特許 7601210 共振装置の製造方法、及び、共振装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】共振装置の製造方法、及び、共振装置

(51)【国際特許分類】

   H03H 3/02 20060101AFI20241210BHJP

   H03H 9/24 20060101ALI20241210BHJP

   H03H 3/007 20060101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

H03H3/02 B

H03H9/24 B

H03H3/007 M

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2023510201

(86)(22)【出願日】2021-10-25

(86)【国際出願番号】 JP2021039315

(87)【国際公開番号】W WO2022208959

(87)【国際公開日】2022-10-06

【審査請求日】2023-08-08

(31)【優先権主張番号】P 2021059090

(32)【優先日】2021-03-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100126480

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 睦

(72)【発明者】

【氏名】福光 政和

(72)【発明者】

【氏名】矢谷 直人

(72)【発明者】

【氏名】河合 良太

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 史也

【審査官】柳下 勝幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１４７６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４９５９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１４２７９０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０３Ｈ ３／０２

Ｈ０３Ｈ ９／２４

Ｈ０３Ｈ ３／００７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

共振子と前記共振子を間に挟んで互いに対向して設けられた上蓋および下蓋とを有する共振装置の製造方法であって、
前記共振子の振動空間を構成する凹部を前記上蓋及び前記下蓋の少なくとも一方の対象物に形成する工程を含み、
前記対象物に前記凹部を形成する工程は、
枠体状をなす周縁部と、前記周縁部から前記周縁部の内側に向けて延びるストッパー形成部とを有するマスクにより前記対象物を被覆した状態で、等方性エッチングにより前記対象物をエッチングする第１工程と、
前記第１工程において等方性エッチングによりエッチングされた前記対象物を、前記マスクを被覆した状態で異方性エッチングによりエッチングして、前記対象物の平面視において、前記凹部の底面において前記ストッパー形成部に重なる位置に、前記凹部の底面に対する前記共振子の衝突を規制するストッパー部を形成する第２工程と、
を含む、
共振装置の製造方法。

【請求項2】

前記マスクは、前記ストッパー形成部に連結され、前記対象物の平面視において前記ストッパー形成部よりも面積の大きいピラー形成部をさらに有する、
請求項１に記載の共振装置の製造方法。

【請求項3】

前記ストッパー形成部は、前記マスクの前記周縁部から一方向に延びており、
前記対象物の平面視において、前記ストッパー形成部の長手方向と交差する幅方向における前記ピラー形成部の寸法は、同方向における前記ストッパー形成部の寸法よりも大きい、
請求項２に記載の共振装置の製造方法。

【請求項4】

前記ストッパー形成部は、メッシュ状をなしている、
請求項１から３のいずれか一項に記載の共振装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、共振装置の製造方法、及び、共振装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電子機器において計時機能を実現するためのデバイスとして、圧電振動子等の共振子が上蓋及び下蓋により挟まれ、上蓋及び下蓋の各々に形成された凹部により共振子の振動空間が構成された共振装置が知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、上蓋及び下蓋の各々の凹部がエッチングより形成された共振装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１９－２０７８２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の技術においては、上蓋に対して上方から衝撃が加わると、共振子が大きく湾曲して下蓋の凹部の底部に衝突するまで変位することで、共振子が破損するおそれがあった。

【0006】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、共振子の破損を抑制することができる共振装置の製造方法及び共振装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一側面に係る共振装置の製造方法は、共振子と前記共振子を間に挟んで互いに対向して設けられた上蓋および下蓋とを有する共振装置の製造方法であって、共振子の振動空間を構成する凹部を上蓋及び下蓋の少なくとも一方の対象物に形成する工程を含み、対象物に凹部を形成する工程は、枠体状をなす周縁部と、周縁部から周縁部の内側に向けて延びるストッパー形成部とを有するマスクにより対象物を被覆した状態で、等方性エッチングにより対象物をエッチングする第１工程と、第１工程において等方性エッチングによりエッチングされた対象物を、マスクを被覆した状態で異方性エッチングによりエッチングして、対象物の平面視において、凹部の底面においてストッパー形成部に重なる位置に、凹部の底面に対する共振子の衝突を規制するストッパー部を形成する第２工程と、を含む。

【0008】

本発明の一側面に係る共振装置の製造方法は、共振子と共振子を間に挟んで互いに対向して設けられた上蓋および下蓋とを有する共振装置の製造方法であって、共振子の振動空間を構成する凹部を上蓋及び下蓋の少なくとも一方の対象物に形成する工程は、ピラー形成部を有するマスクにより被覆した対象物を等方性エッチングによりエッチングする第１工程と、第１工程において等方性エッチングによりエッチングされた対象物を、マスクを被覆した状態で異方性エッチングによりエッチングして、対象物の平面視において、凹部の底面においてピラー形成部に重なる位置に、凹部の底面に向けて次第に幅広となるテーパ部であって、凹部の底面に対する共振子の衝突を規制するテーパ部を有するピラー部を形成する第２工程とを含む。

【0009】

本発明の一側面に係る共振装置は、共振子と、共振子を間に挟んで互いに対向して設けられた上蓋および下蓋と、を備え、上蓋及び下蓋の少なくとも一方は、共振子の振動空間を構成する凹部を有し、凹部の底面には、凹部の内側面から延び、凹部の底面に対する共振子の衝突を規制するストッパー部が形成されている。

【0010】

本発明の一側面に係る共振装置は、共振子と、共振子を間に挟んで互いに対向して設けられた上蓋および下蓋と、を備え、上蓋及び下蓋の少なくとも一方は、共振子の振動空間を構成する凹部を有し、凹部の底面には、凹部の底面に向けて次第に幅広となるテーパ部であって、凹部の底面に対する共振子の衝突を規制するテーパ部を有するピラー部が形成されている。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、共振子の破損を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態に係る共振装置の外観を概略的に示す斜視図である。

【図2】第１実施形態に係る共振装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。

【図3】第１実施形態に係る共振子の平面図である。

【図4】図１のＡＡ´線に沿った断面図である。

【図5】図１のＢＢ´線に沿った断面図である。

【図6A】第１実施形態に係る共振装置による処理を示す図である。

【図6B】第１実施形態に係る共振装置による処理を示す図である。

【図7A】第１実施形態に係る共振装置による処理を示す図である。

【図7B】第１実施形態に係る共振装置による処理を示す図である。

【図8A】第１実施形態に係る共振装置による処理を示す図である。

【図8B】第１実施形態に係る共振装置による処理を示す図である。

【図9A】第１実施形態に係る共振装置による処理を示す図である。

【図9B】第１実施形態に係る共振装置による処理を示す図である。

【図10A】第１実施形態に係る共振装置の動作を示す図である。

【図10B】第１実施形態に係る共振装置の動作を示す図である。

【図11A】第２実施形態に係る共振装置による処理を示す図である。

【図11B】第２実施形態に係る共振装置による処理を示す図である。

【図12A】第２実施形態に係る共振装置による処理を示す図である。

【図12B】第２実施形態に係る共振装置による処理を示す図である。

【図13A】第２実施形態に係る共振装置による処理を示す図である。

【図13B】第２実施形態に係る共振装置による処理を示す図である。

【図14A】第２実施形態に係る共振装置による処理を示す図である。

【図14B】第２実施形態に係る共振装置による処理を示す図である。

【図15】第３実施形態に係る共振装置による処理を示す図である。

【図16】第３実施形態に係る共振装置による処理を示す図である。

【図17】第３実施形態に係る共振装置による処理を示す図である。

【図18】第３実施形態に係る共振装置による処理を示す図である。

【図19】第３実施形態に係る共振装置の動作を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

＜第１実施形態＞
以下、添付の図面を参照して本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る共振装置１の外観を概略的に示す斜視図である。また、図２は、本発明の第１実施形態に係る共振装置１の構造を概略的に示す分解斜視図である。

【0014】

共振装置１は、共振子１０と、上蓋３０と、下蓋２０とを備えている。上蓋３０および下蓋２０は、共振子１０を挟んで互いに対向するように設けられている。すなわち、共振装置１は、下蓋２０と、共振子１０と、上蓋３０とがこの順で積層されて構成されている。

【0015】

共振子１０と下蓋２０とが接合され、かつ、共振子１０と上蓋３０とが接合されることで、共振子１０が封止されている。共振子１０、下蓋２０、および上蓋３０の各々は、Ｓｉ基板を用いて形成されている。共振子１０、下蓋２０、および上蓋３０は、Ｓｉ基板同士が互いに接合されている。共振子１０および下蓋２０は、ＳＯＩ基板を用いて形成されてもよい。

【0016】

共振子１０は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるＭＥＭＳ共振子である。なお、本実施形態においては、共振子１０はシリコン基板を用いて形成されるものを例として説明する。以下、共振装置１の各構成について詳細に説明する。

【0017】

（１．上蓋３０）
上蓋３０は、底板３２と、側壁３３とを備えている。底板３２は、矩形板状をなしており、ＸＹ平面に沿って設けられている。側壁３３は、底板３２の周縁部からＺ軸方向（すなわち、上蓋３０と共振子１０との積層方向）に延びている。上蓋３０には、底板３２の表面と側壁３３の内面とによって形成される凹部３１が設けられている。凹部３１は、上蓋３０における共振子１０と対向する面に設けられている。凹部３１は、共振子１０の振動空間の一部を形成している。

【0018】

（２．下蓋２０）
下蓋２０は、底板２２と、側壁２３とを備えている。底板２２は、矩形板状をなしており、ＸＹ平面に沿って設けられている。側壁２３は、底板２２の周縁部からＺ軸方向（すなわち、下蓋２０と共振子１０との積層方向）に延びている。下蓋２０には、底板２２の表面と側壁２３の内面とによって形成される凹部２１が設けられている。凹部２１は、下蓋２０における共振子１０と対向する面に設けられている。凹部２１は、共振子１０の振動空間の一部を形成している。共振子１０の振動空間は、上述した上蓋３０と下蓋２０とによって気密状に封止されることで、真空状態が維持されている。共振子１０の振動空間には、例えば不活性ガス等の気体が充填されてもよい。下蓋２０の底板２２には、下蓋２０の底板２２に対する共振子１０の衝突を規制するストッパー部４０が形成されている。ストッパー部４０は、下蓋２０の底板２２から突出しており、下蓋２０の側壁２３の内側面からＸ軸方向に沿うように直線状に延びている。下蓋２０の底板２２には、ストッパー部４０と下蓋２０の側壁２３とを連結する連結部４１が形成されている。連結部４１は、下蓋２０の底板２２から突出しており、ストッパー部４０の長手方向の途中位置と下蓋２０の側壁２３との間をＹ軸方向に沿うように直線状に延びている。ストッパー部４０は、下蓋２０の平面視において、後述する複数の振動腕１３５の基端部をＸ軸方向に横切るように配置されている。下蓋２０の底板２２には、ストッパー部４０に連結されたピラー部４２が形成されている。ピラー部４２は、下蓋２０の底板２２から突出しており、下蓋２０の平面視において、ストッパー部４０よりも面積が大きい。例えば、下蓋２０の平面視において、ストッパー部４０の長手方向と交差する方向におけるピラー部４２の寸法は、同方向におけるストッパー部４０の寸法よりも大きい。

【0019】

（３．共振子１０）
図３は、本実施形態に係る共振子１０の構造を概略的に示す平面図である。

【0020】

図３に示すように、共振子１０は、振動部１２０と、保持部１４０と、保持腕１５０とを備えている。

【0021】

（ａ）振動部１２０
振動部１２０は、図３に示す直交座標系におけるＸＹ平面に沿って広がる矩形の輪郭を有している。振動部１２０は、保持部１４０の内側に設けられ、振動部１２０と保持部１４０との間には空間が形成されている。図３に示す例では、振動部１２０は、音叉型振動子であり、基部１３０と４本の振動腕１３５Ａ，１３５Ｂ，１３５Ｃ，１３５Ｄ（まとめて「振動腕１３５」とも呼ぶ）とを有している。なお、振動腕の数は、４本に限定されず、例えば３本以上の任意の数に設定される。本実施形態において、各振動腕１３５と、基部１３０とは、一体に形成されている。

【0022】

基部１３０は、平面視において、Ｘ軸方向に長辺１３１ａ，１３１ｂを有し、Ｙ軸方向に短辺１３１ｃ，１３１ｄを有する。長辺１３１ａは、基部１３０の前端の面１３１Ａ（以下、「前端１３１Ａ」とも呼ぶ）の一つの辺であり、長辺１３１ｂは基部１３０の後端の面１３１Ｂ（以下、「後端１３１Ｂ」とも呼ぶ）の一つの辺である。基部１３０において、前端１３１Ａと後端１３１Ｂとは互いに対向している。基部１３０の前端１３１Ａは振動腕１３５に接続され、基部１３０の後端１３１Ｂは保持腕１５０に接続されている。

【0023】

振動腕１３５は、Ｙ軸方向に延びており、同一のサイズを有している。振動腕１３５は、基部１３０と保持部１４０との間にＹ軸方向に平行に設けられている。振動腕１３５は、一端が基部１３０の前端１３１Ａと接続されて固定端となっており、他端が開放端となっている。また、振動腕１３５は、Ｘ軸方向に所定の間隔で並列して設けられている。なお、振動腕１３５は、例えばＸ軸方向の幅が５０μｍ程度であり、Ｙ軸方向の長さが４６５μｍ程度である。

【0024】

振動部１２０の表面（上蓋３０に対向する面）には保護膜２３５が形成されている。振動腕１３５における保護膜２３５の表面の一部には、周波数調整膜２３６が形成されている。保護膜２３５及び周波数調整膜２３６は、振動部１２０の共振周波数の調整に用いられている。なお、保護膜２３５は、必ずしも振動部１２０の全面を覆う必要はないが、周波数調整における下地の電極膜及び圧電薄膜へのダメージを保護するために振動部１２０の全面を覆うことが好ましい。

【0025】

周波数調整膜２３６は、保護膜２３５の上面に設けられている。周波数調整膜２３６の表面は、振動部１２０における振動による変位が比較的大きい領域において露出している。例えば、周波数調整膜２３６の表面は、振動腕１３５の先端において露出している。

【0026】

（ｂ）保持部１４０
保持部１４０は、ＸＹ平面に沿って矩形の枠状に形成されている。保持部１４０は、平面視において、ＸＹ平面に沿って振動部１２０の外側を囲むように設けられている。保持部１４０は、振動部１２０の周囲の少なくとも一部に設けられていればよく、枠状の形状に限定されない。例えば、保持部１４０は、振動部１２０を保持し、上蓋３０及び下蓋２０と接合できる程度に振動部１２０の周囲に設けられていればよい。

【0027】

保持部１４０は、角柱形状の枠体１４０ａ～１４０ｄが一体形成されている。枠体１４０ａは、振動腕１３５の開放端に対向しており、枠体１４０ａの長手方向はＸ軸方向と一致している。枠体１４０ｂは、基部１３０の後端１３１Ｂに対向しており、枠体１４０ｂの長手方向はＸ軸方向と一致している。枠体１４０ｃは、基部１３０の側端（短辺１３１ｃ）及び振動腕１３５Ａに対向しており、枠体１４０ｃの長手方向はＹ軸方向と一致している。枠体１４０ｃは、一端が枠体１４０ａに接続されており、他端が枠体１４０ｂに接続されている。枠体１４０ｄは、基部１３０の側端（短辺１３１ｄ）及び振動腕１３５Ｄに対向しており、枠体１４０ｄの長手方向はＹ軸方向と一致している。枠体１４０ｄは、一端が枠体１４０ａに接続されており、他端が枠体１４０ｂに接続されている。

【0028】

（ｃ）保持腕１５０
保持腕１５０は、保持部１４０の内側に設けられ、基部１３０の後端１３１Ｂと枠体１４０ｃとを接続する。保持腕１５０は、Ｘ軸方向における基部１３０の後端１３１Ｂの中央位置から枠体１４０ｂに向かう方向（－Ｙ方向）に延びている。また、保持腕１５０は、枠体１４０ｃに向かう方向（－Ｘ方向）に屈曲し、同方向に延びている。また、保持腕１５０は、枠体１４０ａに向かう方向（＋Ｙ方向）に屈曲し、同方向に延びている。また、保持腕１５０は、枠体１４０ｃに向かう方向（－Ｘ方向）に屈曲し、枠体１４０ｃに接続されている。

【0029】

（４．積層構造）
次に、共振装置１の積層構造について説明する。図４は、図１のＡＡ´断面を模式的に示す概略図である。図５は、図１のＢＢ´断面を模式的に示す概略図である。

【0030】

下蓋２０の底板２２及び側壁２３は、Ｓｉ（シリコン）ウエハＳ１により一体的に形成されている。また、下蓋２０は、側壁２３の上面によって、共振子１０の保持部１４０と接合されている。ＳｉウエハＳ１は、縮退されていないシリコンから形成されている。

【0031】

ストッパー部４０は、下蓋２０の側壁２３からＸ軸方向に沿うように延びている。ストッパー部４０は、例えば、下蓋２０の凹部２１におけるＸ軸方向の中央位置まで延びており、振動腕１３５Ｃ及び振動腕１３５ＤをＸ軸方向に横切っている。

【0032】

上蓋３０は、所定の厚みのＳｉ（シリコン）ウエハＳ２により形成されている。上蓋３０の側壁３３は、共振子１０の保持部１４０と接合されている。上蓋３０における共振子１０に対向する表面及び裏面は、酸化ケイ素層Ｓ２’により覆われていることが好ましい。上蓋３０の側壁３３と保持部１４０との間には接合部Ｈが形成されている。接合部Ｈは、例えば、Ａｌ（アルミニウム）膜やＧｅ（ゲルマニウム）膜などの金属膜によって形成されている。接合部Ｈは、Ａｕ（金）膜やＳｎ（錫）などの金属膜によって形成されてもよい。

【0033】

共振装置１は、保持部１４０、基部１３０、振動腕１３５、および、保持腕１５０が同一プロセスで一体的に形成されている。共振装置１は、Ｓｉ（シリコン）基板Ｆ２、金属層Ｅ１、圧電薄膜Ｆ３、金属層Ｅ２、保護膜２３５、周波数調整膜２３６がこの順で積層されている。

【0034】

Ｓｉ基板Ｆ２は、例えば、厚さ６μｍ程度の縮退したｎ型Ｓｉ半導体から形成されている。Ｓｉ基板Ｆ２は、ｎ型ドーパントとしてＰ（リン）、Ａｓ（ヒ素）、Ｓｂ（アンチモン）などを含んでもよい。Ｓｉ基板Ｆ２に用いられる縮退したｎ型半導体の抵抗値は、例えば１．６ｍΩ・ｃｍ未満であり、より好ましくは１．２ｍΩ・ｃｍ以下である。Ｓｉ基板Ｆ２の下面には、酸化ケイ素層Ｆ２１が形成されている。これにより、Ｓｉ基板Ｆ２の温度特性が向上している。

【0035】

金属層Ｅ１、Ｅ２は、例えば厚さ０．１～０．２μｍ程度のＭｏ（モリブデン）やＡｌ（アルミニウム）等を用いて形成されている。

【0036】

金属層Ｅ１は、振動部１２０の下部電極として機能する。また、金属層Ｅ１は、共振子１０の外部に設けられた交流電源に下部電極を接続するための配線としても機能する。

【0037】

金属層Ｅ２は、振動部１２０の上部電極として機能する。また、金属層Ｅ２は、共振子１０の外部に設けられた回路に上部電極を接続するための配線としても機能する。

【0038】

圧電薄膜Ｆ３は、印加された電圧を振動に変換する圧電薄膜であり、例えば、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）等の窒化物や酸化物を主成分としている。圧電薄膜Ｆ３は、例えば、ＳｃＡｌＮ（窒化スカンジウムアルミニウム）により形成されている。ＳｃＡｌＮは、窒化アルミニウムにおけるアルミニウムの一部をスカンジウムに置換したものである。圧電薄膜Ｆ３の厚さは、例えば１μｍであり、０．２μｍから２μｍ程度であってもよい。

【0039】

圧電薄膜Ｆ３は、金属層Ｅ１、Ｅ２によって圧電薄膜Ｆ３に印加される電界に応じて、ＸＹ平面の面内方向に伸縮する。振動腕１３５は、圧電薄膜Ｆ３の伸縮に伴って、振動腕１３５の開放端を下蓋２０および上蓋３０の内面に向けて変位させ、面外の屈曲振動モードで振動する。

【0040】

保護膜２３５は、金属層Ｅ２を保護する絶縁体の層であり、例えば、ＡｌＮやＳｉＮ（窒化ケイ素）等の窒化膜やＴａ₂Ｏ₅（５酸化タンタル）やＳｉＯ₂等の酸化膜により形成されている。保護膜２３５は、振動部１２０の金属層Ｅ２における上蓋３０に対向する面を覆うように設けられている。

【0041】

周波数調整膜２３６は、振動部１２０の共振周波数を調整するための膜であり、例えば、モリブデン、タングステン、金、白金、ニッケル、アルミニウム、チタン等の金属により形成されている。周波数調整膜２３６は、振動部１２０における振動による変位が比較的大きい領域に設けられている。周波数調整膜２３６は、例えば、振動腕１３５の先端の保護膜２３５を覆うように設けられている。

【0042】

次に、第１実施形態に係る共振装置１の下蓋２０に対するストッパー部４０の形成処理について説明する。なお、共振装置１の上蓋３０に対してストッパー部を形成する場合にも、同様の処理を経る。

【0043】

まず、図６Ａに示すように、下蓋２０にレジストを塗布することで、マスクＭにより下蓋２０の上面を被覆する。図６Ｂは、図６Ａに示す工程におけるマスクＭの平面視形状を示している。図６Ｂに示すように、マスクＭは、枠体状をなす周縁部Ｍ１と、周縁部Ｍ１から周縁部Ｍ１の内側に向けて延びるストッパー形成部Ｍ２と、ストッパー形成部Ｍ２に連結され、下蓋２０の平面視においてストッパー形成部Ｍ２よりも面積の大きいピラー形成部Ｍ３と、ストッパー形成部Ｍ２とマスクＭの周縁部Ｍ１の短辺との間を連結する連結形成部Ｍ４とを有している。周縁部Ｍ１は、矩形環状をなしており、周縁部Ｍ１の内縁の一部には延出部Ｍ１ａが形成されている。延出部Ｍ１ａは、周縁部Ｍ１の一つの角部から長辺の略中央位置まで延出している。ストッパー形成部Ｍ２は、延出部Ｍ１ａの内縁から周縁部Ｍ１の短辺の略中央位置まで直線状に延びている。ストッパー形成部Ｍ２の先端には、ピラー形成部Ｍ３が設けられている。ピラー形成部Ｍ３は、下蓋２０の平面視においてストッパー形成部Ｍ２よりも面積が大きく、ストッパー形成部Ｍ２の先端から周縁部Ｍ１に対して遠ざかるように周縁部Ｍ１の長辺に沿う方向に延びている。下蓋２０の平面視において、ストッパー形成部Ｍ２の長手方向と交差する幅方向におけるピラー形成部Ｍ３の寸法は、同方向におけるストッパー形成部Ｍ２の寸法よりも大きい。

【0044】

次に、図７Ａに示すように、マスクＭにより下蓋２０の上面を被覆した状態で、等方性エッチングにより下蓋２０をエッチングする。図７Ｂは、図７Ａに示す工程において等方性エッチングによりエッチングされる下蓋２０のエリアを示す図である。等方性エッチングとは、プラズマに晒されている物質が放射方向にエッチングを行う現象を示している。そのため、図７Ｂに示すように、図７Ａに示す工程において等方性エッチングによりエッチングされる下蓋２０のエリアは、ピラー形成部Ｍ３の一部を除く下蓋２０のエリアとなっている。すなわち、等方性エッチングにおいては、下蓋２０のエリアのうち、マスクＭにより被覆されていないエリアだけでなく、マスクＭにより被覆されたエリアについても、上方から回り込むようにエッチングが行われる。これにより、下蓋２０の上面には、深さが比較的浅い凹部が形成される。図７Ａに示す工程は、第１工程の一例である。

【0045】

次に、図８Ａに示すように、マスクＭにより下蓋２０の上面を被覆した状態で、異方性エッチングにより下蓋２０をエッチングする。図８Ｂは、図８Ａに示す工程において異方性エッチングによりエッチングされる下蓋２０のエリアを示す図である。異方性エッチングとは、プラズマに晒されている物質が一定の方向にのみエッチングを行う現象を示している。そのため、図８Ｂに示すように、図８Ａに示す工程において異方性エッチングによりエッチングされる下蓋２０のエリアは、ピラー形成部Ｍ３、ストッパー形成部Ｍ２、及び、連結形成部Ｍ４を除く下蓋２０のエリアとなっている。すなわち、異方性エッチングにおいては、マスクＭにより被覆されていないエリアに限ってエッチングが行われ、マスクＭにより被覆されたエリアについてエッチングは行われない。これにより、下蓋２０の上面には、図７Ａに示す工程において、下蓋２０の上面に形成された比較的浅い凹部の底面のうち、ピラー形成部Ｍ３、ストッパー形成部Ｍ２、及び、連結形成部Ｍ４を除く下蓋２０のエリアに対し、上方から直線状にエッチングが行われ、下蓋２０の凹部の底面にピラー部４２、ストッパー部４０、連結部４１が形成される。図８Ａに示す工程は、第２工程の一例である。

【0046】

次に、図９Ａに示すように、下蓋２０の上面からマスクＭを除去した後、下蓋２０の上面に共振子１０を積層する。これにより、図９Ｂに示すように、共振装置１は、下蓋２０の平面視において、振動腕１３５Ｃ及び振動腕１３５Ｄの各々の基端部の下方にストッパー部４０が配置され、下蓋２０の凹部２１の底面に対する振動腕１３５Ｃ及び振動腕１３５Ｄの各々の衝突がストッパー部４０により規制される。

【0047】

次に、第１実施形態に係る共振装置１の動作について説明する。

【0048】

図１０Ａに示すように、共振装置１は、共振子１０の振動が停止しているときには、振動腕１３５の長手方向が水平方向と一致しており、下蓋２０の凹部２１の底面に形成されたストッパー部４０と振動腕１３５との間には隙間が介在している。

【0049】

ここで、図１０Ｂに示すように、共振装置１は、上蓋３０に外力が加わった場合には、その衝撃が上蓋３０から共振子１０に伝達される。この場合、図示は省略するが、共振子１０は、保持腕１５０が水平方向に対して斜めに傾く。特に、本実施形態では、保持腕１５０が保持部１４０と基部１３０とを局所的に保持する構成であるため、保持腕１５０と基部１３０との接続部位を支点として、共振子１０が水平方向に対して斜めに傾きやすい。そして、図１０Ｂに示すように、振動腕１３５が水平方向に対して斜めに傾く。この点、本実施形態では、振動腕１３５の基端部が凹部２１の底面に形成されたストッパー部４０に接触することで、凹部２１の底面に対して衝突することが規制される。その結果、振動腕１３５が大きく変位して破損を生じることが抑えられる。

【0050】

ところで、特に、下蓋２０の凹部２１の深さが比較的深い場合には、下蓋２０の上面に凹部２１を形成した後に、凹部２１の底面におけるストッパー部４０が形成される位置にレジストを塗布しようとしても、下蓋２０の上面と凹部２１の底面との段差に起因して、液溜りや被覆不良といったレジストの塗布不良が発生するおそれがある。

【0051】

この点、本実施形態では、下蓋２０の上面に所定パターンのレジストを塗布した後に、特性の異なる二種類のエッチング（等方性エッチング、異方性エッチング）を段階的に用いてストッパー部４０を形成している。そのため、下蓋２０の凹部２１の深さが比較的深い場合であっても、凹部２１の底面にストッパー部４０が好適に形成される。

【0052】

第１実施形態に係る共振装置１の製造方法においては、共振子１０の振動空間を構成する凹部２１，３１を上蓋３０及び下蓋２０の少なくとも一方の対象物に形成する工程は、枠体状をなす周縁部Ｍ１と、周縁部Ｍ１から周縁部Ｍ１の内側に向けて延びるストッパー形成部Ｍ２とを有するマスクＭにより対象物を被覆した状態で、等方性エッチングにより対象物をエッチングする第１工程と、第１工程において等方性エッチングによりエッチングされた対象物を、マスクＭを被覆した状態で異方性エッチングによりエッチングして、対象物の平面視において、凹部２１，３１の底面においてストッパー形成部Ｍ２に重なる位置に、凹部２１，３１の底面に対する共振子１０の衝突を規制するストッパー部４０を形成する第２工程とを含む。そのため、共振装置１は、対象物の凹部２１，３１の底面には、凹部２１，３１の内側面から延び、凹部２１，３１の底面に対する共振子１０の衝突を規制するストッパー部４０が形成される。これにより、例えば、共振装置１に対して外力が加わったとしても、振動腕１３５の基端部が凹部２１，３１の底面に形成されたストッパー部４０に接触することで、凹部２１，３１の底面に対して衝突することが規制される。その結果、振動腕１３５が大きく変位して破損を生じることが抑えられる。

【0053】

また、第１実施形態に係る共振装置１の製造方法においては、対象物にマスクＭを被覆した状態で、特性の異なる二種類のエッチングを段階的に用いて凹部２１,３１の底面にストッパー部４０を形成しているため、凹部２１，３１の深さが比較的深かったとしても、凹部２１，３１の底面にストッパー部４０を好適に形成することができる。

【0054】

また、第１実施形態に係る共振装置１の製造方法においては、マスクＭは、ストッパー形成部Ｍ２が周縁部Ｍ１に連結されているため、エッチングの際に、ストッパー形成部Ｍ２が剥離、浮遊、再付着を生じにくい。そのため、エッチング不良が発生したり、剥離したストッパー形成部Ｍ２の断片により共振装置１の内部が汚染されたりすることを抑制できる。

【0055】

＜第２実施形態＞
第２実施形態以降では第１実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。

【0056】

第２実施形態に係る共振装置１の下蓋２０に対するストッパー部４０αの形成処理について説明する。なお、共振装置１の上蓋３０に対してストッパー部を形成する場合にも、概ね同様の処理を経る。

【0057】

まず、図１１Ａに示すように、下蓋２０にレジストを塗布することで、マスクＭαにより下蓋２０を被覆する。図１１Ｂは、図１１Ａに示す工程におけるマスクＭαの平面視形状を示している。図１１Ｂに示すように、マスクＭαのストッパー形成部Ｍ２αは、メッシュ状をなしている。また、マスクＭαは、連結形成部Ｍ４が省略されている。

【0058】

次に、図１２Ａに示すように、マスクＭαにより下蓋２０を被覆した状態で、等方性エッチングにより下蓋２０をエッチングする。図１２Ｂは、図１２Ａに示す工程において等方性エッチングによりエッチングされる下蓋２０のエリアを示す図である。図１２Ｂに示すように、図１２Ａに示す工程において等方性エッチングによりエッチングされる下蓋２０のエリアは、ピラー形成部Ｍ３の一部を除く下蓋２０のエリアとなっている。図１２Ａに示す工程は、第１工程の一例である。

【0059】

次に、図１３Ａに示すように、マスクＭαにより下蓋２０を被覆した状態で、異方性エッチングにより下蓋２０をエッチングする。図１３Ｂは、図１３Ａに示す工程において異方性エッチングによりエッチングされる下蓋２０のエリアを示す図である。図１３Ｂに示すように、図１３Ａに示す工程において異方性エッチングによりエッチングされる下蓋２０のエリアは、ピラー形成部Ｍ３、及び、ストッパー形成部Ｍ２αを除く下蓋２０のエリアとなっている。これにより、下蓋２０の上面には、図１２Ａに示す工程において、下蓋２０の上面に形成された比較的浅い凹部の底面のうち、ピラー形成部Ｍ３、及び、ストッパー形成部Ｍ２αを除く下蓋２０のエリアに対し、上方から直線状にエッチングが行われ、下蓋２０の凹部の底面にピラー部４２、及び、ストッパー部４０αが形成される。図１３Ａに示す工程は、第２工程の一例である。

【0060】

次に、図１４Ａに示すように、下蓋２０の上面からマスクＭαを除去した後、下蓋２０の上面に共振子１０を積層する。これにより、図１４Ｂに示すように、共振装置１は、下蓋２０の平面視において、振動腕１３５Ｃ及び振動腕１３５Ｄの各々の基端部の下方にストッパー部４０αが配置され、下蓋２０の凹部２１の底面に対する振動腕１３５Ｃ及び振動腕１３５Ｄの各々の衝突がストッパー部４０αにより規制される。

【0061】

第２実施形態に係る共振装置１の製造方法においては、マスクＭαのストッパー形成部Ｍ２αはメッシュ状をなしている。そのため、下蓋２０の凹部２１の底面に形成されるストッパー部４０αの剛性を強化できるため、等方性エッチングによりマスクＭαと下蓋２０の上面との間に隙間が生じたとしても、マスクＭαが破断することが抑えられる。

【0062】

＜第３実施形態＞

【0063】

第３実施形態に係る共振装置１の下蓋２０に対するストッパー部の形成処理について説明する。なお、共振装置１の上蓋３０に対してストッパー部を形成する場合にも、概ね同様の処理を経る。

【0064】

まず、図１５に示すように、下蓋２０の上面にレジストを塗布することで、マスクＭβにより下蓋２０の上面を被覆する。本実施形態では、下蓋２０におけるＹ軸方向の中央位置、および、下蓋２０におけるＹ軸方向の両端位置を含む複数のエリアがマスクＭβにより被覆されている。

【0065】

次に、図１６に示すように、マスクＭβにより下蓋２０の上面を被覆した状態で、等方性エッチングにより下蓋２０をエッチングする。この場合、図１６に示す工程において等方性エッチングによりエッチングされる下蓋２０のエリアは、マスクＭβにより被覆されていないエリアとなっている。また、等方性エッチングにおいては、下蓋２０のエリアのうち、マスクＭβにより被覆されていないエリアだけでなく、マスクＭβにより被覆されたエリアについても、上方から回り込むようにエッチングが行われる。これにより、下蓋２０の上面には、上側が拡開した、深さが比較的浅い凹部が形成される。この凹部は、後述するテーパ部４３として機能する。図１６に示す工程は、第１工程の一例である。

【0066】

次に、図１７に示すように、マスクＭβにより下蓋２０を被覆した状態で、異方性エッチングにより下蓋２０をエッチングする。図１７に示す工程において異方性エッチングによりエッチングされる下蓋２０のエリアは、マスクＭβにより被覆されたエリアを除く下蓋２０のエリアとなっている。これにより、下蓋２０の上面には、図１６に示す工程において、下蓋２０の上面に形成された比較的浅い凹部の底面のうち、マスクＭβが被覆されていない下蓋２０のエリアに対し、上方から直線状にエッチングが行われる。そして、下蓋２０の平面視において、凹部２１の底面においてピラー形成部Ｍ３βに重なる位置に、凹部２１の底面に対する共振子１０の衝突を規制するテーパ部４３を有するピラー部４２βが形成される。テーパ部４３は、凹部２１の底面に向けて次第に幅広となり、ストッパー部として機能する。図１７に示す工程は、第２工程の一例である。

【0067】

次に、図１８に示すように、下蓋２０の上面からマスクＭβを除去した後、下蓋２０の上面に共振子１０を積層する。これにより、共振装置１は、下蓋２０の平面視において、振動腕１３５Ｂ及び振動腕１３５Ｃの基端部の下方にピラー部４２βのテーパ部４３が配置され、下蓋２０の凹部２１の底面に対する振動腕１３５Ｂ及び振動腕１３５Ｃの衝突がテーパ部４３により規制される。

【0068】

次に、第３実施形態に係る共振装置１の動作について説明する。

【0069】

図１９に示すように、共振装置１は、上蓋３０に外力が加わった場合には、その衝撃が上蓋３０から共振子１０に伝達される。図示は省略するが、共振子１０は、振動腕１３５が水平方向に対して斜めに傾いて下方に移動する。特に、本実施形態では、保持腕１５０が保持部１４０と基部１３０とを局所的に保持する構成であるため、保持腕１５０と基部１３０との接続部位を支点として、振動腕１３５が水平方向に対して斜めに傾きやすい。この点、図１９に示すように、本実施形態では、振動腕１３５Ｂ及び振動腕１３５Ｃの各々の基端部がピラー部４２βに形成されたテーパ部４３に接触することで、凹部２１の底面に対して衝突することが規制される。その結果、振動腕１３５Ｂ及び振動腕１３５Ｃが大きく変位して破損を生じることが抑えられる。

【0070】

第３実施形態に係る共振装置１の製造方法においては、共振子１０の振動空間を構成する凹部２１，３１を上蓋３０及び下蓋２０の少なくとも一方の対象物に形成する工程は、ピラー形成部Ｍ３βを有するマスクＭβにより被覆した対象物を等方性エッチングによりエッチングする第１工程と、第１工程において等方性エッチングによりエッチングされた対象物を、マスクＭβを被覆した状態で異方性エッチングによりエッチングして、対象物の平面視において、凹部２１，３１の底面においてピラー形成部Ｍ３βに重なる位置に、凹部２１，３１の底面に向けて次第に幅広となるテーパ部であって、凹部２１，３１の底面に対する共振子１０の衝突を規制するテーパ部４３を有するピラー部４２βを形成する第２工程とを含む。そのため、共振装置１は、上蓋３０に外力が加わり、振動腕１３５が水平方向に対して斜めに傾いて下方に移動したとしても、振動腕１３５の基端部がピラー部４２に形成されたテーパ部４３に接触することで、凹部２１，３１の底面に対して衝突することが規制される。その結果、振動腕１３５が大きく変位して破損を生じることが抑えられる。

【0071】

また、第３実施形態に係る共振装置１の製造方法においては、マスクＭβを架橋状に形成する必要がないため、マスクＭβを架橋状に形成した場合と比較して、マスクＭβが破断することが抑えられる。

【0072】

なお、上記各実施形態は、以下のような形態にて実施してもよい。

【0073】

上記各実施形態においては、上蓋３０及び下蓋２０の少なくとも一方の対象物にレジストを塗布してマスクＭ，Ｍα，Ｍβを形成する場合を例に挙げてしたが、マスクＭ，Ｍα，Ｍβの形成方法はこれに限らず、例えば、所定パターンが形成されたメタルマスクを用いてもよい。

【0074】

上記第１及び第２実施形態において、上蓋３０及び下蓋２０の少なくとも一方の対象物の凹部２１，３１の底面に、ピラー部４２を設けることなく、ストッパー部４０，４０αを設けてもよい。

【0075】

上記第１実施形態において、上蓋３０及び下蓋２０の少なくとも一方の対象物の側壁２３，３３とストッパー部４０を連結する連結部４１を省略してもよい。

【0076】

上記第１及び第２実施形態において、ストッパー部４０，４０αは、必ずしも、上蓋３０及び下蓋２０の少なくとも一方の対象物の側壁２３，３３から凹部２１，３１におけるＸ軸方向の略中央位置まで延びる必要はなく、対象物の平面視において、少なくとも一部の振動腕１３５の基端部を振動腕１３５の長手方向と交差する方向に横切る構成であればよい。

【0077】

上記第１及び第２実施形態において、ストッパー部４０，４０αは、必ずしも、上蓋３０及び下蓋２０の少なくとも一方の対象物の平面視において、振動腕１３５の基端部に重なる位置に配置する必要はなく、例えば、対象物の平面視において、振動腕１３５の中間部または先端部に重なる位置に配置してもよい。

【0078】

以下に、本発明の実施形態の一部又は全部を付記し、その効果について説明する。なお、本発明は以下の付記に限定されるものではない。

【0079】

本発明の一態様によれば、共振子と共振子を間に挟んで互いに対向して設けられた上蓋および下蓋とを有する共振装置の製造方法であって、共振子の振動空間を構成する凹部を上蓋及び下蓋の少なくとも一方の対象物に形成する工程を含み、対象物に凹部を形成する工程は、枠体状をなす周縁部と、周縁部から周縁部の内側に向けて延びるストッパー形成部とを有するマスクにより対象物を被覆した状態で、等方性エッチングにより対象物をエッチングする第１工程と、第１工程において等方性エッチングによりエッチングされた対象物を、マスクを被覆した状態で異方性エッチングによりエッチングして、対象物の平面視において、凹部の底面においてストッパー形成部に重なる位置に、凹部の底面に対する共振子の衝突を規制するストッパー部を形成する第２工程と、を含む、共振装置の製造方法が提供される。

【0080】

一態様として、マスクは、ストッパー形成部に連結され、対象物の平面視においてストッパー形成部よりも面積の大きいピラー形成部をさらに有する、共振装置の製造方法が提供される。

【0081】

一態様として、ストッパー形成部は、マスクの周縁部から一方向に延びており、対象物の平面視において、ストッパー形成部の長手方向と交差する幅方向におけるピラー形成部の寸法は、同方向におけるストッパー形成部の寸法よりも大きい、共振装置の製造方法が提供される。

【0082】

一態様として、ストッパー形成部は、メッシュ状をなしている、共振装置の製造方法が提供される。

【0083】

本発明の一態様によれば、共振子と共振子を間に挟んで互いに対向して設けられた上蓋および下蓋とを有する共振装置の製造方法であって、共振子の振動空間を構成する凹部を上蓋及び下蓋の少なくとも一方の対象物に形成する工程は、ピラー形成部を有するマスクにより被覆した対象物を等方性エッチングによりエッチングする第１工程と、第１工程において等方性エッチングによりエッチングされた対象物を、マスクを被覆した状態で異方性エッチングによりエッチングして、対象物の平面視において、凹部の底面においてピラー形成部に重なる位置に、凹部の底面に向けて次第に幅広となるテーパ部であって、凹部の底面に対する共振子の衝突を規制するテーパ部を有するピラー部を形成する第２工程とを含む、共振装置の製造方法が提供される。

【0084】

本発明の一態様によれば、共振子と、共振子を間に挟んで互いに対向して設けられた上蓋および下蓋と、を備え、上蓋及び下蓋の少なくとも一方は、共振子の振動空間を構成する凹部を有し、凹部の底面には、凹部の内側面から延び、凹部の底面に対する共振子の衝突を規制するストッパー部が形成されている、共振装置が提供される。

【0085】

一態様として、凹部の底面には、ストッパー部に連結され、上蓋及び下蓋の平面視において、ストッパー部よりも面積の大きいピラー部がさらに形成されている、共振装置が提供される。

【0086】

本発明の一態様によれば、共振子と、共振子を間に挟んで互いに対向して設けられた上蓋および下蓋と、を備え、上蓋及び下蓋の少なくとも一方は、共振子の振動空間を構成する凹部を有し、凹部の底面には、凹部の底面に向けて次第に幅広となるテーパ部であって、凹部の底面に対する共振子の衝突を規制するテーパ部を有するピラー部が形成されている、共振装置が提供される。

【0087】

以上説明したように、本発明の一態様によれば、共振子の破損を抑制することができる。

【0088】

なお、以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。即ち、各実施形態に当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、各実施形態が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、各実施形態は例示であり、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせが可能であることは言うまでもなく、これらも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

【符号の説明】

【0089】

１０ 共振子
２０ 下蓋
３０ 上蓋
４０ ストッパー部
４０α ストッパー部
４１ 連結部
４２ ピラー部
４２β ピラー部
４３ テーパ部
１２０ 振動部
１３０ 基部
１３５Ａ～Ｄ 振動腕
１４０ 保持部
１４０ａ～ｄ 枠体
１５０ 保持腕
Ｍ マスク
Ｍα マスク
Ｍβ マスク
Ｍ１ 周縁部
Ｍ２ ストッパー形成部
Ｍ２α ストッパー形成部
Ｍ３ ピラー形成部
Ｍ３β ピラー形成部
Ｍ４ 連結形成部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図11A】

【図11B】

【図12A】

【図12B】

【図13A】

【図13B】

【図14A】

【図14B】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】