JP2016021491A - エッチング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所定形状の構造体を精度良く製造することができるエッチング方法を提供すること。【解決手段】本発明のエッチング方法は、基板を準備する工程と、表面に凹凸を有するマスクを前記基板上に形成する工程と、前記基板に、前記マスクを用いてドライエッチングを行う工程と、を含む。また、前記マスクの表面の表面粗さＲａは、２ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましい。また、前記マスクを形成する工程の前に、前記基板上に下地層を形成する工程を含むことが好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、エッチング方法に関するものである。

従来から、水晶を用いた振動素子が知られている。このような振動素子は、種々の電子機器の基準周波数源、発信源、ジャイロセンサー等として広く用いられている。また、このような振動素子は、例えば、エッチングにより、所定形状の構造体を形成し、製造される。

ところで、ドライエッチングで構造体を形成する場合、そのエッチング方法は、基板上にマスクを形成する工程と、前記基板に前記マスクを用いてドライエッチングを行う工程とを含む（例えば、特許文献１参照）。また、マスクの上面（基板と反対側の表面）は、平坦面である。

しかしながら、ドライエッチングでは、マスクの上面が平坦面であると、そのマスクの上面に、エッチングガスが直交する方向から照射されるので、マスクがエッチングされ易く、エッチングの選択比が低い。このため、マスクの厚さを厚くしなければならない。マスクの厚さが厚いと、エッチングで形成される構造体の寸法精度が悪く、振動素子の形状安定性が低いという問題がある。また、マスクの厚さを厚くすると、生産性が低下するという問題がある。

特開２００７−２５９０３６号公報

本発明の目的は、所定形状の構造体を精度良く製造することができるエッチング方法を提供することにある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
本発明のエッチング方法は、基板を準備する工程と、
表面に凹凸を有するマスクを前記基板上に形成する工程と、
前記基板に、前記マスクを用いてドライエッチングを行う工程と、
を含むことを特徴とする。 これにより、所定形状の構造体を精度良く製造することができ、また、構造体の生産性を向上させることができる。

すなわち、マスクの表面に凹凸が形成されていると、そのマスクの表面に、エッチングガスが直交する方向から傾斜して照射されるので、マスクはエッチングされ難く、エッチングの選択比が高くなる。これにより、マスクの厚さを薄くすることができる。マスクの厚さが薄いと、エッチングで形成される構造体の寸法精度が向上し、構造体を精度良く製造することができる。また、マスクの厚さを薄くすることにより、構造体の生産性を向上させることができる。

［適用例２］
本発明のエッチング方法では、前記マスクの表面の表面粗さＲａは、２ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましい。
これにより、マスクがエッチングされ難くなり、選択比が向上する。

［適用例３］
本発明のエッチング方法では、前記マスクを形成する工程の前に、前記基板上に下地層を形成する工程を含むことが好ましい。
これにより、容易にマスクを形成することができ、生産性を向上させることができる。

［適用例４］
本発明のエッチング方法では、前記下地層を形成する工程では、前記下地層の表面に凹凸を形成することが好ましい。

これにより、容易に、マスクに凹凸を形成することができる。すなわち、マスクに凹凸を形成し難い場合でも、下地層に凹凸を形成することにより、その下地層の凹凸がマスクに反映（転写）され、マスクに凹凸が形成される。

［適用例５］
本発明のエッチング方法では、前記下地層の凹凸の高低差は、５ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましい。
これにより、容易に、マスクに好適な寸法を有する凹凸を形成することができる。

［適用例６］
本発明のエッチング方法では、前記下地層を形成する工程では、前記基板上の複数の箇所に、互いに離間した複数の下地層を形成し、前記離間した複数の下地層の集合体を前記下地層とすることが好ましい。

これにより、容易に、マスクに凹凸を形成することができる。すなわち、マスクに凹凸を形成し難い場合でも、前記複数の下地層を形成することにより、その複数の下地層がマスクに反映され、マスクに凹凸が形成される。

［適用例７］
本発明のエッチング方法では、前記下地層の厚さは、１０ｎｍ以上、２０００ｎｍ以下であることが好ましい。
これにより、容易に、マスクに好適な寸法を有する凹凸を形成することができる。

［適用例８］
本発明のエッチング方法では、前記マスクは、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、窒化物、フッ化物、酸化物および樹脂材料のうちの少なくとも１つを含む材料で構成されていることが好ましい。
これにより、良好なマスクが得られる。

本発明のエッチング方法の第１実施形態を適用して製造された振動子の構成例を示す平面図である。 図１中のＡ−Ａ線断面図である。 図１に示す振動子の振動素子の断面図（図１中のＢ−Ｂ線断面図）である。 図１に示す振動子の振動素子の製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す振動子の振動素子の製造方法を説明するための断面図である。 図１に示す振動子の振動素子の製造方法を説明するための断面図である。 本発明のエッチング方法の第１実施形態において用いるマスクを示す断面図である。 本発明のエッチング方法の第１実施形態を説明するための断面図である。 本発明のエッチング方法の第１実施形態を説明するための断面図である。 本発明のエッチング方法の第２実施形態において用いるマスクおよび下地層を示す断面図である。 本発明のエッチング方法の第３実施形態において用いるマスクおよび下地層を示す断面図である。 発振器の実施形態を示す断面図である。 電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。 電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。 電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。 移動体を適用した自動車の構成を示す斜視図である。

以下、本発明のエッチング方法を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
なお、本発明のエッチング方法は、各種の構造体の製造に適用することができるが、以下の実施形態では、代表的に、本発明のエッチング方法を振動素子（振動子）の製造に適用した場合について説明する。

１．振動子
まず、本発明のエッチング方法を適用して製造された振動子について説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明のエッチング方法の第１実施形態を適用して製造された振動子の構成例を示す平面図である。図２は、図１中のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１に示す振動子の振動素子の断面図（図１中のＢ−Ｂ線断面図）である。図４〜図６は、それぞれ、図１に示す振動子の振動素子の製造方法を説明するための断面図である。図７は、本発明のエッチング方法の第１実施形態において用いるマスクを示す断面図である。図８および図９は、それぞれ、本発明のエッチング方法の第１実施形態を説明するための断面図である。

図１および図２に示す振動子１は、振動素子２と、振動素子２を収納するパッケージ９とを有している。以下、振動素子２およびパッケージ９について、順次詳細に説明する。

（振動素子）
図１、図２および図３に示すように、本実施形態の振動素子２は、振動基板（構造体）３と、振動基板３上に形成された第１、第２駆動用電極８４、８５とを有している。なお、図１および図２では、説明の便宜上、第１、第２駆動用電極８４、８５の図示を省略している。

振動基板３は、Ｚカット水晶板で構成されている。Ｚカット水晶板とは、Ｚ軸をほぼ厚さ方向とする水晶基板である。なお、振動基板３は、その厚さ方向とＺ軸とが一致していてもよいが、常温近傍における周波数温度変化を小さくする観点から、厚さ方向に対してＺ軸が若干傾いている。すなわち、傾ける角度をθ度（−５°≦θ≦１５°）とした場合、前記水晶の電気軸としてのＸ軸、機械軸としてのＹ軸、光学軸としてのＺ軸からなる直交座標系の前記Ｘ軸を回転軸として、前記Ｚ軸を前記Ｙ軸の−Ｙ方向へ＋Ｚ側が回転するようにθ度傾けた軸をＺ’軸、前記Ｙ軸を前記Ｚ軸の＋Ｚ方向へ＋Ｙ側が回転するようにθ度傾けた軸をＹ’軸としたとき、Ｚ’軸に沿った方向を厚さとし、Ｘ軸とＹ’軸を含む面を主面とする振動基板３となる。なお、各図では、これらＸ軸、Ｙ’軸およびＺ’軸を図示している。

振動基板３は、Ｙ’軸方向を長さ方向に持ち、Ｘ軸方向を幅方向に持ち、Ｚ’軸方向を厚さ方向に持っている。また、振動基板３は、そのほぼ全域（後述する溝５５、５６、６５、６６が形成されている領域を除く）にわたって、ほぼ同じ厚さを有している。振動基板３の厚さ（Ｚ’軸方向の長さ）Ｔとしては、特に限定されないが、８０μｍ以上、２００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上、１２０μｍ以下であることがより好ましい。これにより、十分な機械的強度が得られ、また、Ｑ値を高く、ＣＩ値を低くしつつ、ドライエッチングにより、微細形状を容易に作成することができる。すなわち、振動基板３の厚さＴが前記下限値未満であると、他の条件によっては、Ｑ値が低く、ＣＩ値が高くなり、また、機械的強度が不足し、振動基板３が破損するおそれがある。また、振動基板３の厚さＴが前記上限値を超えると、振動素子２の過度な大型化に繋がってしまうおそれがある。

このような振動基板３は、基部４と、基部４から延出する一対の振動腕５、６と、基部４から延出する支持部７とを有している。

基部４は、ＸＹ’平面に広がりを有し、Ｚ’軸方向に厚さを有する板状をなしている。また、支持部７は、基部４の下端から延出し、Ｘ軸方向に分岐する分岐部７１と、分岐部からＸ軸方向両側に延出する連結腕７２、７３と、連結腕７２、７３の先端部から−Ｙ’軸方向に延出する支持腕７４、７５とを有している。

振動腕５、６は、Ｘ軸方向（第２方向）に沿って並び、かつ、互いに平行となるように基部４の−Ｙ’軸側の端から−Ｙ’軸方向（第１方向）に延出している。これら振動腕５、６は、それぞれ、長手形状をなし、その基端（＋Ｙ’軸側の端）が固定端となり、先端（−Ｙ’軸側の端）が自由端となる。また、振動腕５、６は、それぞれ、基部４から延びている腕部５８、６８と、腕部５８、６８の先端部に設けられ、腕部５８、６８よりも幅が広い錘部としてのハンマーヘッド（広幅部）５９、６９とを有している。このように、振動腕５、６の先端部にハンマーヘッド５９、６９を設けることで、振動腕５、６を短くすることができ、振動素子２の小型化を図ることができる。また、振動腕５、６を短くすることができる分、同じ周波数で振動腕５、６を振動させたときの振動腕５、６の振動速度を従来よりも低くすることができるため、振動腕５、６が振動する際の空気抵抗を低減することができ、その分、Ｑ値が高まり、振動特性を向上させることができる。なお、このような振動腕５、６は、互いに同様の構成（形状、大きさ）をなしている。

図３に示すように、振動腕５は、ＸＹ’平面で構成された互いに表裏の関係にある一対の主面５１、５２と、Ｙ’Ｚ’平面で構成され、一対の主面５１、５２を接続する一対の側面５３、５４とを有している。また、振動腕５は、主面５１に開口する有底の溝５５と、主面５２に開口する有底の溝５６とを有している。溝５５、５６は、それぞれ、Ｙ’軸方向に延在している。また、溝５５、５６は、それぞれ、振動腕５の腕部５８の基端部を含むように腕部５８の先端部まで延在している。このような振動腕５は、溝５５、５６が形成されている部分では、略Ｈ型の横断面形状をなしている。

溝５５、５６は、振動腕５の厚さ方向の長さを二等分する線分Ｌに対して対称的に形成されているのが好ましい。これにより、振動腕５の不要な振動（具体的には、面外方向成分を有する斜め振動）を低減でき、振動腕５を効率的に振動基板３の面内方向に振動させることができる。

振動腕５と同様に、振動腕６は、ＸＹ’平面で構成された互いに表裏の関係にある一対の主面６１、６２と、Ｙ’Ｚ’平面で構成され、一対の主面６１、６２を接続する一対の側面６３、６４とを有している。また、振動腕６は、主面６１に開口する有底の溝６５と、主面６２に開口する有底の溝６６とを有している。溝６５、６６は、それぞれ、Ｙ’軸方向に延在している。また、溝６５、６６は、それぞれ、振動腕６の腕部６８の基端部を含むように腕部６８の先端部まで延在している。このような振動腕６は、溝６５、６６が形成されている部分では、略Ｈ型の横断面形状をなしている。

溝６５、６６は、振動腕６の厚さ方向の長さを二等分する線分Ｌに対して対称的に形成されているのが好ましい。これにより、振動腕６の不要な振動を低減でき、振動腕６を効率的に振動基板３の面内方向に振動させることができる。

振動素子２は、各振動腕５、６に溝５５、５６、６５、６６を形成することにより、熱弾性損失の低減を図ることができ、Ｑ値の劣化を低減した優れた振動特性を発揮することができる。

振動腕５には、一対の第１駆動用電極８４と一対の第２駆動用電極８５とが形成されている。具体的には、第１駆動用電極８４の一方は、溝５５の内面に形成されており、他方は、溝５６の内面に形成されている。また、第２駆動用電極８５の一方は、側面５３に形成されており、他方は、側面５４に形成されている。同様に、振動腕６にも、一対の第１駆動用電極８４と一対の第２駆動用電極８５とが形成されている。具体的には、第１駆動用電極８４の一方は、側面６３に形成されており、他方は、側面６４に形成されている。また、第２駆動用電極８５の一方は、溝６５の内面に形成されており、他方は、溝６６の内面に形成されている。これら第１、第２駆動用電極８４、８５間に交番電圧を印加すると、振動腕５、６が互いに接近、離間を繰り返すように面内方向（ＸＹ’平面方向）に所定の周波数で振動する。

第１、第２駆動用電極８４、８５の構成としては、特に限定されず、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等の導電材料により形成することができる。

（パッケージ）
図１および図２に示すように、パッケージ９は、上面に開放する凹部９１１を有する箱状のベース９１と、凹部９１１の開口を塞ぐようにベース９１に接合されている板状のリッド９２とを有している。このようなパッケージ９は、凹部９１１がリッド９２にて塞がれることにより形成された収納空間を有しており、この収納空間に振動素子２が気密的に収納されている。振動素子２は、支持腕７４、７５の先端部にて、例えば、エポキシ系、アクリル系の樹脂に導電性フィラーを混合した導電性接着剤１１、１２、１３、１４を介して凹部９１１の底面に固定されている。

なお、収納空間内は、減圧（好ましくは真空）状態となっていてもよいし、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。これにより、振動素子２の振動特性が向上する。

ベース９１の構成材料としては、特に限定されないが、酸化アルミニウム等の各種セラミックスを用いることができる。また、リッド９２の構成材料としては、特に限定されないが、ベース９１の構成材料と線膨張係数が近似する部材であると良い。例えば、ベース９１の構成材料を前述のようなセラミックスとした場合には、コバール等の合金とするのが好ましい。なお、ベース９１とリッド９２の接合は、特に限定されず、例えば、接着剤を介して接合してもよいし、シーム溶接等により接合してもよい。

また、ベース９１の凹部９１１の底面には、接続端子９５１、９６１が形成されている。図示しないが、振動素子２の第１駆動用電極８４は、支持腕７４の先端部まで引き出されており、当該部分にて、導電性接着剤１１、１２を介して接続端子９５１と電気的に接続されている。同様に、図示しないが、振動素子２の第２駆動用電極８５は、支持腕７５の先端部まで引き出されており、当該部分にて、導電性接着剤１３、１４を介して接続端子９６１と電気的に接続されている。

また、接続端子９５１は、ベース９１を貫通する貫通電極９５２を介してベース９１の底面に形成された外部端子９５３に電気的に接続されており、接続端子９６１は、ベース９１を貫通する貫通電極９６２を介してベース９１の底面に形成された外部端子９６３に電気的に接続されている。

接続端子９５１、９６１、貫通電極９５２、９６２および外部端子９５３、９６３の構成としては、それぞれ、導電性を有していれば、特に限定されないが、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）などのメタライズ層（下地層）に、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｃｕ（銅）などの各被膜を積層した金属被膜で構成することができる。

（振動素子の製造方法）
次に、本発明のエッチング方法を用いる振動素子２（振動子１）の製造方法について、図４〜図６に基づいて説明する。なお、図４〜図６は、それぞれ、図１中のＢ−Ｂ線断面に対応する断面図である。

振動素子２の製造方法は、水晶基板（基板）を用意（準備）する工程と、水晶基板をドライエッチング法によってパターニングすることにより、基部４と、振動腕５、６と、支持部７とを有する振動基板３を形成する工程とを含む。以下、詳細に説明する。

まず、Ｚカットの水晶基板（基板）３０を用意する（図４（ａ）参照）。水晶基板３０は、後述する加工を経て振動基板３となる部材である。次に、図４（ａ）に示すように、フォトリソグラフィ法などを用いて、水晶基板３０上にマスクＭ１を形成する。マスクＭ１は、振動基板３の外形形状に対応して形成するマスクである。このマスクＭ１の形状（構成）およびその形成工程（製造工程）は、後で詳述する（後述するマスクＭ２およびＭ３についても同様）。

次に、図４（ｂ）に示すように、第１マスクＭ１を介して（用いて）水晶基板３０にドライエッチングを行う。このドライエッチングは、振動素子２の振動方向と直交（交差）する方向に対してエッチングを行う。これにより、基部４と、溝５５、５６、６５、６６が形成されていない振動腕５、６と、支持部７とが一体的に形成される（ただし、基部４および支持部７については図示しない）。次に、図４（ｃ）に示すように、マスクＭ１を除去する。

次に、図４（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィ法などを用いて、水晶基板３０上にマスクＭ２を形成する。マスクＭ２は、溝５５、６５の外形形状に対応して形成するマスクである。なお、ここでは、溝５５、６５を形成しない部位にマスクＭ２を形成する。すなわち、マスクＭ２は、溝５５、６５の外形形状に対応する開口を有している。

次に、図５（ａ）に示すように、マスクＭ２を介して水晶基板３０にドライエッチングを行う。これにより、振動腕５に溝５５が形成され、振動腕６に溝６５が形成され、溝５６、６６が形成されていない振動腕５、６と、基部４と、支持部７とを有する振動基板３が形成される。なお、この際、溝５５、６５の最大深さが所定値となるように、ドライエッチングのエッチング時間を制御する。次に、図５（ｂ）に示すように、マスクＭ２を除去する。

次に、図５（ｃ）に示すように、水晶基板３０の上下を逆にし、フォトリソグラフィ法などを用いて、水晶基板３０上にマスクＭ３を形成する。マスクＭ３は、溝５６、６６の外形形状に対応して形成するマスクである。なお、ここでは、溝５６、６６を形成しない部位にマスクＭ３を形成する。すなわち、マスクＭ３は、溝５６、６６の外形形状に対応する開口を有している。

次に、図６（ａ）に示すように、マスクＭ３を介して水晶基板３０にドライエッチングを行う。これにより、振動腕５に溝５６が形成され、振動腕６に溝６６が形成され、溝５５、５６、６５、６６が形成されている振動腕５、６と、基部４と、支持部７とを有する振動基板３が形成される。なお、この際、溝５６、６６の最大深さが所定値となるように、ドライエッチングのエッチング時間を制御する。次に、図６（ｂ）に示すように、マスクＭ３を除去する。これにより、振動基板３が得られる。

次に、例えば、蒸着等によって、振動基板３の表面に図示しない金属膜を形成する。次に、例えば、図示しないマスクを介して前記金属膜をパターニングすることにより、第１、第２駆動用電極８４、８５を形成する。以上により、振動素子２が得られる。

次に、本発明のエッチング方法について、前記マスクＭ１〜Ｍ３とともに説明する。
本発明のエッチング方法は、水晶基板（基板）３０を用意（準備）する工程と、水晶基板３０上に下地層を形成する工程と、水晶基板３０上、すなわち下地層上にマスク（耐食膜）を形成する工程と、水晶基板３０に、マスクを介して（用いて）ドライエッチングを行う工程とを含む。また、マスクを形成する工程は、下地層上（水晶基板３０上）に、前記マスクに対応する形状の開口を有するレジスト層を形成する段階と、前記レジスト層を介して（用いて）前記開口内に前記マスクを形成する段階とを含む。そして、本発明のエッチング方法では、前記マスクＭ１〜Ｍ３として、図７に示すマスク１５を用いる。

図７に示すように、マスク１５は、水晶基板３０と反対側の表面に複数の凹凸（第１の凹凸）１５１を有している。

マスク１５の表面に凹凸１５１が形成されていると、そのマスク１５の表面に、エッチングガスが直交する方向から傾斜して照射されるので、マスク１５はエッチングされ難く、エッチングの選択比が高くなる。これにより、マスク１５の厚さを薄くすることができる。マスク１５の厚さが薄いと、エッチングで形成される振動基板３の寸法精度が向上し、振動基板３を精度良く製造することができる。また、マスク１５の厚さを薄くすることにより、振動基板３（振動素子２）の生産性を向上させることができる。

マスク１５の水晶基板３０と反対側の表面、すなわち、マスク１５の凹凸１５１が形成されている面の表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１に規定）は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、２ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であることがより好ましく、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。

表面粗さＲａが前記下限値よりも小さいと、他の条件によっては、エッチングの際、マスク１５がエッチングされ易くなる。また、表面粗さＲａが前記上限よりも大きいと、他の条件によっては、エッチングの際、マスク１５がエッチングされ易くなる。

また、凹凸１５１の隣り合う凸部同士の平均ピッチＰ１は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、２ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、５ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であることがより好ましく、１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。

平均ピッチＰ１が前記下限値よりも小さいと、他の条件によっては、エッチングの際、マスク１５がエッチングされ易くなる。また、平均ピッチＰが前記上限よりも大きいと、他の条件によっては、エッチングの際、マスク１５がエッチングされ易くなる。

また、マスク１５の厚さは、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、凹凸１５１の凸部でのマスク１５の厚さｔ１は、１μｍ以上、１００μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上、３０μｍ以下であることがより好ましい。

厚さｔ１が前記下限値よりも小さいと、他の条件によっては、エッチングの際、マスク１５が完全に除去されてしまう部分が生じる虞がある。また、厚さｔ１が前記上限よりも大きいと、他の条件によっては、エッチングで形成される振動基板３の寸法精度が低下する虞がある。

また、マスク１５の構成材料は、特に限定されないが、マスク１５は、例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、窒化物、フッ化物、酸化物および樹脂材料等のうちの少なくとも１つを含む材料で構成することが好ましい。なお、前記金属材料は、単独または合金として用いることができる。また、前記窒化物、フッ化物および酸化物は、それぞれ、前記金属や合金の窒化物、フッ化物および酸化物であることが好ましい。
前記マスク１５を用いるエッチング方法は、下記の通りである。

まず、Ｚカットの水晶基板（基板）３０を用意する（図８（ａ）参照）。次に、図８（ａ）に示すように、水晶基板３０上にシード層である下地層１６を形成する。下地層１６は、例えば、スパッタリングや蒸着等で形成することができる。また、下地層１６の構成材料としては、マスク１５を形成する際、その形成を促すことが可能なものであれば特に限定されず、例えば、Ｃｒ、Ｃｕ等が挙げられる。また、下地層１６は、単層であってもよく、また、複数の層の積層体であってもよい。なお、下地層１６を複数の層の積層体で構成する場合、例えば、Ｃｒが下層、Ｃｕが上層である２層の積層体が挙げられる。また、下地層１６の厚さは、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であることがより好ましい。

次に、図８（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ法などを用いて、下地層１６上にレジスト層１７を形成する。レジスト層１７は、マスク１５の外形形状に対応して形成するマスクである。なお、ここでは、レジスト層１７を形成しない部位にマスク１５を形成する。すなわち、レジスト層１７は、マスク１５の外形形状に対応する開口１７１を有している。

次に、図８（ｃ）に示すように、メッキにより、レジスト層１７を介して（用いて）下地層１６上にマスク１５を形成する。なお、本実施形態では、この段階では、マスク１５の表面に凹凸１５１は形成されていない。

次に、図９（ａ）に示すように、レジスト層１７を除去する。
次に、図９（ｂ）に示すように、マスク１５の水晶基板３０と反対側の表面に複数の凹凸１５１を形成する。

この凹凸１５１の形成方法は、特に限定されないが、凹凸１５１は、例えば、エアブラスト、ウェットブラスト、サンドブラスト等のブラスト加工、ウェットエッチング（酸エッチング）等のエッチング、イオンミリング等により形成することができる。これにより、容易に凹凸１５１を形成することができる。なお、エッチングで凹凸１５１を形成する場合は、その凹凸１５１の凹部に対応する開口を有する図示しないマスクを設けてもよく、また、そのようなマスクは設けずに、エッチングで表面を荒してもよい。

なお、前記凹凸１５１の形成は、レジスト層１７を除去する前に行ってもよく、また、後述の下地層１６を除去した後に行ってもよい。

次に、図９（ｃ）に示すように、下地層１６のうち、マスク１５が形成されていない部位の下地層１６を除去する。以上により、水晶基板３０上に形成されたマスク１５が得られる。

以上説明したように、本発明のエッチング方法によれば、所定形状の振動基板３を精度良く製造することができ、また、振動基板３（振動素子２）の生産性を向上させることができる。

なお、本実施形態では、一旦、表面が平坦なマスク１５を形成した後、そのマスク１５の表面を加工して凹凸１５１を形成しているが、これに限らず、例えば、メッキにより表面に凹凸１５１を有するマスク１５を形成してもよい。メッキにより表面に凹凸１５１を有するマスク１５を形成する場合は、例えば、マスク１５の構成材料に、光沢剤等の添加材の種類や添加量を調整したり、また、メッキの所定の条件を調整する。また、マスク１５の形成方法は、メッキに限定されないことは、言うまでない。

＜第２実施形態＞
図１０は、本発明のエッチング方法の第２実施形態において用いるマスクおよび下地層を示す断面図である。

以下、第２実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

図１０に示すように、第２実施形態のエッチング方法では、下地層１６は、水晶基板３０と反対側の表面に複数の凹凸（第２の凹凸）１６１を有している。すなわち、下地層１６を形成する工程で、下地層１６の水晶基板３０と反対側の表面に凹凸１６１を形成する。

下地層１６に凹凸１６１が形成されていると、マスク１５の表面に凹凸１５１を形成し難い場合でも、その下地層１６の凹凸１６１がマスク１５に反映（転写）され、マスク１５に凹凸１５１が形成される。すなわち、容易に、マスク１５に凹凸１５１を形成することができる。

この凹凸１６１の形成方法は、特に限定されないが、凹凸１６１は、例えば、エアブラスト、ウェットブラスト、サンドブラスト等のブラスト加工、ウェットエッチング等のエッチング、イオンミリング等により形成することができる。これにより、容易に凹凸１６１を形成することができる。なお、エッチングで凹凸１６１を形成する場合は、その凹凸１６１の凹部に対応する開口を有する図示しないマスクを設けてもよく、また、そのようなマスクは設けずに、エッチングで表面を荒してもよい。

下地層１６の凹凸１６１の高低差ｄは、特に限定されず、マスク１５の表面粗さＲａ等の諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、５ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であることがより好ましく、５０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。

高低差ｄが前記下限値よりも小さくても、大きくても、他の条件によっては、マスク１５の表面に所望の寸法の凹凸１５１を形成することが困難である。

また、凹凸１６１の隣り合う凸部同士の平均ピッチＰ２は、凹凸１５１の隣り合う凸部同士の平均ピッチＰ１と同様に設定される。
この第２実施形態によれば、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。

＜第３実施形態＞
図１１は、本発明のエッチング方法の第３実施形態において用いるマスクおよび下地層を示す断面図である。

以下、第３実施形態について、前述した第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

図１１に示すように、第２実施形態のエッチング方法では、下地層１６は、互いに離間した複数の単位下地層(下地層)１６２を有している。すなわち、下地層１６を形成する工程で、水晶基板３０上の複数の箇所に、互いに離間した単位下地層１６２を形成し、この単位下地層１６２の集合体を下地層１６とする。なお、この複数の単位下地層１６２で構成される下地層１６は、複数の無底の凹部および凸部で構成される複数の凹凸を有する下地層と言うこともできる。

単位下地層１６２の形状は、特に限定されず、例えば、水晶基板３０の平面視で、四角形や五角形等の多角形、円形、楕円形等が挙げられる。

この下地層１６の形成方法は、特に限定されないが、その具体例としては、水晶基板３０上の全面に、下地層と同様の構成材料で構成された層（加工されて下地層１６になる層）を形成し、その後、前記層上に、単位下地層１６２の無い部分に対応する開口を有する図示しないマスクを設け、前記層に、そのマスクを介して（用いて）エッチングを行って下地層１６を形成する。また、他の具体例としては、水晶基板３０上に、単位下地層１６２の部分に対応する開口を有する図示しないマスクを設け、そのマスクを介して（用いて）水晶基板３０上に下地層１６を形成する。

単位下地層１６２（下地層１６）の厚さｔ２は、特に限定されず、マスク１５の表面粗さＲａ等の諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、１０ｎｍ以上、２０００ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることがより好ましく、１００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。

厚さｔ２が前記下限値よりも小さくても、大きくても、他の条件によっては、マスク１５の表面に所望の寸法の凹凸１５１を形成することが困難である。

また、隣り合う単位下地層１６２同士の平均ピッチＰ３は、凹凸１５１の隣り合う凸部同士の平均ピッチＰ１と同様に設定される。
この第３実施形態によれば、前記第２実施形態と同様の効果が得られる。

２．発振器
次に、本発明のエッチング方法を用いて製造した振動素子を適用した発振器（本発明の発振器）について説明する。

図１２は、発振器の実施形態を示す断面図である。
図１２に示す発振器１０は、振動子１と、振動素子２を駆動するためのＩＣチップ８０とを有している。以下、発振器１０について、前述した振動子との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

図１２に示すように、発振器１０では、ベース９１の凹部９１１にＩＣチップ８０が固定されている。ＩＣチップ８０は、凹部９１１の底面に形成された複数の内部端子１２０と電気的に接続されている。複数の内部端子１２０には、接続端子９５１、９６１と接続されているものと、外部端子９５３、９６３と接続されているものがある。ＩＣチップ８０は、振動素子２の駆動を制御するための発振回路（回路）を有している。ＩＣチップ８０によって振動素子２を駆動すると、所定の周波数の信号を取り出すことができる。

３．電子機器
次に、本発明のエッチング方法を用いて製造した振動素子を適用した電子機器（本発明の電子機器）について説明する。

図１３は、電子機器を適用したモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１００を備えた表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。このようなパーソナルコンピューター１１００には、フィルター、共振器、基準クロック等として機能する振動素子２（振動子１）が内蔵されている。

図１４は、電子機器を適用した携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１００が配置されている。このような携帯電話機１２００には、フィルター、共振器等として機能する振動素子２（振動子１）が内蔵されている。

図１５は、電子機器を適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。

ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面には、表示部１００が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１００は、被写体を電子画像として表示するファインダとして機能する。また、ケース１３０２の正面側（図中裏面側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。

撮影者が表示部１００に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。また、このディジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図示されるように、ビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニター１４３０が、デ−タ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。このようなディジタルスチルカメラ１３００には、フィルター、共振器等として機能する振動素子２（振動子１）が内蔵されている。

なお、本発明の振動素子を備える電子機器は、図１３のパーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター）、図１４の携帯電話機、図１５のディジタルスチルカメラの他にも、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレーター等に適用することができる。

４．移動体
次に、本発明のエッチング方法を用いて製造した振動素子を適用した移動体（本発明の移動体）について説明する。

図１６は、移動体を適用した自動車の構成を示す斜視図である。自動車１５００には、振動素子２（振動子１）が搭載されている。振動素子２は、キーレスエントリー、イモビライザー、カーナビゲーションシステム、カーエアコン、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバック、タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）、エンジンコントロール、ハイブリッド自動車や電気自動車の電池モニター、車体姿勢制御システム、等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：electronic control unit）に広く適用できる。

以上、振動素子、振動子、発振器、電子機器および移動体について図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

また、本発明のエッチング方法について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、他の任意の工程が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

また、振動素子としては、例えば、ジャイロセンサー（角速度センサー）のようなものにも適用することができる。

また、振動基板（振動基板の母材である基板）の構成材料は、水晶に限定されず、例えば、Ｓｉ等が挙げられる。

１……振動子 １０……発振器 １１、１２、１３、１４……導電性接着剤 ２……振動素子 ３……振動基板 ３０……水晶基板 ４……基部 ５……振動腕 ５１、５２……主面 ５３、５４……側面 ５５、５６……溝 ５８、６８……腕部 ５９、６９……ハンマーヘッド ６……振動腕 ６１、６２……主面 ６３、６４……側面 ６５、６６……溝 ７……支持部 ７１……分岐部 ７２、７３……連結腕 ７４、７５……支持腕 ８０……ＩＣチップ ８４……第１駆動用電極 ８５……第２駆動用電極 ９……パッケージ ９１……ベース １５……マスク １５１……凹凸 １６……下地層 １６１……凹凸 １６２……単位下地層 １７……レジスト層 １７１……開口 １００……表示部 ９１１……凹部 ９２……リッド ９５１、９６１……接続端子 ９５２、９６２…貫通電極 ９５３、９６３……外部端子 １２０……内部端子 １１００……パーソナルコンピューター １１０２……キーボード １１０４……本体部 １１０６……表示ユニット １２００……携帯電話機 １２０２……操作ボタン １２０４……受話口 １２０６……送話口 １３００……ディジタルスチルカメラ １３０２……ケース １３０４……受光ユニット １３０６……シャッターボタン １３０８……メモリー １３１２……ビデオ信号出力端子 １３１４……入出力端子 １４３０……テレビモニター １４４０……パーソナルコンピューター １５００……自動車 Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３……マスク

Claims (8)

1. 基板を準備する工程と、
   表面に凹凸を有するマスクを前記基板上に形成する工程と、
   前記基板に、前記マスクを用いてドライエッチングを行う工程と、
   を含むことを特徴とするエッチング方法。
2. 前記マスクの表面の表面粗さＲａは、２ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下の範囲内にある請求項１に記載のエッチング方法。
3. 前記マスクを形成する工程の前に、前記基板上に下地層を形成する工程を含む請求項１または２に記載のエッチング方法。
4. 前記下地層を形成する工程では、前記下地層の表面に凹凸を形成する請求項３に記載のエッチング方法。
5. 前記下地層の凹凸の高低差は、５ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下の範囲内にある請求項４に記載のエッチング方法。
6. 前記下地層を形成する工程では、前記基板上の複数の箇所に、互いに離間した複数の下地層を形成し、前記離間した複数の下地層の集合体を前記下地層とする請求項３に記載のエッチング方法。
7. 前記下地層の厚さは、１０ｎｍ以上、２０００ｎｍ以下である請求項６に記載のエッチング方法。
8. 前記マスクは、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、窒化物、フッ化物、酸化物および樹脂材料のうちの少なくとも１つを含む材料で構成されている請求項１ないし７のいずれか１項に記載のエッチング方法。

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