(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンガン、処理対象の圧電素子と該イオンガンの間を開閉するシャッタ、及び該圧電素子の共振周波数を測定する測定手段を備えた周波数調整装置による圧電素子の周波数測定方法であって、
前記イオンガンをオン状態とし、前記シャッタを開放して前記圧電素子にイオンビームを照射する工程、
前記シャッタを閉じ、前記イオンガンをオフ状態とする工程、
前記イオンガンをオフ状態とし、前記シャッタを開放して、前記イオンガン内のプラズマから拡散する荷電粒子に対して前記圧電素子を曝露する工程、及び
前記イオンガンをオフ状態かつ前記シャッタを閉状態又は開状態として、前記測定手段によって前記圧電素子の共振周波数を測定する工程
を備える周波数測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の周波数測定方法において、前記イオンガンが、プラズマを発生させるためのカソード及びアノード並びに該プラズマからイオンを引き出すための第１のグリッド及び第２のグリッドを備え、
前記第１のグリッド及び前記第２のグリッドへの給電を遮断することによって前記イオンガンをオフ状態とする周波数測定方法。
【請求項３】
イオンガン、処理対象の圧電素子と該イオンガンの間を開閉するシャッタ、及び該圧電素子の共振周波数を測定する測定手段を備えた周波数調整装置による圧電素子の周波数調整方法であって、
（Ａ）前記イオンガンをオン状態とし、前記シャッタを開状態として前記圧電素子にイオンビームを照射する工程、
（Ｂ）前記シャッタを閉状態とし、前記イオンガンをオフ状態とする工程、
（Ｃ）前記イオンガンをオフ状態かつ前記シャッタを開状態として、前記イオンガン内のプラズマから拡散する荷電粒子に対して前記圧電素子を曝露する工程、及び
（Ｄ）前記イオンガンをオフ状態かつ前記シャッタを閉状態又は開状態として、前記測定手段によって前記圧電素子の共振周波数を測定する工程
を備え、前記工程（Ａ）から前記工程（Ｄ）が所定回数繰り返され、前記繰り返し工程中前記工程（Ｄ）において測定された共振周波数と目標周波数との差に基づいて、その後に実行される工程（Ａ）におけるイオンビームの照射量が決定される周波数調整方法。
【請求項４】
請求項３に記載の周波数調整方法において、前記イオンガンが、プラズマを発生させるためのカソード及びアノード並びに該プラズマからイオンを引き出すための第１のグリッド及び第２のグリッドを備え、
前記第１のグリッド及び前記第２のグリッドへの給電を遮断することによって前記イオンガンをオフ状態とする周波数調整方法。
【請求項５】
圧電素子の製造方法であって、
（Ａ）処理対象の圧電素子を処理槽に搬入してイオンガンに対向配置する工程、
（Ｂ）前記イオンガンをオン状態とし、前記圧電素子と前記イオンガンの間にあるシャッタを開状態として、前記圧電素子にイオンビームを照射する工程、
（Ｃ）前記シャッタを閉じ、前記イオンガンをオフ状態とする工程、
（Ｄ）前記イオンガンのオフ状態を維持し、前記シャッタを開放して、前記イオンガン内のプラズマから拡散する荷電粒子に対して前記圧電素子を曝露する工程、
（Ｅ）前記イオンガンをオフ状態かつ前記シャッタを閉状態又は開状態として、測定手段によって前記圧電素子の共振周波数を測定する工程、及び
（Ｆ）前記圧電素子を前記処理槽から搬出する工程
を含む製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の製造方法において、前記イオンガンが、プラズマを発生させるためのカソード及びアノード並びに該プラズマからイオンを引き出すための第１のグリッド及び第２のグリッドを備え、
前記第１のグリッド及び前記第２のグリッドへの給電を遮断することによって前記イオンガンをオフ状態とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はイオンエッチングによる圧電素子の周波数測定方法及び周波数調整方法並びに圧電素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、イオンエッチングによる圧電素子の周波数調整方法が知られている。この方法は、イオンガン内部でプラズマを生成し、そのプラズマ中のイオンをグリッドによって加速及び出射してイオンビームを形成し、このイオンビームを被処理対象の圧電素子に照射してエッチングするものである。圧電素子の共振周波数はエッチングによって上昇していき、目標周波数に近づけられる。
【０００３】
ここで、イオンビームを圧電素子に照射すると、その後に荷電粒子が圧電素子に帯電する、いわゆるチャージアップの問題が発生する。チャージアップが起こった状態の圧電素子の周波数は、チャージアップがない状態（即ち、現実の周波数）の周波数よりも高くなる。従って、圧電素子においてチャージアップが起こると、その帯電した電荷が自然に除電されるまでの時間（例えば、数分間程度）は周波数の測定を待つ必要がある。そのため、このチャージアップに起因して周波数調整工程に時間がかかり、生産性が悪くなるという問題がある。
【０００４】
特許文献１は、上記の問題に対処するため、イオンビーム照射に加えて、負に帯電した電子を照射して処理対象物表面の電位を電気的に中和してチャージアップを抑制する構成を開示する。具体的には、イオンガンの出射面に複数層のグリッドが配置され、各グリッドにおいて、正電荷のイオンを加速して引き出すための孔とは別に、負電荷の電子を加速して引き出すためのエレクトロンポートが設けられる。そして、各グリッドへの印加電圧を適宜設定することにより、プラズマ中の電子が処理対象物に到達して電荷が中和されることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３２７４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の構成によると、グリッドの構造が複雑になるという問題があった。具体的には、各グリッドにおいてイオン引き出し孔とは別にエレクトロンポートを設ける必要があるため、イオンビームを均一に引き出すための孔及びポートの配置設計が難しいという問題がある。イオンビーム引き出し孔の配置はイオンビームのパワー密度が照射面において均一な分布となるように工夫されるものであり、エレクトロンポートを設けることによって、イオンビームの均一な照射が得難くなるという問題がある。また、より効果的に電子を引き出すためにはグリッドを三層構造にする等の工夫が必要であり、グリッド全体の構造が複雑となるために装置の製造コストが増大してしまう。
【０００７】
また、所望量のイオン及び電子を引き出すためのイオン引出し孔及びエレクトロンポートの構成や各グリッドへの印加電圧について、各イオンガンについてそれぞれ最適に設計する必要がある。例えば、電子の引き出し量が過多となると、電子衝突により処理対象物が損傷する可能性や、発振が不安定となる可能性もある。従って、同文献の技術を多種のイオンガンに導入するには、それぞれのイオンガンに対して異なる最適設計が必要となり、対策に汎用性をもたせるのが難しいという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、イオンエッチングによる圧電素子の周波数調整に関して、一般的なイオンガンにおいてグリッド等の構造を変更することなく、効果的なチャージアップ対策を施すことを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の側面は、イオンガン、処理対象の圧電素子とイオンガンの間を開閉するシャッタ、及び圧電素子の共振周波数を測定する測定手段を備えた周波数調整装置による圧電素子の周波数測定方法である。周波数測定方法は、イオンガンをオン状態とし、シャッタを開放して圧電素子にイオンビームを照射する工程、シャッタを閉じ、イオンガンをオフ状態とする工程、イオンガンをオフ状態とし、シャッタを開放して、イオンガン内のプラズマから拡散する荷電粒子に対して圧電素子を曝露する工程、及びイオンガンをオフ状態かつシャッタを閉状態又は開状態として、測定手段によって圧電素子の共振周波数を測定する工程を備える。
【００１０】
本発明の第２の側面は、イオンガン、処理対象の圧電素子とイオンガンの間を開閉するシャッタ、及び圧電素子の共振周波数を測定する測定手段を備えた周波数調整装置による圧電素子の周波数調整方法である。周波数調整方法は、（Ａ）イオンガンをオン状態とし、シャッタを開状態として圧電素子にイオンビームを照射する工程、（Ｂ）シャッタを閉状態とし、イオンガンをオフ状態とする工程、（Ｃ）イオンガンをオフ状態かつシャッタを開状態として、イオンガン内のプラズマから拡散する荷電粒子に対して圧電素子を曝露する工程、及び（Ｄ）イオンガンをオフ状態かつシャッタを閉状態又は開状態として、測定手段によって圧電素子の共振周波数を測定する工程を備え、工程（Ａ）から工程（Ｄ）が所定回数繰り返され、前記繰り返し工程中工程（Ｄ）において測定された共振周波数と目標周波数との差に基づいて、その後に実行される工程（Ａ）におけるイオンビームの照射量が決定される。
【００１１】
本発明の第３の側面は圧電素子の製造方法であって、（Ａ）処理対象の圧電素子を処理槽に搬入してイオンガンに対向配置する工程、（Ｂ）イオンガンをオン状態とし、圧電素子とイオンガンの間にあるシャッタを開状態として圧電素子にイオンビームを照射する工程、（Ｃ）シャッタを閉じ、イオンガンをオフ状態とする工程、（Ｄ）イオンガンのオフ状態を維持し、シャッタを開放して、イオンガン内のプラズマから拡散する荷電粒子に対して圧電素子を曝露する工程、（Ｅ）イオンガンをオフ状態かつシャッタを閉状態又は開状態として、測定手段によって圧電素子の共振周波数を測定する工程、及び（Ｆ）圧電素子を処理槽から搬出する工程を備える製造方法。
【００１２】
上記第１乃至第３の側面において、イオンガンが、プラズマを発生させるためのカソード及びアノード並びにプラズマからイオンを引き出すための第１のグリッド及び第２のグリッドを備え、第１のグリッド及び第２のグリッドへの給電を遮断することによってイオンガンをオフ状態とするようにした。  
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】一般的な周波数調整装置の構成を示す図である。
【図１Ｂ】圧電素子の一例を説明する図である。
【図２】本発明の実施例による圧電素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図３Ａ】本発明の周波数測定方法を説明する図である。
【図３Ｂ】本発明の周波数測定方法を説明する図である。
【図３Ｃ】本発明の周波数測定方法を説明する図である。
【図３Ｄ】本発明の周波数測定方法を説明する図である。
【図４Ａ】実施例による周波数測定方法による測定結果を示す図である。
【図４Ｂ】従来の周波数測定方法による測定結果を示す図である。
【図５】本発明の変形例で用いる一般的な周波数調整装置の構成を示す図である。
【図６】変形例による圧電素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図７Ａ】本発明の方法により製造された圧電素子の周波数調整精度を示すである。
【図７Ｂ】従来の方法により製造された圧電素子の周波数調整精度を示すである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施例．
図１に本発明の実施例に用いる一般的な周波数調整装置を示す。周波数調整装置は、イオンガン１、処理対象の水晶振動子５−１〜５−ｎをイオンガン１に対して開閉するシャッタ３−１〜３−ｎ、及び水晶振動子５−１〜５−ｎの共振周波数を測定する測定手段４を備え、これらの部材の全部又は一部が処理槽１００内に含まれる。なお、以降の説明において、水晶振動子５−１〜５−ｎをまとめて水晶振動子５といい、対応するシャッタ３−１〜３−ｎをまとめてシャッタ３というものとする。また、後述するプローブ４１−１〜４１−ｎについても、これらをまとめてプローブ４１というものとする。なお、１≦ｋ≦ｎの任意のｋについて、水晶振動子５−ｋに対して、シャッタ３−ｋ及びプローブ４１−ｋが対応しているものとする。
【００１５】
イオンガン１は、イオンガン本体の一部を形成する本体１１、本体１１の内周部に略環状に形成されるアノード１２、フィラメント（カソード）１３、複数のイオン引出し孔を有する遮蔽グリッド１４及び加速グリッド１５、並びにニュートラライザ１６を備える。
【００１６】
本体１１はビーム電源２１によって給電され、遮蔽グリッド１４と同電位にある。アノード１２は放電電源２２によって給電される。イオンビーム照射中、ビーム電源が３００Ｖ〜１ｋＶ程度に設定されるとともに放電電源が数十Ｖ程度に設定され、この電位差により、アノード１２の内側にプラズマが生成される。フィラメント１３がフィラメント電源２３からの通電により加熱されることにより熱電子が生成され、プラズマの生成が促進される。加速グリッド１５は加速電源２４から給電され、接地に対して−２００Ｖ〜−６０Ｖ程度の電圧が印加される。遮蔽グリッド１４と加速グリッド１５の電位差により、プラズマ中のイオンが加速されつつ引き出され、加速グリッド１５を出射したイオンは図の矢印の方向に照射される。ニュートラライザ１６はニュートラライザ電源２５に給電され、負電荷を持つ電子を放出し、正電荷を持つイオンの照射が行われる処理槽内の電気的中和を行なう。
【００１７】
シャッタ３は複数のシャッタ３−１〜３−ｎからなり、それぞれのタイミングで水晶振動子５−１〜５−ｎをイオンガン１に対して開放又は遮蔽する。即ち、シャッタ３が閉状態にあるときは、イオンビームは水晶振動子５に到達しない。
【００１８】
測定手段４は、水晶振動子５の電極と電気的に接触して信号を伝送する測定プローブ４１、及び測定プローブ４１によって伝送される信号に基づいて水晶振動子５の共振周波数を測定する周波数計測器４２（例えば、π回路及びネットワークアナライザ）を備える。
【００１９】
水晶振動子５について、本実施例では、図１Ｂに示すような音叉型の水晶振動子を想定している。複数の音叉型の水晶振動子５がトレー５０に収容され、各水晶振動子５のエッチング部分５ａのみがトレー５０に形成された開口よりイオンガン１に露出され、エッチング部分５ａにイオンビームが照射される。即ち、水晶振動子５各々はトレー５０によってイオンガン１からマスクされる。なお、図１では１列の水晶振動子のみを示しているが、これらは行方向にも配列され、マトリクス状の配列が形成される。また、処理対象は図１Ｂに示すような個片の水晶振動子に限られず、複数の水晶振動子が形成されたシート基板としてもよい。シート基板の場合は水晶振動子を個別に収容するトレーを不要とし、エッチング部分のみをイオンガンに露出するマスク等を別途設ければよい。
【００２０】
図２は本発明の実施例による水晶振動子の製造方法を示すフローチャートである。図２に示す製造方法を、図３Ａ〜３Ｄを参照して説明する。なお、図２のフローチャートにおいて、本発明の周波数測定方法は工程Ｓ２０〜Ｓ５０に相当し、周波数調整方法は工程Ｓ２０〜Ｓ６０に相当し、水晶振動子の製造方法は工程Ｓ１０〜Ｓ７０に相当する。
【００２１】
工程Ｓ１０において、水晶振動子５が処理槽１００に搬入され、列毎にマスク上に配置されてイオンガン１に対向配置される。このとき、各水晶振動子５の共振周波数は目標周波数よりも低いものとする。なお、工程Ｓ１０の前後に（遅くとも工程Ｓ２０の前には）処理槽１００は真空引きされるものとする。
【００２２】
工程Ｓ２０において、図３Ａに示すように、イオンガン１がオン状態（図１のスイッチＳ１及びＳ２が閉状態）とされるとともにシャッタ３が開放され、水晶振動子５にイオンビームが照射される。本実施例では、アルゴンガスからプラズマを生成しているので、水晶振動子５は、照射される＋Ａｒイオンによってエッチングされる。なお、工程Ｓ２０においては、測定プローブ４１は水晶振動子５に接触されておらず、周波数の測定は行われない。特に、水晶振動子５が音叉型のものである場合、水晶振動子５はイオンビーム照射によって水晶振動子の温度が上昇することによる周波数変動が大きいために、イオンビームの照射と同時に正確な周波数を測定することはできない。
【００２３】
工程Ｓ３０において、図３Ｂに示すように、シャッタ３が閉じられ、イオンガン１がオフ状態（図１のスイッチＳ１及びＳ２が開状態）とされて、イオンビームの照射（引き出し）が停止される。なお、イオンビームの引き出し停止（イオンガン１のオフ状態）はスイッチＳ１及びＳ２の開放に限られず、各電源の出力を停止させる等してもよく、加速電源２４及びビーム電源２１への給電が遮断されればよい。このとき、イオンガン１はフローティング状態となる。ここで、水晶振動子５はイオンビームを照射した直後は高温状態にあるが、１秒程度で周波数変動が小さくなり周波数測定が可能となる程度に温度が下がる。このとき、水晶振動子５は＋Ａｒイオンまたはニュートラライザ１６より供給された電子により正負いずれかに帯電されている。なお、１回目の工程Ｓ３０においてはシャッタ３−１〜３−ｎは同時に閉じられるようにすればよい。
【００２４】
工程Ｓ４０において、図３Ｃに示すように、イオンガン１のオフ状態が維持され、シャッタ３が開放される。これにより、イオンガン１内部からプラズマが拡散される。この拡散されたプラズマから荷電粒子が水晶振動子５に到達すると、水晶振動子５に帯電していた電荷が中和され、水晶振動子５が除電される。この工程Ｓ４０で、実質的に瞬時（１秒程度）に中和が完了する。水晶振動子５が負に帯電している場合はイオンガン内部のプラズマから正イオンが水晶振動子５に到達して中和がなされ、水晶振動子５が正に帯電している場合はイオンガン内部のプラズマから電子が水晶振動子５に到達して中和がなされる。本発明により、処理対象が正負いずれに帯電していても簡単な構成で中和が可能となる。
【００２５】
工程Ｓ５０において、図３Ｄに示すように、イオンガン１がオフ状態かつシャッタ３が閉状態とされ、測定プローブ４１−１〜４１−ｎが水晶振動子５−１〜５−ｎに接触され、周波数測定器４３によって水晶振動子５−１〜５−ｎの共振周波数が測定される。本実施例では、イオンガン１のオフ状態が維持され、シャッタ３が開放された後、０．２秒程度で再びシャッタ３を閉状態とする。中和処理完了後瞬時にシャッタ３を閉状態とすることで、処理対象である水晶振動子５をイオンガン１の熱影響から遮蔽することが可能となる。中和処理完了後は、数秒程度でシャッタ３を閉状態とすることが望ましい。なお、処理対象が熱影響を受けにくい場合は、工程Ｓ５０において、シャッタ３は開状態であってもよい。
【００２６】
工程Ｓ５２において、周波数調整回数が所定数に達したか否かが判断され、所定数に達していない場合、処理は工程Ｓ５４に進む。調整回数が所定数に達した場合、処理は工程Ｓ６０に進み、周波数調整は終了する。
【００２７】
工程Ｓ５４において、工程Ｓ５０で測定された共振周波数（以下、「測定周波数」という）が水晶振動子５−１〜５−ｎそれぞれについて目標周波数と比較される。目標周波数に対する測定周波数の差、イオンビームの照射レート等に基づいて、水晶振動子５−１〜５−ｎそれぞれに対するイオンビームの追加照射量が算出される。
【００２８】
工程Ｓ５４の後、処理は工程Ｓ２０に戻る。２回目以降の工程Ｓ２０〜Ｓ３０においては、水晶振動子５−１〜５−ｎに対する追加照射量に応じた時間だけシャッタ３−１〜３−ｎが開放される。従って、工程Ｓ３０の開始（即ち、工程Ｓ２０の終了）として、シャッタ３−１〜３−ｎを閉じるタイミングはそれぞれ異なる。なお、工程Ｓ５４において算出された追加照射量が０の水晶振動子５−ｋがある場合、工程Ｓ２０においてシャッタ３−ｋは閉状態が維持される。工程Ｓ２０〜Ｓ５０は数回程度繰り返されればよい。逆に、全ての水晶振動子５について１回の調整で済む場合は、工程Ｓ５２及びＳ５４は省略され、処理が工程Ｓ５０から工程Ｓ６０に移行するようにすればよい。
【００２９】
工程Ｓ１０〜Ｓ６０が各列の水晶振動子に対して繰り返された後に、工程７０において、水晶振動子５が処理槽１００から搬出される。工程Ｓ７０において、処理槽１００は大気に戻されてもよいし、真空状態を維持しつつ別途の搬送機構によって水晶振動子５が搬出されるようにしてもよい。シート基板を用いる場合は、搬出後に各水晶振動子５をフレームから切り離せばよい。
【００３０】
図４Ａに、実施例の周波数測定（工程Ｓ２０〜Ｓ５０）による測定結果を示す。横軸は時間、縦軸は、調整前の周波数Ｆに対する１回の周波数調整量ΔＦの比を示す。本実施例では、目標とするΔＦ／Ｆは１５０ｐｐｍである。ｔ０は、工程Ｓ２０によりイオンガン１がオンされるとともにシャッタ３が開状態とされてイオンビームの照射が開始されたタイミングを示す。ｔ１は、工程Ｓ３０により、シャッタ３が閉じられるとともにイオンガン１がオフされたタイミングを示す。なお、ｔ０からｔ１までの時間は数秒である。ｔ１におけるイオンビーム照射の停止時から水晶振動子５が自然冷却される。ｔ２は、水晶振動子５の温度が充分低下し、熱の影響がなくなるタイミングを示す。なお、図には表れていないが、照射熱の影響によりΔＦ／Ｆはｔ１の直後に一旦負側に振れる場合がある。ｔ１〜ｔ２に要する時間は１秒程度である。ｔ３は、工程Ｓ４０によりシャッタ３が開放されたタイミングを示す。工程Ｓ４０は瞬時に完了し、ｔ３の直後の任意の時間に工程Ｓ５０の周波数の測定が実行される。
【００３１】
本実施例では、ｔ１から約１０秒経過後に工程Ｓ４０を開始するタイミング（ｔ３）を設定しているが、工程Ｓ４０の開始時はｔ１とｔ２の間であってもよい。但し、工程Ｓ５０における周波数の測定はｔ２以降、即ち、水晶振動子５が充分に冷却された後に行う必要がある。
【００３２】
図４Ｂに、従来例の周波数測定（工程Ｓ４０を含まないもの）による測定結果を示す。測定結果に示すように、イオンビームの照射が終了してから除電がほぼ終了するまで数分を要することが分かる。従って、工程Ｓ４０を含まない場合にはイオンビーム照射の終了から周波数測定の開始を約数分間待たなければならなかったが、本発明のように工程Ｓ４０を含むことにより、この待ち時間を大幅に短縮することができる。従って、本発明においては、工程Ｓ３０によりイオンビームの照射を終了してから工程Ｓ５０により周波数測定を開始するまでの時間を、理論的には水晶振動子５の冷却時間と等しい時間まで短縮することができる。
【００３３】
また、工程Ｓ４０を用いない自然放電による除電については、水晶振動子ごとに除電速度にばらつきがあることが分かっている。従って、自然放電による除電を用いる場合、イオンビーム照射後、所定の待ち時間及び所定の補正係数を適用して周波数測定を行っても、水晶振動子間での測定周波数ばらつきが発生する。一方、工程Ｓ４０を用いる本実施例によると、除電完了後に周波数測定を行うことになるので、水晶振動子間での測定周波数のばらつきは非常に小さく、また、周波数測定に補正係数を適用する必要もない。
【００３４】
このように、本発明によると、一般的な周波数調整装置を用いて簡単にチャージアップ対策を施すことができる。即ち、周波数調整装置における構造上の変更を行うことなく、既存の周波数調整装置からシャッタ３の開閉操作（及び、場合によってはイオンガン１への給電及び遮断操作）を変更するだけでチャージアップ対策を行うことができるので追加のコストや設計時間がかからず有利である。また、本発明は、チャージアップ対策のために構造上の変更を要しないので、種々の周波数調整装置に対して容易に導入することができ、汎用性が高い。
【００３５】
変形例．
上記実施例では、いわゆる矩形イオンガン（イオンビームが帯状になるもの）を用いて複数の音叉型水晶振動子を周波数調整する例を示したが、本変形例では、筒形のイオンガン（イオンビームが線状となるもの）を用いて方形の水晶振動子を周波数調整する例を示す。
【００３６】
図５に本変形例に用いる周波数調整装置を示す。図１の場合と同様に、イオンガン６、処理対象の方形の水晶振動子９をイオンガン６に対して開閉するシャッタ７、及び水晶振動子９の共振周波数を測定する測定手段８を備え、これらの各部材の全部又は一部が処理槽２００に含まれる。なお、イオンガン６への電源系は不図示であるが、図１と同様に適宜給電及び遮断されるものとする。この周波数調整装置の構成自体は一般的なものであり、イオンビームが線状であること以外は上記実施例と同様であるのでその詳細な説明を省略する。図６に本変形例による水晶振動子の製造方法のフローチャートを示す。
【００３７】
工程Ｓ１１０において、水晶振動子９がマスク９０を介してイオンガン６に対向配置される。このとき、各水晶振動子９の共振周波数は目標周波数よりも低いものとする。なお、工程Ｓ１１０の前後に（遅くとも工程Ｓ１２０の前には）処理槽２００は真空引きされるものとする。
【００３８】
工程Ｓ１２０において、イオンガン６がオン状態とされ、シャッタ７が開放され、水晶振動子９にイオンビームが照射される（図３Ａ参照）。例えば、実施例と同様に、アルゴンガスからプラズマを生成するものとすると、水晶振動子９は照射される＋Ａｒイオンによってエッチングされる。なお、この工程において、測定プローブ８１は水晶振動子５に接触されており、周波数の測定はπ回路８２及びネットワークアナライザ８３によってリアルタイムに行われる。特に、水晶振動子９は方形タイプのものであるので、イオンビーム照射中の熱による影響を受け難い。従って、イオンビームの照射と同時に周波数を測定しても正確な値を得ることができる。
【００３９】
工程Ｓ１３０において、シャッタ７が閉じられ、イオンガン６がオフ状態とされ、水晶振動子９へのイオンビームの照射が停止される（図３Ｂ参照）。ここで、水晶振動子９は帯電されている。
【００４０】
工程Ｓ１４０において、イオンガン６のオフ状態が維持されつつ、シャッタ７が開放される。これにより、イオンガン６内部のプラズマから荷電粒子が拡散される（図３Ｃ参照）。この拡散された荷電粒子が水晶振動子９に到達すると、水晶振動子９に帯電していた電荷が中和され、水晶振動子９が除電される。この工程Ｓ１４０も、実質的に瞬時（１秒程度）に中和が完了する。
【００４１】
ここで、シャッタ７を閉じる工程Ｓ１３０の直後にシャッタ７を開放する工程Ｓ１４０が開始されるので、理論上はシャッタ７を閉じる動作は省略してもよいことになるが、水晶振動子９へのイオンビーム照射量を正確に制御するために、工程Ｓ１３０ではシャッタ７の閉動作を行うことが望ましい。
【００４２】
工程Ｓ１５０において、イオンガン６がオフ状態かつシャッタ７が閉状態とされ、測定プローブ８１が水晶振動子９に接触され、π回路８２及びネットワークアナライザ８３によって水晶振動子９の共振周波数が測定される（図３Ｄ参照）。なお、工程Ｓ１５０において、シャッタ７は開状態であってもよい。
【００４３】
工程Ｓ１５５において、工程Ｓ１５０で測定された共振周波数（測定周波数）が目標周波数と比較される。測定周波数が目標周波数の所定範囲内に入っている場合、処理は工程Ｓ１６０に進み、周波数調整は終了する。測定周波数が目標周波数の所定範囲内に入っていない場合、処理は工程Ｓ１２０に戻る。
【００４４】
２回目以降の工程Ｓ１２０において、水晶振動子９に対するイオンビームの追加照射量は、目標周波数に対する測定周波数の差、イオンビームの照射レート等に基づいて決定されるようにしてもよいし、予め定められた照射量で工程Ｓ１２０〜Ｓ１５０が繰り返されるようにしてもよい。なお、上記の予め定められた照射量は、工程Ｓ１２０の回数にかかわらず一定量としてもよいし、回数が増加するにつれて漸減する量としてもよい。なお、上記実施例と同様に、１回の周波数調整で済む場合は、工程Ｓ１５５は省略され、処理が工程Ｓ１５０から工程Ｓ１６０に移行するようにしてもよい。
【００４５】
工程Ｓ１１０〜Ｓ１６０が処理対象の水晶振動子各々について繰り返された後に、工程Ｓ１７０において、水晶振動子９が処理槽２００から搬出される。工程Ｓ１７０において、処理槽２００は大気に戻されてもよいし、真空状態を維持しつつ別途の搬送機構によって水晶振動子９が搬出されるようにしてもよい。
【００４６】
本変形例においても、上記実施例と同様の効果を得ることができる。即ち、周波数調整装置における構造上の変更を行うことなく、既存の周波数調整装置からシャッタ７の開閉操作（及び、場合によってはイオンガン６への給電及び遮断操作）を変更するだけでチャージアップ対策を行うことができるので追加のコストや設計時間がかからず有利である。また、本変形例も、チャージアップ対策のために構造上の変更を要しないので、種々の周波数調整装置に対して容易に導入することができ、汎用性が高い。
【００４７】
図７Ａに本発明の方法により製造された音叉型水晶振動子の周波数調整精度を示す。同図より、９５％以上の水晶振動子が目標周波数Ｆの±５ｐｐｍの範囲で周波数調整されていることが分かる。一方、図７Ｂに従来の方法により製造された音叉型水晶振動子の周波数調整精度を示す。ここで従来の方法とは、ニュートラライザ１６により電子を供給するが、ビーム照射停止後のチャージアップ対策は不実施の方法とする。特許文献１のような正イオンビーム照射によるエッチングと同時にエレクトロンポートから電子を供給する構成は、ニュートラライザ１６と機能が同じである。図７Ｂより、イオンビーム照射と同時にニュートラライザ１６から電子を供給する構成のみでは、周波数調整精度のばらつきが大きいことが分かる。本発明によりイオンビーム照射停止時に帯電した処理対象を中和する工程を追加し、その後周波数測定することで周波数測定精度を著しく向上させることができる。
【００４８】
なお、上記実施例及び変形例を用いて本発明を説明したが、本発明は以下のように変更可能である。例えば、上記実施例及び変形例においては、音叉型及び方形の水晶振動子の製造を例示したが、本発明は、他の種類の圧電素子に対しても適用できる。またさらに、本発明は、水晶振動子の周波数調整装置に限らず、イオンエッチングにおけるチャージアップが問題となる種々の装置に適用できる。
【符号の説明】
【００４９】
１、６．イオンガン
３、７．シャッタ
４、８．測定手段
５、９．水晶振動子
１１．カソード
１２．アノード
１３．フィラメント
１４．加速グリッド
１５．遮蔽グリッド
１６．ニュートラライザ
２１．ビーム電源
２２．放電電源
２３．フィラメント電源
２４．加速電源
２５．ニュートラライザ電源
４１、８１．プローブ
４２．周波数計測器
５０．トレー
８２．π回路
８３．ネットワークアナライザ
９０．マスク
１００、２００．処理槽
Ｓ１、Ｓ２．スイッチ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
0005906505.tif 000006
【図３Ｃ】
0005906505.tif 000007
【図３Ｄ】
0005906505.tif 000008
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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