圧電振動板の周波数調整方法
【課題】 効率的な周波数調整を行うことができる圧電振動板の周波数調整方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 多数個の水晶振動板２，２，・・・が一体形成されたウエハ２００において、各水晶振動板２の表裏主面に形成された電極膜２３の質量を削減することによって水晶振動板の周波数の調整を行う周波数調整方法であって、ウエハ２００の全ての電極膜に対してイオンビームを一括照射して該電極膜の質量を削減する。そして、目的の周波数範囲に達した水晶振動板に対して、該水晶振動板の電極膜を覆う遮蔽体を形成して該電極膜の質量が削減されないようにする。
【解決手段】 多数個の水晶振動板２，２，・・・が一体形成されたウエハ２００において、各水晶振動板２の表裏主面に形成された電極膜２３の質量を削減することによって水晶振動板の周波数の調整を行う周波数調整方法であって、ウエハ２００の全ての電極膜に対してイオンビームを一括照射して該電極膜の質量を削減する。そして、目的の周波数範囲に達した水晶振動板に対して、該水晶振動板の電極膜を覆う遮蔽体を形成して該電極膜の質量が削減されないようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信機器等に用いられる圧電振動デバイスに搭載される圧電振動板の周波数調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の圧電振動デバイスの超小型化に伴い、携帯電話等の移動体通信機等に広く用いられる水晶振動子においても超小型化が進んでいる。超小型化に対応するために、水晶振動子の形態も従来の箱状のセラミックパッケージの内部に水晶振動板を搭載し、平板状の蓋体で気密封止した形態（単個での取扱い）から、多数個の水晶振動板が連なったウエハの表裏主面の各々に、蓋部材が多数個連なった蓋部材集合体を接合した形態（多数個が連なった状態で取扱い、最終的に個体に分割される）へ移行してきている。本形態の水晶振動子は例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３０６４３４号
【０００４】
上記形態の水晶振動板の表裏主面には該水晶振動板を励振させるための電極膜（金属膜）が対向形成されており、水晶振動板の周波数調整工程は、例えばイオンビームを前記電極膜に照射して該電極膜の質量を削減することによって水晶振動板の周波数を変化させ、目的の周波数範囲に収まるように周波数を調整する工程である。しかしながら、多数個の水晶振動板が整列したウエハに対して周波数調整を行う場合、個々の水晶振動板に対して１対１でイオンビームを照射して各電極膜の質量を削減する従来方法では多くの時間が必要となり、生産効率低下の要因となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、効率的な周波数調整を行うことができる圧電振動板の周波数調整方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、多数個の圧電振動板が一体形成されたウエハにおいて、各圧電振動板の表裏主面には電極膜が形成されてなり、該電極膜の質量を削減することにより該圧電振動板の周波数調整を行う圧電振動板の周波数調整方法であって、前記ウエハの全ての電極膜に対してエネルギービームを一括照射して該電極膜の質量を削減し、目的の周波数範囲に達した圧電振動板に対し、該圧電振動板の電極膜を覆う遮蔽体を形成して該電極膜の質量が削減されないようにする圧電振動板の周波数調整方法となっている。
【０００７】
上記周波数調整方法によると、ウエハ内の全ての電極膜に対してエネルギービーム（イオンビームやレーザービーム等）を一括照射する方法であるため、個々の圧電振動板に対して一対一でエネルギービームを照射して電極膜を削減する方法よりも効率的に圧電振動板の周波数調整を行うことができる。
【０００８】
また、上記周波数調整方法であれば、目的の周波数範囲（周波数規格）に達した圧電振動板に対し、該圧電振動板の電極膜を覆う遮蔽体を形成して該電極膜の質量が削減されないようにするため、追加調整を要する圧電振動板に対してもエネルギービームを一括照射して周波数調整を行うことができる。つまり、周波数規格内に達した圧電振動板に対しては遮蔽体が一対一で形成されるため、エネルギービームを一括照射しても周波数規格内に達した圧電振動板は、さらに電極膜の質量が削減されることがない。したがって、周波数規格内に達した圧電振動板以外の圧電振動板を選択して個々の圧電振動板に対してエネルギービームを照射して周波数調整を行う必要が無くなる。
【０００９】
また、上記目的を達成するために請求項２の発明は、前記一括照射が間欠照射であり、エネルギービームの照射停止時に前記圧電振動板の周波数を測定する圧電振動板の周波数調整方法となっている。このような周波数調整方法であれば、エネルギービームは常に照射されている状態ではなく、照射と停止を交互に行う間欠照射であり、エネルギービームの照射が停止した状態で圧電振動板の周波数が測定されるため、より正確に周波数を測定することができる。したがって、より精度良く周波数の調整を行うことが可能となる。
【００１０】
なお、上記周波数調整方法において、前記一括照射後の周波数が目的の周波数範囲に達していない圧電振動板について、周波数規格までの必要調整量に応じたエネルギービームの照射時間だけ前記一括照射を行って周波数調整を行うことが可能である。つまり、エネルギービームの一括照射による周波数変化量を、エネルギービームの照射時間で管理することによって制御することができる。具体的に、照射条件（照射時間や照射角度等）と周波数変化量との相関関係を取得してフィードバックすることによって、周波数調整する際の周波数測定の回数を減少させることができる。これにより、エネルギービームの一括照射が終了する度に必ずしも圧電振動板の周波数を確認する必要がなくなり、作業時間を削減できるため、生産効率を向上させることができる。
【００１１】
また、上記目的を達成するために請求項３の発明のように、前記一括照射において、エネルギービームは前記ウエハ表裏面に対して斜め上方および斜め下方から照射され、ウエハを挟んで略対向した位置関係であってもよい。このようにウエハの両面側からエネルギービームを照射することで、ウエハの片面側からだけエネルギービームを照射する場合よりも調整時間を短縮することができる。
【００１２】
さらに、エネルギービームを前記ウエハ表裏面に対して斜め上方および斜め下方から照射し、ウエハを挟んで略対向した位置関係とすることによって、ウエハ内の被照射領域のエネルギー密度を均一化することができる。つまり、エネルギービームをウエハの斜め上方からウエハの一主面（片面）だけに照射する場合、被照射領域内にエネルギー密度の分布が発生しやすくなる（高密度領域と低密度領域が発生）。これに対し、ウエハの斜め下方かつ、ウエハを挟んで略対向した位置関係にある方向からウエハの他主面（片面）に照射すれば、ウエハの片面の被照射領域内に高密度領域が偏在したとしてもウエハの表裏で緩衝されて前記エネルギー密度を均一化することができる。つまりウエハ全体でみれば、電極膜の質量削減レート（周波数調整レート）のばらつきを抑制することができる。
【００１３】
また、エネルギービームをウエハに対して鉛直方向から照射する場合、削減された電極膜の一部（金属物質）が該電極膜へ再付着したり、削減された電極膜の一部が照射方向へ跳ね返ることによって周波数調整レートが低下することがあるが、請求項３の発明であれば、エネルギービームは斜め方向からウエハの主面に対して照射されるため、前記再付着や、前記周波数調整レートの低下を防止することができる。
【００１４】
なお、前述の遮蔽体の形成パターンと、エネルギービームのウエハを挟んだ略対向照射とを併用することで、周波数調整レートを可変させることができる。つまり、（Ａ）ウエハの表裏両主面ともに遮蔽体を形成する場合、（Ｂ）一主面側だけに遮蔽体を形成する場合、（Ｃ）ウエハの両主面に遮蔽体を形成しない場合の３パターンがあり、理論上は（Ｃ）のパターンの周波数調整レートに比べて、（Ｂ）は１倍に、（Ａ）は２倍に可変させることができる。なお、現実的にはエネルギービームの照射条件やウエハ内の圧電振動板の周波数ばらつき等の条件によって上記理論レートのとおりになるとは限らないが、周波数規格までの必要調整量に応じて圧電振動板への遮蔽体の形成パターンを選択して周波数調整を行うことができる。これによって、より少ない照射回数で効率的な周波数調整を行うことが可能となり、生産効率を向上させることができる。
【００１５】
なお、前記遮蔽体に微小貫通孔を形成してもよい。ここで微小貫通孔の形成位置は例えば、遮蔽体を圧電振動板に取り付けたときに電極膜の直上に相当する位置（例えば電極膜の略中心付近の上方）とする。このとき、エネルギービーム照射による前記電極膜の質量削減レートは遮蔽体が形成されていない圧電振動板（電極膜の全領域が露出している）に比べて非常に小さく設定することができる。つまり、遮蔽体の上方からエネルギービームが照射されると、前記微小貫通孔を介して当該圧電振動板の電極膜は僅かに質量が削減されるためである。本微小貫通孔によって、前述の周波数調整レートのパターンをさらに増やすことができ、より細かな周波数調整を行うことができるため、より少ない照射回数での周波数調整が期待できる。なお前記微小貫通孔の形成数は１個に限定されるものではなく、複数個形成してもよい。さらに前記微小貫通孔の形成位置は前記電極膜に対して略中心付近上方に限定されるものではなく、電極膜の中心から外れた位置の上方であってもよい。つまり、前記微小貫通孔の形成数および形成位置は任意に設定可能である。
【００１６】
また、前記遮蔽体は圧電振動板の表裏主面の電極膜を覆う圧電振動デバイスの蓋部材であってもよい。遮蔽体に圧電デバイスの構成部材を使用することで、周波数調整工程以降の工程で遮蔽体を蓋部材へ取り替えることなく、そのまま使用することができる。つまり、工程を減らすことが可能となり、効率的に圧電デバイスの製造を行うことができる。
【００１７】
さらに、前記遮蔽体は圧電振動板の電極膜を覆う金属製のシャッタであってもよい。この場合、例えばイオンビーム照射による周波数調整を行う装置内にウエハを配置するとともに、ウエハの上方（または下方）にウエハ内の全ての圧電振動板の電極膜を被覆できる外形寸法の複数の金属製シャッタを取り付けておき、周波数規格内に達した圧電振動板に対して、ウエハの上方（または下方）からシャッタを下降（上昇）させて当該電極膜を覆うように取り付ける。このような構成であれば、遮蔽体の形成を前記装置内で行うことができ、該装置からの取り出し回数を減少させることができるため、イオンビーム照射によって活性化された金属膜（電極膜）表面の酸化を防止し、より安定した膜状態の電極膜を形成することができる。なお、前記遮蔽体にレジスト液等を用いて電極膜を被覆（コーティング）することも可能である。
【００１８】
なお、本発明においてエネルギービームのウエハへの照射時に、ウエハ内の全ての圧電振動板の電極膜以外の領域を覆う一体型のマスクを用いてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、効率的な周波数調整を行うことができる圧電振動板の周波数調整方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態では圧電振動デバイスとして水晶振動子を本発明に適用した場合を示す。図１は本発明の実施形態を示す水晶振動子の長辺方向における概略断面図であり、図２は図１の分解断面図、図３は本発明の実施形態におけるウエハの概略斜視図、図４は本発明の実施形態における周波数調整を表す概念図、図５は本発明の実施形態におけるウエハ内の周波数分布を示す平面図、図６は本発明の実施形態における周波数調整を示す斜視図、図７は本発明の実施形態における周波数調整を示す側面図、図８は本発明の実施形態における周波数調整を示す斜視図である。以下、まず水晶振動子の主要構成部材について説明した後、周波数調整方法を中心に説明していく。
【００２１】
図１に示すように、水晶振動子１は水晶振動板２（本発明でいう圧電振動板）と、この水晶振動板２の一主面２１に形成された励振電極２３（下記参照）を気密封止する第１蓋部材３と、この水晶振動板２の他主面２２に形成された励振電極２３（下記参照）を気密封止する第２蓋部材４が主要構成部材となっている。水晶振動子１は、水晶振動板２と第１蓋部材３とが接合材５によって接合され、かつ、水晶振動板２と第２蓋部材４とが接合材５によって接合されてパッケージ１１が構成される。そして、水晶振動板２を介して第１蓋部材３と第２蓋部材４とが接合されることで、パッケージ１１の内部空間１２が２箇所形成され、このパッケージ１１の内部空間１２に水晶振動板２の両主面２１，２２に形成された励振電極２３がそれぞれの内部空間１２で気密封止されている。なお、第１蓋部材と第２蓋部材とは、同一形状および同一外形寸法となっており、第１蓋部材３には、当該蓋部材の底面（他主面）３７に形成される外部接続端子３４と電気的に繋がった導通路（ビア）が当該蓋部材の厚み方向に貫通形成されている。
【００２２】
図２において水晶振動板２は、所定の角度で切り出されたＡＴカット水晶板であり、その両主面２１，２２の中央部分は薄肉部２７なっている（所謂、逆メサ形状）。前記薄肉部２７はウエットエッチングによって形成されている。両主面２１，２２の薄肉部２７の表裏面（一主面２１と他主面２２）に励振電極２３が蒸着法によって対向形成されている。本実施形態では励振電極２３は水晶振動板３の表裏主面に、下から順に、クロム，金，クロムの膜構成で蒸着法によって成膜されている。なお、前記電極の膜構成はこれに限定されるものではなく、その他の膜構成であってもよい。励振電極２３からは引出電極２４が導出形成されており、引出電極２４は第１蓋部材３に形成される電極パッド３３と電気的に接続される。
【００２３】
水晶振動板２の両主面２１，２２は鏡面加工仕上げとなっており、平坦平滑面として成形されている。水晶振動板２では、両主面２１，２２の平面視外周端部２６が第１蓋部材３と第２蓋部材４との接合面２５として構成され、両主面２１，２２の平面視中央部分が振動領域として構成される。水晶振動板２の一主面２１の接合面２５に第１蓋部材３と接合するための第１接合材５１が形成されている。また、水晶振動板２の他主面２２の接合面２５に第２蓋部材４と接合するための第２接合材５２が形成されている。ここで前記第１接合材５１と第２接合材５２の形成幅は略同一となっている。また、第１接合材５１と第２接合材５２とは同一構成からなっている。これら第１接合材５１および第２接合材５２は、複数の層が両主面２１，２２の平面視外周端部２６の接合面２５に積層して構成され、その最下層側からクロム(Ｃｒ)層（図示省略）と金（Ａｕ）層（図示省略）とが蒸着法によって形成され、その上に金メッキ層（図示省略）が積層して形成されている。
【００２４】
図２において第１蓋部材３は平面視矩形状の平板であり、透光性材料である水晶が使用されている。平面視において第１蓋部材３の外形寸法は水晶振動板２の外形寸法と略同一となっており、第１蓋部材３の一主面３１（下記する水晶振動板２との接合面３２）は平坦平滑面（鏡面加工）として成形されている。そして、第１蓋部材３の水晶振動板２との接合面側の周縁には、第３接合材５３が周状に形成されている。ここで、第３接合材５３の形成幅は第１接合材５１の形成幅と略同一となるように形成されている。
【００２５】
第１蓋部材３には、水晶振動板２の励振電極２３と電気的に接続する電極パッド３３と、水晶振動板２と接合する接合部（具体的に接合面３２）と、外部と電気的に接続する外部接続端子３４とが設けられている。水晶振動板２との接合面３２は、第１蓋部材３の一主面３１の平面視主面外周に設けられている。
【００２６】
第１蓋部材３の接合面３２には、水晶振動板２と接合するための第３接合材５３が形成されている。具体的に、第３接合材５３は複数の層が接合面３２に積層され、その最下層側からクロム(Ｃｒ)層（図示省略）と金（Ａｕ）層５３１とが蒸着形成され、その上にＡｕ−Ｓｎ合金層５３２が積層して形成され、その上にＡｕフラッシュメッキ層５３３が積層して形成されている。もしくは、第３接合材５３は、その下面側からＣｒ層とＡｕ層とが蒸着形成され、その上にＳｎメッキ層とＡｕメッキ層が順に積層して形成されていてもよい。なお、第３接合材５３と電極パッド３３とは同時に形成され、電極パッド３３も第３接合材５３と同一の構成となる。また、第１蓋部材３には、図２に示すように、水晶振動板２の励振電極２３を外部と導通させるためのスルーホール３５が形成されている。そして、このスルーホール３５を介して、電極パターン３６が第１蓋部材３の一主面３１の電極パッド３３から他主面３７の外部接続端子３４にかけてパターン形成されている。
【００２７】
図２において第２蓋部材４は平面視矩形状の平板であり、第１蓋部材３と同様に水晶が使用されている。平面視において第２蓋部材４の外形寸法は水晶振動板２の外形寸法と略同一となっている。第２蓋部材４の一主面４１（下記する水晶振動板２との接合面４２）は平坦平滑面（鏡面加工）として成形されている。そして、第２蓋部材４の水晶振動板２との接合面側の周縁には、第４接合材５４が周状に形成されている。ここで、第４接合材５４の形成幅は第２接合材５２の形成幅と略同一となっている。
【００２８】
この第２蓋部材４には、水晶振動板２と接合する接合部（具体的に接合面４２）が設けられている。接合面４２は、第２蓋部材４の一主面４１の平面視主面外周に設けられている。また、第２蓋部材４の接合面４２には、水晶振動板２と接合するための第４接合材５４が形成されている。具体的に、第４接合材５４は、複数の層が接合面４２に積層され、その最下層側からＣｒ層（図示省略）とＡｕ層５４１とが蒸着形成され、その上にＡｕ−Ｓｎ合金層５４２が積層して形成され、その上にＡｕフラッシュメッキ層５４３が積層して形成されている。もしくは、第４接合材５４は、その下面側からＣｒ層とＡｕ層とが蒸着形成され、その上にＳｎメッキ層とＡｕメッキ層が順に積層して形成されていてもよい。なお、上記した水晶振動板２の接合面２５における第１接合材５１の接合領域（シールパス）と、第１蓋部材３の接合面３２における第３接合材５３の接合領域（シールパス）は、同じ幅を有する。また、水晶振動板２の接合面２５における第２接合材５２の接合領域（シールパス）と、第２蓋部材３の接合面４２における第４接合材５４の接合領域（シールパス）は、同じ幅を有する。
【００２９】
以上は水晶振動子１を構成する主要部材の説明であるが、前述の第１蓋部材３と第２蓋部材４と水晶振動板２は、それぞれウエハ状態から一括的に成形され、最終的に複数の水晶振動子が形成された後に分割切断によって個片化される。このような方法により、水晶振動子１を構成する部材（第１蓋部材と第２蓋部材および水晶振動板）をウエハ状態で取り扱うことが可能となり、取り扱いが簡便となるため生産効率を向上させることができる。
【００３０】
以下、周波数調整工程を主として説明する。本実施形態では、図３に示すように多数個の水晶振動板２が枠部の内側に一体的に整列して形成された平面視矩形状の水晶ウエハ２００（以下、ウエハと略記）が使用されている。本実施形態において前記ウエハは平面視矩形状のＡＴカット水晶板であり、１枚のウエハに７６８個の水晶振動板が形成されている。本ウエハ表裏面に蒸着法によって金属膜を成膜し、レジストを形成した後、露光および現像処理によって所望の電極パターンを形成するとともに、エッチングによって各水晶振動板の中央部分に薄肉部２７を成形する。第１接合材５１および第２接合材５２は電解メッキ法によって水晶振動板の接合面２５の表面に形成される。なお、図３（後述する図６についても同様）において各水晶振動板の表裏面に形成される引出電極および第１接合材および第２接合材、電解メッキ時に必要となる金属配線の記載は省略している。
【００３１】
前記水晶振動板の周波数調整はイオンミリング法によって行われる。つまり、イオンガンから照射されるＡｒイオンビームをウエハ２００の全体に照射し、各水晶振動板の電極膜の質量を削減することによって水晶振動板の周波数が調整されるようになっている。具体的に電極膜の質量が削減されることによって、水晶振動板の周波数は上昇する方向に調整される。
【００３２】
まず、周波数調整を開始する前にウエハ内の全ての水晶振動板の周波数を事前に測定しておく。前記測定によって得られた周波数データはイオンミリング装置（図示せず）に接続された記憶装置（図示せず）に格納されている。また、前記周波数データは所定の周波数分類幅に応じて複数のグループに分類されている。そして周波数調整前の状態において測定した周波数の分布は図４のようにほぼ正規分布の状態となっている。本実施形態では、水晶振動子の公称周波数は基本波振動モードで、５４．０００ＭＨｚであり、周波数調整前の周波数のばらつきは約５０ｋＨｚとなっている。そして周波数分類幅は１０ｋＨｚとし、５つのグループ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ。ＡからＥの順に周波数が高くなっている）に分類されている。
【００３３】
図５は周波数調整前におけるウエハ内の周波数分布を上記５つのグループで表わした図である。図５では説明の便宜上、１枚のウエハ２００に形成される水晶振動板の個数を４２個（６行×７列）に減じてウエハ内の周波数調整前の周波数に基づいたグループの分布状態を表している。なお、本実施形態でいう周波数調整工程とは、図４に示すように周波数調整前の周波数分布を、当該分布よりも高い周波数（図４で右側にある周波数範囲）となる目的の周波数範囲（以下、周波数規格と略記）に入るように、水晶振動板の電極膜の質量をイオンビームを用いて削減して調整する工程のことである。つまり周波数規格の内、狙いとする周波数（目標周波数）を設定した場合、最も周波数の低いＡグループが目標周波数までの必要調整量は最大となり、逆に最も周波数の高いＥグループは目標周波数までの必要調整量が最少となる。
【００３４】
周波数調整は、まず周波数調整前のウエハ２００をイオンミリング装置の真空チャンバ内に収容する。その後、真空チャンバ内は高真空状態まで排気される。真空チャンバ内の、ウエハの斜め上方と、ウエハの斜め下方には図６乃至７に示すように２つのイオンガン（Ｇ１、Ｇ２）が設置されている。これら２つのイオンガン（Ｇ１、Ｇ２）の相対位置関係は、ウエハ２００を挟んで略対向した位置関係となっている。このようにウエハの両面側からイオンビームを照射することで、ウエハの片面側からだけイオンビームを照射する場合よりも調整時間を短縮することができる。
【００３５】
また、イオンビームをウエハ２００の表裏面に対して斜め上方および斜め下方から照射し、ウエハを挟んで略対向した位置関係とすることによって、ウエハ内の被照射領域のエネルギー密度を均一化することができる。つまり、イオンビームをウエハの斜め上方からウエハの一主面（片面）だけに照射する場合、被照射領域内にエネルギー密度の分布が発生しやすくなる（高密度領域と低密度領域が発生）。これに対し、ウエハの斜め下方かつ、ウエハを挟んで略対向した位置関係にある方向からウエハの他主面（片面）に照射すれば、ウエハの片面の被照射領域内に高密度領域が偏在したとしてもウエハの表裏で緩衝されて前記エネルギー密度を均一化することができる。つまりウエハ全体でみれば、電極膜の削減レート（周波数調整レート）のばらつきを抑制することができる。
【００３６】
また、イオンビームをウエハに対して鉛直方向から照射する場合、削減された電極膜の一部（金属物質）が該電極膜へ再付着したり、削減された電極膜の一部が照射方向へ跳ね返ることによって周波数調整レートが低下することがあるが、本発明であれば、イオンビームは斜め方向からウエハの主面に対して照射されるため、前記再付着や、前記周波数調整レートの低下を防止することができる。
【００３７】
まず、周波数調整前に測定して分類したＡ〜Ｅグループのうち、最も周波数の高いＥグループが前記目標周波数までの必要調整量（周波数調整量）が最少調整量となるため、当該最少調整量に近くなるようなイオンビームの照射時間だけ、前記２つのイオンガンよりウエハ全体に同時照射する。このとき、ウエハの上下にはウエハ内の全水晶振動板の電極膜の部分だけが露出するように一対一で開口した遮蔽マスクが配置され、当該遮蔽マスク（図示省略）を介してイオンビームが電極膜上に照射されている。なお、本実施形態では上記遮蔽マスクが使用されているが、遮蔽マスクを使用しなくても本発明は適用可能である。
【００３８】
このようにイオンビームを前記照射時間だけ、ウエハ全体に対して一括照射することで、ウエハ内の多数個の水晶振動板の電極膜の質量が一括的に削減される。前記照射時間だけイオンビームを照射した後、イオンビームの照射を停止させる。つまり前記一括照射は間欠照射となっている。間欠照射であればイオンビームは常に照射されている状態ではなく、エネルギービームの照射が停止した状態で水晶振動板の周波数が測定されるため、より正確に周波数を測定することができる。したがって、より精度良く周波数の調整を行うことが可能となる。
【００３９】
そして、Ｅグループおよび他グループの水晶振動板の一部について周波数の測定を行う。なお、周波数の測定はＥグループのみに実施してもよい。
【００４０】
前記周波数測定の結果、例えば前記Ｄグループの水晶振動板の一部が周波数規格内に収まっていれば、図８に示すように真空チャンバからウエハから取り出し、周波数規格内に収まったＥグループの水晶振動板に対して遮蔽体６を取り付ける。ここで前記遮蔽体６には、前述した第２蓋部材（個片）４および第１蓋部材（個片）３が使用されている。具体的に、周波数規格内に収まったＥグループの水晶振動板の外周部分に形成されたの接合材（第２接合材）上に、第２蓋部材の水晶振動板との接合面側が下になるようにして、第２蓋部材の接合材（第４接合材）が平面視で略一致するように位置決め載置する。前記位置決め載置は画像認識手段を用いて行われる。そして前記位置決め載置後に、前述の水晶振動板および蓋部材の接合材を介して、超音波接合によって水晶振動板２と第２蓋部材４との仮止め接合を行う。一方、ウエハを表裏反転させた後、前述と同様の手順で、周波数規格内に収まったＥグループの水晶振動板の外周部分に形成されたの接合材（第１接合材）上に、第１蓋部材の水晶振動板との接合面側が下になるようにして、第１蓋部材の接合材（第３接合材）が平面視で略一致するように位置決め載置し、超音波接合によって水晶振動板２と第１蓋部材３との仮止め接合を行う。前記仮止め接合によって、当該水晶振動板の電極膜が遮蔽されることになる。
【００４１】
次に、周波数調整前に測定して分類したＡ〜Ｅグループのうち、２番目に周波数の高いＤグループが前記目標周波数までの必要調整量（周波数調整量）が最少調整量となるため、当該最少調整量に近くなるようなイオンビームの照射時間だけ、前記２つのイオンガンよりウエハ全体に同時照射する。ここで、前記イオンビームの照射時間は、イオンビームの一括照射による周波数変化量をイオンビームの照射時間で管理することによって制御することができる。具体的に、照射条件（照射時間や照射角度等）と周波数変化量との相関関係を取得し、これをフィードバックすることによって、周波数調整する際の周波数測定の回数を減少させることができる。これにより、イオンビームの一括照射が終了する度に必ずしも圧電振動板の周波数を確認する必要がなくなり、作業時間を削減できるため、生産効率を向上させることができる。
【００４２】
次に、前記イオンビームの照射後に周波数規格内に入っている水晶振動板に対して、前述の方法と同様にして遮蔽体６を仮止め接合していく。なお、前述のように、イオンビームの照射時間管理によって、周波数確認の為の周波数測定は必ずしも行う必要は無く、周波数測定を省略してもよい。
【００４３】
以上の要領で、以降、Ｃグループ→Ｂグループ→Ａグループの順序で、目標周波数までの必要調整量（周波数調整量）に応じた時間だけ２つのイオンガンよりウエハ全体に同時照射を行って、周波数規格内に水晶振動板の周波数が収束していくように周波数調整を行っていく。なお、本発明の周波数調整において、上記遮蔽体６は周波数規格に達した水晶振動板の表裏面の各々に必ずしも２個仮止め接合する必要は無い。つまり、必要調整量に応じて遮蔽体を周波数規格に達した水晶振動板の表裏面のいずれか一方の片面に仮止め接合してもよい。このように水晶振動板の片側だけに遮蔽体を形成することによって、遮蔽体を全く形成しない場合に比べて、調整レートを減少させることができる。これにより、周波数調整レートのパターンが増えることになり、必要調整量に応じて遮蔽体の形成パターンを選択することでより効率的な周波数調整を行うことができる。
【００４４】
具体的に、（Ａ）ウエハの表裏両主面ともに遮蔽体を形成する場合、（Ｂ）一主面側だけに遮蔽体を形成する場合、（Ｃ）ウエハの両主面に遮蔽体を形成しない場合の３パターンがあり、理論上は（Ｃ）のパターンの周波数調整レートに比べて、（Ｂ）は１倍に、（Ａ）は２倍に可変させることができる。なお、現実的にはイオンビームの照射条件やウエハ内の圧電振動板の周波数ばらつき等の条件によって上記理論レートのとおりになるとは限らないが、周波数規格までの必要調整量に応じて圧電振動板への遮蔽体の形成パターンを選択して周波数調整を行うことができる。これによって、より少ない照射回数で効率的な周波数調整を行うことが可能となり、生産効率を向上させることができる。
【００４５】
なお、前記遮蔽体６に微小貫通孔を形成してもよい。ここで微小貫通孔の形成位置は例えば、遮蔽体を水晶振動板に取り付けたときに電極膜の直上に相当する位置（例えば電極膜の略中心付近の上方）とする。このとき、イオンビーム照射による前記電極膜の質量削減レート（周波数調整レート）は遮蔽体が形成されていない水晶振動板（電極膜の全領域が露出している）に比べて非常に小さく設定することができる。つまり、遮蔽体の上方からイオンビームが照射されると、前記微小貫通孔を介して当該水晶振動板の電極膜は僅かに質量が削減されるためである。本微小貫通孔によって、前述の周波数調整レートのパターンをさらに増やすことができ、より細かな周波数調整を行うことができるため、より少ない照射回数での周波数調整が期待できる。なお前記微小貫通孔の形成数は１個に限定されるものではなく、複数個形成してもよい。さらに前記微小貫通孔の形成位置は前記電極膜に対して略中心付近上方に限定されるものではなく、電極膜の中心から外れた位置の上方であってもよい。つまり、前記微小貫通孔の形成数および形成位置は任意に設定可能である。
【００４６】
また、本実施形態では遮蔽体６として水晶振動子の構成部材である蓋部材を使用しているが、これに限定されるものではなく、例えば水晶振動板の電極膜を覆う金属製のシャッタであってもよい。この場合、例えばイオンビーム照射による周波数調整を行う装置内にウエハを配置するとともに、ウエハの上方（または下方）にウエハ内の全ての水晶振動板の電極膜を被覆できる外形寸法の複数の金属製シャッタを取り付けておき、周波数規格内に達した圧電振動板に対して、ウエハの上方（または下方）からシャッタを下降（上昇）させて当該電極膜を覆うように取り付ける。このような構成であれば、遮蔽体の形成を前記装置内で行うことができ、該装置からの取り出し回数を減少させることができるため、イオンビーム照射によって活性化された金属膜（電極膜）表面の酸化を防止し、より安定した膜状態の電極膜を形成することができる。なお、前記遮蔽体にレジスト液等を用いて電極膜を被覆（コーティング）することも可能である。
【００４７】
また、本発明の実施形態では、２つの蓋部材（第１蓋部材、第２蓋部材）の材料として水晶が使用されているが、水晶以外にホウケイ酸ガラスやサファイアを使用してもよい。また、本発明の実施形態において第１蓋部材および第２蓋部材の圧電振動板との接合に用いられる金属膜として、金が用いられているが、これに限定されるものではなく、金以外に、金−錫合金（Ａｕ−Ｓｎ合金）や、錫−銀合金（Ｓｎ−Ａｇ合金）、金−ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ合金）など他の金属を使用することも可能である。
【００４８】
また、本発明の実施形態では、エネルギービームの一括照射は間欠照射にて行っているが、連続照射であっても本発明は適用可能である。
【００４９】
本発明の実施形態では、平面視矩形状で平板状の２つの蓋部材が用いられているが、本形態に限定されるものではなく、２つの蓋部材によって圧電振動板に形成された励振電極を気密封止できれば、蓋部材の形状は任意に設定してもよい。例えば、凹状に形成された２つの蓋部材の凹部分が圧電振動板に対向するようにして気密接合された形態であってもよい。あるいは、平板状の蓋部材と圧電振動板と、箱状体で凹状に形成された蓋部材とで構成された形態であってもよい。
【００５０】
本発明の実施形態では表面実装型水晶振動子を例にしているが、水晶フィルタ、集積回路等の電子部品に水晶振動子を組み込んだ水晶発振器など、電子機器等に用いられる他の表面実装型の圧電振動デバイスの製造方法にも適用可能である。
【００５１】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
圧電振動デバイスの量産に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態を示す水晶振動子の長辺方向の概略断面図。
【図２】本発明の実施形態を示す水晶振動子の長辺方向の分解断面図。
【図３】本発明の実施形態を示すウエハの概略斜視図。
【図４】本発明の実施形態における周波数調整を表す概念図。
【図５】本発明の実施形態におけるウエハ内の周波数分布を示す平面図。
【図６】本発明の実施形態における周波数調整を示す斜視図。
【図７】本発明の実施形態における周波数調整を示す側面図。
【図８】本発明の実施形態における周波数調整を示す斜視図。
【符号の説明】
【００５４】
１ 水晶振動子
２ 水晶振動板
２００ 水晶ウエハ
２１ 水晶振動板の一主面
２２ 水晶振動板の他主面
２３ 励振電極
３ 第１蓋部材
４ 第２蓋部材
５ 接合材
６ 遮蔽体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信機器等に用いられる圧電振動デバイスに搭載される圧電振動板の周波数調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の圧電振動デバイスの超小型化に伴い、携帯電話等の移動体通信機等に広く用いられる水晶振動子においても超小型化が進んでいる。超小型化に対応するために、水晶振動子の形態も従来の箱状のセラミックパッケージの内部に水晶振動板を搭載し、平板状の蓋体で気密封止した形態（単個での取扱い）から、多数個の水晶振動板が連なったウエハの表裏主面の各々に、蓋部材が多数個連なった蓋部材集合体を接合した形態（多数個が連なった状態で取扱い、最終的に個体に分割される）へ移行してきている。本形態の水晶振動子は例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３０６４３４号
【０００４】
上記形態の水晶振動板の表裏主面には該水晶振動板を励振させるための電極膜（金属膜）が対向形成されており、水晶振動板の周波数調整工程は、例えばイオンビームを前記電極膜に照射して該電極膜の質量を削減することによって水晶振動板の周波数を変化させ、目的の周波数範囲に収まるように周波数を調整する工程である。しかしながら、多数個の水晶振動板が整列したウエハに対して周波数調整を行う場合、個々の水晶振動板に対して１対１でイオンビームを照射して各電極膜の質量を削減する従来方法では多くの時間が必要となり、生産効率低下の要因となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、効率的な周波数調整を行うことができる圧電振動板の周波数調整方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、多数個の圧電振動板が一体形成されたウエハにおいて、各圧電振動板の表裏主面には電極膜が形成されてなり、該電極膜の質量を削減することにより該圧電振動板の周波数調整を行う圧電振動板の周波数調整方法であって、前記ウエハの全ての電極膜に対してエネルギービームを一括照射して該電極膜の質量を削減し、目的の周波数範囲に達した圧電振動板に対し、該圧電振動板の電極膜を覆う遮蔽体を形成して該電極膜の質量が削減されないようにする圧電振動板の周波数調整方法となっている。
【０００７】
上記周波数調整方法によると、ウエハ内の全ての電極膜に対してエネルギービーム（イオンビームやレーザービーム等）を一括照射する方法であるため、個々の圧電振動板に対して一対一でエネルギービームを照射して電極膜を削減する方法よりも効率的に圧電振動板の周波数調整を行うことができる。
【０００８】
また、上記周波数調整方法であれば、目的の周波数範囲（周波数規格）に達した圧電振動板に対し、該圧電振動板の電極膜を覆う遮蔽体を形成して該電極膜の質量が削減されないようにするため、追加調整を要する圧電振動板に対してもエネルギービームを一括照射して周波数調整を行うことができる。つまり、周波数規格内に達した圧電振動板に対しては遮蔽体が一対一で形成されるため、エネルギービームを一括照射しても周波数規格内に達した圧電振動板は、さらに電極膜の質量が削減されることがない。したがって、周波数規格内に達した圧電振動板以外の圧電振動板を選択して個々の圧電振動板に対してエネルギービームを照射して周波数調整を行う必要が無くなる。
【０００９】
また、上記目的を達成するために請求項２の発明は、前記一括照射が間欠照射であり、エネルギービームの照射停止時に前記圧電振動板の周波数を測定する圧電振動板の周波数調整方法となっている。このような周波数調整方法であれば、エネルギービームは常に照射されている状態ではなく、照射と停止を交互に行う間欠照射であり、エネルギービームの照射が停止した状態で圧電振動板の周波数が測定されるため、より正確に周波数を測定することができる。したがって、より精度良く周波数の調整を行うことが可能となる。
【００１０】
なお、上記周波数調整方法において、前記一括照射後の周波数が目的の周波数範囲に達していない圧電振動板について、周波数規格までの必要調整量に応じたエネルギービームの照射時間だけ前記一括照射を行って周波数調整を行うことが可能である。つまり、エネルギービームの一括照射による周波数変化量を、エネルギービームの照射時間で管理することによって制御することができる。具体的に、照射条件（照射時間や照射角度等）と周波数変化量との相関関係を取得してフィードバックすることによって、周波数調整する際の周波数測定の回数を減少させることができる。これにより、エネルギービームの一括照射が終了する度に必ずしも圧電振動板の周波数を確認する必要がなくなり、作業時間を削減できるため、生産効率を向上させることができる。
【００１１】
また、上記目的を達成するために請求項３の発明のように、前記一括照射において、エネルギービームは前記ウエハ表裏面に対して斜め上方および斜め下方から照射され、ウエハを挟んで略対向した位置関係であってもよい。このようにウエハの両面側からエネルギービームを照射することで、ウエハの片面側からだけエネルギービームを照射する場合よりも調整時間を短縮することができる。
【００１２】
さらに、エネルギービームを前記ウエハ表裏面に対して斜め上方および斜め下方から照射し、ウエハを挟んで略対向した位置関係とすることによって、ウエハ内の被照射領域のエネルギー密度を均一化することができる。つまり、エネルギービームをウエハの斜め上方からウエハの一主面（片面）だけに照射する場合、被照射領域内にエネルギー密度の分布が発生しやすくなる（高密度領域と低密度領域が発生）。これに対し、ウエハの斜め下方かつ、ウエハを挟んで略対向した位置関係にある方向からウエハの他主面（片面）に照射すれば、ウエハの片面の被照射領域内に高密度領域が偏在したとしてもウエハの表裏で緩衝されて前記エネルギー密度を均一化することができる。つまりウエハ全体でみれば、電極膜の質量削減レート（周波数調整レート）のばらつきを抑制することができる。
【００１３】
また、エネルギービームをウエハに対して鉛直方向から照射する場合、削減された電極膜の一部（金属物質）が該電極膜へ再付着したり、削減された電極膜の一部が照射方向へ跳ね返ることによって周波数調整レートが低下することがあるが、請求項３の発明であれば、エネルギービームは斜め方向からウエハの主面に対して照射されるため、前記再付着や、前記周波数調整レートの低下を防止することができる。
【００１４】
なお、前述の遮蔽体の形成パターンと、エネルギービームのウエハを挟んだ略対向照射とを併用することで、周波数調整レートを可変させることができる。つまり、（Ａ）ウエハの表裏両主面ともに遮蔽体を形成する場合、（Ｂ）一主面側だけに遮蔽体を形成する場合、（Ｃ）ウエハの両主面に遮蔽体を形成しない場合の３パターンがあり、理論上は（Ｃ）のパターンの周波数調整レートに比べて、（Ｂ）は１倍に、（Ａ）は２倍に可変させることができる。なお、現実的にはエネルギービームの照射条件やウエハ内の圧電振動板の周波数ばらつき等の条件によって上記理論レートのとおりになるとは限らないが、周波数規格までの必要調整量に応じて圧電振動板への遮蔽体の形成パターンを選択して周波数調整を行うことができる。これによって、より少ない照射回数で効率的な周波数調整を行うことが可能となり、生産効率を向上させることができる。
【００１５】
なお、前記遮蔽体に微小貫通孔を形成してもよい。ここで微小貫通孔の形成位置は例えば、遮蔽体を圧電振動板に取り付けたときに電極膜の直上に相当する位置（例えば電極膜の略中心付近の上方）とする。このとき、エネルギービーム照射による前記電極膜の質量削減レートは遮蔽体が形成されていない圧電振動板（電極膜の全領域が露出している）に比べて非常に小さく設定することができる。つまり、遮蔽体の上方からエネルギービームが照射されると、前記微小貫通孔を介して当該圧電振動板の電極膜は僅かに質量が削減されるためである。本微小貫通孔によって、前述の周波数調整レートのパターンをさらに増やすことができ、より細かな周波数調整を行うことができるため、より少ない照射回数での周波数調整が期待できる。なお前記微小貫通孔の形成数は１個に限定されるものではなく、複数個形成してもよい。さらに前記微小貫通孔の形成位置は前記電極膜に対して略中心付近上方に限定されるものではなく、電極膜の中心から外れた位置の上方であってもよい。つまり、前記微小貫通孔の形成数および形成位置は任意に設定可能である。
【００１６】
また、前記遮蔽体は圧電振動板の表裏主面の電極膜を覆う圧電振動デバイスの蓋部材であってもよい。遮蔽体に圧電デバイスの構成部材を使用することで、周波数調整工程以降の工程で遮蔽体を蓋部材へ取り替えることなく、そのまま使用することができる。つまり、工程を減らすことが可能となり、効率的に圧電デバイスの製造を行うことができる。
【００１７】
さらに、前記遮蔽体は圧電振動板の電極膜を覆う金属製のシャッタであってもよい。この場合、例えばイオンビーム照射による周波数調整を行う装置内にウエハを配置するとともに、ウエハの上方（または下方）にウエハ内の全ての圧電振動板の電極膜を被覆できる外形寸法の複数の金属製シャッタを取り付けておき、周波数規格内に達した圧電振動板に対して、ウエハの上方（または下方）からシャッタを下降（上昇）させて当該電極膜を覆うように取り付ける。このような構成であれば、遮蔽体の形成を前記装置内で行うことができ、該装置からの取り出し回数を減少させることができるため、イオンビーム照射によって活性化された金属膜（電極膜）表面の酸化を防止し、より安定した膜状態の電極膜を形成することができる。なお、前記遮蔽体にレジスト液等を用いて電極膜を被覆（コーティング）することも可能である。
【００１８】
なお、本発明においてエネルギービームのウエハへの照射時に、ウエハ内の全ての圧電振動板の電極膜以外の領域を覆う一体型のマスクを用いてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、効率的な周波数調整を行うことができる圧電振動板の周波数調整方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態では圧電振動デバイスとして水晶振動子を本発明に適用した場合を示す。図１は本発明の実施形態を示す水晶振動子の長辺方向における概略断面図であり、図２は図１の分解断面図、図３は本発明の実施形態におけるウエハの概略斜視図、図４は本発明の実施形態における周波数調整を表す概念図、図５は本発明の実施形態におけるウエハ内の周波数分布を示す平面図、図６は本発明の実施形態における周波数調整を示す斜視図、図７は本発明の実施形態における周波数調整を示す側面図、図８は本発明の実施形態における周波数調整を示す斜視図である。以下、まず水晶振動子の主要構成部材について説明した後、周波数調整方法を中心に説明していく。
【００２１】
図１に示すように、水晶振動子１は水晶振動板２（本発明でいう圧電振動板）と、この水晶振動板２の一主面２１に形成された励振電極２３（下記参照）を気密封止する第１蓋部材３と、この水晶振動板２の他主面２２に形成された励振電極２３（下記参照）を気密封止する第２蓋部材４が主要構成部材となっている。水晶振動子１は、水晶振動板２と第１蓋部材３とが接合材５によって接合され、かつ、水晶振動板２と第２蓋部材４とが接合材５によって接合されてパッケージ１１が構成される。そして、水晶振動板２を介して第１蓋部材３と第２蓋部材４とが接合されることで、パッケージ１１の内部空間１２が２箇所形成され、このパッケージ１１の内部空間１２に水晶振動板２の両主面２１，２２に形成された励振電極２３がそれぞれの内部空間１２で気密封止されている。なお、第１蓋部材と第２蓋部材とは、同一形状および同一外形寸法となっており、第１蓋部材３には、当該蓋部材の底面（他主面）３７に形成される外部接続端子３４と電気的に繋がった導通路（ビア）が当該蓋部材の厚み方向に貫通形成されている。
【００２２】
図２において水晶振動板２は、所定の角度で切り出されたＡＴカット水晶板であり、その両主面２１，２２の中央部分は薄肉部２７なっている（所謂、逆メサ形状）。前記薄肉部２７はウエットエッチングによって形成されている。両主面２１，２２の薄肉部２７の表裏面（一主面２１と他主面２２）に励振電極２３が蒸着法によって対向形成されている。本実施形態では励振電極２３は水晶振動板３の表裏主面に、下から順に、クロム，金，クロムの膜構成で蒸着法によって成膜されている。なお、前記電極の膜構成はこれに限定されるものではなく、その他の膜構成であってもよい。励振電極２３からは引出電極２４が導出形成されており、引出電極２４は第１蓋部材３に形成される電極パッド３３と電気的に接続される。
【００２３】
水晶振動板２の両主面２１，２２は鏡面加工仕上げとなっており、平坦平滑面として成形されている。水晶振動板２では、両主面２１，２２の平面視外周端部２６が第１蓋部材３と第２蓋部材４との接合面２５として構成され、両主面２１，２２の平面視中央部分が振動領域として構成される。水晶振動板２の一主面２１の接合面２５に第１蓋部材３と接合するための第１接合材５１が形成されている。また、水晶振動板２の他主面２２の接合面２５に第２蓋部材４と接合するための第２接合材５２が形成されている。ここで前記第１接合材５１と第２接合材５２の形成幅は略同一となっている。また、第１接合材５１と第２接合材５２とは同一構成からなっている。これら第１接合材５１および第２接合材５２は、複数の層が両主面２１，２２の平面視外周端部２６の接合面２５に積層して構成され、その最下層側からクロム(Ｃｒ)層（図示省略）と金（Ａｕ）層（図示省略）とが蒸着法によって形成され、その上に金メッキ層（図示省略）が積層して形成されている。
【００２４】
図２において第１蓋部材３は平面視矩形状の平板であり、透光性材料である水晶が使用されている。平面視において第１蓋部材３の外形寸法は水晶振動板２の外形寸法と略同一となっており、第１蓋部材３の一主面３１（下記する水晶振動板２との接合面３２）は平坦平滑面（鏡面加工）として成形されている。そして、第１蓋部材３の水晶振動板２との接合面側の周縁には、第３接合材５３が周状に形成されている。ここで、第３接合材５３の形成幅は第１接合材５１の形成幅と略同一となるように形成されている。
【００２５】
第１蓋部材３には、水晶振動板２の励振電極２３と電気的に接続する電極パッド３３と、水晶振動板２と接合する接合部（具体的に接合面３２）と、外部と電気的に接続する外部接続端子３４とが設けられている。水晶振動板２との接合面３２は、第１蓋部材３の一主面３１の平面視主面外周に設けられている。
【００２６】
第１蓋部材３の接合面３２には、水晶振動板２と接合するための第３接合材５３が形成されている。具体的に、第３接合材５３は複数の層が接合面３２に積層され、その最下層側からクロム(Ｃｒ)層（図示省略）と金（Ａｕ）層５３１とが蒸着形成され、その上にＡｕ−Ｓｎ合金層５３２が積層して形成され、その上にＡｕフラッシュメッキ層５３３が積層して形成されている。もしくは、第３接合材５３は、その下面側からＣｒ層とＡｕ層とが蒸着形成され、その上にＳｎメッキ層とＡｕメッキ層が順に積層して形成されていてもよい。なお、第３接合材５３と電極パッド３３とは同時に形成され、電極パッド３３も第３接合材５３と同一の構成となる。また、第１蓋部材３には、図２に示すように、水晶振動板２の励振電極２３を外部と導通させるためのスルーホール３５が形成されている。そして、このスルーホール３５を介して、電極パターン３６が第１蓋部材３の一主面３１の電極パッド３３から他主面３７の外部接続端子３４にかけてパターン形成されている。
【００２７】
図２において第２蓋部材４は平面視矩形状の平板であり、第１蓋部材３と同様に水晶が使用されている。平面視において第２蓋部材４の外形寸法は水晶振動板２の外形寸法と略同一となっている。第２蓋部材４の一主面４１（下記する水晶振動板２との接合面４２）は平坦平滑面（鏡面加工）として成形されている。そして、第２蓋部材４の水晶振動板２との接合面側の周縁には、第４接合材５４が周状に形成されている。ここで、第４接合材５４の形成幅は第２接合材５２の形成幅と略同一となっている。
【００２８】
この第２蓋部材４には、水晶振動板２と接合する接合部（具体的に接合面４２）が設けられている。接合面４２は、第２蓋部材４の一主面４１の平面視主面外周に設けられている。また、第２蓋部材４の接合面４２には、水晶振動板２と接合するための第４接合材５４が形成されている。具体的に、第４接合材５４は、複数の層が接合面４２に積層され、その最下層側からＣｒ層（図示省略）とＡｕ層５４１とが蒸着形成され、その上にＡｕ−Ｓｎ合金層５４２が積層して形成され、その上にＡｕフラッシュメッキ層５４３が積層して形成されている。もしくは、第４接合材５４は、その下面側からＣｒ層とＡｕ層とが蒸着形成され、その上にＳｎメッキ層とＡｕメッキ層が順に積層して形成されていてもよい。なお、上記した水晶振動板２の接合面２５における第１接合材５１の接合領域（シールパス）と、第１蓋部材３の接合面３２における第３接合材５３の接合領域（シールパス）は、同じ幅を有する。また、水晶振動板２の接合面２５における第２接合材５２の接合領域（シールパス）と、第２蓋部材３の接合面４２における第４接合材５４の接合領域（シールパス）は、同じ幅を有する。
【００２９】
以上は水晶振動子１を構成する主要部材の説明であるが、前述の第１蓋部材３と第２蓋部材４と水晶振動板２は、それぞれウエハ状態から一括的に成形され、最終的に複数の水晶振動子が形成された後に分割切断によって個片化される。このような方法により、水晶振動子１を構成する部材（第１蓋部材と第２蓋部材および水晶振動板）をウエハ状態で取り扱うことが可能となり、取り扱いが簡便となるため生産効率を向上させることができる。
【００３０】
以下、周波数調整工程を主として説明する。本実施形態では、図３に示すように多数個の水晶振動板２が枠部の内側に一体的に整列して形成された平面視矩形状の水晶ウエハ２００（以下、ウエハと略記）が使用されている。本実施形態において前記ウエハは平面視矩形状のＡＴカット水晶板であり、１枚のウエハに７６８個の水晶振動板が形成されている。本ウエハ表裏面に蒸着法によって金属膜を成膜し、レジストを形成した後、露光および現像処理によって所望の電極パターンを形成するとともに、エッチングによって各水晶振動板の中央部分に薄肉部２７を成形する。第１接合材５１および第２接合材５２は電解メッキ法によって水晶振動板の接合面２５の表面に形成される。なお、図３（後述する図６についても同様）において各水晶振動板の表裏面に形成される引出電極および第１接合材および第２接合材、電解メッキ時に必要となる金属配線の記載は省略している。
【００３１】
前記水晶振動板の周波数調整はイオンミリング法によって行われる。つまり、イオンガンから照射されるＡｒイオンビームをウエハ２００の全体に照射し、各水晶振動板の電極膜の質量を削減することによって水晶振動板の周波数が調整されるようになっている。具体的に電極膜の質量が削減されることによって、水晶振動板の周波数は上昇する方向に調整される。
【００３２】
まず、周波数調整を開始する前にウエハ内の全ての水晶振動板の周波数を事前に測定しておく。前記測定によって得られた周波数データはイオンミリング装置（図示せず）に接続された記憶装置（図示せず）に格納されている。また、前記周波数データは所定の周波数分類幅に応じて複数のグループに分類されている。そして周波数調整前の状態において測定した周波数の分布は図４のようにほぼ正規分布の状態となっている。本実施形態では、水晶振動子の公称周波数は基本波振動モードで、５４．０００ＭＨｚであり、周波数調整前の周波数のばらつきは約５０ｋＨｚとなっている。そして周波数分類幅は１０ｋＨｚとし、５つのグループ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ。ＡからＥの順に周波数が高くなっている）に分類されている。
【００３３】
図５は周波数調整前におけるウエハ内の周波数分布を上記５つのグループで表わした図である。図５では説明の便宜上、１枚のウエハ２００に形成される水晶振動板の個数を４２個（６行×７列）に減じてウエハ内の周波数調整前の周波数に基づいたグループの分布状態を表している。なお、本実施形態でいう周波数調整工程とは、図４に示すように周波数調整前の周波数分布を、当該分布よりも高い周波数（図４で右側にある周波数範囲）となる目的の周波数範囲（以下、周波数規格と略記）に入るように、水晶振動板の電極膜の質量をイオンビームを用いて削減して調整する工程のことである。つまり周波数規格の内、狙いとする周波数（目標周波数）を設定した場合、最も周波数の低いＡグループが目標周波数までの必要調整量は最大となり、逆に最も周波数の高いＥグループは目標周波数までの必要調整量が最少となる。
【００３４】
周波数調整は、まず周波数調整前のウエハ２００をイオンミリング装置の真空チャンバ内に収容する。その後、真空チャンバ内は高真空状態まで排気される。真空チャンバ内の、ウエハの斜め上方と、ウエハの斜め下方には図６乃至７に示すように２つのイオンガン（Ｇ１、Ｇ２）が設置されている。これら２つのイオンガン（Ｇ１、Ｇ２）の相対位置関係は、ウエハ２００を挟んで略対向した位置関係となっている。このようにウエハの両面側からイオンビームを照射することで、ウエハの片面側からだけイオンビームを照射する場合よりも調整時間を短縮することができる。
【００３５】
また、イオンビームをウエハ２００の表裏面に対して斜め上方および斜め下方から照射し、ウエハを挟んで略対向した位置関係とすることによって、ウエハ内の被照射領域のエネルギー密度を均一化することができる。つまり、イオンビームをウエハの斜め上方からウエハの一主面（片面）だけに照射する場合、被照射領域内にエネルギー密度の分布が発生しやすくなる（高密度領域と低密度領域が発生）。これに対し、ウエハの斜め下方かつ、ウエハを挟んで略対向した位置関係にある方向からウエハの他主面（片面）に照射すれば、ウエハの片面の被照射領域内に高密度領域が偏在したとしてもウエハの表裏で緩衝されて前記エネルギー密度を均一化することができる。つまりウエハ全体でみれば、電極膜の削減レート（周波数調整レート）のばらつきを抑制することができる。
【００３６】
また、イオンビームをウエハに対して鉛直方向から照射する場合、削減された電極膜の一部（金属物質）が該電極膜へ再付着したり、削減された電極膜の一部が照射方向へ跳ね返ることによって周波数調整レートが低下することがあるが、本発明であれば、イオンビームは斜め方向からウエハの主面に対して照射されるため、前記再付着や、前記周波数調整レートの低下を防止することができる。
【００３７】
まず、周波数調整前に測定して分類したＡ〜Ｅグループのうち、最も周波数の高いＥグループが前記目標周波数までの必要調整量（周波数調整量）が最少調整量となるため、当該最少調整量に近くなるようなイオンビームの照射時間だけ、前記２つのイオンガンよりウエハ全体に同時照射する。このとき、ウエハの上下にはウエハ内の全水晶振動板の電極膜の部分だけが露出するように一対一で開口した遮蔽マスクが配置され、当該遮蔽マスク（図示省略）を介してイオンビームが電極膜上に照射されている。なお、本実施形態では上記遮蔽マスクが使用されているが、遮蔽マスクを使用しなくても本発明は適用可能である。
【００３８】
このようにイオンビームを前記照射時間だけ、ウエハ全体に対して一括照射することで、ウエハ内の多数個の水晶振動板の電極膜の質量が一括的に削減される。前記照射時間だけイオンビームを照射した後、イオンビームの照射を停止させる。つまり前記一括照射は間欠照射となっている。間欠照射であればイオンビームは常に照射されている状態ではなく、エネルギービームの照射が停止した状態で水晶振動板の周波数が測定されるため、より正確に周波数を測定することができる。したがって、より精度良く周波数の調整を行うことが可能となる。
【００３９】
そして、Ｅグループおよび他グループの水晶振動板の一部について周波数の測定を行う。なお、周波数の測定はＥグループのみに実施してもよい。
【００４０】
前記周波数測定の結果、例えば前記Ｄグループの水晶振動板の一部が周波数規格内に収まっていれば、図８に示すように真空チャンバからウエハから取り出し、周波数規格内に収まったＥグループの水晶振動板に対して遮蔽体６を取り付ける。ここで前記遮蔽体６には、前述した第２蓋部材（個片）４および第１蓋部材（個片）３が使用されている。具体的に、周波数規格内に収まったＥグループの水晶振動板の外周部分に形成されたの接合材（第２接合材）上に、第２蓋部材の水晶振動板との接合面側が下になるようにして、第２蓋部材の接合材（第４接合材）が平面視で略一致するように位置決め載置する。前記位置決め載置は画像認識手段を用いて行われる。そして前記位置決め載置後に、前述の水晶振動板および蓋部材の接合材を介して、超音波接合によって水晶振動板２と第２蓋部材４との仮止め接合を行う。一方、ウエハを表裏反転させた後、前述と同様の手順で、周波数規格内に収まったＥグループの水晶振動板の外周部分に形成されたの接合材（第１接合材）上に、第１蓋部材の水晶振動板との接合面側が下になるようにして、第１蓋部材の接合材（第３接合材）が平面視で略一致するように位置決め載置し、超音波接合によって水晶振動板２と第１蓋部材３との仮止め接合を行う。前記仮止め接合によって、当該水晶振動板の電極膜が遮蔽されることになる。
【００４１】
次に、周波数調整前に測定して分類したＡ〜Ｅグループのうち、２番目に周波数の高いＤグループが前記目標周波数までの必要調整量（周波数調整量）が最少調整量となるため、当該最少調整量に近くなるようなイオンビームの照射時間だけ、前記２つのイオンガンよりウエハ全体に同時照射する。ここで、前記イオンビームの照射時間は、イオンビームの一括照射による周波数変化量をイオンビームの照射時間で管理することによって制御することができる。具体的に、照射条件（照射時間や照射角度等）と周波数変化量との相関関係を取得し、これをフィードバックすることによって、周波数調整する際の周波数測定の回数を減少させることができる。これにより、イオンビームの一括照射が終了する度に必ずしも圧電振動板の周波数を確認する必要がなくなり、作業時間を削減できるため、生産効率を向上させることができる。
【００４２】
次に、前記イオンビームの照射後に周波数規格内に入っている水晶振動板に対して、前述の方法と同様にして遮蔽体６を仮止め接合していく。なお、前述のように、イオンビームの照射時間管理によって、周波数確認の為の周波数測定は必ずしも行う必要は無く、周波数測定を省略してもよい。
【００４３】
以上の要領で、以降、Ｃグループ→Ｂグループ→Ａグループの順序で、目標周波数までの必要調整量（周波数調整量）に応じた時間だけ２つのイオンガンよりウエハ全体に同時照射を行って、周波数規格内に水晶振動板の周波数が収束していくように周波数調整を行っていく。なお、本発明の周波数調整において、上記遮蔽体６は周波数規格に達した水晶振動板の表裏面の各々に必ずしも２個仮止め接合する必要は無い。つまり、必要調整量に応じて遮蔽体を周波数規格に達した水晶振動板の表裏面のいずれか一方の片面に仮止め接合してもよい。このように水晶振動板の片側だけに遮蔽体を形成することによって、遮蔽体を全く形成しない場合に比べて、調整レートを減少させることができる。これにより、周波数調整レートのパターンが増えることになり、必要調整量に応じて遮蔽体の形成パターンを選択することでより効率的な周波数調整を行うことができる。
【００４４】
具体的に、（Ａ）ウエハの表裏両主面ともに遮蔽体を形成する場合、（Ｂ）一主面側だけに遮蔽体を形成する場合、（Ｃ）ウエハの両主面に遮蔽体を形成しない場合の３パターンがあり、理論上は（Ｃ）のパターンの周波数調整レートに比べて、（Ｂ）は１倍に、（Ａ）は２倍に可変させることができる。なお、現実的にはイオンビームの照射条件やウエハ内の圧電振動板の周波数ばらつき等の条件によって上記理論レートのとおりになるとは限らないが、周波数規格までの必要調整量に応じて圧電振動板への遮蔽体の形成パターンを選択して周波数調整を行うことができる。これによって、より少ない照射回数で効率的な周波数調整を行うことが可能となり、生産効率を向上させることができる。
【００４５】
なお、前記遮蔽体６に微小貫通孔を形成してもよい。ここで微小貫通孔の形成位置は例えば、遮蔽体を水晶振動板に取り付けたときに電極膜の直上に相当する位置（例えば電極膜の略中心付近の上方）とする。このとき、イオンビーム照射による前記電極膜の質量削減レート（周波数調整レート）は遮蔽体が形成されていない水晶振動板（電極膜の全領域が露出している）に比べて非常に小さく設定することができる。つまり、遮蔽体の上方からイオンビームが照射されると、前記微小貫通孔を介して当該水晶振動板の電極膜は僅かに質量が削減されるためである。本微小貫通孔によって、前述の周波数調整レートのパターンをさらに増やすことができ、より細かな周波数調整を行うことができるため、より少ない照射回数での周波数調整が期待できる。なお前記微小貫通孔の形成数は１個に限定されるものではなく、複数個形成してもよい。さらに前記微小貫通孔の形成位置は前記電極膜に対して略中心付近上方に限定されるものではなく、電極膜の中心から外れた位置の上方であってもよい。つまり、前記微小貫通孔の形成数および形成位置は任意に設定可能である。
【００４６】
また、本実施形態では遮蔽体６として水晶振動子の構成部材である蓋部材を使用しているが、これに限定されるものではなく、例えば水晶振動板の電極膜を覆う金属製のシャッタであってもよい。この場合、例えばイオンビーム照射による周波数調整を行う装置内にウエハを配置するとともに、ウエハの上方（または下方）にウエハ内の全ての水晶振動板の電極膜を被覆できる外形寸法の複数の金属製シャッタを取り付けておき、周波数規格内に達した圧電振動板に対して、ウエハの上方（または下方）からシャッタを下降（上昇）させて当該電極膜を覆うように取り付ける。このような構成であれば、遮蔽体の形成を前記装置内で行うことができ、該装置からの取り出し回数を減少させることができるため、イオンビーム照射によって活性化された金属膜（電極膜）表面の酸化を防止し、より安定した膜状態の電極膜を形成することができる。なお、前記遮蔽体にレジスト液等を用いて電極膜を被覆（コーティング）することも可能である。
【００４７】
また、本発明の実施形態では、２つの蓋部材（第１蓋部材、第２蓋部材）の材料として水晶が使用されているが、水晶以外にホウケイ酸ガラスやサファイアを使用してもよい。また、本発明の実施形態において第１蓋部材および第２蓋部材の圧電振動板との接合に用いられる金属膜として、金が用いられているが、これに限定されるものではなく、金以外に、金−錫合金（Ａｕ−Ｓｎ合金）や、錫−銀合金（Ｓｎ−Ａｇ合金）、金−ゲルマニウム（Ａｕ−Ｇｅ合金）など他の金属を使用することも可能である。
【００４８】
また、本発明の実施形態では、エネルギービームの一括照射は間欠照射にて行っているが、連続照射であっても本発明は適用可能である。
【００４９】
本発明の実施形態では、平面視矩形状で平板状の２つの蓋部材が用いられているが、本形態に限定されるものではなく、２つの蓋部材によって圧電振動板に形成された励振電極を気密封止できれば、蓋部材の形状は任意に設定してもよい。例えば、凹状に形成された２つの蓋部材の凹部分が圧電振動板に対向するようにして気密接合された形態であってもよい。あるいは、平板状の蓋部材と圧電振動板と、箱状体で凹状に形成された蓋部材とで構成された形態であってもよい。
【００５０】
本発明の実施形態では表面実装型水晶振動子を例にしているが、水晶フィルタ、集積回路等の電子部品に水晶振動子を組み込んだ水晶発振器など、電子機器等に用いられる他の表面実装型の圧電振動デバイスの製造方法にも適用可能である。
【００５１】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
圧電振動デバイスの量産に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態を示す水晶振動子の長辺方向の概略断面図。
【図２】本発明の実施形態を示す水晶振動子の長辺方向の分解断面図。
【図３】本発明の実施形態を示すウエハの概略斜視図。
【図４】本発明の実施形態における周波数調整を表す概念図。
【図５】本発明の実施形態におけるウエハ内の周波数分布を示す平面図。
【図６】本発明の実施形態における周波数調整を示す斜視図。
【図７】本発明の実施形態における周波数調整を示す側面図。
【図８】本発明の実施形態における周波数調整を示す斜視図。
【符号の説明】
【００５４】
１ 水晶振動子
２ 水晶振動板
２００ 水晶ウエハ
２１ 水晶振動板の一主面
２２ 水晶振動板の他主面
２３ 励振電極
３ 第１蓋部材
４ 第２蓋部材
５ 接合材
６ 遮蔽体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数個の圧電振動板が一体形成されたウエハにおいて、各圧電振動板の表裏主面には電極膜が形成されてなり、該電極膜の質量を削減することにより該圧電振動板の周波数調整を行う圧電振動板の周波数調整方法であって、
前記ウエハの全ての電極膜に対してエネルギービームを一括照射して該電極膜の質量を削減し、目的の周波数範囲に達した圧電振動板に対し、該圧電振動板の電極膜を覆う遮蔽体を形成して該電極膜の質量が削減されないようにすることを特徴とする圧電振動板の周波数調整方法。
【請求項２】
前記一括照射が間欠照射であり、エネルギービームの照射停止時に前記圧電振動板の周波数を測定することを特徴とする請求項１に記載の圧電振動板の周波数調整方法。
【請求項３】
前記一括照射において、エネルギービームは前記ウエハ表裏面に対して斜め上方および斜め下方から照射され、ウエハを挟んで略対向した位置関係にあることを特徴とする請求項１乃至２に記載の圧電振動板の周波数調整方法。
【請求項１】
多数個の圧電振動板が一体形成されたウエハにおいて、各圧電振動板の表裏主面には電極膜が形成されてなり、該電極膜の質量を削減することにより該圧電振動板の周波数調整を行う圧電振動板の周波数調整方法であって、
前記ウエハの全ての電極膜に対してエネルギービームを一括照射して該電極膜の質量を削減し、目的の周波数範囲に達した圧電振動板に対し、該圧電振動板の電極膜を覆う遮蔽体を形成して該電極膜の質量が削減されないようにすることを特徴とする圧電振動板の周波数調整方法。
【請求項２】
前記一括照射が間欠照射であり、エネルギービームの照射停止時に前記圧電振動板の周波数を測定することを特徴とする請求項１に記載の圧電振動板の周波数調整方法。
【請求項３】
前記一括照射において、エネルギービームは前記ウエハ表裏面に対して斜め上方および斜め下方から照射され、ウエハを挟んで略対向した位置関係にあることを特徴とする請求項１乃至２に記載の圧電振動板の周波数調整方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１０３９１７（Ｐ２０１０−１０３９１７Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７５６１５（Ｐ２００８−２７５６１５）
【出願日】平成２０年１０月２７日（２００８．１０．２７）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２７日（２００８．１０．２７）
【出願人】（０００１４９７３４）株式会社大真空 (312)
【Ｆターム（参考）】
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