the electrode formed in this electrode formation process ST11 is a measurement electrode for measuring the detuning degree in the detuning degree measuring process which is a subsequent process.
次に、水晶ウェハーに形成された各々の水晶振動子片を駆動して、離調度を測定する（離調度測定工程：ＳＴ１２）。この離調度測定工程ＳＴ１２は、前述の第１の実施形態の漏れ量と離調度測定工程ＳＴ３の離調度測定と同様であるので詳細な説明は省略する。 Next, each crystal resonator piece formed on the quartz wafer is driven to measure the degree of detuning (detuning degree measuring step: ST12). The detuning degree measurement step ST12 is the same as the leakage amount and the detuning degree measurement of the detuning degree measurement step ST3 described above, and thus detailed description thereof is omitted.
次に、離調度測定工程ＳＴ１２で測定した各水晶振動子片の離調度を水晶ウェハー毎に平均化し、この離調度の平均化データに基づいて、水晶ウェハーを複数のランクにランク分けする（離調度ランク分け工程：ＳＴ１３）。そして、ランク毎に、後工程で行うエッチングのエッチング時間を決定する。 Next, the detuning degree of each crystal resonator piece measured in the detuning degree measurement step ST12 is averaged for each crystal wafer, and the quartz wafer is ranked into a plurality of ranks based on the averaged data of the detuning degree (separation). Furniture rank dividing step: ST13). Then, for each rank, an etching time of etching performed in a subsequent process is determined.
次に、ランク分けした水晶ウェハーの測定用電極のすべてを剥離して、水晶ウェハーの全体を水晶の素地が露出した状態に戻す（電極剥離工程：ＳＴ１４）。 Next, all the measurement electrodes of the crystal wafers that have been ranked are peeled off, and the whole crystal wafer is returned to a state in which the quartz base is exposed (electrode peeling step: ST14).
次に、離調度に基づいてランク分けされ、且つ、電極剥離された水晶ウェハーをランク毎に決定されたエッチング時間に基づいて、時間エッチングを行う（エッチング工程：ＳＴ１５）。このエッチングによって検出脚の共振周波数が変化して離調度が調整される。 Next, time-etching is performed on the crystal wafers that have been ranked based on the degree of detuning and on which the electrodes have been peeled off, based on the etching time determined for each rank (etching step: ST15). This etching changes the resonance frequency of the detection leg and adjusts the degree of detuning.
次に、離調度が調整された水晶ウェハー上の各水晶振動子片に、再び電極を形成する（電極形成工程：ＳＴ１６）。この電極形成工程ＳＴ１６は、前述の第１の実施形態の電極
形成工程ＳＴ２と同様であるので詳細な説明は省略する。
Next, an electrode is formed again on each crystal resonator piece on the crystal wafer whose detuning degree has been adjusted (electrode forming step: ST16). Since this electrode formation step ST16 is similar to the electrode formation step ST2 of the first embodiment described above, detailed description thereof is omitted.
次に、前述の第１の実施形態のフローチャート（図１参照）で示した漏れ量と離調度測定工程ＳＴ３へ進み、以降、工程ＳＴ３から工程ＳＴ８を実施して、漏れ量調整と離調度調整を行い、その後、封止工程に進んで水晶振動子を完成する。 Next, the flow proceeds to the leakage amount and detuning degree measurement step ST3 shown in the flowchart of the first embodiment (see FIG. 1), and thereafter, the steps ST3 to ST8 are carried out to adjust the leakage amount and the detuning degree. Then, the process proceeds to a sealing step to complete a crystal resonator.
このように、第２の実施形態の水晶振動子の製造方法は、製造工程が多少長くなるが、適正な離調度から大きく離れ、且つ、離調度のばらつきが大きい水晶振動子片を調整して良品とする製造方法として有効である。すなわち、本実施形態は工程ＳＴ１０から工程ＳＴ１６を実施して、適正な離調度から大きく離れている離調度をランク毎の時間エッチングで適正な離調度に近い離調度に、ばらつきを吸収しながら調整する。この本実施形態の工程ＳＴ１０から工程ＳＴ１６は、離調度の粗調整工程である。そして、離調度の粗調整工程終了後に実施する第１の実施形態の工程ＳＴ３から工程ＳＴ８は、離調度の微調整工程と漏れ量調整工程として実施される。 As described above, in the method of manufacturing the crystal resonator according to the second embodiment, the manufacturing process is slightly longer. However, the crystal resonator piece is far from the appropriate detuning degree and has a large variation in the detuning degree. It is effective as a manufacturing method to make a good product. In other words, in this embodiment, the process ST10 to the process ST16 are performed, and the detuning degree that is largely separated from the appropriate detuning degree is adjusted to the detuning degree that is close to the appropriate detuning degree by time etching for each rank while absorbing the variation. To do. Steps ST10 to ST16 of this embodiment are coarse adjustment steps for the degree of detuning. Then, the steps ST3 to ST8 of the first embodiment, which are performed after the end of the coarse adjustment step, are performed as a fine adjustment step and a leakage amount adjustment step.
［第２の実施形態の製造工程の詳細説明：図１５、図１６］
次に、第２の実施形態の各工程の詳細を説明する。なお、第１の実施形態の工程と重複する説明は省略し、第２の実施形態の特有の工程である離調度ランク分け工程ＳＴ１３、電極剥離工程ＳＴ１４、エッチング工程ＳＴ１５を中心に詳細説明を行う。
[Detailed Description of Manufacturing Process of Second Embodiment: FIGS. 15 and 16]
Next, details of each process of the second embodiment will be described. In addition, the description which overlaps with the process of 1st Embodiment is abbreviate | omitted, and it demonstrates in detail centering on the detuning degree ranking process ST13, electrode peeling process ST14, and etching process ST15 which are the processes peculiar to 2nd Embodiment. .
図１５は、第１の実施形態で示した図４の水晶ウェハー１の切断線Ｃ−Ｃ´での断面を模式的に示した断面図であって、水晶振動子片７の駆動脚１１、１２と検出脚１３との断面を示した図である。図１５（ａ）に示すように、電極形成工程ＳＴ１１によって測定用電極として水晶振動子片７の駆動脚１１、１２に駆動電極２０ａ〜２９ｄ、２１ａ〜２１ｄが形成され、検出脚１３に検出電極２２ａ、２２ｂ、検出ＧＮＤ電極２２ｃが形成される。
FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a cross section along the cutting line CC ′ of the
この測定用電極が形成された水晶振動子片７に対して離調度測定工程ＳＴ１２と離調度ランク分け工程ＳＴ１３が実施される。ここで、図１６を用いて離調度ランク分け工程ＳＴ１３の詳細を説明する。図１６において、離調度測定工程ＳＴ１２で測定した水晶ウェハー１の各水晶振動子片の離調度を平均化し、その離調度の平均化データに基づいて、一例として、それぞれの水晶ウェハー１をランクＡ、ランクＢ、ランクＣと３種類の離調度のランクに分類する。
A detuning degree measuring step ST12 and a detuning degree ranking step ST13 are performed on the
たとえば、ランクＡは適正な離調度に比較的近い離調度を有するグループであり、ランクＢは、適正な離調度から中程度離れた離調度を有するグループであり、ランクＣは、適正な離調度から最も大きく離れた離調度を有するグループである。そして、このランクＡ、Ｂ、Ｃごとに、離調度に応じたエッチング時間を決定する。 For example, rank A is a group having a degree of detuning that is relatively close to the appropriate degree of detuning, rank B is a group having a degree of detuning that is moderately separated from the degree of appropriate detuning, and rank C is an appropriate degree of detuning. This is a group having the degree of detuning farthest from. Then, an etching time corresponding to the degree of detuning is determined for each of ranks A, B, and C.
ここで、ランクごとのエッチング時間の決定は、前述した第１の実施形態のエッチング時間とトリミング量決定工程ＳＴ４で示したエッチング時間決定（図８参照）と同様な決定方法を採用することが出来る。すなわち、離調度のランクごとに目標離調度Δｆ０になるためのエッチング時間テーブルを設定し、ランクに応じたエッチング時間テーブルを選択してエッチング時間ｔを決定する。 Here, for the determination of the etching time for each rank, a determination method similar to the etching time and the etching time determination (see FIG. 8) shown in the trimming amount determination step ST4 of the first embodiment can be adopted. . That is, an etching time table for setting the target detuning degree Δf0 for each rank of the degree of detuning is set, and the etching time table corresponding to the rank is selected to determine the etching time t.
但し、第１の実施形態のエッチング時間決定の場合は、水晶振動子として適正な離調度を目標離調度Δｆ０としたが、本実施形態においての目標離調度Δｆ０は、後工程である第１の実施形態の工程ＳＴ３からＳＴ８によって調整される離調度を見積もり、その調整分を差し引いた離調度を目標離調度Δｆ０´としてエッチング時間テーブルを設定する。たとえば、本実施形態の後工程である第１の実施形態（工程ＳＴ３から工程ＳＴ８）にお
いて、一例として２００Ｈｚの離調度の調整が見積もれる場合は、本来の目標離調度Δｆ０に２００Ｈｚを加算した値を本実施形態の目標離調度Δｆ０´としてエッチング時間テーブルを作成するのである。
However, in the case of determining the etching time in the first embodiment, the appropriate detuning degree as the crystal resonator is set as the target detuning degree Δf0. However, the target detuning degree Δf0 in this embodiment is the first step which is a post process. The detuning degree adjusted in steps ST3 to ST8 of the embodiment is estimated, and the etching time table is set with the detuning degree obtained by subtracting the adjustment amount as the target detuning degree Δf0 ′. For example, in the first embodiment (step ST3 to step ST8) that is a subsequent process of the present embodiment, as an example, when the adjustment of the detuning degree of 200 Hz can be estimated, a value obtained by adding 200 Hz to the original target detuning degree Δf0 Is created using the target detuning degree Δf0 ′ of the present embodiment.
なお、第１の実施形態での離調度の調整見積もりは、水晶振動子片の漏れ量の値から実験的に求めることが可能である。また、離調度のランク分けは、３種類に限定されない。また、離調度のばらつきが小さい場合は、離調度ランク分け工程ＳＴ１３は実施せず、一つのランクに固定してエッチング時間を決定しても良い。 It should be noted that the adjustment estimate of the degree of detuning in the first embodiment can be obtained experimentally from the value of the leakage amount of the crystal resonator element. Further, the rank division of the degree of detuning is not limited to three types. When the variation in the degree of detuning is small, the detuning degree ranking step ST13 may not be performed, and the etching time may be determined by fixing to one rank.
次に、図１５（ｂ）に示すように、ランク分けされた水晶振動子片７は電極剥離工程ＳＴ１４が実施され、すべての電極が剥離される。すなわち、駆動脚１１、１２に形成されていた駆動電極２０ａ〜２９ｄ、２１ａ〜２１ｄ、及び、検出脚１３に形成されていた検出電極２２ａ、２２ｂ、検出ＧＮＤ電極２２ｃの全てが剥離され、水晶振動子片７のすべての表面は水晶の素地が露出された状態となる。
Next, as shown in FIG. 15B, the ranked
次に、図１５（ｃ）に示すように、すべての電極が剥離された水晶振動子片７に対して、エッチング工程ＳＴ１５が実施される。このエッチング工程ＳＴ１５は、第１の実施形態で示したエッチング工程ＳＴ６と同様の工程であるが、エッチング工程ＳＴ１５は、前述したように、全ての電極が剥離された水晶振動子片７に対してエッチング加工される点が異なっている。
Next, as shown in FIG. 15C, an etching step ST15 is performed on the
すなわち、エッチング工程ＳＴ１５では、水晶振動子片７の全ての表面がエッチング液に浸漬される。そして、第１の実施形態と同様に、水晶振動子片７は水晶の厚み方向であるＺ´軸方向のエッチング速度が速く、Ｘ軸方向のエッチング速度はそれよりも遅い特性を有しているので、Ｚ´軸方向である表面と裏面の主平面がエッチングによる腐食が進み、水晶振動子片７の側面であるＸ軸方向の腐食は進まない。
That is, in the etching step ST15, the entire surface of the
これにより、駆動脚１１、１２と検出脚１３の表面と裏面の主平面がエッチング領域１５としてエッチング加工されて、駆動脚１１、１２と検出脚１３のＺ´軸方向の厚みがエッチング時間に応じて薄くなる。すなわち、エッチング時間が短ければ、厚みの変化は僅かであり、エッチング時間が長ければ、厚みの変化は大きくなり、厚みは薄くなる。
As a result, the main planes of the front and back surfaces of the
ここで、駆動モードの共振周波数は面内の屈曲振動なので駆動脚１１、１２のＸ軸方向の幅に略比例する。一方、検出モードの共振周波数は面外の屈曲振動なので、駆動脚１１，１２、検出脚１３の厚みに略比例する。駆動脚１１、１２のＸ軸方向の幅に対して、検出脚１３のＸ軸方向の幅を狭くすれば、検出脚１３の方が厚みの変化に対して検出モードの共振周波数に与える影響が大きく、検出脚の離調度調整エリア４０が開口していれば検出モードの周波数調整が可能である。また、エッチングによって駆動脚１１、１２の幅も減少するため、駆動モードの共振周波数も検出モードの共振周波数も共に減少するが、水晶のエッチング異方性により厚み方向のエッチング量の方がはるかに大きいため、駆動モード共振周波数に比べて検出モードの共振周波数の減少幅が大きくなる。
Here, since the resonance frequency of the drive mode is in-plane bending vibration, it is substantially proportional to the width of the
ここで、検出脚１３の共振周波数が駆動脚１１、１２の共振周波数より高く設定されていれば、エッチング工程ＳＴ１５によって、検出脚１３の共振周波数のほうが大きく減少するので、検出脚１３の共振周波数は駆動脚１１、１２の共振周波数に近づくことになる。そして、検出脚１３の共振周波数と駆動脚１１、１２の共振周波数の差が離調度であるので、この離調度をエッチング工程ＳＴ１５のエッチング時間に応じて減少させ、前述した目標離調度Δｆ０´近傍に調整することが出来る。
Here, if the resonance frequency of the
また、前述したように、水晶ウェハー１は離調度の大きさに応じてランク分けされ、そ
のランクに応じてエッチング時間が異なるので、エッチング工程ＳＴ１５によって離調度のばらつきも吸収することが出来る。また、エッチング工程ＳＴ１５によるエッチングは、前述したように、水晶振動子片７のすべての電極が剥離された状態で行われるので、水晶振動子片７のすべての表面を均一にエッチングすることが出来る。これにより、水晶振動子片７の表面がエッチング加工によって凹凸になることを防ぎ、水晶振動子の特性に悪影響を及ぼすことなく、確実に離調度を調整することが出来る。
Further, as described above, the
次に、図１５（ｄ）に示すように、エッチングが終了した水晶振動子片７に対して電極形成工程ＳＴ１６を実施して、水晶振動子片７の駆動脚１１、１２と検出脚１３の主平面と側面に、駆動電極２０ａ〜２９ｄ、２１ａ〜２１ｄ、及び、検出電極２２ａ、２２ｂ、検出ＧＮＤ電極２２ｃが形成される。これによって、水晶振動子片７に再び電極が形成されるので、外部から駆動信号を供給すれば、振動して動作することが出来る。
Next, as shown in FIG. 15D, an electrode forming step ST16 is performed on the
本実施形態は、この電極形成工程ＳＴ１６を実施したのちに、離調度の微調整、及び漏れ量調整として、第１の実施形態（工程ＳＴ３から工程ＳＴ８）を実施して、水晶振動子の調整工程を完了する。なお、第１の実施形態の各工程の説明は、重複するので省略する。 In the present embodiment, after this electrode formation step ST16 is performed, the first embodiment (step ST3 to step ST8) is performed as fine adjustment of the degree of detuning and leakage amount adjustment, thereby adjusting the crystal resonator. Complete the process. In addition, since description of each process of 1st Embodiment overlaps, it abbreviate | omits.
以上のように第２の実施形態は、水晶ウェハー１に形成された水晶振動子片７の電極形成後に離調度測定を実施し、電極剥離を行った後に離調度に基づいてランク分けした水晶ウェハー１を一括してエッチングを行い、離調度を粗調整して目標離調度Δｆ０´に調整し、その後、再び電極形成工程を実施した後に、第１の実施形態の工程（ＳＴ３からＳＴ８）によって離調度を微調整して目標離調度Δｆ０に調整し、同時に漏れ量調整も行う。
As described above, in the second embodiment, the detuning degree measurement is performed after forming the electrodes of the
これにより、離調度の調整を二段階で行うことで、離調度が適正な値から大きく離れている水晶振動子片を、不良品とせずに調整によって良品にできるので、水晶振動子の製造歩留まりを大きく向上することが出来る。また、二段階による離調度調整は、粗調整と微調整に分けられるので、ばらつきの大きな離調度を高精度に調整することが可能となり、出力が大きく、且つ、安定した出力を備えた水晶振動子の製造方法を提供することが出来る。 As a result, by adjusting the degree of detuning in two stages, crystal resonator pieces whose detuning degree is far from the appropriate value can be made non-defective and can be made good by adjustment. Can be greatly improved. In addition, since the detuning adjustment in two stages can be divided into coarse adjustment and fine adjustment, it is possible to adjust the detuning degree with large variation with high accuracy, large output, and crystal vibration with stable output. A child manufacturing method can be provided.
［第３の実施形態の製造工程順の説明：図１７］
次に、第３の実施形態の製造方法の工程順を図１７のフローチャートを用いて説明する。第３の実施形態は、第２の実施形態の電極形成工程ＳＴ１６を実施した後に、漏れ量と離調度の測定工程を実施し、一定のエッチング時間に基づいた電極のトリミング量を決定して電極加工工程を実施し、この加工された電極をマスクにして簡略化したエッチング工程によって漏れ量と離調度の調整を行う製造方法である。
[Description of Order of Manufacturing Process of Third Embodiment: FIG. 17]
Next, the process sequence of the manufacturing method of the third embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. In the third embodiment, after performing the electrode forming step ST16 of the second embodiment, the leakage amount and the degree of detuning are measured, and the electrode trimming amount is determined based on a certain etching time to determine the electrode This is a manufacturing method in which a processing step is performed and the amount of leakage and the degree of detuning are adjusted by a simplified etching step using the processed electrode as a mask.
なお、各工程の詳細は後述するが、工程の一部は、第１及び第２の実施形態の工程と同様であるので、重複する説明は一部省略する。また、説明の前提として本実施形態の水晶振動子の製造方法は、単一の水晶ウェハーに複数の水晶振動子を形成し、水晶振動子の集合体として一括して製造する製造方法を例示する。もちろん、この集合体による一括製造に限定されるものではなく、１つの水晶ウェハーや水晶板に対して１つの水晶振動子を形成する製造方法でも、本実施形態は適応可能である。 Although details of each process will be described later, a part of the process is the same as the process of the first and second embodiments, and thus a part of the overlapping description is omitted. In addition, as a premise for explanation, the crystal resonator manufacturing method of the present embodiment exemplifies a manufacturing method in which a plurality of crystal resonators are formed on a single crystal wafer, and the crystal resonator is collectively manufactured. . Of course, the present embodiment is not limited to collective manufacturing using this assembly, and the present embodiment can also be applied to a manufacturing method in which one crystal resonator is formed on one crystal wafer or crystal plate.
図１７において、第２実施形態による工程ＳＴ１０から工程ＳＴ１６（図１４参照）を実施した後、水晶ウェハーに形成された各々の水晶振動子片を駆動して、漏れ振動の漏れ量と離調度を測定する（漏れ量と離調度測定工程：ＳＴ２０）。なお、漏れ量と離調度測定工程ＳＴ２０は、水晶ウェハーに形成される全ての水晶振動子片を測定するが、漏れ量
と離調度のばらつきが少ない場合などは、抜き取り等で測定を行ってもよい。
In FIG. 17, after performing steps ST <b> 10 to ST <b> 16 (see FIG. 14) according to the second embodiment, each crystal resonator piece formed on the crystal wafer is driven, and the leakage amount and detuning degree of the leakage vibration are determined. Measure (leakage and detuning measurement step: ST20). Note that the leakage amount and detuning degree measurement step ST20 measures all the crystal resonator pieces formed on the quartz wafer. However, if there is little variation in the leakage amount and the degree of detuning, the measurement may be performed by sampling or the like. Good.
次に、漏れ量と離調度測定工程ＳＴ２０で得た漏れ量の測定結果と、予め決定したエッチング時間とに基づいて駆動脚の電極の一部を除去するトリミング量を決定する（トリミング量決定工程：ＳＴ２１）。 Next, a trimming amount for removing a part of the electrode of the driving leg is determined based on the leakage amount and the measurement result of the leakage amount obtained in the detuning degree measurement step ST20 and a predetermined etching time (trimming amount determination step). : ST21).
次に、決定されたトリミング量に基づいて、各々の水晶振動子片の電極の一部分をトリミングする（電極加工工程：ＳＴ２２）。この工程でトリミングされる電極は、前述の図２に示す例では、駆動電極２０、２１の漏れ量調整エリア３０である。
Next, based on the determined trimming amount, a part of the electrode of each crystal resonator piece is trimmed (electrode processing step: ST22). The electrode trimmed in this process is the leakage
次に、電極加工工程ＳＴ２２で加工された電極をマスクにして、水晶ウェハーを一括してエッチングする（エッチング工程：ＳＴ２３）。この工程でのエッチング時間は、前述したように予め決められた一定のエッチング時間である。また、この工程でエッチングされる主な領域は、図２に示す例では、駆動脚１１、１２の漏れ量調整エリア３０と、検出脚１３の離調度調整エリア４０である。
Next, the crystal wafer is collectively etched using the electrode processed in the electrode processing step ST22 as a mask (etching step: ST23). The etching time in this step is a constant etching time determined in advance as described above. Further, the main regions etched in this step are a leakage
すなわち、駆動脚１１、１２の漏れ量調整エリア３０がエッチングされることによって、このエリアの表面が腐食し、駆動脚１１、１２のＺ´軸方向が削られるので、漏れ量を調整することが出来る（図１１参照）。また、検出脚１３の離調度調整エリア４０がエッチングされることによって、このエリアの検出脚１３のＺ´軸方向の厚みが薄くなるので検出モードの共振周波数が低くなり、離調度を調整することが出来る（図１３参照）。
That is, when the leakage
次に、エッチング工程ＳＴ２３の途中で、一旦、エッチング作業を中断してエッチング工程ＳＴ２３は終了し、水晶ウェハーに形成された各々の水晶振動子片を駆動して、漏れ振動の漏れ量と離調度を再度測定する（漏れ量と離調度測定工程：ＳＴ２４）。なお、漏れ量と離調度測定工程は、水晶ウェハーに形成される全ての水晶振動子片を測定するが、漏れ量と離調度のばらつきが少ない場合などは、抜き取り等で測定を行ってもよい。 Next, in the middle of the etching process ST23, the etching operation is temporarily interrupted to finish the etching process ST23, and each crystal resonator piece formed on the crystal wafer is driven, and the leakage amount and detuning degree of the leakage vibration are driven. Is measured again (leakage and detuning measurement step: ST24). In the leakage amount and detuning degree measurement step, all quartz crystal resonator pieces formed on the quartz wafer are measured. However, when there is little variation in the leakage amount and detuning degree, measurement may be performed by sampling or the like. .
次に、漏れ量と離調度測定工程ＳＴ２４で得た測定結果を所定の規格値と比較し、漏れ量と離調度が規格値以内であるかを判定する（規格値判定工程：ＳＴ２５）。ここで、肯定判定（漏れ量と離調度が共に所定の規格値以内）であれば、水晶振動子片を封止する封止工程に進み、水晶振動子を完成する。また、否定判定（漏れ量と離調度が所定の規格値以外）であれば、次の工程に進む。 Next, the measurement result obtained in the leakage amount and detuning degree measurement step ST24 is compared with a predetermined standard value, and it is determined whether the leakage amount and the degree of detuning are within the standard value (standard value determination step: ST25). Here, if the determination is affirmative (both the amount of leakage and the degree of detuning are within predetermined standard values), the process proceeds to a sealing step for sealing the crystal resonator piece, and the crystal resonator is completed. On the other hand, if the determination is negative (the amount of leakage and the degree of detuning are other than predetermined standard values), the process proceeds to the next step.
次に、規格値判定工程ＳＴ２５で否定判定がなされたならば、漏れ量の測定値に応じて、追加の電極トリミングを行う（追加電極加工工程：ＳＴ２６）。ここで、想定される漏れ量から大きくずれてなく、現在のトリミング量（すなわち、現在の漏れ量調整エリア３０）で十分と判定できれば、図示しないが電極加工工程ＳＴ２６はスキップして、更なるトリミングは行わなくても良い。 Next, if a negative determination is made in the standard value determination step ST25, additional electrode trimming is performed according to the measured value of the leakage amount (additional electrode processing step: ST26). Here, if it is determined that the current trimming amount (that is, the current leak amount adjustment area 30) is sufficient without deviating greatly from the assumed leak amount, the electrode machining step ST26 is skipped and further trimming is performed, although not shown. Is not necessary.
次に、電極加工された電極をマスクにして、再度、水晶ウェハーを一括してエッチングを行う（エッチング工程：ＳＴ２７）。なお、このエッチング工程ＳＴ２７でのエッチング時間は、前述のエッチング工程ＳＴ２３で中断した残りのエッチング時間である。
すなわち、エッチング工程ＳＴ２３によって、決定されている一定のエッチング時間の途中までを実施し、測定と追加トリミング後に、エッチング工程ＳＴ２７において残り時間のエッチングを行う。よって、エッチング工程ＳＴ２３とＳＴ２７の両方のエッチング時間の合計が、決められた一定のエッチング時間となる。このエッチング工程ＳＴ２３とＳＴ２７によって、漏れ量と離調度が更に調整される。
Next, using the processed electrode as a mask, the quartz wafer is again etched all at once (etching step: ST27). Note that the etching time in this etching step ST27 is the remaining etching time interrupted in the above-described etching step ST23.
That is, the etching process ST23 is performed up to the middle of the determined etching time, and after the measurement and additional trimming, the remaining time is etched in the etching process ST27. Therefore, the sum of the etching times of both the etching steps ST23 and ST27 becomes a predetermined constant etching time. Through the etching steps ST23 and ST27, the leakage amount and the degree of detuning are further adjusted.
次に、水晶ウェハーに形成された各々の水晶振動子片を駆動して、漏れ振動の漏れ量と
離調度を再度測定する（漏れ量と離調度測定工程：ＳＴ２８）。なお、漏れ量と離調度測定工程は、水晶ウェハーに形成される全ての水晶振動子片を測定するが、漏れ量と離調度のばらつきが少ない場合などは、抜き取り等で測定を行ってもよい。この漏れ量と離調度測定工程ＳＴ２８は確認のための測定であり、エッチング工程ＳＴ２３とＳＴ２７によって漏れ量と離調度が調整されたことを確認後、水晶振動子片を封止する封止工程に進み、水晶振動子を完成する。
Next, each crystal resonator piece formed on the quartz wafer is driven, and the leakage amount and detuning degree of the leakage vibration are measured again (leakage amount and detuning degree measuring step: ST28). In the leakage amount and detuning degree measurement step, all quartz crystal resonator pieces formed on the quartz wafer are measured. However, when there is little variation in the leakage amount and detuning degree, measurement may be performed by sampling or the like. . This leakage amount and detuning degree measurement step ST28 is a measurement for confirmation, and after confirming that the leakage amount and degree of detuning have been adjusted by the etching steps ST23 and ST27, a sealing step for sealing the crystal resonator piece is performed. Proceed to complete the crystal unit.
なお、この漏れ量と離調度測定工程ＳＴ２８の測定結果で、再度、調整が必要であると判定されれば、図１７のフローチャートには示していないが、追加電極加工工程ＳＴ２６、またはエッチング工程ＳＴ２７に戻って、再度調整を行っても良い。 If it is determined that the adjustment is necessary again based on the measurement result of the leakage amount and the detuning degree measurement step ST28, the additional electrode processing step ST26 or the etching step ST27 is not shown in the flowchart of FIG. You may return to and adjust again.
このように、第３の実施形態の水晶振動子の製造方法は、製造工程が多少長くなるが、適正な離調度から大きく離れ、且つ、離調度のばらつきが大きい水晶振動子片の離調度と漏れ量を調整する製造方法として有効である。すなわち、第２の実施形態で示した工程ＳＴ１０から工程ＳＴ１６を実施して、適正な離調度から大きく離れている離調度をランクごとに決めたエッチングによって、適正な離調度に近い離調度に、ばらつきを吸収しながら粗調整する。次に、本実施形態の工程ＳＴ２０から工程ＳＴ２８によって、一定のエッチング時間による簡略化したエッチング工程によって漏れ量と離調度を同時に調整することが出来る。 As described above, the manufacturing method of the crystal resonator according to the third embodiment slightly increases the manufacturing process, but greatly deviates from the appropriate detuning degree and has a large variation in the degree of detuning. This is effective as a manufacturing method for adjusting the amount of leakage. That is, the steps ST10 to ST16 shown in the second embodiment are performed, and the detuning degree that is largely separated from the appropriate detuning degree is determined by etching for each rank, so that the detuning degree close to the appropriate detuning degree is obtained. Make coarse adjustments while absorbing variations. Next, the leak amount and the degree of detuning can be simultaneously adjusted by the simplified etching process with a certain etching time by the process ST20 to the process ST28 of the present embodiment.
［第３の実施形態の製造工程の詳細説明：図１８、図１９］
次に、第３の実施形態の各工程の詳細を説明する。なお、第１及び第２の実施形態の工程と重複する説明は省略し、第３の実施形態の特有の工程であるトリミング量決定工程ＳＴ２１、電極加工工程ＳＴ２２、ＳＴ２６、及び一定時間によるエッチング工程ＳＴ２３、ＳＴ２７を中心に詳細説明を行う。
[Detailed Description of Manufacturing Process of Third Embodiment: FIGS. 18 and 19]
Next, details of each process of the third embodiment will be described. In addition, the description which overlaps with the process of 1st and 2nd embodiment is abbreviate | omitted, Trimming amount determination process ST21 which is the process peculiar to 3rd Embodiment, electrode processing process ST22, ST26, and the etching process by fixed time A detailed description will be given focusing on ST23 and ST27.
図１８は、電極加工工程ＳＴ２２のトリミング加工の一例と、エッチング工程における漏れ量調整を説明している。図１８（ａ）は、決められた一定のエッチング時間に応じた電極加工工程ＳＴ２２での３種類のトリミング量Ｔｒを示している。図１８（ａ）において、測定された漏れ量ＲＫ３が大きな漏れ量である場合、そのトリミング量Ｔｒ４３は３種類の中で最も大きいトリミング量となる。また、測定された漏れ量ＲＫ２が中程度の漏れ量である場合は、そのトリミング量Ｔｒ４２は３種類の中で中程度のトリミング量となる。また、測定された漏れ量ＲＫ１が小さな漏れ量である場合は、そのトリミング量Ｔｒ４１は３種類の中で最も小さいトリミング量となる。なお、ここでは説明の都合上、３種類のトリミング量を示したが、このトリミング量は測定された漏れ量に応じて、さらに細分化して決定して良いことはもちろんである。 FIG. 18 illustrates an example of trimming processing in the electrode processing step ST22 and leakage amount adjustment in the etching step. FIG. 18A shows three types of trimming amounts Tr in the electrode processing step ST22 corresponding to a predetermined etching time. In FIG. 18A, when the measured leakage amount RK3 is a large leakage amount, the trimming amount Tr43 is the largest trimming amount among the three types. When the measured leakage amount RK2 is a medium leakage amount, the trimming amount Tr42 is a medium trimming amount among the three types. When the measured leakage amount RK1 is a small leakage amount, the trimming amount Tr41 is the smallest trimming amount among the three types. Here, for convenience of explanation, three types of trimming amounts are shown, but it is needless to say that these trimming amounts may be further subdivided and determined according to the measured leakage amount.
図１８（ｂ）は、エッチング工程でのエッチング時間の進行による漏れ量調整の推移を想定したグラフである。図１８（ｂ）において、横軸はエッチング工程ＳＴ２３、ＳＴ２７でのエッチング時間ｔであり、軸上のｔ１０は予め決定された一定のエッチング時間を示している。縦軸は測定で得られた水晶振動子片７の漏れ量ＲＫであり、軸上のＲＫ１は少ない漏れ量の場合であり、ＲＫ２は中程度の漏れ量の場合であり、ＲＫ３は大きい漏れ量の場合である。また、軸上のＲＫ０は漏れ量が零となる目標漏れ量である。
すなわち、漏れ量調整はエッチング工程ＳＴ２３、ＳＴ２７によって、この目標漏れ量ＲＫ０を目指してエッチングを行うのである。
FIG. 18B is a graph assuming a transition of the leakage amount adjustment due to the progress of the etching time in the etching process. In FIG. 18B, the horizontal axis represents the etching time t in the etching steps ST23 and ST27, and t10 on the axis represents a predetermined etching time. The vertical axis represents the leakage amount RK of the
In other words, the leakage amount is adjusted by etching steps ST23 and ST27 with the aim of this target leakage amount RK0.
ここで、少ない漏れ量ＲＫ１を有する水晶振動子片７に対してエッチング加工が実施されると、エッチングが進むにつれて漏れ量は少しずつ減少し、エッチング時間ｔ１０に到達した時点で、漏れ量は目標漏れ量ＲＫ０近傍の値となる（ラインＬ１）。また、中程度の漏れ量ＲＫ２を有する水晶振動子片に対してエッチング加工が実施されると、エッチン
グが進むにつれて漏れ量は少しずつ減少し、エッチング時間ｔ１０に到達した時点で、漏れ量は目標漏れ量ＲＫ０近傍の値となる（ラインＬ２）。同様に、大きな漏れ量ＲＫ３を有する水晶振動子片に対してエッチング加工が実施されると、エッチングが進むにつれて漏れ量は少しずつ減少し、エッチング時間ｔ１０に到達した時点で、漏れ量は目標漏れ量ＲＫ０近傍の値となる（ラインＬ３）。
Here, when etching is performed on the
ここで、エッチング時間ｔの経過と共に、漏れ量の推移を想定したラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３の傾きがそれぞれ異なる訳は、それぞれの水晶振動子片７に対するトリミング量が異なるからである。すなわち、漏れ量ＲＫ３に応じて最も長いトリミング量Ｔｒ４３を有する水晶振動子片７は、エッチング時間に対するエッチング量の増加が早いので、ラインＬ３の傾きが最も大きくなる。また、漏れ量ＲＫ２に応じて中程度のトリミング量Ｔｒ４２を有する水晶振動子片７は、エッチング時間に対するエッチング量の増加が中程度なので、ラインＬ２の傾きは中程度である。また、漏れ量ＲＫ１に応じて最も短いトリミング量Ｔｒ４１を有する水晶振動子片７は、エッチング時間に対するエッチング量の増加が遅いので、ラインＬ１の傾きが最も少なくなる。
Here, as the etching time t elapses, the inclinations of the lines L1, L2, and L3 assuming the transition of the leakage amount are different from each other because the trimming amounts for the respective
このように、電極加工工程ＳＴ２２は、測定された漏れ量ＲＫに基づき、決定された一定のエッチング時間ｔ１０でエッチング加工を実施することによって、目標漏れ量ＲＫ０となる漏れ量の推移を想定し、電極のトリミング量Ｔｒを決定して電極加工を実施するのである。 As described above, the electrode processing step ST22 assumes the transition of the leakage amount that becomes the target leakage amount RK0 by performing the etching process with the determined constant etching time t10 based on the measured leakage amount RK. The electrode trimming amount Tr is determined and the electrode processing is performed.
次に、実際のエッチング工程ＳＴ２３、ＳＴ２７と追加の電極加工工程ＳＴ２６について、漏れ量ＲＫ３が測定された水晶振動子片の場合を例として図１９と図２０を用いて説明する。図１９は、エッチング工程ＳＴ２３とＳＴ２７のエッチング加工による漏れ量ＲＫの推移の一例を示しており、横軸はエッチング時間ｔであり、縦軸は漏れ量ＲＫである。
図１９において、エッチング工程ＳＴ２３は、エッチングを開始してから、エッチング時間ｔ９までエッチング加工を行う。また、エッチング工程ＳＴ２７は、エッチング時間ｔ９の時点で、工程ＳＴ２４からＳＴ２６を実施後、決定されているエッチング時間ｔ１０まで残りのエッチング加工を行う。
Next, the actual etching steps ST23 and ST27 and the additional electrode processing step ST26 will be described with reference to FIG. 19 and FIG. 20 as an example of the case of a crystal resonator piece in which the leakage amount RK3 is measured. FIG. 19 shows an example of the transition of the leakage amount RK due to the etching processes ST23 and ST27. The horizontal axis represents the etching time t, and the vertical axis represents the leakage amount RK.
In FIG. 19, in the etching step ST23, the etching process is performed until the etching time t9 after the etching is started. In addition, in the etching process ST27, at the time of the etching time t9, after performing the processes ST24 to ST26, the remaining etching processing is performed until the determined etching time t10.
ここで、ラインＬ３ａは、実際のエッチング加工による漏れ量の推移が、前述の図１８（ｂ）で示した大きな漏れ量ＲＫ３を有する水晶振動子片に対してエッチング時間に応じた漏れ量の推移の想定（ラインＬ３）と重なった場合である。この漏れ量推移のラインＬ３ａは、このままエッチング工程ＳＴ２７を実施すれば、エッチング時間ｔ１０において、漏れ量が零の目標漏れ量ＲＫ０の近傍となる。よって、漏れ量がエッチング工程ＳＴ２３終了時（エッチング時間ｔ９）に、ラインＬ３ａ上の漏れ量ＲＫ３ａ近傍である場合は、追加電極加工工程ＳＴ２６はスキップして、エッチング工程ＳＴ２７を実施し、エッチングを完了させれば、水晶振動子片の漏れ量を目標漏れ量ＲＫ０近傍に調整することが出来る。 Here, in the line L3a, the change in the leakage amount due to the actual etching process is a change in the leakage amount according to the etching time with respect to the crystal resonator piece having the large leakage amount RK3 shown in FIG. This overlaps with the assumption (line L3). If the etching step ST27 is performed as it is, the leakage amount transition line L3a is close to the target leakage amount RK0 where the leakage amount is zero at the etching time t10. Therefore, when the leakage amount is near the leakage amount RK3a on the line L3a at the end of the etching step ST23 (etching time t9), the additional electrode processing step ST26 is skipped and the etching step ST27 is performed to complete the etching. By doing so, it is possible to adjust the leakage amount of the crystal resonator element to the vicinity of the target leakage amount RK0.
また、図１９のラインＬ３ｂは、エッチング加工による漏れ量の推移が、図１８（ｂ）で示した漏れ量推移の想定（ラインＬ３）より、何らかの原因によって誤差が生じて漏れ量の調整が進まない場合である。この漏れ量推移のラインＬ３ｂは、想定した漏れ量推移（ラインＬ３）より傾きが少ないので、このままエッチング工程ＳＴ２７を実施しても、エッチング時間ｔ１０で漏れ量は、破線で示すように漏れ量ＲＫ３ｂからＲＫ３ｂ´となるだけで、目標漏れ量ＲＫ０に達しない。このために、エッチング工程ＳＴ２３が終了したエッチング時間ｔ９の時点で、追加電極加工ＳＴ２６を実施し、漏れ量ＲＫ３ｂの値に応じて追加するトリミング量を決定し、電極のトリミング加工を行ってから、その電極をマスクとしてエッチング工程ＳＴ２７を実施し、残りのエッチング加工を行う。これによ
り、エッチング工程ＳＴ２７での漏れ量推移の傾きが大きくなって、エッチング時間ｔ１０が完了した時点で、漏れ量は、図示するように目標漏れ量ＲＫ０近傍に達することが出来る。
In addition, the line L3b in FIG. 19 shows that the transition of the leakage amount due to the etching process has an error due to some cause and the adjustment of the leakage amount proceeds from the assumption of the leakage amount transition shown in FIG. 18B (line L3). This is the case. Since the leakage amount transition line L3b has a smaller slope than the assumed leakage amount transition (line L3), even if the etching step ST27 is performed as it is, the leakage amount at the etching time t10 is the leakage amount RK3b as shown by the broken line. Only reaches RK3b ′ and does not reach the target leakage amount RK0. For this purpose, at the time of etching time t9 when the etching step ST23 is completed, the additional electrode processing ST26 is performed, the trimming amount to be added is determined according to the value of the leakage amount RK3b, and the electrode trimming processing is performed. Etching step ST27 is performed using the electrode as a mask, and the remaining etching process is performed. As a result, the slope of the leakage amount transition in the etching step ST27 increases, and when the etching time t10 is completed, the leakage amount can reach the vicinity of the target leakage amount RK0 as shown in the figure.
また、図１９のラインＬ３ｃは、エッチング加工による漏れ量の推移が、図１８（ｂ）で示した漏れ量の推移の想定（ラインＬ３）より、何らかの原因によって誤差が生じて漏れ量の調整が進み過ぎた場合である。この漏れ量推移のラインＬ３ｃは、想定した漏れ量推移（ラインＬ３）より傾きが大きいので、このままエッチング工程ＳＴ２７を実施すると、エッチング時間ｔ１０では漏れ調は破線で示すようにＲＫ３ｃからＲＫ３ｃ´となってしまい、目標漏れ量ＲＫ０を通り越してしまう。このために、エッチング工程ＳＴ２３が終了したエッチング時間ｔ９の時点で、電極加工工程ＳＴ２２でトリミングした場所とは反対方向に追加電極加工ＳＴ２６を実施し、漏れ量ＲＫ３ｃの値に応じて追加するトリミング量を決定し、電極のトリミング加工を行ってから、その電極をマスクとしてエッチング工程ＳＴ２７を実施し、残りのエッチング加工を行う。これにより、エッチング工程ＳＴ２７での漏れ量推移の傾きが小さくなって、エッチング時間ｔ１０が完了した時点で、漏れ量は、図示するように目標漏れ量ＲＫ０近傍に達することが出来る。
また、この漏れ量推移のラインＬ３ｃは、目標漏れ量ＲＫ０近傍に達しているので、規格値判定工程ＳＴ２５で肯定判定として、漏れ量調整を終了して良い。なお、水晶振動子片の調整作業は、離調度調整も必要であるので、離調度がさらに調整する必要がある場合は、上記の通りエッチング工程ＳＴ２７を実施して、エッチングを完了する。
Further, the line L3c in FIG. 19 shows that the amount of leakage due to the etching process is adjusted for the amount of leakage due to some cause, based on the assumption of the change in the amount of leakage shown in FIG. 18B (line L3). This is the case when it goes too far. Since the leakage amount transition line L3c has a larger slope than the assumed leakage amount transition (line L3), when the etching step ST27 is performed as it is, the leakage tone changes from RK3c to RK3c ′ at the etching time t10 as shown by the broken line. Thus, the target leakage amount RK0 is passed. For this reason, at the etching time t9 when the etching step ST23 is completed, the additional electrode processing ST26 is performed in the direction opposite to the location trimmed in the electrode processing step ST22, and the trimming amount to be added according to the value of the leakage amount RK3c After performing the trimming process of the electrode, the etching process ST27 is performed using the electrode as a mask, and the remaining etching process is performed. As a result, the slope of the leakage amount transition in the etching step ST27 is reduced, and when the etching time t10 is completed, the leakage amount can reach the vicinity of the target leakage amount RK0 as shown in the figure.
Further, since the leakage amount transition line L3c reaches the vicinity of the target leakage amount RK0, the leakage amount adjustment may be terminated as an affirmative determination in the standard value determination step ST25. Note that the adjustment work of the quartz crystal resonator piece also requires detuning degree adjustment. Therefore, when the detuning degree needs to be further adjusted, the etching step ST27 is performed as described above to complete the etching.
また、図１９のラインＬ３ｄは、何らかの原因によってラインＬ３ｃより更に大きな誤差が生じ、想定した漏れ量推移（ラインＬ３）より更に傾きが大きい場合である。これにより、エッチング時間ｔ９での漏れ量ＲＫ３ｄは、図示するように、目標漏れ量ＲＫ０を通り越している。このため、ラインＬ３ｃの場合と同様に、エッチング工程ＳＴ２３が終了したエッチング時間ｔ９の時点で、電極加工工程ＳＴ２２でトリミングした場所とは反対方向に追加電極加工ＳＴ２６を実施し、漏れ量ＲＫ３ｄの値に応じて追加するトリミング量を決定し、電極のトリミング加工を行ってから、その電極をマスクとしてエッチング工程ＳＴ２７を実施し、残りのエッチング加工を行う。これにより、エッチング工程ＳＴ２７での漏れ量推移の傾きが右上がりになって、エッチング時間ｔ１０が完了した時点で、漏れ量は、図示するように目標漏れ量ＲＫ０近傍に達することが出来る。 Further, the line L3d in FIG. 19 is a case where an error larger than that of the line L3c occurs due to some cause, and the inclination is larger than the assumed leakage amount transition (line L3). As a result, the leakage amount RK3d at the etching time t9 exceeds the target leakage amount RK0 as shown in the figure. For this reason, as in the case of the line L3c, at the time of the etching time t9 when the etching step ST23 is completed, the additional electrode processing ST26 is performed in the opposite direction to the location trimmed in the electrode processing step ST22, and the value of the leakage amount RK3d Then, the trimming amount to be added is determined and the electrode is trimmed. Then, the etching process ST27 is performed using the electrode as a mask, and the remaining etching is performed. As a result, the slope of the leakage amount transition in the etching step ST27 increases to the right, and when the etching time t10 is completed, the leakage amount can reach the vicinity of the target leakage amount RK0 as shown in the figure.
また、図２０（ａ）は、電極加工工程ＳＴ２２で漏れ量ＲＫ３に応じてトリミング量Ｔｒ４３がトリミングされた水晶振動子片７に、追加の電極加工工程ＳＴ２６で追加トリミングされた一例を示している。図２０（a）において、漏れ量と離調度測定工程ＳＴ２４で測定された漏れ量に基づいて、追加のトリミングが必要となった場合、図示するように、トリミング量Ｔｒ４３に対して所定の量のトリミング加工が追加分として実施される（破線で示す領域）。なお、図２０（ａ）は、漏れ量推移のラインＬ３ｂの場合のように、電極加工工程ＳＴ２２と同一方向の追加トリミングを例示している。
FIG. 20A shows an example in which the
また、図２０（ｂ）は、電極加工工程ＳＴ２２で漏れ量ＲＫ３に応じてトリミング量Ｔｒ４３がトリミングされた水晶振動子片７に、電極加工工程ＳＴ２２とは反対方向に電極加工工程ＳＴ２６で追加されたトリミングの一例を示している。すなわち、前述した漏れ量推移のラインがＬ３ｃやＬ３ｄの場合に、追加される電極加工工程ＳＴ２６の追加トリミングの位置を示しており、破線で示す領域がそれである。
20B is added to the
また、水晶振動子片７の離調度調整については、本実施形態のエッチング工程ＳＴ２３とＳＴ２７によって検出脚１３の離調度調整エリア４０がエッチングされることで、漏れ量調整と同時に実施される。ここで、前述したように、エッチング工程ＳＴ２３とエッチング工程ＳＴ２７での合計エッチング時間は一定であるので、適正な離調度に調整される
ように、前工程である第２の実施形態の工程１０から工程１６の調整工程では、本実施形態のエッチング工程ＳＴ２３とＳＴ２７での離調度の調整量を見込んだ調整を行うことが出来る。これは、本実施形態のエッチング工程におけるエッチング時間が一定であるので、離調度の調整量を予め見積もることが出来るからである。
Further, the detuning degree adjustment of the
ここで、エッチング工程ＳＴ２３とＳＴ２７での一定のエッチング時間ｔ１０は、どの程度の漏れ量をエッチング加工によって調整する必要があるかを、製造する水晶ウェハーのデータから割り出して決定すると良い。また、本実施形態の最初の測定である漏れ量と離調度測定工程ＳＴ２０の測定結果に基づいて、一定のエッチング時間ｔ１０を決定しても良い。 Here, the fixed etching time t10 in the etching steps ST23 and ST27 may be determined by determining how much leakage amount needs to be adjusted by etching from data of a crystal wafer to be manufactured. Further, the constant etching time t10 may be determined based on the leakage amount as the first measurement of the present embodiment and the measurement result of the detuning degree measurement step ST20.
なお、図１９は、大きな漏れ量ＲＫ３が測定された水晶振動子片の場合を例示したが、図１８で示した漏れ量ＲＫ１、ＲＫ２が測定された水晶振動子片の場合においても、同様に漏れ量と離調度が調整できることはもちろんである。 Note that FIG. 19 illustrates the case of the crystal resonator piece in which the large leakage amount RK3 is measured, but the same applies to the case of the crystal resonator piece in which the leakage amounts RK1 and RK2 shown in FIG. 18 are measured. Of course, the amount of leakage and the degree of detuning can be adjusted.
以上のように第３の実施形態は、第２の実施形態の工程終了後に、漏れ量と離調度の測定工程を実施し、一定のエッチング時間に基づいた電極のトリミング量を決定して電極加工工程を実施し、この加工された電極をマスクにしてエッチングを行い、漏れ量と離調度の調整を実施するので、エッチング工程での煩わしい時間調整作業が不要であり、簡素化された水晶振動子の製造方法を実現することが出来る。また、本実施形態のエッチング時間が一定であるので、離調度の調整量を正確に見積もることが可能となり、前工程である第２の実施形態における離調度調整工程を容易に行うことが出来る。 As described above, in the third embodiment, after the process of the second embodiment is completed, the leakage amount and the degree of detuning are performed, and the electrode trimming amount is determined based on a certain etching time to perform electrode processing. The process is performed, etching is performed using this processed electrode as a mask, and the amount of leakage and the degree of detuning are adjusted, eliminating the need for troublesome time adjustment work in the etching process, and a simplified crystal unit This manufacturing method can be realized. Moreover, since the etching time of this embodiment is constant, it is possible to accurately estimate the adjustment amount of the detuning degree, and the detuning degree adjusting process in the second embodiment, which is the previous process, can be easily performed.
［第４の実施形態の製造工程順の説明：図２１］
次に、第４の実施形態の製造方法の工程順を図２１のフローチャートを用いて説明する。第４の実施形態は、前述の第２の実施形態の工程を簡素化した水晶振動子の製造方法であり、水晶ウェハーに形成された水晶振動子片の電極形成後に離調度測定を実施し、電極剥離を行わずに離調度に基づいて水晶ウェハーを一括してエッチングし、その後、第１の実施形態の工程、または第３の実施形態の工程を実施して、離調度が大きく離れた水晶振動子を調整する製造方法である。
[Description of Order of Manufacturing Process of Fourth Embodiment: FIG. 21]
Next, the process sequence of the manufacturing method of the fourth embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. The fourth embodiment is a method of manufacturing a crystal resonator that simplifies the process of the second embodiment, and performs detuning measurement after the formation of the electrodes of the crystal resonator pieces formed on the crystal wafer. The quartz wafer is etched in a batch based on the degree of detuning without electrode peeling, and then the step of the first embodiment or the step of the third embodiment is performed, and the quartz having a large degree of detuning is separated. This is a manufacturing method for adjusting a vibrator.
なお、各工程の詳細は後述するが、工程の一部は第２の実施形態の工程と同様であるので、重複する説明は一部省略する。また、説明の前提として本実施形態の水晶振動子の製造方法は、単一の水晶ウェハーに複数の水晶振動子を形成し、水晶振動子の集合体として一括して製造する製造方法を例示する。 Although details of each process will be described later, a part of the process is the same as the process of the second embodiment, and thus a part of the description is omitted. In addition, as a premise for explanation, the crystal resonator manufacturing method of the present embodiment exemplifies a manufacturing method in which a plurality of crystal resonators are formed on a single crystal wafer, and the crystal resonator is collectively manufactured. .
図２１において、まず製造工程の最初に単一の水晶板である水晶ウェハーに耐エッチング用マスク部材を形成し、水晶ウェハーに複数の水晶振動子片の外形形状を形成する（外形形成工程：ＳＴ３０）。この外形形成工程ＳＴ３０は、前述の第１の実施形態の外形形成工程ＳＴ１と同様であるので詳細な説明は省略する。 In FIG. 21, first, an etching-resistant mask member is formed on a crystal wafer, which is a single crystal plate, at the beginning of the manufacturing process, and the outer shape of a plurality of crystal resonator pieces is formed on the crystal wafer (outer shape forming step: ST30). ). Since the outer shape forming step ST30 is the same as the outer shape forming step ST1 of the first embodiment described above, detailed description thereof is omitted.
次に、形成された水晶振動子片の振動脚を構成する主平面または側面に電極を形成する（電極形成工程：ＳＴ３１）。この電極形成工程ＳＴ３１は、前述の第１の実施形態の電極形成工程ＳＴ２と同様であるので詳細な説明は省略する。 Next, an electrode is formed on the main plane or the side surface constituting the vibrating leg of the formed crystal resonator element (electrode forming step: ST31). Since this electrode formation step ST31 is similar to the electrode formation step ST2 of the first embodiment described above, detailed description thereof is omitted.
次に、水晶ウェハーに形成された各々の水晶振動子片を駆動して、離調度を測定する（離調度測定工程：ＳＴ３２）。この離調度測定工程ＳＴ３２は、前述の第１の実施形態の漏れ量と離調度測定工程ＳＴ３の離調度測定と同様であるので詳細な説明は省略する。 Next, each crystal resonator piece formed on the quartz wafer is driven to measure the degree of detuning (detuning degree measuring step: ST32). The detuning degree measurement step ST32 is the same as the leakage amount and the detuning degree measurement of the detuning degree measurement step ST3 described above, and thus detailed description thereof is omitted.
次に、離調度測定工程ＳＴ３２で測定した各水晶振動子片の離調度を水晶ウェハーごとに平均化し、この離調度の平均化データに基づいて、水晶ウェハーを複数のランクにランク分けする（離調度ランク分け工程：ＳＴ３３）。そして、ランクごとに、後工程で行うエッチングのエッチング時間を決定する。この離調度ランク分け工程ＳＴ３３は、前述の第２の実施形態の離調度ランク分け工程ＳＴ１３と同様であるので詳細な説明は省略する。 Next, the detuning degree of each crystal resonator piece measured in the detuning degree measurement step ST32 is averaged for each crystal wafer, and the quartz wafer is ranked into a plurality of ranks based on the averaged data of the detuning degree (separation). Furniture rank dividing step: ST33). Then, for each rank, an etching time for etching performed in a subsequent process is determined. Since the detuning degree ranking step ST33 is the same as the detuning degree ranking step ST13 of the second embodiment, detailed description thereof is omitted.
次に、離調度に基づいてランク分けされた水晶ウェハーをランクごとに決定されたエッチング時間に基づいて、エッチングを行う（エッチング工程：ＳＴ３４）。このエッチングによって検出脚１３の離調度調整エリア４０（後述する図２２参照）の共振周波数が変化して離調度が調整される。
Next, the crystal wafers ranked based on the degree of detuning are etched based on the etching time determined for each rank (etching step: ST34). By this etching, the resonance frequency of the detuning degree adjustment area 40 (see FIG. 22 described later) of the
次に、前述の第１の実施形態の漏れ量と離調度測定工程ＳＴ３、または、第３の実施形態の漏れ量と離調度測定工程ＳＴ２０へ進み、以降、それぞれの工程を順次実施して漏れ量と離調度調整を行い、その後、封止工程に進んで水晶振動子を完成する。なお、本実施形態の工程ＳＴ３０からＳＴ３４が、離調度の粗調整工程となり、後工程である第１の実施形態による工程、または、第３の実施形態による工程が、漏れ量調整と離調度の微調整工程となる。 Next, the process proceeds to the leakage amount and detuning degree measurement step ST3 of the first embodiment, or the leakage amount and detuning degree measurement step ST20 of the third embodiment. The amount and the degree of detuning are adjusted, and then the process proceeds to the sealing process to complete the crystal unit. Note that steps ST30 to ST34 of this embodiment are coarse adjustment steps of the detuning degree, and the steps according to the first embodiment or the steps according to the third embodiment, which are the subsequent steps, are the adjustment of the leakage amount and the degree of detuning. This is a fine adjustment process.
このように、本実施形態の水晶振動子の製造方法は、前述の第２の実施形態の工程の中で、電極剥離工程ＳＴ１４を行わない簡素化した水晶振動子の製造方法である。すなわち、本実施形態の水晶振動子の製造方法は、水晶ウェハーに形成された水晶振動子片の電極形成後に離調度測定を実施し、電極剥離を行わずに離調度に基づいて水晶ウェハーを一括してエッチングし、その後、第１の実施形態の工程、または第３の実施形態の工程を実施して、離調度が大きく離れた水晶振動子を不良品とせずに良品として製造することが出来る。 As described above, the method for manufacturing a crystal resonator according to the present embodiment is a simplified method for manufacturing a crystal resonator in which the electrode peeling step ST14 is not performed in the steps of the second embodiment described above. That is, in the method for manufacturing a crystal resonator according to the present embodiment, the detuning degree is measured after forming the electrodes of the crystal resonator pieces formed on the crystal wafer, and the crystal wafers are collectively collected based on the detuning degree without performing electrode peeling. Etching is then performed, and then the steps of the first embodiment or the step of the third embodiment are performed, so that a crystal resonator with a large degree of detuning can be manufactured as a good product without making it a defective product. .
［第４の実施形態の製造工程の詳細説明：図２２］
次に、第４の実施形態の工程の詳細を説明する。なお、第２の実施形態の工程と重複する説明は省略し、第４の実施形態の特有の工程であるエッチング工程ＳＴ３４を中心に詳細説明を行う。
[Detailed Description of Manufacturing Process of Fourth Embodiment: FIG. 22]
Next, details of the steps of the fourth embodiment will be described. In addition, the description which overlaps with the process of 2nd Embodiment is abbreviate | omitted, and it demonstrates in detail centering on etching process ST34 which is a process peculiar to 4th Embodiment.
図２２は、エッチング工程ＳＴ３４の前工程である離調度ランク分け工程ＳＴ３３によってランク分けされた水晶ウェハー１に形成された複数の水晶振動子片７のひとつを模式的に示している。なお、駆動電極２０、２１と検出電極２２は、図示しているが、基部１４などに形成される配線電極等の図示は省略している。
FIG. 22 schematically shows one of the plurality of
図２２において、本実施形態の水晶振動子片７は、剥離工程を実施しないでエッチング工程ＳＴ３４が実施されるので、図示するように、水晶振動子片７の駆動脚１１、１２の主平面の大部分は駆動電極２０、２１で覆われており、また、検出脚１３の主平面一部も検出電極２２で覆われている。また、図示しないが、駆動脚１１、１２と検出脚１３の裏側の主平面と側面も、それぞれ電極で覆われている。
In FIG. 22, the
また、検出脚１３の主平面の検出電極２２が形成されていないエリアは、離調度調整エリア４０であり、離調度調整のためにエッチング工程で検出脚１３の表面がエッチングされるエリアである。なお、図示しないが、検出脚１３の裏側の主平面にも離調度調整エリア４０が形成されている。また、本実施形態では、電極加工工程が実施されないので、当然であるが、駆動電極２０、２１に漏れ量調整エリアは形成されず、後工程であるＳＴ３以降、またはＳＴ２０以降の工程で形成される。
The area where the
ここで、本実施形態は、水晶振動子片７に電極が形成された状態で、離調度調整工程としてのエッチング工程ＳＴ３４が実施される。これにより、電極が無く水晶の素地が露出した表面だけがエッチング液に浸漬され、Ｚ´軸方向である主平面の離調度調整エリア４０や基部１４の領域がエッチングによる腐食が進み、水晶振動子片７の側面であるＸ軸方向の腐食は進まない。
Here, in the present embodiment, the etching step ST34 as the detuning degree adjustment step is performed in a state where the electrodes are formed on the
この結果、離調度調整エリア４０の表面がエッチング加工によって腐食されると、検出脚１３の厚みが僅かではあるが薄くなり、検出モードの共振周波数が低下して、離調度を調整することが出来る。また、エッチング工程ＳＴ３４のエッチング時間は、離調度のランク分けごとに決定されるので、水晶ウェハー１を離調度の大きさに応じて調整することが出来る。
As a result, when the surface of the detuning degree adjustment area 40 is corroded by etching, the thickness of the
なお、エッチングによって腐食が進む領域は、離調度調整エリア４０だけでなく、基部１４などの水晶の素地が露出したすべての箇所に及ぶが、基部１４などの表面が僅かにエッチング加工されても、水晶振動子としての特性に大きな影響を及ぼすことはない。また、電極が形成された箇所はエッチング液が浸漬されないので、その部分はエッチング加工されない。これにより、水晶振動子片７の表面の水晶の素地は、厳密には電極が形成されている箇所と電極が形成されていない箇所では表面に段差が生じるが、これについても水晶振動子としての特性に大きな影響を及ぼすことはない。
Note that the area where corrosion proceeds by etching extends not only to the detuning adjustment area 40 but also to all locations where the quartz substrate such as the base 14 is exposed, but even if the surface of the base 14 or the like is slightly etched, The characteristics as a crystal unit are not greatly affected. Moreover, since the etching solution is not immersed in the portion where the electrode is formed, the portion is not etched. As a result, the quartz substrate on the surface of the
以上のように第４の実施形態は、第２の実施形態の工程の電極剥離工程を廃止して電極が形成された状態で、離調度の粗調整のためのエッチング工程を実施するので、電極剥離工程と２回目の電極形成工程が不要であり、離調度が大きく離れた水晶振動子の製造を簡素化した製造方法によって実現することが出来る。 As described above, the fourth embodiment performs the etching process for coarse adjustment of the detuning degree in the state where the electrode peeling process of the process of the second embodiment is abolished and the electrode is formed. The peeling process and the second electrode forming process are not required, and can be realized by a manufacturing method that simplifies the manufacture of a crystal resonator with a large degree of detuning.
なお、本実施形態の工程を終了後、第１の実施形態の工程ＳＴ３、または、第３の実施形態の工程ＳＴ２０へ進み、以降、それぞれの工程を順次実施して水晶振動子を完成するが、第１の実施形態の工程に進んだ場合は、漏れ量と離調度に応じてエッチング時間とトリミング量を決定するので高精度に漏れ量と離調度を調整することが出来る。また、本実施形態の工程を終了後、第３の実施形態の工程に進んだ場合は、エッチング時間を一定としたエッチング工程を実施するので、エッチング時間を調整するという作業が不要であり、簡素化された工程によって比較的短時間で水晶振動子の調整を行うことが出来る。 After completing the steps of the present embodiment, the process proceeds to step ST3 of the first embodiment or step ST20 of the third embodiment, and thereafter, the respective steps are sequentially performed to complete the crystal resonator. When the process proceeds to the first embodiment, the etching time and the trimming amount are determined according to the leakage amount and the degree of detuning, so that the leakage amount and the degree of detuning can be adjusted with high accuracy. In addition, when the process of the third embodiment is completed and the process proceeds to the process of the third embodiment, an etching process with a constant etching time is performed, so that the work of adjusting the etching time is not necessary and simple. The crystal resonator can be adjusted in a relatively short time by the process.
なお、本発明の実施例で示したフローチャートや外形図等は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を満たすものであれば、任意に変更してよい。 Note that the flowcharts, outline drawings, and the like shown in the embodiments of the present invention are not limited thereto, and may be arbitrarily changed as long as they satisfy the gist of the present invention.
上述した第１から第４の実施形態では、エッチング時間と離調度の測定結果とに応じた形状に電極を加工する電極加工工程を有し、電極加工工程で加工された電極をマスクにしてエッチング工程を行う水晶振動子の製造方法の例を説明した。ここで、エッチング工程でマスクとする電極は、水晶振動子の駆動脚を駆動させる電極に限らず、電気的に駆動電極とは導通していないいわゆる浮き電極であってもよい。浮き電極を用いることで、電極加工による駆動電極の構成が変化により電気的な特性が変わり、水晶振動子の振動特性が変化することを防ぐことが可能となる。 The first to fourth embodiments described above have an electrode processing step for processing an electrode into a shape corresponding to the etching time and the measurement result of the detuning degree, and etching is performed using the electrode processed in the electrode processing step as a mask. The example of the manufacturing method of the crystal resonator which performs a process was demonstrated. Here, the electrode used as a mask in the etching step is not limited to the electrode that drives the drive leg of the crystal unit, but may be a so-called floating electrode that is not electrically connected to the drive electrode. By using the floating electrode, it is possible to prevent the electrical characteristics from being changed due to a change in the configuration of the drive electrode due to the electrode processing, and the vibration characteristics of the crystal resonator from being changed.
また、本発明は、加工された電極をマスクにしてエッチング工程を行う方法に限定されるものではなく、漏れ量と離調度の測定工程の後、水晶振動子の駆動脚上に、電極とは異なる金属（例えばＴｉ等）からなる膜、または、エッチング液に耐性のある他の材料からなる膜を形成する工程を有し、エッチング時間と離調度の測定結果とに応じた形状にこの膜を加工する工程を有し、加工された膜をマスクにしてエッチング工程を行う方法でもよい。 In addition, the present invention is not limited to the method of performing the etching process using the processed electrode as a mask, and after the step of measuring the leakage amount and the degree of detuning, the electrode is formed on the driving leg of the crystal resonator. It has a step of forming a film made of a different metal (for example, Ti) or a film made of another material resistant to an etching solution, and this film is formed into a shape according to the etching time and the measurement result of the detuning degree. There may be a method of performing an etching process using a processed film as a mask.
このような方法であっても、ひとつのエッチング工程だけで漏れ量調整と離調度調整を同時に実施できるので、調整工程を単純にした水晶振動子の製造方法を実現できる。また、電極加工による駆動電極の構成が変化により電気的な特性が変わり、水晶振動子の振動特性が変化することを防ぐことが可能となる。さらに、駆動電極の構成によらず、漏れ量を調整するためのマスクの形状を自由に構成することが可能となる。 Even with such a method, the leakage amount adjustment and the detuning degree adjustment can be performed simultaneously with only one etching process, and therefore a method for manufacturing a crystal resonator with a simple adjustment process can be realized. In addition, it is possible to prevent the electrical characteristics from being changed due to a change in the configuration of the drive electrode due to the electrode processing, and the vibration characteristics of the crystal resonator to be changed. Further, it is possible to freely configure the shape of the mask for adjusting the leakage amount regardless of the configuration of the drive electrode.
また、上述した第２および第４の実施形態では、漏れ量調整のエッチング工程の前に離調度調整のエッチング工程を行う水晶振動子の製造方法の例を説明した。しかし、本発明の水晶振動子の製造方法は、これらに限定されるものではなく、例えば第１および第３の実施形態において漏れ量調整のエッチング工程を行った後に離調度調整のエッチング工程を行っても良い。 In the second and fourth embodiments described above, the example of the method for manufacturing a crystal resonator in which the etching process for adjusting the degree of detuning is performed before the etching process for adjusting the leakage amount has been described. However, the manufacturing method of the crystal resonator according to the present invention is not limited to these. For example, the etching process for adjusting the degree of detuning is performed after the etching process for adjusting the leakage amount is performed in the first and third embodiments. May be.
この離調度調整のエッチング工程は、エッチングにより水晶振動子の漏れ量が変わらない構成に電極を加工した後に行う。ここで、エッチングにより漏れ量が変わらない電極の構成とは、例えば図１０において、電極２０、２１の開口部である漏れ量調整エリア３０の振動脚の中心に対して反対側となる位置に同様の開口部を設けることで、それぞれの開口部でのエッチングによる漏れ量の変化が打ち消しあい、エッチングにより水晶振動子の漏れ量が変わらない電極の構成をいう。
漏れ量調整のエッチング工程によりウェハー毎の離調度の変化にばらつきがあるような場合には、漏れ量調整のエッチング工程を行った後にこのような離調度調整のエッチング工程を行うことでと、精度よく離調度の調整をすることが出来る。
This etching process for adjusting the degree of detuning is performed after the electrode is processed into a configuration in which the leakage amount of the crystal resonator is not changed by the etching. Here, the electrode configuration in which the amount of leakage does not change by etching is the same as the position on the opposite side to the center of the vibrating leg of the leakage
If there is a variation in the detuning degree for each wafer due to the leakage adjustment process, the accuracy of the detuning adjustment process can be improved after performing the leakage adjustment etching process. The degree of detuning can be adjusted well.
本発明の水晶振動子の製造方法は、漏れ振動と離調度を高精度に調整出来るので、小型で高精度なジャイロセンサ用水晶振動子の製造方法として好適である。 The method for manufacturing a quartz resonator according to the present invention is suitable as a method for manufacturing a small and highly accurate crystal resonator for a gyro sensor because leakage vibration and detuning can be adjusted with high accuracy.
１ 水晶ウェハー
２ａ、２ｂ 金属耐食膜
３ａ、３ｂ、３００ フォトレジスト
４ａ、４ｂ、４００ａ、４００ｂ フォトマスク
５ａ、５ｂ エッチングマスク
７ 水晶振動子片
８ 溶解部
９ 連結部
１０ 水晶振動子
１１、１２ 駆動脚
１３ 検出脚
１４ 基部
１５ エッチング領域
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ 駆動電極
２０ｅ、２１ｅ 駆動電極端子
２２ａ、２２ｂ 検出電極
２２ｄ、２２ｅ 検出電極端子
２２ｃ 検出ＧＮＤ電極
２２ｆ 検出ＧＮＤ電極端子
３０、３０ａ、３０ｂ 漏れ量調整エリア
３５、３５´ 主軸
４０、４０ａ、４０ｂ 離調度調整アリア
６０ ＸＹステージ
６１ プローブ
６２ 電極端子
６３ 制御部
６４ 接続ケーブル
６５ 駆動部
６６ メモリ
２００ 金属膜
Ｐ 原点
θ１ ズレ角
Δｆ、Δｆ１、Δｆ２、Δｆ３ 離調度
Δｆ０ 目標離調度
ＲＫ、ＲＫ１、ＲＫ２、ＲＫ３ 漏れ量
ＲＫ０ 目標漏れ量
ＲＫ０´ 仮目標漏れ量
ｔ、ｔ１、ｔ２、ｔ３ エッチング時間
ＴＢ１、ＴＢ２、ＴＢ３ エッチング時間テーブル
Ｔｒ トリミング量
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記外形形状に電極を形成する電極形成工程と、
前記外形形状の漏れ振動による漏れ量を測定する漏れ量測定工程と、
前記外形形状の離調度を測定する離調度測定工程と、
前記離調度測定工程の測定結果に基づいた時間エッチングを行い、前記外形形状を加工するエッチング工程と、を備え、
前記エッチング工程は、エッチング時間と前記漏れ量測定工程の測定結果とに応じた形状のマスクを用いて前記外形形状のエッチングを行う漏れ量調整工程を有する
ことを特徴とする水晶振動子の製造方法。 An outer shape processing step for processing a crystal into an outer shape having a vibration leg extending from the base, and
Forming an electrode in the outer shape; and
A leakage amount measuring step for measuring a leakage amount due to leakage vibration of the outer shape;
A detuning degree measuring step of measuring a detuning degree of the outer shape;
Etching step for performing time etching based on the measurement result of the detuning degree measuring step, and processing the outer shape,
The method of manufacturing a crystal resonator, wherein the etching step includes a leakage amount adjusting step of etching the outer shape using a mask having a shape corresponding to an etching time and a measurement result of the leakage amount measuring step. .
前記漏れ量調整工程において、前記電極加工工程で加工された前記電極をマスクにしてエッチングを行う
ことを特徴とする請求項１に記載の水晶振動子の製造方法。 In the shape according to the etching time of the leakage amount adjusting step and the measurement result of the leakage amount measuring step, the electrode processing step of processing the electrode,
The method for manufacturing a crystal resonator according to claim 1, wherein in the leakage amount adjusting step, etching is performed using the electrode processed in the electrode processing step as a mask.
ことを特徴とする請求項２に記載の水晶振動子の製造方法。 The electrode processing step forms a leakage amount adjustment area in which a part of the electrode is removed so as to suppress a leakage vibration component of the vibrating leg by adjusting a direction of a cross-sectional principal axis. 2. A method for producing a crystal resonator according to 2.
前記漏れ量調整エリアの幅方向の略中心が、前記振動脚の幅方向の略中心より前記振動脚の幅方向にずれている
ことを特徴とする請求項３に記載の水晶振動子の製造方法。 The leakage amount adjustment area is formed along the longitudinal direction of the vibrating leg,
4. The method for manufacturing a crystal resonator according to claim 3, wherein a substantially center in a width direction of the leakage amount adjustment area is shifted in a width direction of the vibrating leg from a substantially center in the width direction of the vibrating leg. .
前記振動脚の断面の振動軸中心を原点としたとき、前記原点を通り直交する２つの軸で定義される第１象限、第２象限、第３象限、第４象限のうち、前記原点を挟み対称となる象限に設けられる
ことを特徴とする請求項３または４に記載の水晶振動子の製造方法。 There are a plurality of leak adjustment areas on one vibrating leg,
When the center of the vibration axis of the cross section of the vibration leg is the origin, the origin is sandwiched between the first quadrant, the second quadrant, the third quadrant, and the fourth quadrant defined by two orthogonal axes passing through the origin. The method for manufacturing a crystal resonator according to claim 3, wherein the crystal resonator is provided in a symmetric quadrant.
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の水晶振動子の製造方法。 The said etching process has the detuning degree adjustment process of adjusting the degree of detuning by etching the said external shape separately from the said leakage amount adjustment process. The one of Claim 1 to 5 characterized by the above-mentioned. Manufacturing method for quartz crystal.
ことを特徴とする請求項６に記載の水晶振動子の製造方法。 The method for manufacturing a crystal resonator according to claim 6, wherein the detuning degree adjusting step is performed after the electrode formed in the electrode forming step is peeled off.
前記離調度調整工程は、前記検出脚の電極が形成されていない領域をエッチング加工する
ことを特徴とする請求項６または７に記載の水晶振動子の製造方法。 The vibrating leg is composed of a driving leg and a detection leg,
The method for manufacturing a crystal resonator according to claim 6 or 7, wherein the detuning adjustment step includes etching a region where the electrode of the detection leg is not formed.
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| US20110140575A1 (en) * | 2009-12-10 | 2011-06-16 | Seiko Epson Corporation | Vibrating reed, vibrator, physical quantity sensor, and electronic equipment |
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