(57)【要約】【課題】結晶材料で成るひげぜんまいの歩度を高精度に、且つ、容易に調整できるひげぜんまいの製造方法を提供する。【解決手段】回転軸体と嵌合するための貫通孔１２ａを有するひげ玉１２と、ひげ玉１２と接続部１２ｂで接続し、貫通孔１２ａを中心にしてひげ玉１２に巻回されるコイル形状のぜんまい部１１と、を備える、所定の結晶構造を有する材料を加工してなるひげぜんまい１０の製造方法であって、歩度を測定する歩度測定工程と、ひげ玉１２の貫通孔１２ａを挟み接続部１２ｂと対向するぜんまい部１１の所定の領域Ｅにレーザを照射するレーザ照射工程とを有し、レーザ照射によってぜんまい部１１の領域Ｅを非晶質に変化させて歩度を調整するひげぜんまいの製造方法とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸体と嵌合するための貫通孔を有するひげ玉と、前記ひげ玉と接続部で接続し、前記貫通孔を中心にして前記ひげ玉に巻回されるコイル形状のぜんまい部と、を備える、所定の結晶構造を有する材料を加工してなるひげぜんまいの製造方法であって、
歩度を測定する歩度測定工程と、
前記ぜんまい部の一部の所定領域にレーザを照射するレーザ照射工程と、
を有することを特徴とするひげぜんまいの製造方法。
【請求項２】
前記一部の所定領域とは、前記ひげ玉の前記貫通孔を挟み前記接続部と対向する領域である
ことを特徴とする請求項１に記載のひげぜんまいの製造方法。
【請求項３】
前記レーザ照射工程は、前記歩度測定工程の測定結果に基づいて前記所定の領域の前記結晶構造を非晶質又は晶質に変化させる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のひげぜんまいの製造方法。
【請求項４】
前記レーザ照射工程は、前記レーザの出力、焦点深度、照射範囲、照射周波数、照射角度のうち、少なくとも１つを制御する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のひげぜんまいの製造方法。
【請求項５】
前記レーザ照射工程は、フェムト秒レーザを照射する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のひげぜんまいの製造方法。
【請求項６】
前記歩度測定工程は、前記ひげぜんまいを振動させ、その振動状態から歩度を測定する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のひげぜんまいの製造方法。
【請求項７】
前記歩度測定工程は、前記ひげぜんまいを駆動機構に組み込み、前記ひげぜんまいを伸縮運動させて歩度を測定する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のひげぜんまいの製造方法。
【請求項８】
前記レーザ照射工程による前記レーザの照射の後に、前記ひげぜんまいを所定のエッチング液に浸漬させてエッチングするウェットエッチング工程を設ける
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載のひげぜんまいの製造方法。
【請求項９】
前記ぜんまい部に、前記ひげぜんまいと結晶構造の異なる保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記保護膜を部分的に除去するトリミング工程と、
を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載のひげぜんまいの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時計用ぜんまい装置に関し、特に調速機構におけるひげぜんまいの製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から機械式時計は、歩度（一日あたりの時計の進み又は遅れの程度）を一定に保つために、ひげぜんまいとてん輪等によって構成する調速機構（テンプ）が用いられている。ここで、ひげぜんまいは、優れた等時性を有するように設計され、このひげぜんまいのバネ力による伸縮によって、テンプは規則正しく往復運動を行う。
【０００３】
さらにテンプには、がんぎ車とアンクルとで構成される脱進機という機構が接続されており、ひげぜんまいからエネルギーが伝達されて、テンプの往復運動が回転運動に変換される。ひげぜんまいは、通常、金属を加工して形成され、このため、その加工精度のばらつきや金属が有する内部応力の影響などによって、設計通りの形状が得られない場合が多い。
【０００４】
しかし、ひげぜんまいは規則的に所定の歩度でテンプを往復運動させる必要があるので、設計通りの形状が得られないと、テンプは等時性のある運動ができなくなり、結果として時計の歩度ずれが生じてしまう。この歩度ずれを調整する手段として、広く知られている代表的な時計機構では、ひげぜんまいの外周部が、緩急機構に取り付けられたひげ棒（又はひげ受）に接触することによって、ひげぜんまいの有効長さを変えて時計の歩度を調整している。緩急機構には緩急針が取り付けられており、歩度の調整はこの緩急針を操作して行う。
【０００５】
しかし、このような緩急機構は、てん輪の回転角の変化や時計の姿勢の変化などにより、ひげぜんまいの外周部が緩急機構を構成するひげ棒に接触するなどして、ひげぜんまいの伸縮を制限し、テンプの往復運動に影響を与えて歩度が不安定になる現象があった。また、緩急機構は緩急針を操作する必要があるから、構造体としてある程度の大きさが必要であり、時計の小型化にも妨げとなっていた。
【０００６】
以上のような背景から、金属材料では無く、水晶やシリコン等の結晶構造を有する材料を用い、エッチング技術によってひげぜんまいを製造する提案がなされている。このエッチング加工技術は、よく知られているように、結晶材料を高精度に加工することが可能であり、一般的な金属によるひげぜんまいよりも加工精度のばらつきが少ないので、緩急機構が不要となる可能性がある。また、水晶やシリコンは金属よりも温度特性が良好なので、金属よりも環境温度に対して変形しにくいという特徴がある。
【０００７】
しかしながら、水晶やシリコンは脆性材料であるので、水晶やシリコンを用いたひげぜんまいは耐衝撃性などに問題があり、また、ひげぜんまいを長時間稼働すると変形するなどの問題も知られている。このような水晶やシリコンによるひげぜんまいの課題を解消するために、ひげぜんまいの表面に金属等で成る導電性材料層を成膜して、ひげぜんまいの強度を高める提案がなされている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
この特許文献１に示されるひげぜんまいは、その表面の全部または一部に、金、白金、ロジウム等の導電性材料層を成膜することで、ひげぜんまいの機械的な強度が増して変形等を防止できることが示されている。
【０００９】
また、水晶やシリコンによるひげぜんまいは、前述したように、一般的な金属によるひげぜんまいよりも加工精度のばらつきは少ないが、厳密にはエッチングによる加工ばらつきが存在し、時計の歩度精度を高めるためには、水晶やシリコンを材料としたひげぜんまいであっても歩度調整が必要である。
【００１０】
この水晶やシリコンによるひげぜんまいの歩度調整は、何らかの方法で、ひげぜんまいのヤング率を変えることで実現することができ、従来例として提示した特許文献１のように、ひげぜんまいに導電性材料層を成膜することでも、ヤング率を変化させることができるので、歩度調整の手段として用いることは可能であると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−２５６２９０号公報（第４頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１を応用した歩度調整手段では、ひげぜんまいに導電性材料層を成膜する作業工程が不可欠となるので、ひげぜんまいの製造工程が複雑になり量産性に大きな問題が生じる。また、ひげぜんまいの表面に導電性材料層を成膜してヤング率を所定の値に変化させるためには、成膜の厚みを微妙に制御する必要があり、成膜の厚み制御の困難さと共に歩度調整の精度に問題がある。
【００１３】
本発明の目的は上記課題を解決し、結晶材料で成るひげぜんまいの歩度を高精度に、且つ、容易に調整できるひげぜんまいの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明のひげぜんまいの製造方法は下記記載の製造方法を採用する。
【００１５】
本発明のひげぜんまいの製造方法は、回転軸体と嵌合するための貫通孔を有するひげ玉と、ひげ玉と接続部で接続し、貫通孔を中心にしてひげ玉に巻回されるコイル形状のぜんまい部と、を備える、所定の結晶構造を有する材料を加工してなるひげぜんまいの製造方法であって、歩度を測定する歩度測定工程と、ぜんまい部の一部の所定領域にレーザを照射するレーザ照射工程と、を有することを特徴とする。
【００１６】
これにより、結晶構造を有する材料を加工して成るひげぜんまいの歩度をレーザ照射によって調整するので、高精度に、且つ、容易に歩度調整が可能となるひげぜんまいの製造方法を提供できる。また、ひげぜんまいの歩度を調整するための緩急機構が不要となるので、衝撃等に強く、且つ、小型化にも適したひげぜんまいを製造できる。
【００１７】
一部の所定領域とは、ひげ玉の貫通孔を挟み接続部と対向する領域であってもよい。
【００１８】
ひげぜんまいの形状や材質により、レーザ照射により非結晶化又は晶質化するに適する領域がある。
【００１９】
また、レーザ照射工程は、歩度測定工程の測定結果に基づいて所定の領域の結晶構造を非晶質又は晶質に変化させるようにしてもよい。
【００２０】
これにより、歩度測定の測定結果に基づいてぜんまい部の所定の領域を非晶質又は晶質に変化させてヤング率を変え、ひげぜんまいの歩度を調整するので、高精度に歩度調整さ
れたひげぜんまいを製造できる。
【００２１】
また、レーザ照射工程は、レーザの出力、焦点深度、照射範囲、照射周波数、照射角度のうち、少なくとも１つを制御するようにしてもよい。
【００２２】
これにより、ひげぜんまいに照射するレーザの様々なパラメータを制御することで、ひげぜんまいの非晶質化又は晶質化を高精度に実施できるので、ひげぜんまいの歩度の微調整が可能となる。
【００２３】
また、レーザ照射工程は、フェムト秒レーザを照射するようにしてもよい。
【００２４】
これにより、薄く小さなひげぜんまいの特定領域を高精度に非晶質化又は晶質化できるので、ひげぜんまいの高精度な歩度調整を実現できる。
【００２５】
また、歩度測定工程は、ひげぜんまいを振動させ、その振動状態から歩度を測定するようにしてもよい。
【００２６】
これにより、ウェハ上に形成された個々のひげぜんまいをウェハ状態で一括して歩度測定でき、その測定データに基づいて、ウェハ上に形成された個々のひげぜんまいをウェハ状態で一括してレーザ照射できるので、高精度に歩度調整されたひげぜんまいをウェハから分離することなく製造でき、扱いやすく量産性にすぐれた高精度なひげぜんまいの製造を実現できる。
【００２７】
また、歩度測定工程は、ひげぜんまいを駆動機構に組み込み、ひげぜんまいを伸縮運動させて歩度を測定するようにしてもよい。
【００２８】
これにより、ひげぜんまいを駆動機構に組み込んだ後に歩度測定を実施し、その測定データに基づいて組み込まれたひげぜんまいに対してレーザ照射を実施することで、駆動機構の影響を吸収した高精度な歩度調整を実現することができる。
【００２９】
また、レーザ照射工程によるレーザの照射の後に、ひげぜんまいを所定のエッチング液に浸漬させてエッチングするウェットエッチング工程を設けるようにしてもよい。
【００３０】
これにより、ひげぜんまいがレーザ照射によって非晶質化した領域が異方性を失うので、レーザ照射後にウェットエッチング工程を実施することによって、非晶質化領域が等方性エッチングされる。これにより、非晶質化領域のエッチング量が増加して断面積が小さくなるので、ヤング率を低下させることができる。この結果、ウェットエッチングのエッチング時間を調整することで、ヤング率を変化させて、ひげぜんまいの歩度を調整することができる。
【００３１】
また、ぜんまい部に、ひげぜんまいと結晶構造の異なる保護膜を形成する保護膜形成工程と、保護膜を部分的に除去するトリミング工程と、を備えるようにしてもよい。
【００３２】
これにより、ぜんまい部に保護膜を形成することで、ひげぜんまいの歩度を変化させ、保護膜を部分的にトリミングすることで歩度を保護膜形成前に戻す方向に変化させて、ひげぜんまいの歩度を調整することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明のひげぜんまいの製造方法によれば、ひげぜんまいを駆動機構に組み込み後に、レーザ照射によって歩度を調整することができるので、駆動機構ごとに駆動機構のばらつ
き等の影響を吸収した高精度な歩度調整を実現したひげぜんまいの製造方法を提供できる。
【００３４】
レーザ照射を用いることで、ひげぜんまい材料の残渣を周囲に飛散させることなく、ひげぜんまいの部分的な非晶質化又は晶質化によってヤング率を変化させることで、高精度な歩度調整が実施できる。
【００３５】
また、ウェハ上に多数形成されたひげぜんまいをウェハ単位で一括して歩度測定し、ウェハ単位で一括してレーザ照射による歩度調整を実施できる。これにより、ウェハの形態で高精度に歩度調整されたひげぜんまいを一括して大量に製造でき、量産性にすぐれたひげぜんまいの製造を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わるひげぜんまいの製造方法の手順を説明するフローチャートである。
【図２】本発明の第１の実施形態に係わるひげぜんまいの一例を示す平面図と側断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係わるひげぜんまいを水晶で製造する場合のひげぜんまい製造工程を説明する工程図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係わるひげぜんまいをシリコンで製造する場合のひげぜんまい製造工程を説明する工程図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係わるひげぜんまいを駆動機構に組み込む組み込み工程と歩度測定工程を説明する説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係わるひげぜんまいのレーザ照射工程を説明する説明図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係わるひげぜんまいのレーザ照射による非晶質化を説明する拡大断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係わるひげぜんまいの製造方法の手順を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態に係わるウェハ上のひげぜんまいの歩度測定工程とレーザ照射工程を説明する説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態の変形例に係わるひげぜんまいの製造方法の手順を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係わるひげぜんまいの製造方法の手順を説明するフローチャートである。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係わるウェットエッチング工程を説明するひげぜんまいの拡大断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係わるひげぜんまいの製造方法の手順を説明するフローチャートである。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係わる保護膜形成工程とトリミング工程を説明するひげぜんまいの平面図である。
【図１５】本発明の第５の実施形態に係わるひげぜんまいを多結晶シリコンで製造する場合のひげぜんまい製造工程を説明する工程図である。
【図１６】本発明の第５の実施形態に係わるひげぜんまいのレーザ照射による晶質化を説明する拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下図面に基づいて本発明のひげぜんまいの製造方法の具体的な実施の形態を詳述する。説明にあっては、ひげぜんまいは、結晶構造を有する材料によるウェハから形成された一体構造である場合を例にして説明する。説明においては、第１から第４の実施形態は、
結晶構造が晶質である材料（水晶や単結晶シリコン）を用いる場合を例にする。第５の実施形態は、結晶構造が非晶質である材料（アモルファスシリコンやポリシリコン）を用いる場合を例にする。
【００３８】
［実施形態の特徴］
第１から第４の実施形態の特徴は、レーザ照射によって晶質から非晶質化して歩度調整する点である。
第１の実施形態は、駆動機構に組み込まれた状態でのひげぜんまいをレーザ照射によって歩度調整するひげぜんまいの製造方法を説明する。
第２の実施形態は、ウェハ状態のひげぜんまいをレーザ照射によって一括して歩度調整するひげぜんまいの製造方法を説明する。
第３の実施形態は、レーザ照射工程後にエッチング加工によって歩度調整するひげぜんまいの製造方法を説明する。
第４の実施形態は、保護膜形成後のトリミング加工によって歩度調整するひげぜんまいの製造方法を説明する。
第５の実施形態の特徴は、レーザ照射によって非晶質から晶質化して歩度調整する点である。
【実施例１】
【００３９】
［第１の実施形態のひげぜんまいの製造工程の説明：図１］
第１の実施形態のひげぜんまいの製造方法の工程を図１のフローチャートを用いて説明する。なお、各工程の詳細は後述する。また、説明の前提として本実施形態のひげぜんまいの製造方法は、結晶構造の単一のウェハに複数のひげぜんまいを形成し、ひげぜんまいの集合体として一括して製造する製造方法を例示する。もちろん、このウェハとしての集合体による一括製造に限定されるものではなく、１枚のウェハに１つのひげぜんまいを形成する製造方法でも、本実施形態は適応可能である。
【００４０】
図１のフローチャートにおいて、まず、結晶構造を有する材料から成る板状のウェハに、エッチング技術を用いて多数のひげぜんまいの外形形状を形成する（外形形成工程：ＳＴ１）。
【００４１】
次に、ひげぜんまいをウェハから個々に分離し、駆動機構（たとえば、時計機構）に組み込む（組み込み工程：ＳＴ２）。
【００４２】
次に、駆動機構に組み込んだひげぜんまいを伸縮運動させて歩度を測定し、歩度測定データを取得する（歩度測定工程：ＳＴ３）。
【００４３】
次に、取得した歩度測定データが所定の基準値内であるか否かを判定する（判定工程：ＳＴ４）。
ここで、肯定判定（基準値内）であれば、調整作業は不要であるので製造工程を終了し、否定判定（基準値外）であれば、工程ＳＴ５へ進む。
【００４４】
次に、判定工程（ＳＴ４）が否定判定であれば、レーザ照射による歩度調整を行うためのレーザ照射の条件を、取得した歩度測定データに基づいて算出する（照射条件算出工程：ＳＴ５）。
【００４５】
次に、照射条件算出工程（ＳＴ５）によって算出された照射条件に基づいて、ひげぜんまいにレーザを照射し、ひげぜんまいの所定の箇所を非晶質に変化させてヤング率を変え、ひげぜんまいの歩度を調整する（レーザ照射工程：ＳＴ６）。
【００４６】
次に、歩度測定工程（ＳＴ３）に戻り、再度、ひげぜんまいの歩度を測定し、次の判定工程（ＳＴ４）で肯定判定がなされるまで工程ＳＴ３〜ＳＴ６を繰り返す。なお、製造工程を簡略化するために、１回のレーザ照射工程（ＳＴ６）で製造工程を終了してもよい（破線で示す）。
【００４７】
［第１の実施形態のひげぜんまいの形状の説明：図２］
次に、第１の実施形態で製造するひげぜんまいの一例を図２を用いて説明する。
ここで、図２（ｂ）は、図２（ａ）で示す切断線Ａ−Ａ´で切断された側断面図である。図２において、符号１０は第１の実施形態で製造されるひげぜんまいである。ひげぜんまい１０は、細いコイル形状のぜんまい部１１、ぜんまい部１１の中心に位置するひげ玉１２、ぜんまい部１１の終端に位置するひげ持１３によって一体に構成される。
【００４８】
ひげ玉１２は、回転軸体（後述する）と嵌合する貫通孔１２ａを有している。また、ひげ玉１２とぜんまい部１１とは接続部１２ｂによって接続されている。すなわち、ぜんまい部１１は、接続部１２ｂを介してひげ玉１２を中心にひげ玉１２を巻回して形成される。また、ひげ持１３には、ひげ持ピン（図示せず）と嵌合する貫通孔１３ａが設けてある。
【００４９】
ここで、ひげぜんまい１０は、結晶構造を有する材料、たとえば、水晶や単結晶シリコン等によるウェハから形成された一体構造である。ひげぜんまい１０の大きさは特に限定されないが、その大きさの一例をあげると、ぜんまい部１１の厚さをｔ、幅をｗとするとするとき、厚さｔ＝１００〜２００μｍ、幅ｗ＝２０〜５０μｍ程度であり、大凡の直径は４〜７ｍｍ程度の範囲である。
【００５０】
［第１の実施形態のひげぜんまいの外径形成工程（水晶）の説明：図３］
次に、第１の実施形態のひげぜんまいの外径形成工程（ＳＴ１）を結晶材料が水晶である場合を例として図３を用いて説明する。
ここで図３は、水晶ウェハ上に形成されるひげぜんまい１０のぜんまい部１１の断面の一部を模式的に示す断面図である。
【００５１】
図３において、図３（ａ）に示す所定の板厚に調整された平板形状の単一の水晶板である水晶ウェハ１の両面に、図３（ｂ）に示すように、エッチング液に耐性のある金属耐食膜２ａ、２ｂと、その上にフォトレジスト３ａ、３ｂと、を形成する。
これらの金属耐食膜２ａ、２ｂは、知られている蒸着技術やスパッタ技術を用いて形成することができる。また、フォトレジスト３ａ、３ｂは、知られているスピンコート技術を用いて形成することができる。
【００５２】
次に、図３（ｃ）に示すように、ひげぜんまいパターンがそれぞれ描画された２枚のフォトマスク４ａ、４ｂを水晶ウェハ１の上下に配置し、フォトマスク４ａ、４ｂの上から所定の波長の光（矢印Ｂ）を照射してフォトレジスト３ａ、３ｂを露光する。
【００５３】
次に、図３（ｄ）に示すように、フォトレジスト３ａ、３ｂの現像を行い、形成したレジストパターンをマスクとして金属耐食膜２ａ、２ｂをパターニングし、耐エッチング用マスク部材であるエッチングマスクを形成する。このエッチングマスクは、符号５ａ、５ｂとする。
【００５４】
次に、図３（ｅ）に示すように、フォトレジスト３ａ、３ｂを剥離後、表裏両面にエッチングマスク５ａ、５ｂの形成された水晶ウェハ１を水晶用エッチング液であるフッ酸系のエッチング液（図示せず）に浸漬すると、エッチングマスク５ａ、５ｂに覆われていない部分の水晶が表裏両側から溶解する。
【００５５】
その後、エッチングマスク５ａ、５ｂを除去することによって、水晶によるぜんまい部１１（すなわちひげぜんまい１０）が形成される。
なお、図３に示す例では、ぜんまい部１１の断面のみを示しているが、実際にはこの外形形成工程ＳＴ１によって、図２に示すひげぜんまい１０の外形の全体が形成される。
【００５６】
［第１の実施形態のひげぜんまいの外径形成工程（シリコン）の説明：図４］
次に、第１の実施形態のひげぜんまいの外径形成工程（ＳＴ１）を結晶材料が単結晶シリコンである場合を例として図４を用いて説明する。
ここで図４は、シリコンウェハ上に形成されるひげぜんまい１０のぜんまい部１１の断面の一部を模式的に示す断面図である。なお、単結晶シリコンによるひげぜんまいの外径形成工程は、深掘りＲＩＥ（Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）技術などのアスペクト比が高いエッチングが可能なドライエッチング技術を用いることができる。これは、半導体回路の製造と同様な公知の製造技術である。
【００５７】
図４において、図４（ａ）に示すように、ベースとなるシリコンウェハ２０上に、深掘りＲＩＥ技術によるエッチングを行う際のストッパとして機能するＳｉＯ2層２１を公知の成膜技術や酸化技術で形成し、さらにその上に、ひげぜんまいとなるＳｉ層２２（活性層）を公知の成膜技術で形成する。
【００５８】
もちろんベースとなるシリコン層の上部に酸化膜層を備え、さらにその上部にシリコン層を有するＳＯＩ基板を用いてもよい。
【００５９】
次に、図４（ｂ）に示すように、Ｓｉ層２２の表面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によって、ひげぜんまいの形状に基づいたマスク２３を形成する。
【００６０】
次に、図４（ｃ）に示すように、混合ガス（ＳＦ6＋Ｃ4Ｆ8）（矢印Ｇ）を用いて、Ｓｉ層２２を深掘りＲＩＥ技術でドライエッチングする。これにより、シリコンウェハ２０上にひげぜんまい１０の外形が形成される。
【００６１】
次に、図４（ｄ）に示すように、マスク２３を除去し、さらに図４（ｅ）に示すように、フッ酸（図示せず）によってＳｉＯ2層２１を除去することで、Ｓｉ層２２が離断し、単結晶シリコンによるぜんまい部１１（すなわちひげぜんまい１０）が形成される。
【００６２】
以上、結晶材料が水晶と単結晶シリコンの場合のひげぜんまいの製造方法を説明した。以下の説明では、水晶ウェハから形成するひげぜんまいを前提として説明する。
【００６３】
［第１の実施形態のひげぜんまいの組み込み工程の説明：図５］
次に、第１の実施形態のひげぜんまいの組み込み工程（ＳＴ２）を図５を用いて説明する。なお、説明の前提として、ひげぜんまいを組み込む駆動機構が機械式時計であるとして説明する。図５において、ひげぜんまい１０は、回転軸体であるてん真３１とてん輪３２と共に、調速機構であるテンプ３０として駆動機構４０（機械式時計）に組み込まれる。
【００６４】
すなわち、ひげぜんまい１０のひげ玉１２に形成されている貫通孔１２ａ（図２参照）にてん真３１が嵌合し、てん輪３２と共に一体化したテンプ３０が駆動機構４０に組み込まれる。ここで、テンプ３０は、よく知られているように、ひげぜんまい１０の伸縮運動によって等時性にすぐれた往復運動を行い、駆動機構４０の心臓部として機能する。
【００６５】
また、駆動機構４０は、香箱車４６に内包する動力ぜんまい（図示せず）が駆動力とな
って、２番車４５、３番車４４、４番車４３に回転力を伝達すると共に各番車を所定の回転数で回転させる。４番車４３には、がんぎ車４２が噛み合っており、がんぎ車４２にはアンクル４１が噛み合っている。このがんぎ車４２、アンクル４１、テンプ３０は、テンプ３０の往復運動を回転運動に変換する調速機構を構成する。
【００６６】
４番車４３には秒針４７が装着され、２番車４５には分針４８が装着している。なお、時針や各歯車を支持する地板等は図示を省略する。
【００６７】
ここで、前述したように、テンプ３０は香箱車４６からの駆動力が伝達され、ひげぜんまい１０のバネ力による伸縮運動で規則正しく動作する。このひげぜんまい１０の伸縮運動、すなわち、テンプ３０の往復運動の規則性は、ひげぜんまい１０の歩度に基づいたものとなり、このひげぜんまい１０の歩度によって、時計の進み遅れが決定されるのである。
【００６８】
［第１の実施形態のひげぜんまいの歩度測定工程の説明：図５］
次に、第１の実施形態のひげぜんまいの歩度測定工程（ＳＴ３）を図５を用いて説明する。図５において、前述したように、ひげぜんまい１０は駆動機構４０に組み込まれ、香箱車４６の駆動力によって伸縮運動を継続する。歩度測定工程では、このひげぜんまい１０の伸縮運動、すなわち、テンプ３０の往復運動を特殊な音声マイクによって検出する歩度測定器（図示せず）を用いて歩度を測定する。
【００６９】
この歩度測定器は、機械式時計のメンテナンスに使用される一般的な測定器を用いることができる。すなわち、第１の実施形態のひげぜんまいの歩度測定工程では、ひげぜんまい１０の歩度を駆動機構４０に組み込んだ状態で測定するのである。
【００７０】
［第１の実施形態のひげぜんまいの照射条件算出工程（ＳＴ５）の説明］
次に、歩度測定工程（ＳＴ３）で取得した歩度測定データが、所定の基準値内に入っていない場合（判定工程ＳＴ４で否定判定）に実施される照射条件算出工程（ＳＴ５）を説明する。ここで、歩度測定データが基準値外であるので、その歩度測定データから、ひげぜんまいに照射するレーザの照射条件を算出する。
【００７１】
ここで用いられるレーザは、知られているフェムト秒レーザであり、レーザの照射条件としては、レーザ出力、焦点深度、照射範囲、照射周波数、照射角度のうち、少なくとも１つについて、歩度測定工程で得た歩度測定データに基づいて照射条件を算出し、レーザの照射を制御するのである。なお、照射条件算出作業は、コンピュータ等で自動的に実施することが好ましいが、限定されるものではない。また、同様な効果を示すならば、レーザは、フェムト秒レーザに限定されない。
【００７２】
［第１の実施形態のひげぜんまいのレーザ照射工程（ＳＴ６）の説明：図６］
次に、第１の実施形態のレーザ照射工程（ＳＴ６）を、図６を用いて説明する。なお、図６（ｂ）は前述した図２と同様に、図６（ａ）で示す切断線Ａ−Ａ´で切断された側断面図である。図６において、レーザ照射工程では、前述の照射条件算出工程で得られた照射条件に基づいて、駆動機構４０に組み込まれたひげぜんまい１０に対して、レーザ照射器５０からフェムト秒レーザ５１を照射する（図６（ｂ）参照）。
【００７３】
図６（ａ）は、フェムト秒レーザ５１の照射によって効果的に歩度を調整できる照射領域Ｅ（ハッチングで示す）の一例を示している。ここで図示するように、ひげ玉１２の貫通孔１２ａを挟み接続部１２ｂと対向するぜんまい部１１の一部の所定領域にフェムト秒レーザ５１を照射すると歩度調整に対して特に効果的であることが実験等によって判明した。ここで、照射領域Ｅをひげ玉１２の貫通孔１２ａを中心とした角度θで表すと、歩度
調整に効果的な照射領域Ｅの角度θは１８０度以下であり、好ましくは約９０度である。
なお、最適な照射領域Ｅは、ひげぜんまいの材質や形状によって異なる可能性があるため、あらかじめ実験等で把握しておくことが好ましい。
【００７４】
ここで、レーザ照射によってひげぜんまい１０の歩度を調整できる理由は、フェムト秒レーザ５１をひげぜんまい１０のぜんまい部１１に照射すると、ぜんまい部１１の照射領域Ｅがレーザ照射による熱によって水晶の結晶構造が非晶質に変化する。すなわち、水晶が石英ガラスに改質されるのである。ここで、水晶のヤング率は約９７であるが、石英ガラスのヤング率は約７２であるので、照射領域Ｅが非晶質化されることでヤング率が低下し、その結果、ひげぜんまい１０の歩度を調整（具体的には歩度を遅く）することができるのである。
【００７５】
また、図６（ａ）で示す照射領域Ｅを非晶質化することによって、ひげぜんまい１０の伸縮のバランスが良好となって、歩度の調整と共に等時性に優れたひげぜんまいを得ることができる。
【００７６】
なお、照射領域Ｅの、ひげぜんまい１０を構成する細いコイル形状のぜんまい部１１のすべてを非晶質化しなくてもよい。ひげぜんまい１０のヤング率によって、ぜんまい部１１のどこを改質させるかを決めればよい。
【００７７】
なお、ひげぜんまい１０の材料が単結晶シリコンの場合でも、フェムト秒レーザの照射によってアモルファスシリコンに改質されてヤング率が低下するので、同様に歩度を調整することができる。
【００７８】
［第１の実施形態のひげぜんまいのレーザ照射による非晶質化の説明：図７］
次に、レーザ照射工程（ＳＴ６）において、ひげぜんまい１０のぜんまい部１１にフェムト秒レーザ５１を照射することで、ぜんまい部１１の非晶質化がどのように行われるかの一例を、図７を用いて説明する。
【００７９】
ここで、図７は、図６（ｂ）の一部を拡大したぜんまい部１１の側断面図であって、図７（ａ）は、フェムト秒レーザ５１の照射が弱い場合を例示しており、照射されるぜんまい部１１の非晶質領域１１ｂは、図示するように、ぜんまい部１１の内部に部分的に形成される。なお、非晶質領域１１ｂ以外の周辺は、結晶領域１１ａである。
【００８０】
また、図７（ｂ）は、フェムト秒レーザ５１の強さが中程度の場合を例示しており、照射されるぜんまい部１１の非晶質領域１１ｃは、図示するように、ぜんまい部１１の内部の大部分に形成される。
【００８１】
また、図７（ｃ）は、フェムト秒レーザ５１の照射が強い場合を例示しており、照射されるぜんまい部１１の非晶質領域１１ｄは、図示するように、ぜんまい部１１の内部全体に形成される。
【００８２】
ここで、フェムト秒レーザ５１の強弱は、レーザ出力、照射周波数、照射角度のうち、少なくとも１つを歩度の測定結果に基づいて照射条件を算出し制御することで実施される。すなわち、レーザ出力、照射周波数、照射角度の少なくとも１つの条件を変えることで、ぜんまい部１１に照射される単位時間あたりのエネルギー量を変えることができ、非晶質領域の範囲を変化させて、ひげぜんまいのヤング率を調整することができる。
【００８３】
すなわち、図７（ａ）に示すように、非晶質領域１１ｂが、ぜんまい部１１の内部の小さな領域に形成されていれば、ヤング率の低下はわずかなので、歩度の変化（低下）は小
さくなる。また、図７（ｃ）に示すように、非晶質領域１１ｄが、ぜんまい部１１の内部全体に形成されれば、ヤング率の低下は大きくなり、それによる歩度の変化（低下）も大きくなるので、歩度の調整幅を拡大することができる。
【００８４】
また、フェムト秒レーザ５１の照射範囲を変えることで、照射領域の範囲や位置を変えて歩度を調整することができる。すなわち、図６（ａ）の説明で前述したように、歩度調整に効果的である照射領域Ｅの角度θを変えることで（すなわち照射範囲を変える）、ひげぜんまい１０のヤング率を変えて歩度を調整することができる。たとえば、角度θを小さくして照射領域Ｅを狭くすれば、ひげぜんまい１０のヤング率の変化が小さくなるので、レーザ照射による歩度の調整幅は小さくなる。また、角度θを大きくして照射領域Ｅを広くすれば、ひげぜんまい１０のヤング率の変化が大きくなるので、歩度の調整幅を大きくできる。
【００８５】
また、フェムト秒レーザ５１の焦点深度を変えることで、歩度を調整することができる。すなわち、フェムト秒レーザ５１の焦点深度を調整して、図７で示すように、ぜんまい部１１の断面の中心部Ｃ付近にフェムト秒レーザ５１を集光させることで、中心部Ｃ付近の単位面積あたりのエネルギー量を大きくすることができ、ぜんまい部１１の非晶質化を確実に実施できる。このように、フェムト秒レーザ５１は集光させることによって、水晶のような透明材料であっても非晶質化できるので、水晶によるひげぜんまいの歩度調整にフェムト秒レーザ５１は好適である。
【００８６】
以上のように、第１の実施形態によるひげぜんまいの製造方法によれば、ひげぜんまいを駆動機構（たとえば時計）に組み込み後、レーザ照射によって歩度をきめ細かく高精度に調整することができるので、ひげぜんまいの加工ばらつきだけでなく、駆動機構の加工精度によるばらつきや、組み立て精度によるばらつき等を吸収して、個々の駆動機構に応じた高精度な歩度調整を実現することができ、その効果はきわめて大きい。
【００８７】
また、ひげぜんまい１０を研磨したりして歩度調整するのではなく、フェムト秒レーザの照射によって、ひげぜんまい１０の内部を非晶質化することでヤング率を変化させ歩度調整するので、ひげぜんまいの残渣が周囲に飛散したりせず、小型で精密な駆動機構に組み込んで歩度調整を実施しても問題が生じることが無く、信頼性に優れたひげぜんまいの製造方法を提供することができる。
【００８８】
また、フェムト秒レーザの照射によって、ひげぜんまい１０の伸縮のバランスを改善できるので、等時性に優れたひげぜんまいを製造することができ、このひげぜんまいを機械式時計に採用することで、機械式時計の姿勢差等を改善できる効果も備えている。
【実施例２】
【００８９】
［第２の実施形態のひげぜんまいの製造工程の説明：図８］
次に、第２の実施形態のひげぜんまいの製造方法の工程を図８のフローチャートを用いて説明する。なお、各工程の詳細は後述する。ここで、第２の実施形態のひげぜんまいの製造方法は、結晶構造の単一のウェハに複数のひげぜんまいを形成し、ひげぜんまいの集合体として一括して製造し、且つ、歩度測定は抜き取りによって実施する製造方法である。
【００９０】
図８のフローチャートにおいて、まず、結晶構造を有する材料のウェハに、エッチング技術を用いて多数のひげぜんまいの外形形状を形成する（外形形成工程：ＳＴ１０）。この外形形成工程（ＳＴ１０）は、前述した第１の実施形態のひげぜんまいの外形形成工程（ＳＴ１：図３、図４参照）と同様であるので、詳細な説明は省略する。なお、以降の説明では、水晶によるひげぜんまいを前提として説明し、この外形形成工程（ＳＴ１０）で
形成されたひげぜんまいは、第１の実施形態のひげぜんまい１０の形状（図２参照）と同様である。
【００９１】
次に、多数のひげぜんまい１０が形成された水晶ウェハ１を歩度測定システムに乗せ、水晶ウェハ１を振動させながら、振動測定器によって水晶ウェハ１上のひげぜんまいの固有振動数（歩度）を抜き取りによって測定する（抜き取り歩度測定工程：ＳＴ１１）。
【００９２】
次に、抜き取り歩度測定工程（ＳＴ１１）で得られた歩度測定データを平均化し、測定した水晶ウェハ１に形成された多数のひげぜんまい１０の歩度の平均値を算出する（平均値算出工程：ＳＴ１２）。
【００９３】
次に、算出した歩度の平均値が所定の基準値内であるか否かを判定する（判定工程：ＳＴ１３）。ここで、肯定判定（基準値内）であれば、調整作業は不要であるので製造工程を終了し、否定判定（基準値外）であれば、工程ＳＴ１４へ進む。
【００９４】
次に、判定工程ＳＴ１３で否定判定であれば、レーザ照射による歩度調整を行うためのレーザ照射の条件を算出する（照射条件算出工程：ＳＴ１４）。ここで、第１の実施形態と同様に、レーザの照射条件としては、レーザ出力、焦点深度、照射範囲、照射周波数、照射角度のうち、少なくとも１つについて、抜き取り歩度測定工程（ＳＴ１１）で得た歩度測定データに基づいて照射条件を算出する。なお、ここで算出された照射条件は、水晶ウェハ１上のすべてのひげぜんまい１０に適応される。
【００９５】
次に、照射条件算出工程によって算出された照射条件に基づいて、水晶ウェハ１上に形成されたひげぜんまい１０の全数にフェムト秒レーザを照射し、ひげぜんまい１０の所定の箇所を非晶質に変化させてヤング率を変え、ひげぜんまい１０の歩度を調整する（レーザ照射工程：ＳＴ１５）。
【００９６】
次に、抜き取り歩度測定工程（ＳＴ１１）に戻り、再度、ひげぜんまい１０の歩度を測定し、判定工程（ＳＴ１３）で肯定判定がなされるまで工程ＳＴ１１〜ＳＴ１５を繰り返す。なお、製造工程を簡略化するために、１回のレーザ照射工程（ＳＴ１５）で製造工程を終了してもよい（破線で示す）。また、本実施形態の製造工程でひげぜんまい１０の歩度が基準値に達しない場合には、後述する第３の実施形態（図１１参照）によって追加の歩度調整を実施してもよい。
【００９７】
［第２の実施形態のひげぜんまいの抜き取り歩度測定工程の説明：図９］
次に、第２の実施形態のひげぜんまいの抜き取り歩度測定工程（ＳＴ１１）の一例を図９を用いて説明する。図９において、多数のひげぜんまい１０が形成された水晶ウェハ１を歩度測定システム６０に含まれるステージ６１に乗せ、このステージ６１を振動させることで、水晶ウェハ１上のすべてのひげぜんまい１０を所定の周波数で振動させる。ここで、ステージ６１は歩度測定システム６０の駆動部６２によって駆動されるが、駆動部６２は制御部６３によって制御され、水晶ウェハ１への振動が制御される。
【００９８】
水晶ウェハ１は、ステージ６１からの振動が加えられると、水晶ウェハ１上に形成されている個々のひげぜんまい１０が、それぞれの固有振動数で同時に振動することになる。なお、水晶ウェハ１上のひげぜんまい１０は、便宜上、４個を図示しているが、実際には多数のひげぜんまいが形成される。また、水晶ウェハ１上のひげぜんまい１０を振動させる手段は限定されず、多数のひげぜんまい１０を図示しない手段で順次一つずつ振動させてもよい。
【００９９】
次に、振動測定システム６０は、一例としてレーザドップラ振動測定器６４によって、
所定のレーザ光６５を水晶ウェハ１上のひげぜんまい１０に照射し、その振動状態を測定して、制御部６３は歩度測定データとして内部に記憶する。
【０１００】
ここで、歩度測定は、水晶ウェハ１上の多数のひげぜんまい１０を所定の割合でランダムに選択して測定する抜き取り方式を採用する。これにより、歩度測定の時間短縮が可能となる。なお、水晶ウェハ１上の任意のひげぜんまい１０を歩度測定するためには、レーザドップラ振動測定器６４を水晶ウェハ１上の各ひげぜんまい１０に対して相対的に移動させる移動手段が必要である。
【０１０１】
この移動手段としては、レーザドップラ振動測定器６４を図示しない手段で固定し、ステージ６１を図示しない手段によってＸ方向やＹ方向に移動させることで、水晶ウェハ１上の任意のひげぜんまい１０がレーザドップラ振動測定器６４の真下に来るように制御することで実現できる。また、他の手段としては、ステージ６１を固定して、レーザドップラ振動測定器６４を図示しない手段でＸ方向やＹ方向に移動させてもよい。
【０１０２】
［第２の実施形態のひげぜんまいのレーザ照射工程の説明：図９］
次に、第２の実施形態のレーザ照射工程（ＳＴ１５）の一例を図９を用いて説明する。なお、レーザ照射工程（ＳＴ１５）で用いられるレーザ照射システム７０の基本構成は、前述した歩度測定システム６０（図９参照）に近い構成であり、レーザ照射システム７０は、レーザドップラ振動測定器６４をレーザ照射器５０に変更し、制御部６３の歩度測定ソフトウェアをレーザ照射ソフトウェアに変更することで実現できる。従って、レーザ照射工程（ＳＴ１５）は、前述した抜き取り歩度測定工程（ＳＴ１１）を説明する図９を用いて説明し、システムの共通要素は同一符号を用いる。
【０１０３】
図９において、レーザ照射工程（ＳＴ１５）では、照射条件算出工程（ＳＴ１４）で得られた照射条件に基づいて、レーザ照射器５０からフェムト秒レーザ５１を水晶ウェハ１上のすべてのひげぜんまい１０に照射し、ぜんまい部１１の所定の領域を非晶質化してヤング率を低下させ、ひげぜんまい１０の歩度を調整する。なお、フェムト秒レーザ５１の強弱制御や照射領域決定等は、前述した第１の実施形態と同様であるので、ここでの説明は省略する。
【０１０４】
また、レーザ照射器５０を水晶ウェハ１の各ひげぜんまい１０に相対的に移動させる手段は、前述した歩度測定システム６０の移動手段と同様であるので説明は省略する。なお、水晶ウェハ１上のひげぜんまい１０は、多数形成されていることを前提にして説明したが、１枚の水晶ウェハに１つのひげぜんまいを形成して歩度調整をしてもよいし、また、各ひげぜんまい１０を水晶ウェハ１から分離し、ひげぜんまい１０の１つずつに対して歩度測定し、レーザ照射して歩度調整を実施してもよい。
【０１０５】
以上のように、第２の実施形態によるひげぜんまいの製造方法によれば、ウェハ上に多数形成されたひげぜんまいをウェハ状態で一括して歩度測定し、その測定データに基づいてウェハ状態のまま一括してレーザ照射による歩度調整を実施するので、扱いやすく作業性量産性に優れた高精度なひげぜんまいの製造方法を提供できる。また、歩度測定はウェハ上の多数のひげぜんまいを抜き取って測定するので、歩度測定時間を大幅に短縮でき、作業効率に優れたひげぜんまいの製造方法を実現できる。
【０１０６】
［第２の実施形態の変形例のひげぜんまいの製造工程の説明：図１０］
次に、第２の実施形態の変形例のひげぜんまいの製造方法の工程を図１０のフローチャートを用いて説明する。ここで、第２の実施形態の変形例のひげぜんまいの製造方法は、結晶構造の単一のウェハに複数のひげぜんまいを形成し、ひげぜんまいの集合体として一括して製造し、且つ、歩度測定はウェハ上の全数のひげぜんまいに対して実施する製造方
法である。
【０１０７】
図１０のフローチャートにおいて、まず、結晶構造を有する材料のウェハに、エッチング技術を用いて多数のひげぜんまいの外形形状を形成する（外形形成工程：ＳＴ２０）。この外形形成工程（ＳＴ２０）は、前述した第１の実施形態のひげぜんまいの外形形成工程（ＳＴ１：図３、図４参照）と同様であるので、詳細な説明は省略する。なお、以降の説明では、水晶によるひげぜんまいを前提として説明し、この外形形成工程（ＳＴ２０）で形成されたひげぜんまいは、第１の実施形態のひげぜんまい１０の形状（図２参照）と同様である。
【０１０８】
次に、多数のひげぜんまい１０が形成された水晶ウェハ１を歩度測定システムに乗せ、水晶ウェハ１を振動させながら、振動測定器によって水晶ウェハ１上の全数のひげぜんまい１０の固有振動数（歩度）を順次測定して歩度測定データを取得し、測定したひげぜんまい１０の個々の座標位置データと共に記憶する（全数歩度測定工程：ＳＴ２１）。なお、この全数歩度測定工程（ＳＴ２１）は、前述した第２の実施形態による抜き取り歩度測定工程（ＳＴ１１）と同様に歩度測定システム６０（図９参照）によって実施するので詳細な説明は省略する。
【０１０９】
次に、全数歩度測定工程（ＳＴ２１）で取得した歩度測定データと座標位置データとをひげぜんまい１０毎に個別に読み出し、その歩度測定データと所定の基準値とを比較する（個別比較工程：ＳＴ２２）。
【０１１０】
次に、個別に読み出されたひげぜんまい１０の歩度測定データの比較結果に基づいて、歩度測定データが所定の基準値内であるか否かを判定する（判定工程：ＳＴ２３）。ここで、肯定判定（基準値内）であれば、そのひげぜんまい１０に対してはレーザ照射の必要が無いので工程ＳＴ２６に進み、否定判定（基準値外）であれば、次の工程ＳＴ２４へ進む。
【０１１１】
次に、判定工程ＳＴ２３が否定判定の場合、レーザ照射による歩度調整を行うためのレーザ照射の条件を算出する（照射条件算出工程：ＳＴ２４）。この照射条件算出工程（ＳＴ２４）は、第２の実施形態の照射条件算出工程（ＳＴ１４）と同様であるので説明は省略する。
【０１１２】
次に、照射条件算出工程（ＳＴ２４）によって算出された照射条件に基づいて、水晶ウェハ１上に形成された個別のひげぜんまい１０にフェムト秒レーザを照射し、ひげぜんまい１０の所定の箇所を非晶質に変化させてヤング率を変え、ひげぜんまい１０の歩度を調整する（個別レーザ照射工程：ＳＴ２５）。
【０１１３】
この個別レーザ照射工程（ＳＴ２５）は、前述した第２の実施形態によるレーザ照射工程（ＳＴ１５）で用いたレーザ照射システム７０（図９参照）によって実施するので詳細な説明は省略する。なお、個々のひげぜんまい１０をレーザ照射器５０（図９参照）の真下に移動させる必要があるが、歩度測定データと共に読み出した各ひげぜんまい１０の座標置データを参照して、ひげぜんまい１０を相対的に移動させる制御を行う。
【０１１４】
次に、個別比較工程（ＳＴ２２）が水晶ウェハ１上のすべてのひげぜんまい１０に対して実施されたかを判定する（終了判定工程：ＳＴ２６）。ここで、すべてのひげぜんまい１０に対して個別比較工程（ＳＴ２２）が終了したのであれば（肯定判定）、ひげぜんまい製造工程を終了し、終了していなければ（否定判定）、個別判定工程（ＳＴ２２）へ戻り、工程ＳＴ２２〜ＳＴ２６を繰り返す。
【０１１５】
以上のように、第２の実施形態の変形例によるひげぜんまいの製造方法によれば、ウェハ上に多数形成されたひげぜんまいの全数を歩度測定し、その測定データに基づいて個別にレーザ照射条件を算出し、レーザ照射による歩度調整を実施するので、１枚のウェハ内でひげぜんまいの歩度がばらついていたとしても、そのばらつきを吸収し、高精度に調整されたひげぜんまいをウェハ毎に一括して製造することができる。この結果、量産性に優れ、且つ、高精度なひげぜんまいの製造方法を提供できる。
【実施例３】
【０１１６】
［第３の実施形態のひげぜんまいの製造工程の説明：図１１］
次に、第３の実施形態のひげぜんまいの製造方法の工程を図１１のフローチャートを用いて説明する。ここで、第３の実施形態のひげぜんまいの製造方法は、前述の第１又は第２の実施形態のひげぜんまいの製造方法を実施した後に、さらに歩度を調整する場合に適した製造方法である。
【０１１７】
図１１において、多数のひげぜんまいが形成された水晶ウェハ１を歩度測定システム６０（図９参照）に乗せ、水晶ウェハ１を振動させながら水晶ウェハ１上のひげぜんまい１０の固有振動数（歩度）を抜き取りによって測定する（抜き取り歩度測定工程：ＳＴ３０）。
【０１１８】
次に、抜き取り歩度測定工程（ＳＴ３０）で得られた歩度測定データを平均化し、その歩度平均化データに基づいて、水晶ウェハ１をエッチングするエッチング時間を算出する（エッチング時間算出工程：ＳＴ３１）。ここで、歩度の調整幅が大きければ、エッチング時間は長く設定され、歩度の調整幅が小さければ、エッチング時間は短く設定される。
【０１１９】
次に、算出されたエッチング時間に基づいて、水晶ウェハ１をウェットエッチングする（ウェットエッチング工程：ＳＴ３２）。なお、このウェットエッチング工程の詳細は後述する。
【０１２０】
次に、エッチング加工が終了した水晶ウェハ１を、再度、歩度測定システム６０（図９参照）に乗せ、水晶ウェハ１上に形成されているひげぜんまい１０の歩度を確認する（歩度確認工程：ＳＴ３３）。
【０１２１】
次に、再度測定したひげぜんまいの歩度が所定の基準値内であるか否かを判定する（判定工程：ＳＴ３４）。ここで、肯定判定（基準値内）であれば、製造工程は終了し、もし、否定判定（基準値外）であれば、工程ＳＴ３１に戻って再度、エッチングを実施してもよい。
【０１２２】
［第３の実施形態のひげぜんまいのウェットエッチング工程の説明：図１２］
ここで、水晶には、その結晶構造に起因してエッチング異方性があり、結晶の方向によってエッチング速度が異なるという特性を有している。すなわち、一般にＺカット水晶ウェハを用いた場合、横方向（Ｘ軸方向）よりも厚み方向（Ｚ´軸方向）の削り量の方が、はるかに大きくなる特性を有している。しかし、フェムト秒レーザの照射によって非晶質になった箇所は、エッチング異方性が失われるので、厚み方向（Ｚ´軸方向）だけでなく、横方向（Ｘ軸方向）も同じように削られる（等方性エッチング）。
【０１２３】
図１２は、水晶によるひげぜんまい１０を所定の時間でウェットエッチングした場合のレーザ照射の有無によるエッチングの違いを模式的に例示したぜんまい部１１の一部の拡大断面図である。図１２（ａ）は、フェムト秒レーザの照射がなく、ぜんまい部１１の内部が結晶領域１１ａである場合のぜんまい部１１のエッチング状態を示しており、前述したエッチング異方性によって、ぜんまい部１１の厚み方向（Ｚ´軸方向）は大きく削られ
るが（エッチング前の状態は破線で示す）、横方向（Ｘ軸方向）は、ほとんど削られない。
【０１２４】
一方、図１２（ｂ）は、フェムト秒レーザの照射によって、ぜんまい部１１の内部全体が非晶質領域１１ｄとなった場合のエッチング状態を示しており、エッチング異方性が失われた結果、等方性エッチングとなって、ぜんまい部１１の厚み方向（Ｚ´軸方向）も横方向（Ｘ軸方向）も同じように削られる（エッチング前の状態は破線で示す）。
【０１２５】
従って、フェムト秒レーザの照射によって、照射領域が非晶質となったひげぜんまい１０を所定のエッチング液に浸漬させて所定の時間ウェットエッチングすると、その非晶質領域１１ｄ（図１２（ｂ））が結晶領域１１ａ（図１２（ａ））よりも削られる面積が大きくなり、この結果、内部全体が非晶質領域１１ｄであるぜんまい部１１の断面積は結晶領域１１ａの断面積より小さくなる（すなわち、非晶質領域１１ｄの部分が細くなる）。
【０１２６】
これにより、非晶質領域１１ｄのヤング率がエッチング以前と比較して小さくなるので、結果としてひげぜんまい１０の歩度が低下する。このウェットエッチングによる歩度の低下は、エッチング時間に依存するので、歩度測定の結果から歩度の調整幅を算出し、この歩度調整幅からエッチング時間を決定してウェットエッチングを実施することで、ひげぜんまいの歩度をエッチング時間の違いによって調整することが可能となる。
【０１２７】
以上のように、第３の実施形態によるひげぜんまいの製造方法によれば、フェムト秒レーザを照射して歩度調整したひげぜんまいをウェットエッチング工程によって、さらにヤング率を変えて歩度を調整できるので、ひげぜんまいの歩度の追加調整が可能となる。
【０１２８】
この第３の実施形態によるひげぜんまいの製造方法は、たとえば、第２の実施形態によるフェムト秒レーザの照射で、ひげぜんまい１０の歩度調整が基準の歩度に達しなかった場合に、追加の歩度調整方法として有効である。すなわち、基準の歩度に調整できずに不良となるはずの水晶ウェハを第３の実施形態によるウェットエッチングによって追加歩度調整を行うことで、不良ウェハを良品とすることが可能であり、ウェハ歩留まりを向上できる効果がある。
【０１２９】
また、第３の実施形態によるひげぜんまいの製造方法は、第１の実施形態の後工程として実施してもよい。すなわち、駆動機構４０にひげぜんまい１０を組み込み、フェムト秒レーザの照射で歩度調整したが、歩度が基準値に達しなかった場合、ひげぜんまい１０を駆動機構４０から取り外して、第３の実施形態を実施して歩度調整を行い、再度、駆動機構４０に組み込んでもよい。
【実施例４】
【０１３０】
［第４の実施形態のひげぜんまいの製造工程の説明：図１３］
次に、第４の実施形態のひげぜんまいの製造方法の工程を図１３のフローチャートを用いて説明する。ここで、第４の実施形態のひげぜんまいの製造方法は、前述の第１から第３の実施形態のひげぜんまいの製造方法と組み合わせて実施することに適した製造方法である。
【０１３１】
図１３において、水晶ウェハ１上のひげぜんまい１０の表面に、ひげぜんまい１０とは結晶構造の異なる保護膜を形成する（保護膜形成工程：ＳＴ４０）。なお、保護膜形成工程の詳細は後述する。
【０１３２】
次に、保護膜が形成された水晶ウェハ１を歩度測定システム６０（図９参照）に乗せ、水晶ウェハ１上のひげぜんまい１０の固有振動数（歩度）を測定して、歩度測定データを
取得する（歩度測定工程：ＳＴ４１）。この歩度測定工程（ＳＴ４１）では、水晶ウェハ１上のひげぜんまい１０を抜き取り方式で測定してもよいし、全数の歩度を測定してもよい。ここで、表面に保護膜が形成されたひげぜんまい１０は、強度が強くなってヤング率が上昇するので、ひげぜんまいの歩度は保護膜形成前と比較して速くなっている。
【０１３３】
次に、歩度測定工程（ＳＴ４１）で得た歩度測定データに基づいて、保護膜をトリミングするトリミング量を算出し、ひげぜんまい１０の表面に形成された保護膜にレーザを照射して保護膜をトリミングする（トリミング工程：ＳＴ４２）。ここで、トリミング装置としては、第２の実施形態で示したレーザ照射システム７０（図９参照）を用いることができる。このトリミング工程（ＳＴ４２）によって、ひげぜんまい１０の表面に形成された保護膜の一部が除去されるので、その除去された保護膜の量に応じて、ひげぜんまい１０のヤング率が減少し、歩度は遅くなる方向へ調整される。
【０１３４】
次に、トリミング工程（ＳＴ４２）が終了した水晶ウェハ１を再度歩度測定し、ひげぜんまい１０の歩度を確認する（歩度確認工程：ＳＴ４３）。
【０１３５】
次に、再度測定したひげぜんまい１０の歩度が所定の基準値内であるか否かを判定する（判定工程：ＳＴ４４）。ここで、肯定判定（基準値内）であれば、製造工程は終了し、否定判定（基準値外）であれば、工程ＳＴ４２に戻って再度、トリミングを実施してもよい。
【０１３６】
すなわち、第４の実施形態は、ひげぜんまい１０の表面に保護膜を形成することで、歩度が速くなるように変化させ、そのあとで、保護膜を歩度測定データに基づいてトリミングすることで、歩度を遅くなる方向に変化させて、基準値の範囲に入るように調整するのである。
【０１３７】
［第４の実施形態のひげぜんまいの保護膜形成工程とトリミング工程の説明：図１４］
次に、第４の実施形態の保護膜形成工程とトリミング工程の一例を図１４を用いて説明する。図１４は保護膜形成工程後にトリミング工程を実施したひげぜんまい１０の平面図であり、図１４において、保護膜形成工程（ＳＴ４０）で、ひげぜんまい１０のぜんまい部１１の全面に保護膜としての金属膜１５（白抜き部分）が形成される。
【０１３８】
この金属膜１５は、一例としてクロム（Ｃｒ）を下地にしてその上に金（Ａｕ）を設けた金属膜を形成する。この金属膜１５は知られている蒸着技術やスパッタ技術を用いて形成することができる。この金属膜１５は、ひげぜんまい１０のぜんまい部１１の全面に形成されるが、とくに限定されず部分的に形成してもよい。
【０１３９】
そして、トリミング工程（ＳＴ４２）で、ぜんまい部１１の所定の箇所にフェムト秒レーザ（図示せず）が照射されて、金属膜１５が除去されたトリミング領域１６（黒塗りつぶし部分）が形成され歩度が調整される。すなわち、レーザ照射システム７０（図９参照）のレーザ照射器５０から、ひげぜんまい１０に形成された金属膜１５にフェムト秒レーザ５１を照射する。すると、フェムト秒レーザ５１が照射された金属膜１５の箇所は溶けて飛散し、水晶の素地が露出したトリミング領域１６が形成される。
【０１４０】
このトリミング領域１６の範囲は、ひげぜんまい１０の歩度が基準値からどれだけずれているかによって決定される。すなわち、ひげぜんまい１０の歩度が基準値から大きくずれていれば、トリミング領域１６は広く設定され、ひげぜんまい１０の歩度が基準値から少なくずれていれば、トリミング領域１６は狭く設定される。
【０１４１】
以上のように、第４の実施形態によるひげぜんまいの製造方法によれば、ひげぜんまい
１０の表面に金属膜１５を形成し、その金属膜１５の所定の領域をレーザによってトリミングすることで、ひげぜんまい１０のヤング率を変えて歩度を調整することが可能となる。
【０１４２】
ここで、ひげぜんまい１０に金属膜１５を形成すると、ひげぜんまい１０のヤング率が大きくなって歩度が速くなるので、この第４の実施形態によるひげぜんまいの製造方法は、ひげぜんまいの歩度が基準値に対して遅くなった場合の歩度調整方法として有効である。たとえば、第２および第３の実施形態によって歩度調整したが、調整しすぎて歩度が基準値を超えて基準値より遅くなってしまった場合などで、この第４の実施形態は有効である。
【０１４３】
また、第４の実施形態によるひげぜんまいの製造方法は、第１の実施形態の後工程として実施してもよい。すなわち、駆動機構４０にひげぜんまい１０を組み込み、フェムト秒レーザの照射で歩度調整したが、歩度が基準値より遅くなってしまった場合、ひげぜんまい１０を駆動機構４０から取り外して、第４の実施形態を実施して歩度調整を行い、再度、駆動機構４０に組み込んでもよい。
【０１４４】
また、第４の実施形態によるひげぜんまいの製造方法は、フェムト秒レーザの照射による歩度調整の前工程として実施してもよい。たとえば、各実施形態の外形形成工程の後に、予め所定の箇所に金属膜１５を形成し、必要に応じてトリミングによってひげぜんまい１０の歩度を基準値より速く設定した後、レーザ照射工程によるフェムト秒レーザの非晶質化によって、歩度を遅らせて基準値に合わせ込む調整を実施してもよい。
【０１４５】
また、第４の実施形態によるひげぜんまいの製造方法は、ぜんまい部１１に金属膜１５を形成することで質量を重くして、ひげぜんまい１０の歩度を遅らせて調整する歩度調整手段として用いることも可能である。すなわち、ぜんまい部１１に形成する金属膜１５の材料選択、および金属膜１５の厚みやトリミング領域等の選択によって、ヤング率の影響よりも質量の影響が大きいように金属膜１５を形成することで実現できる。
【０１４６】
このように、第４の実施形態によるひげぜんまいの製造方法は、フェムト秒レーザの照射による歩度調整と組み合わせて実施することで、ひげぜんまい１０の歩度調整を幅広く、且つ、きめ細かく実施できる効果がある。なお、金属膜１５をトリミングするレーザは、フェムト秒レーザに限定されるものではない。
【実施例５】
【０１４７】
［第５の実施形態のひげぜんまいの説明：図１５］
次に、第５の実施形態として、結晶材料が非晶質である場合を例として図１５を用いて説明する。非晶質の材料としては、アモルファスシリコンやポリシリコンを用いることができるが、本実施形態では、アモルファスシリコンを例にして説明する。
【０１４８】
第５の実施形態のひげぜんまいは、結晶材料としてアモルファスシリコンを用いるという点を除いて、レーザ照射を行って歩度調整することなどは、すでに説明した実施形態と同様である。したがって、ひげぜんまいを製造し歩度調整する手順も同様であり、処理の流れを示すフローチャートは図１を参照する。
まず、ひげぜんまい１００の外形形成工程を説明する。この工程は、第１の実施形態の外径形成工程（ＳＴ１）に相当するものである。
【０１４９】
ここで図１５は、シリコンウェハ上に形成されるひげぜんまい１００のぜんまい部１１０の断面の一部を模式的に示す断面図である。ひげぜんまい１００は図２に示すひげぜんまい１０に、ぜんまい部１１０は図２に示すぜんまい部１１に、それぞれ相当する。した
がって、外形形状も図２に示す例と同じとなる。
【０１５０】
本実施形態のひげぜんまい１００は、アモルファスシリコンにより構成する。ひげぜんまい１００の外径形成工程は、すでに説明した他の実施形態と同様に、アスペクト比が高いエッチングが可能なドライエッチング技術を用いることができる。
【０１５１】
図１５において、図１５（ａ）に示すように、ベースとなるシリコンウェハ２０上に、ドライエッチングを行う際のストッパとして機能するＳｉＯ2層２１０を公知の成膜技術や酸化技術で形成し、さらにその上に、ひげぜんまいとなるアモルファスシリコン層２２０を公知の成膜技術で形成する。
【０１５２】
このアモルファスシリコン層２２０は、ひげぜんまい１００を構成する部分であるから、すでに説明した他の実施形態と同様に、ぜんまい部の厚さを１００〜２００μｍとしたときに、それと同等な膜厚で形成する。
【０１５３】
次に、図１５（ｂ）に示すように、アモルファスシリコン層２２０の表面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によって、ひげぜんまいの形状に基づいたマスク２３を形成する。
【０１５４】
次に、図１５（ｃ）に示すように、エッチングガス（例えば、ＣＦ4、ＳＦ6、ＨＢｒなど）（矢印Ｆ）を用いて、アモルファスシリコン層２２０をドライエッチングする。これにより、シリコンウェハ２０上にひげぜんまい１００の外形が形成される。
【０１５５】
次に、図１５（ｄ）に示すように、マスク２３を除去し、さらに図１５（ｅ）に示すように、図示しない所定のエッチング液（例えば、フッ硝酸）によってウェットエッチングすることで、ＳｉＯ2層２１０を除去することで、アモルファスシリコン層２２０が離断し、非晶質のぜんまい部１１０（すなわちひげぜんまい１００）が形成される。
【０１５６】
以上、結晶材料がアモルファスシリコンの場合のひげぜんまいの製造方法を説明した。アモルファスとは、一般に長距離秩序はないが短距離秩序がある状態をいう。アモルファスシリコン層２２０は、シリコン原子のみからなる構造でなくてもよく、短距離秩序としてシリコン原子を中心にして、頂点に例えば酸素原子を有するような正四面体構造を有してもよい。もちろん、アモルファスシリコン層２２０の構造を変えるとひげぜんまい１００のヤング率も変わるから、欲するヤング率に鑑みてその構造を選択すればよい。
【０１５７】
また、非晶質の材料は、ポリシリコンでもよい。その場合は、上記図１５（ａ）に示す工程において、ＳｉＯ2層２１０の上にポリシリコンを形成する。その方法は、公知の成膜技術を用いることができるため、説明は省略する。
【０１５８】
［第５の実施形態のひげぜんまいのレーザ照射による晶質化の説明：図１６］
次に、レーザ照射工程において、ひげぜんまい１００のぜんまい部１１０にレーザを照射することで、ぜんまい部１１０の晶質化がどのように行われるかを、図１６を用いて説明する。上述の通り、このレーザ照射工程は、第１の実施形態のレーザ照射工程（ＳＴ６）に相当する。なお、レーザはフェムト秒レーザ５１として説明する。
【０１５９】
ここで、図１６は、ぜんまい部の一部を拡大した断面図であって図７に示す部分と同等な部分であり、図６（ａ）に示す、歩度調整に効果的である照射領域Ｅに相当する領域におけるぜんまい部の一部である。
【０１６０】
図１６（ａ）は、フェムト秒レーザ５１の照射が弱い場合を例示しており、照射される
ぜんまい部１１０の晶質領域１１０ｂは、図示するように、ぜんまい部１１０の内部に部分的に形成される。なお、晶質領域１１０ｂ以外の周辺は、非結晶領域１１０ａである。
【０１６１】
また、図１６（ｂ）は、フェムト秒レーザ５１の強さが中程度の場合を例示しており、照射されるぜんまい部１１０の晶質領域１１０ｃは、図示するように、ぜんまい部１１０の内部の大部分に形成される。
【０１６２】
また、図１６（ｃ）は、フェムト秒レーザ５１の照射が強い場合を例示しており、照射されるぜんまい部１１０の晶質領域１１０ｄは、図示するように、ぜんまい部１１０の内部全体に形成される。
【０１６３】
フェムト秒レーザ５１の強弱は、すでに説明した第１の実施形態と同様に、レーザ出力、照射周波数、照射角度のうち、少なくとも１つを歩度の測定結果に基づいて照射条件を算出し制御することで実施される。すなわち、レーザ出力、照射周波数、照射角度の少なくとも１つの条件を変えることで、ぜんまい部１１０に照射される単位時間あたりのエネルギー量を変えることができ、晶質領域の範囲を変化させて、ひげぜんまいのヤング率を調整することができる。
【０１６４】
すなわち、図１６（ａ）に示すように、晶質領域１１０ｂが、ぜんまい部１１０の内部の小さな領域に形成されていれば、ヤング率の増加はわずかなので、歩度の変化（向上）は小さくなる。また、図１６（ｃ）に示すように、晶質領域１１０ｄが、ぜんまい部１１０の内部全体に形成されれば、ヤング率の増加は大きくなり、それによる歩度の変化（向上）も大きくなるので、歩度の調整幅を拡大することができる。
【０１６５】
また、すでに説明した第１の実施形態と同様に、フェムト秒レーザ５１の照射範囲を変えることで、照射領域の範囲や位置を変えて歩度を調整することができる。すなわち、歩度調整に効果的である照射領域Ｅの角度θを変えるのである。
【０１６６】
もちろん、フェムト秒レーザ５１の焦点深度を変えることで、歩度を調整することもできる。すなわち、フェムト秒レーザ５１の焦点深度を調整して、図１６で示すように、ぜんまい部１１０の断面の中心部Ｄ付近にフェムト秒レーザ５１を集光させることで、中心部Ｄ付近の単位面積あたりのエネルギー量を大きくすることができ、ぜんまい部１１０の晶質化を確実に実施できる。このように、フェムト秒レーザ５１は集光させることによって、二酸化シリコンが透明材料であったとしても晶質化できる。
【０１６７】
第５の実施形態によるひげぜんまい１００は、すでに説明した実施形態と同様に、ひげぜんまい１００を駆動機構（たとえば時計）に組み込み後、レーザ照射によって歩度をきめ細かく高精度に調整することができる。
【０１６８】
また、ひげぜんまい１００の内部を晶質化することでヤング率を変化させ歩度調整するので、表面を削り取るような調整で発生するひげぜんまいの残渣の周囲への飛散もない。
【０１６９】
もちろん、フェムト秒レーザの照射によって、ひげぜんまい１００の伸縮のバランスを改善できるので、等時性に優れたひげぜんまいを製造することができる。
【０１７０】
以上説明した第５の実施形態は、ひげぜんまいの結晶構造が非晶質である例であって、すでに説明したように、レーザ照射を行って歩度調整することなどは、すでに説明した実施形態と同様である。したがって、第５の実施形態で説明したひげぜんまい１００に第２から第４の実施形態の製造方法を摘要してもよいことは無論である。
【０１７１】
なお、本発明の実施形態で示したフローチャートや断面図等は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を満たすものであれば、任意に変更してよい。
【０１７２】
例えば、第５の実施形態において、結晶材料が非晶質である材料として、アモルファスシリコン及びポリシリコンを説明したが、これらを積層してもよいことは無論である。すなわち、図１５に示すシリコンウェハ２０上にＳｉＯ2層２１０を形成した後、アモルファスシリコンとポリシリコンとを積層するのである。双方の材料は硬さが異なるため、ひげぜんまいを構成したときのヤング率も異なる。双方の材料を積層することで欲するヤング率のひげぜんまいを構成することができる。
【０１７３】
そして、図１６に示すように、レーザ照射によるぜんまい部１１０の晶質化も、積層したアモルファスシリコン及びポリシリコンの双方、又はどちらか一方を行うなど、欲するひげぜんまいの性能に鑑みて自由に決めることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１７４】
本発明のひげぜんまいの製造方法は、ひげぜんまいの歩度を高精度に、且つ、容易に調整できるので、とくに機械時計に組み込まれる調速機構としてのひげぜんまいの製造方法として、幅広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１７５】
１  水晶ウェハ
１０  ひげぜんまい
１１ぜんまい部
１１ａ  結晶領域
１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ  非晶質領域
１２  ひげ玉
１２ａ  貫通孔
１２ｂ  接続部
１３  ひげ持
１５  金属膜
１６  トリミング領域
３０  テンプ
４０  駆動機構
５０  レーザ照射器
５１  フェムト秒レーザ
６０  歩度測定システム
６４  レーザドップラ振動測定器
７０  レーザ照射システム
１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ  晶質領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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