专利名称：腐蚀方法及由该方法成形的腐蚀成形品的制作方法
技术领域：
本发明涉及将水晶基板等被成形物腐蚀加工成预定形状的腐蚀方法及由该方法成形的水晶晶片等腐蚀成形品。特别是本发明涉及用于腐蚀工序的控制动作的简化的对策。
背景技术：
过去，作为压电振动器件的一种，已知容易实施小型化的音叉型水晶振子。这种振子例如公开于日本特开平10-294631号公报的那样，具有相对由腐蚀加工成形为音叉型的水晶晶片利用光刻技术在表面形成预定的电极的音叉型水晶振动片。
另外，在日本特开2002-76806号公报(以下称已有技术文献1)中公开一种在音叉型水晶振动片的各脚部的各表背面(主面)中央部形成槽部的构成。在这样将槽部成形于脚部的表背面的场合，即使将振动片小型化也可抑制脚部的振动损失，可抑制CI值(晶体阻抗)，较有效。这种音叉型水晶振子特别适合搭载于手表等精密设备。
下面，根据公开于已有技术文献1的方法说明在该脚部的表背面具有槽部的音叉型水晶晶片的成形工序。
首先，如图23(a)所示那样，将水晶基板(水晶Z板)100加工成板状。然后，由图中未示出的溅镀装置在水晶基板100的表背面蒸镀由Cr(铬)和Au(金)构成的金属膜101、101(参照图23b)。然后，在这样形成的金属膜101、101上形成光刻胶层102、102(参照图23(c))。
然后，除去一部分光刻胶层102，在与要制作的音叉型水晶晶片的形状(音叉型形状)一致的振动片成形区域103和作为水晶基板100的外缘部分的边框部104、104上分别残留下光刻胶层102、102，来进行外形图案形成。图23(d)用断面示出该状态，图24(a)用透视图示出。在该状态下，如图24(a)所示那样，显露出音叉型水晶晶片的预定形状地形成光刻胶层102、102。
此后，如图23(e)所示那样，由Au腐蚀液和Cr腐蚀液除去在上述图23(d)中未形成光刻胶层102的部分的金属膜101。这样，如图24(b)所示那样，在除去了金属膜101的部分露出水晶基板100。
然后，如图23(f)所示那样，将在图23(e)中残留下的光刻胶层102全部除去。此后，如图23(g)所示那样，在水晶基板100的全面形成光刻胶层105。
然后，如图23(h)所示那样，除去光刻胶层105的一部分。具体地说，进行不仅除去上述振动片成形区域103和边框部104以外的部分的光刻胶层105而且还除去与槽部106(参照图23(k))相当的部分的光刻胶层105的槽部图案形成。
然后，如图23(i)所示那样，由水晶腐蚀液进行外形腐蚀。即，进行仅留下振动片成形区域103和边框部104的外形腐蚀。
接着，如图23(j)所示那样，由Au腐蚀液和Cr腐蚀液除去与成形于音叉型水晶晶片的脚部的槽部106相当的部分的金属膜101。
然后，将该水晶基板100按预先设定的预定时间浸渍到水晶腐蚀液中。这样，水晶基板100被腐蚀到预定深度，在脚部的表背面成形槽部106、106、...，断面形状大体成为H型。此后，通过除去残留下的光刻胶层105和金属膜101，从而制作图23(k)所示那样的具有大体H型断面的脚部的音叉型水晶晶片。
相对这样制作的音叉型水晶晶片，在其振动区域的各面形成预定的电极，制作音叉型水晶振动片，该音叉型水晶振动片安装于组件内，从而制作水晶振子。
可是，在这样将槽部106、106、...设置到脚部的表背面的音叉型水晶晶片中，对该槽部106要求极高的加工精度。下面说明其原因。
具有上述那样的槽部106的音叉型水晶振子与不设置槽部106的场合相比，具有振动频率的偏差增大的倾向。为此，为了限制该偏差，按高精度进行该槽部106的加工较有效。
另外，形成该槽部106的音叉型水晶振子将CI值抑制得较低，但为了有效地将该CI值抑制得较低，需要按高精度进行槽部106的加工。
在以上的说明中，说明了音叉型水晶晶片的外形和槽部的加工，但对于其它水晶晶片(AT切割水晶晶片等)的加工最好也可同样地以高精度加工。
然而，在上述已有技术文献1中公开的方法中存在以下所述的问题。
在将槽部106、106、...成形于上述脚部的表背面的腐蚀工序(图23(j)的状态的水晶基板浸渍到水晶腐蚀液的工序)中，随着时间的延续，相对水晶基板100的腐蚀进行。
为此，为了将槽部106的深度尺寸加工为设计尺寸那样的最佳值，需要严密地管理将水晶基板100浸渍到水晶腐蚀液的时间(腐蚀时间)。即，在该腐蚀时间过短的场合不能充分获得槽部106的深度尺寸，相反，在腐蚀时间过长的场合，槽部106的深度尺寸过大，有时表背各面的槽部106、106还可能相互连接而产生在脚部形成贯通孔这样的问题。为此，在公开于上述已有技术文献1的方法中，腐蚀时间的管理烦杂，导致作业性恶化。
特别是从提高生产率的观点出发，可考虑使用能够获得较大的单位时间腐蚀量的水晶腐蚀液，使得可在短时间结束槽部106、106、...的成形，但在该场合，即使腐蚀时间比最佳腐蚀时间稍微偏移，槽部106的深度尺寸也与设计尺寸偏离较大，水晶晶片会成为不合格品。为此，由公开于已有技术文献1的方法中难以同时提高水晶晶片的生产效率和合格率。
另外，一般情况下，作为可实现低阻抗化的水晶晶片，可列举出较大型的音叉型水晶晶片。这种水晶晶片由腐蚀加工在脚部的表背面形成槽部。该槽部底面的面积形成得较大。另外，一般情况下，在水晶晶片内部，在水晶育成过程中生成的凹坑存在于多个部位，该凹坑不会由水晶腐蚀液溶解。
为此，在上述那样的槽部底面的面积较大的构造中，在该腐蚀过程中，多个凹坑露出到其底面的可能性增大。当在槽部的底面露出多个凹坑的场合，水晶晶片的质量比目标质量增大与该凹坑的露出部分的总体积相应的量，不能使水晶振子的振荡频率与目标频率相符。由于该凹坑的发生部位和发生个数不确定，所以，难以仅由腐蚀量(腐蚀时间)的调整抑制凹坑的露出个数，在公开于上述已有文献1的方法中，存在水晶振子不能获得所期望的振荡频率的可能性增大的问题。
发明内容
本发明就是鉴于这一点而作出的，其目的在于提供一种用于加工水晶基板等被成形物的腐蚀方法，在该方法中，不需要腐蚀时间管理，从而可实现腐蚀工序的控制动作的简化并在将水晶基板作为被成形物、在该水晶基板由腐蚀加工形成槽部的场合，抑制该槽部的底面的凹坑的露出。
为了达到上述目的，本发明通过在进行腐蚀处理时预先设定进行该腐蚀处理的区域的形状，从而利用与该区域对应地决定腐蚀量的所谓腐蚀停止技术，提高腐蚀成形品的加工精度。
具体地说，本发明以用于腐蚀设定于被成形物表面的预定腐蚀区域的腐蚀方法为对象。相对该腐蚀方法，在相对上述腐蚀区域进行腐蚀处理时，使在与该腐蚀区域的形状相应的腐蚀停止位置停止腐蚀的时刻的腐蚀量大体与预先设定的设计腐蚀量一致地预先设定上述腐蚀区域的形状。
另外，在将腐蚀区域设为矩形的场合，使腐蚀处理时的腐蚀停止位置的腐蚀量大体与设计腐蚀量一致地预先设定腐蚀区域的短边侧的宽度尺寸。
根据这样特定事项，没有必要严密地管理将被成形物浸渍到腐蚀液的时间(腐蚀时间)，如确保必要最短时间以上的腐蚀时间，则可获得适当的腐蚀量，可将腐蚀区域腐蚀成设计尺寸那样的形状。即，仅预先适当地设定腐蚀区域的形状，即使腐蚀时间过长，也可获得适当的腐蚀量，可按高加工精度成形该腐蚀区域。而且，由于没有必要如上述那样严密管理腐蚀时间，所以，也可实现控制动作的简化。
另外，在由腐蚀停止技术获得的腐蚀区域的腐蚀面显露晶面。上述凹坑本来不从晶面露出，所以，可避免凹坑在腐蚀区域的腐蚀面露出，可在被成形物表面形成不存在凹坑的预定形状的腐蚀区域。如将该技术适用于水晶振子，则可使水晶晶片的质量成为目标质量地腐蚀，可使水晶振子的振荡频率与目标频率相符。
作为利用上述方法也可任意地设定腐蚀形状的手段，可列举出以下方法。即，由外缘腐蚀工序和中央腐蚀工序对被成形物表面的腐蚀区域进行腐蚀(与使用后述的图6～图17说明的实施例3～7的方法相当)；外缘腐蚀工序仅相对上述腐蚀区域中的该区域的外缘部的至少一部分进行腐蚀处理；该中央腐蚀工序比该外缘腐蚀工序晚开始，相对上述腐蚀区域中的由外缘腐蚀工序腐蚀的部分以外的区域进行腐蚀处理。当进行这样的腐蚀工序时，在上述外缘腐蚀工序中，使用上述腐蚀方法(使腐蚀量与设计腐蚀量大体一致地预先设定腐蚀区域的形状)，仅相对腐蚀区域的外缘部的至少一部分进行腐蚀处理。
按照该特定事项，由外缘腐蚀工序先对腐蚀区域的一部分(腐蚀区域的外缘部的至少一部分)按预定的腐蚀量进行腐蚀处理。该腐蚀量通过预先设定该外缘腐蚀工序为对象的腐蚀区域的形状、由与其相应的腐蚀停止作用适当地获得。此后，由中央腐蚀工序对腐蚀区域的整体进行腐蚀处理，完成腐蚀加工。即，在外缘腐蚀工序中，相对较窄区域按适当的腐蚀量预先进行腐蚀处理，在此后的中央腐蚀工序中，根据由上述外缘腐蚀工序适当获得的腐蚀量按预定量对腐蚀区域的整体进行腐蚀。为此，最终获得的腐蚀区域的腐蚀量沿其整体适当地设定，即使在对较宽的区域进行腐蚀加工的场合，也可提高腐蚀成形品的加工精度。
作为上述解决手段的具体的适用形式的一例，为通过对音叉型形状的水晶晶片的主面上的中央部分进行腐蚀从而在主面成形以矩形开口的槽部。即，在外缘腐蚀工序中，仅相对上述槽部的矩形的开口的各边中相互对置的1对边和其周边进行腐蚀处理。另一方面，在中央腐蚀工序中，对由上述外缘腐蚀工序腐蚀的1对边间的区域进行腐蚀处理。
在这样将槽部成形到音叉型水晶晶片的主面上的场合，即使振动片小型化，也可抑制脚部的振动损失，使CI值较低，较有效。另外，通过由上述解决手段成形该槽部，从而可按高精度进行槽部的加工，可有效地使CI值较低，同时，可抑制振动频率的偏差。
作为如上述那样在音叉型水晶晶片的主面成形槽部的场合的具体的成形方法具有以下3种类型。
首先，作为第1种类型，由第1成形工序和第2成形工序进行(与使用后述的图6和图7说明的实施例3的方法相当)；该第1成形工序将作为被成形物的水晶基板成形为音叉型形状的水晶晶片；该第2成形工序在该第1成形工序后进行，由用于对该水晶晶片的主面成形槽部的外缘腐蚀工序和在其后进行的中央腐蚀工序构成。
作为第2类型，同时进行将作为被成形物的水晶基板成形为音叉型形状的水晶晶片的工序和外缘腐蚀工序，此后进行中央腐蚀工序(与使用后述的图8～图11说明的实施例4和5的方法相当)。
作为第3类型，在预先使腐蚀延迟膜仅存在于腐蚀区域中的由中央腐蚀工序进行腐蚀的区域的表面的状态下实施对被成形物的腐蚀处理，在外缘腐蚀工序开始后，溶解除去腐蚀延迟膜，然后，开始上述中央腐蚀工序(与使用后述的图12和图13说明的实施例6的方法相当)。
特别是在第2和第3类型的成形方法的场合，可减少相对水晶基板的腐蚀的次数，不会导致水晶晶片表面的粗糙等问题。另外，在第3类型的成形方法中，也可同时进行将水晶基板成形为音叉型形状的工序、外缘腐蚀工序、中央腐蚀工序，在该场合，仅由1次进行相对水晶基板的腐蚀工序，可将音叉型水晶晶片的外形成形为预定的形状(音叉型形状)，同时，可在其主面成形槽部，可防止水晶晶片表面的粗糙和实现成形工序的简化。
另外，由上述各解决手段中的任一个腐蚀方法成形的、在腐蚀区域的腐蚀面显露晶面的腐蚀成形品属于本发明的技术思想范畴。即，如观察到在腐蚀成形品的腐蚀面显露晶面的状态，则可判断为由上述制造方法制造的腐蚀成形品。
作为利用上述方法对被成形物的外形和槽部进行腐蚀加工的手段可列举出以下方法。即，为了通过对被成形物进行腐蚀处理而对具有预定外形形状和槽部的腐蚀成形品进行成形，将实施外形腐蚀动作和槽部腐蚀动作的腐蚀方法作为对象；该外形腐蚀动作相对上述被成形物用腐蚀除去要成形的腐蚀成形品的外缘的外侧的区域；该槽部腐蚀动作由腐蚀使被成形物上的槽部成形区域凹陷。在该腐蚀方法中，在预先使腐蚀延迟膜仅存在于槽部成形区域的表面的状态下实施对被成形物的腐蚀处理，在外形腐蚀动作开始后，在进行该外形腐蚀的同时溶解除去该腐蚀延迟膜，在溶解除去该腐蚀延迟膜后，开始上述槽部腐蚀动作，从而腐蚀被成形物，在该场合，当相对上述槽部成形区域进行槽部腐蚀动作时，使在与该槽部成形区域的形状相应的腐蚀停止位置停止腐蚀的时刻的腐蚀量与预先设定的设计槽深尺寸大体一致地预先设定上述腐蚀延迟膜的形状(与使用后述的图4说明的实施例2的方法相当)。
在该场合，作为腐蚀延迟膜，可在槽部腐蚀动作开始时同时进行外形腐蚀动作地形成(材料和膜厚的设定)，也可在槽部腐蚀动作开始时已结束外形腐蚀动作地形成。
作为用于使上述腐蚀延迟膜存在于槽部成形区域的表面的具体手法具有以下的方法。首先，叠层腐蚀速率相互不同的材料，在要成形的腐蚀成形品的外缘的内侧的区域形成由上层的腐蚀速率比下层低的材料构成的涂层。在下层可使用腐蚀速率高的材料即更容易由腐蚀液溶解的材料，在上层使用腐蚀速率低的材料即不易由腐蚀液溶解的材料。在槽部成形区域，将仅除去上层而露出的下层用作腐蚀延迟膜，进行相对被成形物的腐蚀处理。
按照该特定事项，在开始相对被成形物的腐蚀处理的时刻，在被成形物上的腐蚀延迟膜不存在的区域即要成形的腐蚀成形品的外缘的外侧的区域立即开始腐蚀(外形腐蚀动作的开始)。而被成形物上的腐蚀延迟膜存在的区域即在槽部成形区域仅开始腐蚀延迟膜的溶解，在该部分的被成形物的腐蚀还未开始。
该状态继续预定时间，存在于槽部成形区域的腐蚀延迟膜完全溶解除去后，在该槽部成形区域也开始被成形物的腐蚀(槽部腐蚀动作的开始)。即，槽部腐蚀动作与外形腐蚀动作同时进行。另外，在槽部腐蚀动作开始时可能外形腐蚀动作已经结束。
这样，在槽部成形区域，成形预定深度的槽部，在先行于槽部腐蚀动作开始腐蚀的腐蚀成形品的外缘的外侧的区域，获得足够的腐蚀量，可按所期望的形状获得腐蚀成形品的外形。
在如上述那样利用腐蚀速率不同的2种材料的场合，例如作为腐蚀速率高的材料使用Cr，作为腐蚀速率低的材料使用Au。即，在使用上述2层的涂层的场合，对要成形的腐蚀成形品的外缘的内侧的区域(应成为腐蚀成形品的部分)成为Cr和Au的2层构造，在槽部成形区域，成为仅Cr的1层构造。结果，在该2层构造部分不进行腐蚀，在1层构造部分，进行Cr的溶解后，由槽部的腐蚀动作进行预定量(槽的深度相当的量)的腐蚀。可在这里使用的材料不限于此。
作为由上述腐蚀方法成形的成形品，具体地可列举出音叉型水晶晶片。在该场合，槽部成形于其主面中央部。
在这样地在音叉型水晶晶片的主面上成形槽部的场合，即使将使用该音叉型水晶晶片制作的音叉型水晶振动片小型化也可抑制脚部的振动损失，可降低CI值，较有效。
另外，在上述各解决手段中任一个腐蚀方法成形的腐蚀成形品也属于本发明的技术思想的范畴。
作为由上述中央腐蚀工序将槽部(腐蚀区域)成形为所期望的形状的方法，具有以下方法。首先，按在腐蚀区域的中央部残留下凸起部的状态下结束中央腐蚀工序。另外，在腐蚀区域的中央部成为与被成形物表面(在水晶晶片中为主面)大体平行的平坦面的状态下结束中央腐蚀工序。
在将其适用于音叉型水晶晶片的成形的场合，按在槽部的中央部残留凸起部的状态下结束中央腐蚀工序时，可实现槽部内的表面积的扩大。为此，形成于槽部内的电极的面积也扩大，可有效地将CI值抑制得较低。另外，该CI值的抑制效果也依存于槽部的断面中的壁最薄的部分的厚度尺寸(根据槽部的深度尺寸(腐蚀量)决定)，可由后述的实验得知。即，通过使槽部的断面中最薄部分的厚度尽可能小地在槽部的中央部残留凸起部，从而可充分确保水晶晶片的刚性地将CI值抑制得较低。
另一方面，在槽部的中央部大体平行于水晶晶片的主面的平坦面的状态下结束中央腐蚀工序的场合，可将音叉型水晶晶片的左右脚部的断面形状大体为对称形状，另外，形成于该槽部内的电极膜的膜厚也可均匀地获得。为此，可良好地获得使用该水晶晶片的压电设备(水晶振子等)的特性，可实现高性能化。
另外，在由上述腐蚀方法成形的腐蚀成形品中，将凸起部形成于腐蚀区域的中央部(槽部的中央部)的腐蚀成形品和腐蚀区域的中央部(槽部的中央部)成为与被成形物表面(水晶晶片的主面)大体平行的平坦面的腐蚀成形品也属于本发明的技术思想的范畴。在由已有的腐蚀方法形成上述槽部的场合，槽部的中央部分相对水晶晶片的主面形成倾斜的面。即，如看到作为槽部的中央部的形状形成凸起部或成为大体平行于主面的平坦面，则可判断为由上述制造方法制造的腐蚀成形品。
另外，作为抑制上述凹坑的露出地获得面积较大的腐蚀加工范围的构成可列举出以下构成。即，在相互邻接的多个腐蚀区域划分设定于被成形物表面的腐蚀加工范围的内部，作为对这些腐蚀区域的腐蚀处理，使用上述各解决手段中的任一个腐蚀方法。
按照特定事项，各腐蚀区域的腐蚀面可由腐蚀停止技术获得，显露晶面。上述凹坑不从该晶面露出，所以，由多个腐蚀区域的集合构成的腐蚀加工范围整体可抑制凹坑露出到腐蚀面。这样，通过由多个腐蚀区域的集合在被成形物表面设定腐蚀加工范围，从而可抑制凹坑的露出地获得较大的腐蚀加工范围。特别是对于大型的被成形物虽然存在腐蚀加工范围也大型化的倾向，但在该场合也可抑制凹坑的露出，可在被成形物表面进行预定形状的腐蚀加工。如将该技术适用于水晶振子，则可使水晶晶片的质量成为目标质量地腐蚀，可使水晶振子的振荡频率与目标频率相符。
另外，作为该场合的各腐蚀区域的具体的形状，可列举出将各腐蚀区域设定为在被成形物表面形成相互独立的槽部的形状或将各腐蚀区域设定为在被成形物表面形成为相互连续的槽部的形状。
另外，作为由该解决手段的腐蚀方法成形的腐蚀成形品中的、在被成形物表面相互邻接的多个腐蚀区域的腐蚀面显露晶面的腐蚀成形品也属于本发明的技术思想的范畴。即，如可看到在腐蚀成形品的腐蚀面显露晶面，则可判断由上述制造方法制造的腐蚀成形品。
图1为示出实施例1和2的音叉型水晶振动片的图，(a)为音叉型水晶振动片的正面图，(b)为沿(a)的II-II线的断面图。
图2为示出实施例1的音叉型水晶晶片成形工序的图。
图3为示出在槽部图案形成中除去光刻胶层的宽度尺寸和腐蚀停止发生时间的槽部的深度尺寸的关系的图。
图4为示出实施例2的音叉型水晶晶片成形工序的图。
图5为示出实施例3～6的音叉型水晶振动片的图，(a)为音叉型水晶振动片的正面图，(b)为沿(a)的VI-VI线的断面图。
图6为示出实施例3的音叉型水晶晶片的成形方法的第1成形工序的图。
图7为示出实施例3的音叉型水晶晶片的成形方法的第2成形工序的图。
图8为示出实施例4的音叉型水晶晶片的成形工序中的前半工序的图。
图9为示出实施例4的音叉型水晶晶片的成形工序中的后半工序的图。
图10为示出实施例5的音叉型水晶晶片的成形工序中的前半工序的图。
图11为示出实施例5的音叉型水晶晶片的成形工序中的后半工序的图。
图12为示出实施例6的音叉型水晶晶片的成形工序中的前半工序的图。
图13为示出实施例6的音叉型水晶晶片的成形工序中的后半工序的图。
图14为示出实施例7的音叉型水晶晶片的成形工序中的后半工序的与图7相当的图。
图15为示出实施例7的音叉型水晶晶片的成形工序中的后半工序的与图9相当的图。
图16为示出实施例7的音叉型水晶晶片的成形工序中的后半工序的与图11相当的图。
图17为示出实施例7的音叉型水晶晶片的成形工序中的后半工序的与图13相当的图。
图18(a)为示出由本发明的方法成形的水晶晶片的一例的脚部断面形状的图，图18(b)为示出由已有技术的方法成形的水晶晶片的脚部断面形状的图。
图19为示出实施例8的第1类型的音叉型水晶振动片的图。
图20为示出实施例8的第2类型的音叉型水晶振动片的图。
图21为示出用于增大脚部的表面积的各种构成的水晶晶片的透视图。
图22为示出用于增大脚部的表面积的其它的各种构成的水晶晶片的透视图。
图23为示出已有技术的音叉型水晶晶片的成形工序的图。
图24为示出已有技术的音叉型水晶晶片的成形途中的水晶基板的透视图。
具体实施例方式
下面参照
本发明的实施形式。说明将本发明适用于构成音叉型水晶振子的音叉型水晶晶片的利用腐蚀进行的成形方法的场合。
(实施例)-音叉型水晶振子的构成说明-在说明音叉型水晶晶片的腐蚀成形方法之前，说明音叉型水晶振子的构成。
图1(a)为示出本实施方式的音叉型水晶振子具有的音叉型水晶振动片1的正面图。另外，图1(b)为沿图1(a)的B-B线的断面图。
该音叉型水晶振动片1具有2个脚部11、12，在各脚部11、12形成第1和第2激励电极13、14。在图1(a)中，对这些第1和第2激励电极13、14的形成部分附加斜线。
另外，本音叉型水晶振动片1在分别成为各脚部11、12的表背面的主面11a、12a的中央部成形矩形的槽部11c、12c。用于对这些槽部11c、12c进行加工的腐蚀工序在后面说明。
在这样将槽部11c、12c成形于各脚部11、12的表背面的场合，即使将音叉型水晶振动片1小型化，也可抑制脚部11、12的振动损失，可将CI值(晶体阻抗)抑制得较低，较有效。
上述第1激励电极13设于形成到一方的脚部11的表背面(主面)11a的槽部11c的内部和另一方的脚部12的侧面12b，与两者分别连接。同样，第2激励电极14设在成形于另一方的脚部12的表背面(主面)12a的槽部12c的内部和一方的脚部11的侧面11b，与两者分别连接。这些第1和第2激励电极13、14为由铬(Cr)和金(Au)的金属蒸镀形成的薄膜，其膜厚例如设定为2000。
另外，虽然图中未示出，但该音叉型水晶振动片1支承于基座，在该基座的外周部安装盖以覆盖音叉型水晶振动片1，从而构成音叉型水晶振子。
-音叉型水晶晶片的腐蚀工序的说明-下面，说明音叉型水晶晶片的利用腐蚀进行的成形方法的多个实施例。
(实施例1)首先，根据图2和图3说明实施例1。本形式的音叉型水晶晶片的成形方法由第1成形工序和第2成形工序进行，该第1成形工序除槽部11c、12c外将作为被成形物的水晶基板成形为预定形状(音叉型形状)；该第2成形工序在该第1成形工序后进行，用于成形槽部11c、12c。
(第1成形工序)首先，说明第1成形工序。图2示出沿图1中的II-II线的断面的加工状态。
在该第1成形工序中，首先，如图2(a)所示那样将水晶基板2加工成板状。此时，水晶基板2的表背各面由抛光加工镜面化。
然后，由图中未示出的溅镀装置在水晶基板2的表面和背面蒸镀Cr膜31，在该Cr膜31的表面蒸镀Au膜32(参照图2(b))。然后，在这样形成的金属膜31、32上形成光刻胶层4、4(参照图2(c))。
然后，如图2(d)所示那样，在与要制造的音叉型水晶晶片的形状(音叉型形状)一致的振动片成形区域A和作为水晶基板2的外缘部分的边框部C分别残留光刻胶层4、4地除去一部分光刻胶层4，实施外形图案形成。
然后，如图2(e)所示那样，由Au腐蚀液和Cr腐蚀液除去在上述图2(d)中未形成光刻胶层4的部分的各金属膜31、32。这样，在除去了金属膜31、32的部分露出水晶基板2。
此后，如图2(f)所示那样除去所有在图2(e)中残留的光刻胶层4。
此后，如图2(g)所示那样，在水晶基板2的表背全面形成光刻胶层5。
然后，如图2(h)所示那样，除去光刻胶层5的一部分。具体地说，进行不仅除去上述振动片成形区域A和边框部C以外的部分的光刻胶层5而且还除去与槽部11c、12c(参照图2(l))相当的部分的光刻胶层5的槽部图案形成。
本发明的特征在于，与要成形的槽部11c、12c的深度尺寸(设计尺寸)相应地决定将由该槽部图案形成除去的光刻胶层5的除去宽度尺寸(图2(h)的尺寸W，与本发明中所说的腐蚀区域的短边侧的宽度尺寸相当)。该光刻胶层5的除去宽度尺寸W将在后面详细说明。
然后，如图2(i)所示那样由水晶腐蚀液(氟酸+氟化铵溶液等)进行外形腐蚀。即，进行仅残留下振动片成形区域A和边框部C的外形腐蚀。
以上为第1成形工序。由该第1成形工序从水晶基板2成形具有音叉形状的音叉型水晶晶片，即具有2根脚部11、12的形状。在该状态下，还未成形槽部11c、12c。
(第2成形工序)下面，说明用于成形槽部11c、12c的第2成形工序。在该第2成形工序中，首先，如图2(j)所示那样，由Au腐蚀液和Cr腐蚀液除去与要成形的槽部11c、12c相当的部分的各金属膜31、32。即，除去上述光刻胶层5的与除去宽度尺寸W对应的区域的各金属膜31、32。
然后，如图2(k)所示那样，由水晶腐蚀液对水晶基板2进行腐蚀，在脚部的表背面成形槽部11c、11c、12c、12c，将断面形状大体形成为H型。
此时，进行腐蚀处理的区域的面积(为水晶基板2上的面积，宽度尺寸与上述槽部11c、12c的宽度尺寸一致的面积)较小，所以，由腐蚀停止作用限制水晶基板2的腐蚀量。即，在腐蚀进展到某一程度的时刻在腐蚀面显露晶面，这样，即使继续地浸渍到水晶腐蚀液，腐蚀也没有进展。即，在上述图2(h)所示槽部的图案形成中，通过相应于槽部11c、12c的设计深度预先设定除去光刻胶层5的宽度尺寸W，可将该腐蚀停止发生时刻的槽部11c、12c的深度设定为所期望的尺寸(设计尺寸)。
图3示出在槽部图案形成中除去光刻胶层5的宽度尺寸W与腐蚀停止发生时刻的槽部11c、12c的深度尺寸的关系。如该图所示，除去光刻胶层5的宽度尺寸W设定得越大，则槽部11c、12c的深度尺寸越大。换言之，槽部11c、12c的宽度尺寸(与上述尺寸W一致)越大则槽部11c、12c的深度尺寸越大。相反，将除去该光刻胶层5的宽度尺寸W设定得越小则槽部11c、12c的深度尺寸也越小。换言之，槽部11c、12c的宽度尺寸越小，则槽部11c、12c的深度尺寸也越小。这样，由于宽度尺寸与槽部11c、12c的深度尺寸相关，所以，通过与要成形的槽部11c、12c的设计深度尺寸相应地预先设定宽度尺寸W，可将槽部11c、12c的深度设定为所期望的尺寸。
如上述图2(k)所示那样在脚部的表背面成形槽部11c、11c、12c、12c后，除去残留的光刻胶层5和各金属膜31、32，从而制作具有图2(l)所示出那样的大体H型断面的脚部的音叉型水晶晶片1A。
在图2(k)所示状态下残留于水晶晶片1A的金属膜31、32也可不除去，用作此后进行的电极形成时的配线图案的一部分，或用作音叉型水晶振子的频率调整时部分除去(例如用于进行频率调整的铣削)时所用的加权电极。
在这样成形的音叉型水晶晶片1A的各脚部11、12上形成上述第1和第2激励电极13、14，制作音叉型水晶振动片1，将其支承在基座，在该基座的外周部安装盖，制作音叉型水晶振子。作为这样制作的音叉型水晶振子的共振频率，例如可列举出20kHz、32kHz、40kHz、60kHz、75kHz、77.5kHz等。另外，也可制作这些频率以外的音叉型水晶振子。另外，也可作为表面安装型的音叉型水晶振子等制作。
如以上说明的那样，在本形式中，上述第2成形工序利用腐蚀停止技术按适当的腐蚀量进行腐蚀处理，由此可将形成于音叉型水晶晶片1A的槽部11c、12c的深度尺寸设定为设计尺寸那样的最佳值。即，不需要严密地管理将水晶基板2浸渍到水晶腐蚀液的时间(腐蚀时间)，只要确保必要最短时间以上的腐蚀时间，即可成形适当的深度尺寸的槽部11c、12c。即，仅适当地设定上述槽部的图案形成的光刻胶层5的除去宽度尺寸W，即使腐蚀时间过长，也可获得适当深度尺寸的槽部11c、12c，按高加工精度成形该槽部11c、12c。结果，可有效地将CI值抑制得较低，同时，可抑制振动频率的偏差，而且，不需要管理腐蚀时间，所以，还可实现控制动作的简化。
另外，即使在为了提高生产效率而使用可获得较大的单位时间的腐蚀量的水晶腐蚀液使得可在短时间完成槽部11c、12c的成形的场合，槽部11c、12c的深度尺寸也不与设计尺寸偏移，可同时提高音叉型水晶晶片1A的生产效率和合格率。
另外，如上述那样，由腐蚀停止技术获得的腐蚀面显露晶面，上述凹坑不从该晶面露出，所以，可避免在槽部11C、12c露出凹坑。为此，可在音叉型水晶振动片1的各脚部11、12分别形成预定形状(未露出凹坑的形状)的槽部11c、12c。结果，可使水晶晶片的质量成为目标质量地进行腐蚀，可使水晶振子的振荡频率与目标频率相符。
(实施例2)下面说明实施例2。本形式的音叉型水晶振动片1的成形方法相对水晶基板2同时进行音叉型水晶晶片的外形向预定形状的成形和槽部11c、12c的成形。下面使用图4说明该成形工序。
图4的(a)～(g)的各工序由于与上述实施例1的图2(a)～(g)的各工序相同，所以，省略在这里的说明。
在上述图4(g)的工序以后，如图4(h)所示那样，除去光刻胶层5的一部分。具体地说，进行除去与要成形的槽部11c、12c相当的部分的光刻胶层5的槽部图案形成。
即使在本实施例2中，也与要成形的槽部11c、12c的深度尺寸(设计尺寸)相应地预先决定将由该槽部图案形成除去的光刻胶层5的除去宽度尺寸W。
然后，如图4(i)所示那样由Au腐蚀液仅除去在上述图4(h)中未形成光刻胶层5的部分的Au膜32。这样，在与槽部11c、12c相当的部分，成为作为金属膜仅残存Cr膜31的状态。
此后，如图4(j)所示那样，除去所有在图4(i)中残留的光刻胶层5。这样，在与槽部11c、12c相当的部分仅存在作为腐蚀延迟膜起作用的Cr膜31，作为与槽部11c、12c相当的部分以外的金属膜，存在Cr膜31和Au膜32这样2层。
在比较Cr与Au的场合，Cr一方的腐蚀速率高。即，为易于由腐蚀液(在本形式的场合，为氟酸+氟化铵溶液)溶解的材料。而Au为基本上不由腐蚀液溶解的材料。
接着，由水晶腐蚀液进行外形腐蚀。即，腐蚀不存在金属膜31、32、露出水晶基板2的部分。此时，在与槽部11c、12c相当的部分作为金属膜仅存在Cr膜31，所以，该Cr膜31也由水晶腐蚀液腐蚀(溶解除去)。图4(k)为示出该外形腐蚀工序的过程中的状态，示出完全除去与槽部11c、12c相当的Cr膜31的状态。此时，外形腐蚀工序未完成，水晶基板2按薄板的状态局部残留。
当经过该状态进一步由水晶腐蚀液进行腐蚀时，在与完全除去Cr膜31的槽部11c、12c相当的部分也开始水晶基板2的腐蚀。即，同时进行水晶晶片外形腐蚀工序和槽部腐蚀工序。
通过继续进行该腐蚀工序，从而将水晶晶片1A的外形成形为预定的音叉型形状，同时，在槽部11c、12c的成形部分，由腐蚀停止作用停止腐蚀。在该状态下，此后，即使将水晶晶片1A继续浸渍到水晶腐蚀液中形状也不会发生变化。即，仅适当地设定上述图4(h)所示槽部图案形成中的光刻胶层5的除去宽度尺寸W，即可在腐蚀时间过长的场合也可获得适当深度尺寸的槽部11c、12c，可按高加工精度对该槽部11c、12c进行成形。
这样，如图4(l)所示那样，在脚部的表背面形成具有按照设计尺寸的深度尺寸的槽部11c、12c，该脚部的断面形状大体为H型。这样成形预定外形形状的、且在主面具有槽部11c、12c的水晶晶片1A，由Au腐蚀液和Cr腐蚀液将残留的各金属膜31、32除去，完成具有图4(m)所示那样的大体H型断面的脚部的音叉型水晶晶片1A。
在本形式中，也可在图4(l)所示状态下不除去残留于水晶晶片1A上的金属膜31、32，而是用作此后进行的电极形成时的配线图案的一部分或用作在音叉型水晶振子的频率调整时用于局部除去的加权电极。
如以上说明的那样，在本实施形式中，除了上述实施例的效果外，还可获得以下说明的效果。即，仅相对水晶基板2进行1次腐蚀工序即可将音叉型水晶晶片1A的外形形成为预定的音叉型形状，并在其主面成形槽部11c、12c。即，由于不相对水晶基板2进行多次的腐蚀，所以，可避免加工作业的烦杂化和加工时间的长时间化，同时，不导致水晶晶片1A表面的粗糙面等问题，可制作高质量的音叉型水晶晶片1A。
(实施例3)下面说明实施例3。如上述那样，槽部11c、12c根据其设计宽度尺寸决定其深度尺寸，所以，不将槽部11c、12c的深度尺寸增大到必要以上而仅增大宽度尺寸不能由上述实施例1和2的方法实现。本实施例3为实现这一点的方法。即，在本实施例3中，如图5(与图1相当的图)所示那样，深度尺寸与上述实施例相等，而且宽度尺寸比上述实施例大的槽部11c、12c使用上述腐蚀停止技术实现。
本实施例3的音叉型水晶晶片的成形方法也通过由第1成形工序和第2成形工序进行，该第1成形工序除槽部11c、12c以外将作为被成形物的水晶基板形成为预定形状(音叉型形状)，该第2成形工序在该第1成形工序后进行，用于成形槽部11c、12c。
(第1成形工序)首先，根据图6说明第1成形工序。该图6示出在图5中沿VI-VI线的断面的加工状态。
该第1成形工序的图6(a)～(f)的各工序与上述实施例1的图2(a)～(f)的各工序相同，所以，省略其说明。在以下的各实施例的附图中，将由Cr和Au构成的金属膜3表示为1层。
如图6(f)所示那样将所有光刻胶层4除去后，如图6(g)所示那样由水晶腐蚀液进行外形腐蚀。即，仅将振动片成形区域A和边框部C余留下地进行外形腐蚀。
此后，如图6(h)所示那样，相对振动片成形区域A和边框部C形成光刻胶层5。
以上为第1成形工序。由该第1成形工序从水晶基板2成形音叉形状的音叉型水晶晶片，即具有2个脚部11、12的形状。在该状态下，还未成形槽部11c、12c。
(第2成形工序)下面，根据图7说明用于成形槽部11c、12c的第2成形工序。在该图7中，仅示出一方的脚部11。对于另一方的脚部12也可同时进行同样的加工。
在该第2成形工序中，先如图7(a)所示那样除去光刻胶层5的一部分。具体地说，仅相对与槽部11c相当的部分中的该槽部11c的两侧即在图7(a)中的槽部11c的左右两侧缘部分进行除去光刻胶层5的槽部侧图案形成。详细地说，在本形式中，在图7(a)中成形由点划线示出的形状的槽部11c。在该场合，本槽部侧图案形成仅对由该点划线示出的形状的图中的左右两侧缘的部分除去光刻胶层5。为此，在与脚部11相当的部分的3个部位(如图7(a)所示那样为左右两侧和中央3个部位)余留下光刻胶层5。除去该场合的光刻胶层5的宽度尺寸W也与上述各实施例同样，相应于要成形的槽部11c、12c的深度尺寸(设计尺寸)预先决定。
接着，如图7(b)所示那样，由Au腐蚀液和Cr腐蚀液除去与槽部11c相当的部分的金属膜3。即，在上述槽部侧图案形成中，仅除去与除去了光刻胶层5的部分对应的金属膜3。
然后，如图7(c)所示那样除去光刻胶层5后，如图7(d)所示那样，由水晶腐蚀液对水晶基板2进行腐蚀。这样，仅腐蚀槽部11c的两侧，成形侧槽部11d、11d。
此时，由于进行腐蚀处理的区域的面积(在水晶基板2上的面积，宽度尺寸为上述W的部位的面积)小，所以，由腐蚀停止作用限制水晶基板2的腐蚀量。即，在腐蚀进展到某一程度的时刻在腐蚀面呈现晶面，这样，即使继续浸渍到水晶腐蚀液中腐蚀也不继续进行。即，在上述图7(a)所示槽部侧图案形成中，相应于槽部11c的设计深度尺寸预先设定除去光刻胶层5的宽度尺寸W，从而将在该腐蚀停止发生时刻的侧槽部11d的深度设定为所期望的尺寸。与上述场合同样，在槽部侧图案形成中除去光刻胶层5的宽度尺寸W与侧槽部11d的深度尺寸也存在相关性。为此，通过相应于要成形的槽部11c的设计深度尺寸预先设定宽度尺寸W，从而可将侧槽部11d的深度设定为所期望的尺寸。作为具体的例子，在将宽度尺寸W设为28μm的场合，侧槽部11d的深度为23μm，在宽度尺寸W为45μm的场合，侧槽部11d的深度为36μm。而且，这些数值随水晶腐蚀液的种类等各种条件不同而改变。以上为本发明的外缘腐蚀工序。
然后，如图7(e)所示那样相对金属膜3的表面形成光刻胶层6。接着，如图7(f)所示那样仅将这些光刻胶层6中的位于中央的光刻胶层6除去后，如图7(g)所示那样，由Au腐蚀液和Cr腐蚀液除去随着该光刻胶层6的除去而露出的金属膜3。
此后，如图7(h)所示那样，除去光刻胶层6，然后，如图7(i)所示那样，由水晶腐蚀液对水晶基板2进行腐蚀。这样，腐蚀余留于1对侧槽部11d、11d间的水晶基板2的一部分。即，由腐蚀除去残留于要成形的槽部11c的中央部分的水晶，成形预定形状的槽部11c，脚部11的断面形状大体成形为H形。在该场合，作为成品的槽部11c的深度尺寸不受腐蚀时间限制地与由上述图7(d)成形的侧槽部11d的深度尺寸大体一致。换言之，作为成品的槽部11c的深度尺寸在图7(d)的时刻决定。以上为本发明的中央腐蚀工序。
这样将脚部11成形为大体H形断面后，除去余留的金属膜3，从而完成音叉型水晶晶片。
如以上说明的那样，在本形式中，第2成形工序先相对较狭小的区域利用腐蚀停止技术按适当的腐蚀量预先进行腐蚀处理(外缘腐蚀工序)。此后，相对残留的腐蚀区域进行腐蚀处理(中央腐蚀工序)。在该中央腐蚀工序中，根据由外缘腐蚀工序适当地获得的腐蚀量按预定量对腐蚀区域的整体进行腐蚀。为此，最终获得的腐蚀区域的腐蚀量沿其整体适当地设定，可提高成形于水晶晶片的槽部11c、12c的加工精度。结果，可有效地将CI值抑制得较低，同时，可抑制振动频率的偏差。另外，通过利用腐蚀停止技术，即使在外缘腐蚀工序和中央腐蚀工序中都不进行腐蚀时间的控制也可获得高加工精度，可实现控制动作的简化。另外，在本形式中，不使槽部11c、12c的深度尺寸超出需要地增大，可仅增大宽度尺寸，可增大槽部11c、12c的设计自由度。在本实施例3中，成形宽度尺寸比由上述实施例1和2的方法成形的槽部11c、12c大的槽部11c、12c。
另外，在过去的腐蚀方法中，沿整个槽部同时地进行腐蚀，为此，形成的槽部的底面相对水晶晶片的主面11a、12a形成倾斜的面(例如图18(b)所示形状)。对此，在本形式中，外缘腐蚀工序在槽部11c、12c的中央部以凸起状残留水晶(例如示于图18(a)的形状)，在此后的中央腐蚀工序中，通过对以该凸起状残留的水晶进行腐蚀，从而可将槽部11c、12c的中央部形成为大体平行于水晶晶片的主面11a、12a的平坦面。为此，可将音叉型水晶晶片的脚部11、12的断面形状成形为大体对称形状，可实现其振动特性的均等化。另外，形成于槽部11c、12c内的第1和第2激励电极13、14的膜厚也可大体均匀地获得。结果，可良好地获得使用该水晶晶片制作的水晶振子的特性，实现高性能化。
(实施例4)下面，说明实施例4。本形式的音叉型水晶振动片1的成形方法与上述实施例3的场合相同，在槽部11c、12c的成形工序中，进行外缘腐蚀工序后，进行中央腐蚀工序。此外，本实施例4同时进行音叉型水晶晶片的外形向预定形状的成形和侧槽部11d的成形。以下根据图8和图9说明该成形工序。
图8的(a)～(c)的各工序由于与上述实施例1的图2(a)～(c)的各工序相同，所以，省略在这里的说明。
此后，如图8(d)所示那样，在与要制作的音叉型水晶晶片的形状一致的振动片成形区域A、作为水晶基板2的外缘部分的边框部C、及槽部11c、12c的成形区域的一部分分别残留光刻胶层4、4地除去一部分光刻胶层，进行外形图案形成。
作为在该槽部11c、12c的成形区域的一部分残留的光刻胶层4、4，为与槽部11c、12c相当的部分，与上述实施例3的图7(a)所示槽部侧图案形成同样，仅相对槽部11c、12c的两侧即图8(d)中的槽部11c、12c的左右两侧缘部分除去光刻胶层4。然后，除去该场合的光刻胶层5的宽度尺寸也与上述各实施例同样，相应于要成形的槽部11c、12c的深度尺寸(设计尺寸)预先决定。
然后，如图8(e)所示那样，由Au腐蚀液和Cr腐蚀液除去在上述图8(d)未形成光刻胶层4的部分的金属膜3。这样，在除去了金属膜3的部分露出水晶基板2。
此后，如图8(f)所示那样，除去所有在图8(e)中余留下的光刻胶层4。
接着，如放大示出脚部11、12的图9(a)所示那样，由水晶腐蚀液进行外形腐蚀。即，仅余留下振动片成形区域A和边框部C地进行外形腐蚀。此时，槽部11c、12c的两侧也受到腐蚀，成形侧槽部11d、12d。此时，进行腐蚀处理的区域的面积(水晶基板2上的面积)也小，所以，由腐蚀停止作用可限制水晶基板2的腐蚀量。即，在腐蚀进行到某一程度的时刻在腐蚀面呈现晶面，这样，即使继续浸渍到水晶腐蚀液中腐蚀也不进一步发展。即，在上述图8(d)所示槽部侧图案形成中，相应于槽部11c、12c的设计深度尺寸预先设定除去光刻胶层4的宽度尺寸，从而可将在该腐蚀停止发生时刻的侧槽部11d、12d的深度设定为所期望的尺寸。
图9(b)～(f)的各工序与上述实施例3的图7(e)～(i)的各工序相同，所以，在这里省略说明。
在本形式中，也与上述实施例3的场合同样，可提高成形于水晶晶片的槽部11c、12c的加工精度。结果，可有效地将CI值抑制得较低，同时，可减小振动频率的偏差。另外，通过利用腐蚀停止技术，不进行腐蚀时间的控制即可获得高加工精度，可使控制动作简化。另外，在本形式中，可同时进行音叉型水晶晶片的外形腐蚀和侧槽部11d、12d的腐蚀。即，可相对上述实施例3的场合减少对水晶基板2的腐蚀次数，不会导致水晶晶片表面的粗糙面等问题。另外，与上述实施例1同样，可将槽部11c、12c的中央部形成为大体平行于水晶晶片的主面11a、12a的平坦面，所以，可将左右脚部11、12的断面形状成形为大体对称形状，而且，第1和第2激励电极13、14的膜厚也可均匀地获得，可良好地获得水晶振子的特性。
(实施例5)下面说明实施例5。本形式的音叉型水晶振动片1的成形方法与上述实施例4的场合同样地同时进行音叉型水晶晶片的外形向预定形状的成形和侧槽部11d、12d的成形。下面使用图10和图11说明该成形工序。
图10的(a)～(f)的各工序由于与上述实施例4的图8(a)～(f)的各工序相同，所以，省略在这里的说明。
此后，如图10(g)所示那样，在水晶基板2的整个面形成光刻胶层5。在该场合，未在水晶基板2成形侧槽部11d、12d，所以，可由旋涂法在水晶基板2的整个面均匀地形成光刻胶层5。为此，可获得高图案形成精度。
然后，如图10(h)所示那样，除去光刻胶层5的一部分。具体地说，仅余留下覆盖位于槽部11c、12c的两侧的金属膜3的光刻胶层5，除去这以外的光刻胶层5。
然后，如放大示出各脚部11、12的图11(a)所示那样，由水晶腐蚀液进行外形腐蚀。即，仅余留下振动片成形区域A和边框部C地进行外形腐蚀。此时，槽部11c、12c的两侧也受到腐蚀，成形侧槽部11d、12d。此时，进行腐蚀处理的区域的面积(水晶基板2上的面积)也小，所以，由腐蚀停止作用可限制水晶基板2的腐蚀量。即，在腐蚀进行到某一程度的时刻在腐蚀面呈现晶面，这样，即使继续浸渍到水晶腐蚀液中腐蚀也不进一步发展。即，在上述图10(d)所示槽部侧图案形成中，相应于槽部11c、12c的设计深度尺寸预先设定除去光刻胶层4的宽度尺寸，从而可将在该腐蚀停止发生时刻的侧槽部11d、12d的深度设定为所期望的尺寸。
图11(b)～(d)的各工序与上述实施例3的图7(g)～(i)的各工序相同，所以，在这里省略说明。
在本形式中，也与上述各实施例的场合同样，可提高槽部11c、12c的加工精度，实现CI值的控制和振动频率的偏差的抑制。另外，通过利用腐蚀停止技术还可使控制动作简化。另外，与上述实施例4的场合同样，可减少对水晶基板2的腐蚀次数，不会导致水晶晶片表面的粗糙面等问题。另外，可将槽部11c、12c的中央部形成为大体平行于水晶晶片的主面11a、12a的平坦面，可良好地获得水晶振子的特性。
(实施例6)下面，说明实施例6。在本形式的音叉型水晶振动片1的成形方法中，作为槽部11c、12c的成形工序，在外缘腐蚀工序开始后而且在其结束之前开始中央腐蚀工序。即，在中央腐蚀工序开始时，同时进行该中央腐蚀工序和外缘腐蚀工序。以下根据图12和图13说明该成形工序。
图12的(a)～(g)的各工序与上述实施例5的图10(a)～(g)的各工序相同，所以，在这里省略其说明。
此后，如图12(h)所示那样，除去光刻胶层5的一部分。具体地说，进行仅除去与槽部11c、12c相当的部分中的在中央腐蚀工序中受到腐蚀的区域(以下将该区域称为槽中央区域)的光刻胶层5的图案形成。然后，除去该场合的光刻胶层5的宽度尺寸也与上述各实施例同样，相应于要成形的槽部11c、12c的深度尺寸(设计尺寸)预先决定。
然后，如图12(i)所示那样由Au腐蚀液仅除去在上述图12(h)中未形成光刻胶层5的部分的金属膜3中的Au。这样，在与槽中央区域相当的部分，成为仅残存作为本发明中所说的腐蚀延迟膜起作用的Cr膜的状态。
此后，如图12(j)所示那样，除去一部分光刻胶层5。具体说，仅余留下覆盖位于槽部11c、12c的两侧的金属膜3的光刻胶层5，除去这以外的光刻胶层5。
然后，如放大示出各脚部11、12的图13(a)所示那样，由水晶腐蚀液进行外形腐蚀。即，仅余留下振动片成形区域A和边框部C地进行外形腐蚀。此时，槽部11c、12c的两侧也受到腐蚀，开始成形侧槽部11d、12d。此时，在与槽中央区域相当的部分作为金属膜3仅存在Cr膜，所以，该Cr膜也由水晶腐蚀液腐蚀(溶解除去)。图13(b)为该外形腐蚀工序的过程中的状态，示出完全除去与槽中央区域相当的部分的Cr膜的状态。此时，外形腐蚀工序和侧槽部11d、12d的腐蚀工序(外缘腐蚀工序)尚未完成。
当经过该状态进一步由水晶腐蚀液进行腐蚀时，如图13(c)所示那样，在与完全除去Cr膜的槽中央区域相当的部分也开始水晶基板2的腐蚀。即，同时进行水晶晶片外形腐蚀工序、外缘腐蚀工序、及中央腐蚀工序。
通过继续进行该腐蚀工序预定时间，从而将水晶基板2成形为预定的音叉型。另外，在槽部11c、12c的成形中，先由上述腐蚀停止作用结束外缘腐蚀工序。从而成形侧槽部11d、12d。此后，在中央腐蚀工序的腐蚀量达到上述侧槽部11d、12d的深度的时刻，腐蚀不再进行，成形预定深度的槽部11c、12c(参照图13(d))。
在本实施形式中，与上述各实施例的场合同样，可提高槽部11c、12c的加工精度，可实现CI值的抑制和振动频率的偏差的抑制。另外，通过利用腐蚀停止技术，可实现控制动作的简化。另外，在本形式中，可同时进行水晶晶片外形腐蚀工序、外缘腐蚀工序、及中央腐蚀工序，所以，对水晶基板2的腐蚀次数为1次即可，可确实地阻止水晶晶片表面的粗糙面等问题。另外，可防止加工作业的烦杂化和实现加工时间的短缩化。另外，可将槽部11c、12c的中央部形成为大体与水晶晶片的主面11a、12a平行的平坦面，可良好地获得水晶振子的特性。
在本实施例6和上述实施例2中，具有仅存在Cr膜31的区域和存在Cr膜31和Au膜32这样2层的区域，只有在仅存在Cr膜31的区域，腐蚀动作的开始延迟。但不限于此，也可具有存在Cr膜的区域和存在氧化Cr膜的区域，只有在仅存在Cr(非氧化)膜的区域延迟腐蚀动作的开始。作为对该Cr膜局部进行氧化的手法，可列举出受激准分子UV照射、UV-O3干洗、O2等离子体等。
(实施例7)下面，说明实施例7。在上述各实施例中，进行中央腐蚀工序，使得槽部11c、12c的底部成为大体平行于主面11a、12a的平坦面。本实施形式在该中央腐蚀工序的结束时刻，将凸起部残留于槽部11c、12c的底部。即，在槽部11c、12c的底部的凸起部完全被腐蚀除去、成为平坦面之前结束中央腐蚀工序。该中央部的腐蚀工序可分别适用于上述实施例3～6。
首先，参照图14说明在上述实施例3中将凸起部残留于槽部11c、12c的底部的那样的场合的工序。该图14为与上述实施例3的第2成形工序(图7)相当的图。即，作为图14所示工序的前工序已完成图6所示第1成形工序。
图14的(a)～(g)的各工序与上述实施例3的图7(a)～(g)的各工序相同，所以，省略在这里的说明。
如图14(h)所示那样，除去光刻胶层6后，由水晶腐蚀液对水晶基板2进行腐蚀。这样，开始残留于1对侧槽部11d、11d间的水晶基板2的一部分(凸起部21)的腐蚀。然后，在较短时间(比上述实施例3的场合短的时间)结束该腐蚀时间，从而如图14(i)所示那样，在槽部11c的底部残留凸起部21。
在这样将凸起部21余留于槽部11c的底部的凸起部21的状态下结束中央腐蚀。在该场合，可扩大槽部11c的表面积，也可扩大形成于槽部11c内的激励电极13的面积，可将CI值有效地抑制得较低。
另外，该CI值的抑制效果可由实验确认，即在形成槽部11c的部分的断面依存于最薄的部分的厚度尺寸。即，在本实施例中，对于成形的水晶晶片，可使槽部11c的断面中的最薄的部分的厚度尽可能小，同时将凸起部21余留于槽部11c的中央部，从而可在充分确保水晶晶片的刚性的同时将CI值抑制得足够低。
图15为与在上述实施例4中将凸起部21余留于槽部11c、12c的底部的场合的图9相当的图。图16为与在上述实施例5中将凸起部21余留于槽部11c、12c底部的场合的图11相当的图。图17为与在上述实施例6中将凸起部21余留于槽部11c、12c底部的场合的图13相当的图。
在这些场合，当进行在1对侧槽部11d、11d间余留的水晶基板2的一部分(凸起部21)的腐蚀动作时都在较短时间结束该腐蚀处理，从而在槽部11c、12c的底部余留凸起部21、21。这样，可实现槽部11c内的表面积的扩大，形成于槽部11c内的第1激励电极13的面积也扩大，可有效地抑制CI值。
(实施例8)下面，说明实施例8。在上述各实施例中，分别在音叉型水晶振动片1的各脚部11、12形成1个槽部11c、12c。在本实施例中，在各脚部11、12分别设定多个腐蚀区域(小面积腐蚀区域)，由这些小面积腐蚀区域的集合设计腐蚀加工范围。
图19示出本实施例的音叉型水晶振子具有的音叉型水晶振动片1的第1类型。另外，图20示出本实施例的音叉型水晶振子具有的音叉型水晶振动片1的第2类型。
首先，在图19所示场合，分别在各脚部11、12形成相互独立的10个小面积腐蚀区域11A、11A、...、12A、12A、...，相对各小面积腐蚀区域11A、11A、...、12A、12A、...实施与上述各实施例的场合同样的腐蚀处理，形成槽部11c、11c、...、12c、12c、...。
在该场合，各脚部11、12的槽部11c、11c、...、12c、12c、...的形成区域的总面积可较大，而且在各槽部11c、11c、...、12c、12c、...底面的面积小，所以，可利用腐蚀停止技术进行预定量的腐蚀处理。
如上述那样，由腐蚀停止技术获得的腐蚀面显露晶面，上述凹坑不从该晶面露出，所以，可在腐蚀区域的整体避免凹坑在腐蚀面露出。为此，可在音叉型水晶振动片1的各脚部11、12分别形成预定形状的槽部11c、12c。可由多个小面积腐蚀区域11A、11A、...、12A、12A、...的集合在音叉型水晶振动片1的的各脚部11、12设定腐蚀区域，从而可在抑制凹坑的露出的同时获得面积较大的腐蚀加工范围。特别是在适用于可实现低阻抗化的较大型的音叉型水晶振动片1的场合，也可大幅度减少腐蚀加工范围的凹坑的露出个数，可使水晶振子的振荡频率与目标频率相符。
在图19所示场合，作为小面积腐蚀区域11A、12A设计面积不同的2种，可相对所有小面积腐蚀区域11A、12A由1次的腐蚀处理形成槽部11c、12c(由与上述实施例1和2同样的腐蚀处理形成)，也可相对面积大的一侧的小面积腐蚀区域11A、12A由上述外缘腐蚀工序和中央腐蚀工序形成槽部11c、12c(按与上述实施例3～7同样的腐蚀处理形成)。将各脚部11、12的基端部分的小面积腐蚀区域11A、12A形成为比其它小面积腐蚀区域11A、12A小，是为了确保增大图中未示出的绕回电极和侧面电极绕入到主面的尺寸，避免电极间的短路。
另外，在图20所示场合，使图19所示各小面积腐蚀区域11A、11A、...、12A、12A、...局部地相互连续。在该场合，也可在抑制凹坑的露出的同时获得面积较大的腐蚀加工范围，特别是在适用于大型的音叉型水晶振动片1的场合，也可大幅度减少腐蚀加工范围的凹坑的露出个数，可使水晶振子的振荡频率与目标频率相符。
另外，在相对该图20所示形状的小面积腐蚀区域11A、11A、...、12A、12A、...进行腐蚀处理时，也可相对所有小面积腐蚀区域11A、12A由1次的腐蚀处理形成槽部11c、12c(由与上述实施例1和2同样的腐蚀处理形成)，也可相对面积大的一侧的小面积腐蚀区域11A、12A由上述外缘腐蚀工序和中央腐蚀工序形成槽部11c、12c(按与上述实施例3～7同样的腐蚀处理形成)。
-其它实施例-以上说明的各实施例都为将本发明适用于音叉型水晶晶片的由腐蚀进行的成形方法的情况。但本发明不限于此，也可适用于其它水晶晶片(AT切割水晶晶片等)的成形。
另外，各实施例都说明了由湿式腐蚀将水晶基板2成形为预定的音叉型形状的场合。本发明不限于此，也可适用于由干式腐蚀将水晶基板2成形为音叉型形状的场合。
另外，本发明不限于水晶晶片，也可适用于使用铌酸锂或钽酸锂等的压电振动片或其它种类的电子部件的制造。另外，被成形物不限于压电材料，对玻璃、金属、半导体等各种材料也可适用。
另外，在上述实施例3～7中，外缘腐蚀工序仅对槽部11c、12c的矩形的开口的各边中的相向的1对边和其周边进行腐蚀处理。本发明不限于此，也可仅对矩形的开口的各边中的1边和其周边进行腐蚀处理，或对3个边和其周边进行腐蚀处理。
此外，在如上述那样扩大形成于槽部11c内的激励电极13的面积的场合，可有效地将CI值抑制得较低。鉴于这一点，为了扩大激励电极13的面积，最好采用增大各脚部11、12的表面积的构成。图21和图22示出用于增大各脚部11、12的表面积的各种构成。通过由本发明的腐蚀方法成形这些形状的水晶晶片，从而可有效地将CI值抑制得较低。
下面，简单地说明图21和图22所示各水晶晶片的形状。首先，图21在水晶晶片的主面形成凹部(槽部)。具体地说，(a)沿脚部11、12的纵向形成多个矩形的槽部11c、11c、...、12c、12c、...，与上述实施例8大体相同的槽形。(b)形成朝脚部11、12的前端开放的槽部11c、12c。(c)形成在水晶晶片的基端开放的槽部11c、12c。(d)形成从水晶晶片的前端到基端分别开放的槽部11c、12c。(e)在脚部11、12的宽度方向形成1对矩形的槽部11c、11c、12c、12c。(f)在形成于脚部11、12的中央部的槽部11c、12c的底部形成多个台阶部。(g)在脚部11、12多个部位形成圆形的凹部11c、11c、...、12c、12c、...。(h)将形成于各脚部11、12的槽部11c、12c相互连接而形成连续的凹部。特别是在图21(a)、(e)、(g)的场合，在由腐蚀停止技术获得的腐蚀面显露晶面，所以，可在腐蚀区域的整体避免凹坑在腐蚀面露出，容易使音叉型水晶振子的振荡频率与目标频率相符。
另一方面，在图22(a)中，将槽部11c、12c形成到脚部11、12的外侧。(b)在脚部11、12的内侧角部形成槽部11c、12c。(c)朝侧面11b、12b开放在脚部11、12的中央部形成的槽部11c、12c的一部分。(d)从各脚部11、12的中央部到前端部与槽部11c、12c的底部处于相同平面。(e)并用横跨脚部11、12的表里的贯通孔11e、12e和槽部11c、12c。
产业上利用的可能性本发明的腐蚀方法为了将音叉型水晶振子的CI值抑制得较低，可用于在音叉型水晶振动片的各脚部的表里面成形槽部的场合。
权利要求
1.一种腐蚀方法，用于腐蚀设定于被成形物表面的预定的腐蚀区域；其特征在于在相对上述腐蚀区域进行腐蚀处理时，预先设定上述腐蚀区域的形状，使在与该腐蚀区域的形状相应的腐蚀停止位置停止腐蚀的时刻的腐蚀量大体与预先设定的设计腐蚀量一致。
2.根据权利要求1所述的腐蚀方法，其特征在于腐蚀区域为矩形，使腐蚀处理时的腐蚀停止位置的腐蚀量大体与设计腐蚀量一致地预先设定腐蚀区域的短边侧的宽度尺寸。
3.一种腐蚀方法，用于腐蚀设定于被成形物表面的预定的腐蚀区域；其特征在于具有外缘腐蚀工序和中央腐蚀工序；该外缘腐蚀工序仅相对上述腐蚀区域中的该区域的外缘部的至少一部分进行腐蚀处理；该中央腐蚀工序比该外缘腐蚀工序晚开始，相对上述腐蚀区域中的由外缘腐蚀工序腐蚀的部分以外的区域进行腐蚀处理；在上述外缘腐蚀工序的腐蚀处理中，使用上述权利要求1或2所述的腐蚀方法。
4.根据权利要求3所述的腐蚀方法，其特征在于由外形腐蚀工序将作为被成形物的水晶基板成形为音叉型形状的水晶晶片，由上述外缘腐蚀工序和上述中央腐蚀工序在上述水晶晶片的主面上的中央部分成形槽部。
5.根据权利要求4所述的腐蚀方法，其特征在于在上述外缘腐蚀工序中，仅相对上述槽部的矩形开口的各边中相互对置的1对边和其周边进行腐蚀处理，另一方面，在中央腐蚀工序中，对由上述外缘腐蚀工序腐蚀的1对边之间的区域进行腐蚀处理。
6.根据权利要求4所述的腐蚀方法，其特征在于具有第1成形工序和第2成形工序；该第1成形工序将作为被成形物的水晶基板成形为音叉型形状的水晶晶片；该第2成形工序在该第1成形工序后进行，由用于对上述水晶晶片的主面成形槽部的外缘腐蚀工序和在其后进行的中央腐蚀工序构成。
7.根据权利要求3所述的腐蚀方法，其特征在于同时进行在音叉型形状的水晶晶片成形作为被成形物的水晶基板的工序和上述外缘腐蚀工序，此后进行中央腐蚀工序，从而在上述水晶晶片的主面上的中央部分成形槽部。
8.根据权利要求3或4所述的腐蚀方法，其特征在于在预先使腐蚀延迟膜仅存在于上述腐蚀区域中的由中央腐蚀工序进行腐蚀的区域的表面的状态下，实施对被成形物的腐蚀处理，在上述外缘腐蚀工序开始后，溶解除去腐蚀延迟膜，然后，开始上述中央腐蚀工序。
9.一种腐蚀成形品，由权利要求1～8中任何一项所述的腐蚀方法成形；其特征在于在腐蚀区域的腐蚀面显露晶面。
10.一种腐蚀方法，为了通过对被成形物进行腐蚀处理对具有预定外形形状和槽部的腐蚀成形品进行成形，实施外形腐蚀和槽部腐蚀；该外形腐蚀相对上述被成形物用腐蚀除去要成形的腐蚀成形品的外缘的外侧的区域；该槽部腐蚀由腐蚀使被成形物上的槽部成形区域凹陷；其特征在于在预先使腐蚀延迟膜仅存在于上述槽部成形区域的表面的状态下，实施对被成形物的腐蚀处理，在上述外形腐蚀开始后，在进行该外形腐蚀的同时将腐蚀延迟膜溶解，溶解除去该腐蚀延迟膜后，开始上述槽部腐蚀，从而对被成形物进行腐蚀；在该场合，当相对上述槽部成形区域进行槽部腐蚀时，使在与该槽部成形区域的形状相应的腐蚀停止位置停止腐蚀的时刻的腐蚀量与预先设定的设计槽深尺寸大体一致地预先设定上述腐蚀延迟膜的形状。
11.根据权利要求10所述的腐蚀方法，其特征在于叠层腐蚀速率相互不同的材料，在要成形的腐蚀成形品的外缘的内侧的区域形成由上层的腐蚀速率比下层低的材料构成的涂层，将仅除去与槽部成形区域对应的上述上层而露出的下层用作腐蚀延迟膜，对被成形物实施腐蚀处理。
12.根据权利要求10或11所述的腐蚀方法，其特征在于上述腐蚀成形品为音叉型水晶晶片，在其主面中央部成形上述槽部。
13.一种腐蚀成形品，其特征在于由权利要求10、11、12中任何一项所述的腐蚀方法成形。
14.根据权利要求3～8中任何一项所述的腐蚀方法，其特征在于上述中央腐蚀工序在将凸起部余留于上述腐蚀区域的中央部的状态下结束腐蚀处理。
15.根据权利要求3～8中任何一项所述的腐蚀方法，其特征在于上述中央腐蚀工序在上述腐蚀区域的中央部成为与被成形物表面大体平行的平坦面的状态下结束腐蚀处理。
16.一种腐蚀成形品，由权利要求14所述的腐蚀方法成形；其特征在于在上述腐蚀区域的中央部形成凸起部。
17.一种腐蚀成形品，由权利要求15所述的腐蚀方法成形；其特征在于在上述腐蚀区域的中央部形成与该被成形物表面大体平行的平坦面。
18.一种腐蚀方法，其特征在于将设定于被成形物表面的腐蚀加工范围的内部划分成相互邻接的多个腐蚀区域，作为对这些腐蚀区域的腐蚀处理，使用权利要求1～8、10～12、14、15中的任一个所述的腐蚀方法。
19.根据权利要求18所述的腐蚀方法，其特征在于将上述各腐蚀区域设定为在被成形物表面形成相互独立的槽部的区域。
20.根据权利要求18所述的腐蚀方法，其特征在于将上述各腐蚀区域设定为在被成形物表面形成相互连续的槽部的区域。
21.一种腐蚀成形品，由权利要求18、19、或20所述的腐蚀方法成形；其特征在于在上述被成形物表面的相互邻接的多个腐蚀区域的腐蚀面露出晶面。
全文摘要
一种腐蚀方法，在对水晶基板(2)进行腐蚀加工从而成形在脚部(11、12)具有槽部(11c、12c)的音叉型水晶晶片(1A)时，利用根据腐蚀区域的形状决定腐蚀量的腐蚀停止技术预先设定槽部(11c、12c)的宽度尺寸，从而可提高槽部(11c、12c)的深度尺寸的加工精度。这样，如确保必要最短时间以上的腐蚀时间，则可获得按照设计尺寸的深度尺寸。
文档编号H03H9/21GK1557048SQ03801098
公开日2004年12月22日 申请日期2003年7月14日 优先权日2002年7月23日
发明者佐藤俊介, 幸田直树, 福富俊辅, 白井崇, 树, 辅 申请人:株式会社大真空