(57)【要約】音叉型振動子の圧電振動片には、基部と複数の脚部とが備えられている。各脚部には、表裏主面と両側面で極の異なる励振電極が形成され、両側面の励振電極がお互いに共通接続されている。また、圧電振動片の各脚部の先端部に周波数調整するための金属膜が形成され、ビーム照射によって先端部の側面もしくは先端面の少なくとも一面に形成した金属膜を除去することにより周波数調整を行う。
2004100365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と複数の脚部とを備えるとともに、前記各脚部に周波数調整するための金属膜を形成した圧電振動片の前記金属膜の一部を、ビーム照射によって除去することにより、この圧電振動片を設けた音叉型振動子の発振周波数を調整する周波数調整方法において、
前記金属膜を前記各脚部の側面もしくは先端面の少なくとも一面を含む先端部に形成し、この側面もしくは先端面の少なくとも一面に形成した前記金属膜を除去することにより周波数調整を行うことを特徴とする音叉型振動子の周波数調整方法。
【請求項２】
前記脚部の幅方向の少なくとも一側部の稜部分に対して前記脚部の厚み方向へビーム照射して、前記脚部の前記側面に形成した前記金属膜を厚み方向へライン状に除去することにより周波数調整を行うことを特徴とする請求項１記載の音叉型振動子の周波数調整方法。
【請求項３】
前記脚部の幅方向の前記一側面から前記表裏主面を経由して前記他側面へとビーム照射して、前記脚部に形成した前記金属膜を前記表裏主面と前記両側面の全周にわたってライン状に除去することにより周波数調整を行うことを特徴とする請求項１記載の音叉型振動子の周波数調整方法。
【請求項４】
前記脚部の先端部の稜部分に対して前記脚部の厚み方向へビーム照射して、前記脚部の前記先端面に形成した前記金属膜を厚み方向へライン状に除去することにより周波数調整を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の音叉型振動子の周波数調整方法。
【請求項５】
前記脚部の前記先端面と前記表裏主面とをビーム照射して、前記脚部に形成した前記金属膜を前記表裏主面と前記先端面とにわたってライン状に除去することにより周波数調整を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の音叉型振動子の周波数調整方法。
【請求項６】
前記脚部に形成された前記金属膜をビーム照射して前記金属膜をライン状に除去することにより周波数粗調整する粗調整工程と、
前記金属膜をライン状に除去する第１の周波数微調整、または、前記金属膜をドット状に除去する第２の周波数微調整のうち、いずれか１つ以上を選択的に実施する微調整工程と、を有することを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の音叉型振動子の周波数調整方法。
【請求項７】
前記脚部に形成された前記金属膜をビーム照射して前記金属膜をライン状に除去することにより周波数粗調整する粗調整工程と、
前記金属膜をライン状に除去する第１の周波数微調整と、前記金属膜をドット状に除去する第２の周波数微調整とを同時に実施する微調整工程と、を有することを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の音叉型振動子の周波数調整方法。
【請求項８】
前記第１の周波数微調整は、前記粗調整した領域より前記基部側の前記金属膜をライン状に除去し、
前記第２の周波数微調整は、前記基部側の前記金属膜をドット状に除去することを特徴とする請求項６または７に記載の音叉型振動子の周波数調整方法。
【請求項９】
前記ラインの幅を可変させることを特徴とする請求項２乃至８のいずれかに記載の音叉型振動子の周波数調整方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の音叉型振動子の周波数調整方法によって周波数調整されたことを特徴とする音叉型振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、音叉型振動子の周波数調整方法並びにその方法によって周波数調整された音叉型振動子に係る。
【背景技術】  音叉型振動子（以下、これを振動子と呼ぶ）の生産工程の１つとして発振周波数調整工程がある。この工程における従来の周波数調整方法として、例えば、特開２００２−１６４７５９号公報に開示された振動子の周波数調整方法がある。
この特開２００２−１６４７５９号公報に開示された振動子には、その内部に圧電振動片（以下、これを振動片と呼ぶ）が設けられている。この振動片には、基部と２本の脚部とが備えられている。また、２本の脚部の表裏主面には周波数調整するための金属膜が形成されている。
この特開２００２−１６４７５９号公報に開示された振動子の周波数調整方法では、振動片の脚部の表裏主面に形成された周波数調整用錘としての金属膜の表裏主面一部をレーザ照射によって除去しながら発振周波数を調整する。つまり、金属膜に対してレーザを照射して、この金属膜を部分的に除去し、これによって振動子の発振周波数を高くしてその発振周波数を測定する。そして、振動子の周波数測定値が目標値に達するまでレーザ照射と周波数測定とを繰り返す。
具体的にＹＡＧレーザ等を使用した場合、１ヶ所のレーザ照射により、金属膜上に直径２０μｍ程度の金属膜が除去され、除去エリア（以下、これを除去ドットと呼ぶ）が生じる。これによって、振動子の発振周波数は２〜３ｐｐｍだけ上昇することになる。つまり、レーザ照射の度に振動子の発振周波数が２〜３ｐｐｍずつ上昇していき、このレーザ照射後の発振周波数を測定して、周波数測定値が目標値に達した時点で周波数調整作業を終了する。
ところで、上述のような周波数調整方法では、脚部の表裏主面の金属膜に対して直交する方向からレーザを照射するため、粗調整する際には複数の除去ドットを形成する。特に、調整前の発振周波数と目標周波数との差が比較的大きい場合、形成する除去ドットの数が多くなる。しかしながら、上述のような周波数調整方法では、除去ドットの増加に比例して、脚部の表裏主面の限られた金属膜の領域に対する周波数調整作業が不安定になったり、振動子の生産効率の低下を招く。
また、近年、振動子の小型化が求められており、これに伴なって、振動子に設けられた振動片の小型化も求められている。そのため、振動片の小型化に伴い、調整用の金属膜の領域も小さくなるので、従来の振動子の周波数調整方法を用いて、限られた調整用の金属膜の領域で、金属膜周波数調整量を大きくする（粗調整）ことは難しい。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小型の振動片であっても、小型の振動片表面に形成された金属膜の一部をビーム照射によって除去しながら振動子の発振周波数を調整していく調整手法に対して、その周波数調整作業の安定化を図り、振動子の生産効率を向上させることにある。
【発明の開示】
−発明の概要−
そこで、上記の目的を達成するため、本発明にかかる音叉型振動子の周波数調整方法は、基部と複数の脚部とを備えるとともに、前記各脚部に周波数調整するための金属膜を形成した圧電振動片の前記金属膜の一部を、ビーム照射によって除去することにより、この圧電振動片を設けた音叉型振動子の発振周波数を調整する周波数調整方法において、前記金属膜を前記各脚部の側面もしくは先端面の少なくとも一面を含む先端部に形成し、この側面もしくは先端面の少なくとも一面に形成した前記金属膜を除去することにより周波数調整を行うことを特徴とする。
本発明によれば、上記金属膜を上記各脚部の側面もしくは先端面の少なくとも一面を含む先端部に形成し、この側面もしくは先端面の少なくとも一面に形成した上記金属膜を除去することにより周波数調整を行うので、圧電振動片の小型化により限られた調整用の上記金属膜の領域をより有効に活用可能となる。
また、上記主面に形成された上記金属膜の有効エリアを確保することが可能となるので、後工程で施す別手法による微調整手法（ミーリング法、パーシャル蒸着法等）による金属膜の付加除去が安定して実施可能となる。つまり、ミーリング法では、上記側面のみをレーザで除去して粗調整した後、残った上記主面の上記金属膜の全てを微調整用の質量として使用することが可能となるので、安定した上記金属膜除去による微調整が実施可能となる。パーシャル蒸着法では、上記側面のみをレーザで除去して粗調整した後、残った上記主面の上記金属膜の全てを微調整用の下地金属として使用することが可能となるので、安定した金属膜付加による微調整が実施可能となる。
上記方法において、上記脚部の幅方向の少なくとも一側部の稜部分に対して上記脚部の厚み方向へビーム照射して、上記脚部の上記側面に形成した上記金属膜を厚み方向へライン状に除去することにより周波数調整を行ってもよい。
この場合、上述の作用効果に加えて、上記脚部の幅方向の少なくとも一側部の稜部分に対して上記脚部の厚み方向へビーム照射して、上記脚部の上記側面に形成した上記金属膜を厚み方向へライン状に除去することにより周波数調整を行うので、１回のビーム照射での上記側面の上記金属膜の除去ドットもライン状に大きく形成することが可能となる。そのため、周波数調整効率が極めて高くなり、周波数調整にばらつきを生じることなく、極めて安定した周波数調整作業が可能となる。
また、上記脚部主面の上記金属膜の領域に大小に影響されることなく、上記脚部側面の上記金属膜による一定の周波数調整量を確保することが可能となるので、周波数調整作業効率を低下させることなく圧電振動片の小型化に対応することが可能となる。
上記方法において、上記脚部の幅方向の上記一側面から上記表裏主面を経由して上記他側面へとビーム照射して、上記脚部に形成した上記金属膜を上記表裏主面と上記両側面の全周にわたってライン状に除去することにより周波数調整を行ってもよい。
この場合、上述の作用効果に加えて、上記脚部の幅方向の上記一側面から上記主面を経由して上記他側面へとビーム照射することにより、上記脚部に形成された上記金属膜を上記表主面と上記両側面だけでなく、当該脚部を透過して上記脚部に形成された上記金属膜を上記裏主面も除去され、１回のビーム照射で上記各脚部主面の上記金属膜の一部が全周にわたってライン状に除去されるので、周波数調整にばらつきを生じることなく、極めて効率的かつ安定した周波数調整作業が可能となる。
また、上記脚部主面の金属膜の領域に大小に影響されることなく、上記脚部主面の上記金属膜による一定の周波数調整量を確保することが可能となるので、小型化された圧電振動片の周波数調整量を大きくして、振動子の生産効率を飛躍的に向上させることが可能となる。
上記方法において、上記脚部の先端部の稜部分に対して上記脚部の厚み方向へビーム照射して、上記脚部の上記先端面に形成した上記金属膜を厚み方向へライン状に除去することにより周波数調整を行ってもよい。
この場合、上述の作用効果に加えて、上記脚部の先端部の稜部分に対して上記脚部の厚み方向へビーム照射して、上記脚部の上記先端面に形成した上記金属膜を厚み方向へライン状に除去することにより周波数調整を行うので、１回のビーム照射での先端面の上記金属膜の除去ドットもライン状に大きく形成することが可能となる。そのため、周波数調整効率が極めて高くなり、周波数調整にばらつきを生じることなく、極めて安定した周波数調整作業が可能となる。
また、上記脚部主面の上記金属膜の領域に大小に影響されることなく、上記脚部先端面の金属膜による一定の周波数調整量を確保することが可能となるので、周波数調整作業効率を低下させることなく圧電振動片の小型化に対応することが可能となる。
上記方法において、上記脚部の上記先端面と上記表裏主面とをビーム照射して、上記脚部に形成した上記金属膜を上記表裏主面と上記先端面とにわたってライン状に除去することにより周波数調整を行ってもよい。
この場合、上述の作用効果に加えて、上記脚部の上記先端面と上記表裏主面とをビーム照射して、上記脚部に形成された金属膜を表主面と先端面だけでなく、当該脚部を透過して上記脚部に形成された金属膜を裏主面も除去され、１回のビーム照射で各脚部主面の上記金属膜の一部が表裏主面と上記先端面とにわたってライン状に除去されるので、周波数調整にばらつきを生じることなく、極めて効率的かつ安定した周波数調整作業が可能となる。
また、上記脚部主面の上記金属膜の領域に大小に影響されることなく、上記脚部主面の金属膜による一定の周波数調整量を確保できるので、小型化された圧電振動片の周波数調整量を大きくし、振動子の生産効率を飛躍的に向上させることが可能となる。
上記方法において、上記脚部に形成された上記金属膜をビーム照射して上記金属膜をライン状に除去することにより周波数粗調整する粗調整工程と、上記金属膜をライン状に除去する第１の周波数微調整、または、上記金属膜をドット状に除去する第２の周波数微調整のうち、いずれか１つ以上を選択的に実施する微調整工程と、を有してもよい。
この場合、上述の作用効果に加えて、周波数粗調整を行う上記粗調整工程と、調整量が比較的大きな上記第１の周波数微調整と、調整量が比較的小さい上記第２の周波数微調整を選択的に実施する上記微調整工程とを有するので、より少ない回数での目標とする周波数までの周波数調整が可能となり、極めて効率的で短時間に周波数調整が実施可能となる。しかも、上記周波数粗調整と上記２パターンの周波数微調整を組み合わせることで分解能の極めて高い発振周波数の調整を行うことが可能となり、高精度な周波数調整が実施可能となる。また、これらの周波数調整を上記圧電振動片の上記脚部の先端側からの距離がお互いに異なる位置に実施した場合には、これらの位置も組み合わせることでより分解能が高まり、更なる高精度での周波数調整が行える。
上記方法において、上記脚部に形成された上記金属膜をビーム照射して上記金属膜をライン状に除去することにより周波数粗調整する粗調整工程と、上記金属膜をライン状に除去する第１の周波数微調整と、上記金属膜をドット状に除去する第２の周波数微調整とを同時に実施する微調整工程とを有してもよい。
この場合、上述の作用効果に加えて、周波数粗調整を行う上記粗調整工程と、調整量が比較的大きな上記第１の周波数微調整と、調整量が比較的小さい上記第２の周波数微調整とを同時に実施する上記微調整工程を有するので、より少ない回数での目標とする周波数までの周波数調整が可能となり、極めて効率的で短時間に周波数調整が実施可能となる。しかも、上記周波数粗調整と上記２パターンの周波数微調整を組み合わせることで分解能の極めて高い発振周波数の調整を行うことが可能となり、高精度な周波数調整が実施可能となる。また、これらの周波数調整を上記圧電振動片の上記脚部の先端側からの距離がお互いに異なる位置に実施した場合には、これらの位置も組み合わせることでより分解能が高まり、更なる高精度での周波数調整が行える。また、上記第１の周波数微調整と上記第２の周波数微調整とを同時に実施するので、上述した第１の周波数微調整と第２の周波数微調整のうち、いずれか１つ以上を選択的に実施する場合と比べて、周波数測定回数を減らすことが可能となり、周波数調整作業の時間短縮を図ることが可能となる。
上記方法において、具体的に、上記第１の周波数微調整は、上記粗調整した領域より上記基部側の上記金属膜をライン状に除去し、上記第２の周波数微調整は、上記基部側の上記金属膜をドット状に除去してもよい。なお、上述の周波数調整工程において、粗調整工程の後に微調整工程を行うことが好ましいが、これに限定されることはなく、任意に設定変更してもよい。
この場合、上述の作用効果に加えて、上記第１の周波数微調整は、上記粗調整した領域より上記基部側の上記金属膜をライン状に除去し、上記第２の周波数微調整は、上記基部側の上記金属膜をドット状に除去するので、周波数粗調整と、第１の周波数微調整及び第２の周波数微調整とを区別することが容易となり、これら周波数粗調整と第１の周波数微調整と第２の周波数微調整とを組み合わせることで短時間で高精度の周波数調整を行うことが可能となる。
また、上記方法において、上記ラインの幅を可変させてもよい。
この場合、ラインの幅を可変させることで周波数調整幅を容易に変更させることが可能となる。
以上のように、本発明にかかる音叉型振動子の周波数調整方法では、周波数調整作業の安定化を図り、小型の音叉型振動子の生産効率を向上させることが可能となる。特に、ウエハで一体形成された小型の圧電振動片を切り離す前に各圧電振動片に対して連続して周波数調整する場合、極めて効率的で有効である。
また、上記の目的を達成するため、本発明にかかる音叉型振動子は、上述した音叉型振動子の周波数調整方法によって周波数調整されたことを特徴とする。
本発明によれば、目標周波数に一致した周波数の発信信号を発する音叉型振動子を提供することが可能となる。また、周波数調整作業の短縮化に伴う振動子の生産効率の向上により、コストの低廉な音叉型振動子を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本実施の形態に係る水晶ウエハを示す平面図である。
図２は、図１の水晶ウエハの１つの音叉型水晶片を模式的に示した図である。
図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
図４は、図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
図５（ａ）〜（ｄ）は、本実施の形態のレーザ照射工程における音叉型水晶片を模式的に示した図である。
図６は、本実施の他の形態に係る、除去ライン幅を可変させた音叉型水晶片を模式的に示した図である。
図７は、本実施の他の形態に係る、各脚部の両側面に形成した金属膜を厚み方向にライン状に除去した音叉型水晶片を模式的に示した図である。
図８は、本実施の他の形態に係る、各脚部の先端部の先端面および両側面に金属膜を形成した音叉型水晶片を模式的に示した図である。
図９は、本実施の他の形態に係る、各脚部の表裏主面と両側面に形成した金属膜を全周にわたってライン状に除去するとともに、先端面に形成した金属膜を厚み方向にライン状に除去した音叉型水晶片を模式的に示した図である。
図１０は、本実施の他の形態に係る、各脚部の表裏主面と先端面に形成した金属膜を先端面から表裏主面へとわたってライン状に除去するとともに、両側面に形成した金属膜を厚み方向にライン状に除去した音叉型水晶片を模式的に示した図である。
図１１は、本実施の他の形態に係る、各脚部の先端部の先端面に金属膜を形成した音叉型水晶片を模式的に示した図である。
図１２は、本実施の他の形態に係る、各脚部の先端面に形成した金属膜を厚み方向にライン状に除去した音叉型水晶片を模式的に示した図である。
図１３は、本実施の他の形態に係る、各脚部の表裏主面と先端面に形成した金属膜を先端面から表裏主面へとわたってライン状に除去した音叉型水晶片を模式的に示した図である。
図１４は、本実施の形態の変形例に係る水晶振動子の内部構成を示す平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態に係る周波数調整方法の説明の前に、音叉型振動子について説明する。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、以下に示す本実施の形態では、音叉型振動子として水晶振動子に本発明を適用し、圧電振動片として音叉型水晶片に本発明を適用した場合を示すが、これに限定されるものではなく、これら水晶振動子と音叉型水晶片とは好適な実施の形態の一つである。
−水晶振動子（本発明でいう音叉型振動子）の説明−
図１は、本形態に係る水晶ウエハ１（以下、これをウエハと呼ぶ）を示す平面図であり、図２は、図１のウエハ１の１つの音叉型水晶片２（以下、これを水晶片と呼ぶ）を模式的に示したもので、第１及び第２の励振電極２３，２４（下記参照）の配設状態を示す図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図４は、図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
１枚のウエハ１には、フォトリソグラフィ等の工法により、複数個の水晶片２，２・・・が形成されている。これら水晶片２，２・・・を切り離す前に、各水晶片２，２・・・に、第１及び第２の励振電極２３，２４及び周波数調整用の金属膜２６，２７が形成されている。また、各水晶片２，２・・・には、各水晶片２，２・・・に対応した検査電極１１，１２が設けられている。この検査電極１１，１２は、図示しない導電パターンにより第１及び第２の励振電極２３，２４に接続されている。このウエハ１では、検査電極１１，１２から周波数調整対象とする水晶片２の第１及び第２の励振電極２３，２４へ電圧が印加されて、水晶片２が励振される。そして、励振された状態で水晶片２の周波数測定が行えるようになっている。なお、水晶振動子は、第１及び第２の励振電極２３，２４が形成された水晶片２をパッケージ（図示省略）に搭載し、パッケージの上部に水晶片２を覆うように平板状のキャップ（図示省略）を取り付けて水晶片２を気密封止して製造される。
また、図２に示すように、上記ウエハ１の中に形成される１つの水晶片２には、基部２０と２本の脚部２１，２２が備えられている。また、各脚部２１，２２には、第１及び第２の励振電極２３，２４が形成されている。第１の励振電極２３は、一方の脚部２１の表裏主面励振電極２３ａ，２３ｂと他方の脚部２２の両側面励振電極２３ｃ，２３ｄとから構成され、これら第１の励振電極２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄは、接続されている。同様に、第２の励振電極２４は、他方の脚部２２の表裏主面励振電極２４ａ，２４ｂと一方の脚部２１の両側面励振電極２４ｃ，２４ｄとから構成され、これら第２の励振電極２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは、接続されている。これら第１及び第２の励振電極２３，２４は、金属蒸着によって各脚部２１，２２上に形成されたクロム（Ｃｒ）と、このクロムの上層にフォトリソグラフィ等の工法により形成された金（Ａｕ）等とからなる薄膜である。この薄膜の膜厚は、例えばクロムが０．０２μｍ、金が０．４０μｍに設定されている。
また、図３に示すように、この音叉型水晶片２の各脚部２１，２２の先端部には、それぞれ周波数調整用錘としての金属膜２６，２７が形成されている。これら金属膜２６，２７は、それぞれ第１の励振電極２４ｃ，２４ｄと、第２の励振電極２３ｃ，２３ｄとに接続されている。
金属膜２６は、脚部２１の外側面に形成された外側面金属膜２６ａ、表面側に形成された表主面金属膜２６ｂ、裏面側に形成された裏主面金属膜２６ｃ、及び内側面に形成された内側面金属膜２６ｄから構成されている。また、金属膜２７は、脚部２２の外側面に形成された外側面金属膜２７ａ、表面側に形成された表主面金属膜２７ｂ、裏面側に形成された裏主面金属膜２７ｃ、及び内側面に形成された内側面金属膜２７ｄから構成されている。これら金属膜２６，２７は、金属蒸着によって各脚部２１，２２上に形成されたクロム（Ｃｒ）と、このクロムの上層にフォトリソグラフィ等の工法により形成された金（Ａｕ）等とからなる薄膜である。この薄膜の膜厚は、例えばクロムが０．０２μｍ、金が０．４０μｍ、銀が２．００μｍに設定されている。なお、この実施の形態では、第１及び第２の励振電極２３、２４に連なって金属膜２６、２７のクロムおよび金層が形成されている。
金属膜２６，２７は、その一部が、後述する周波数調整装置に備えられたビーム照射機からのビーム照射によって除去されることで、振動子１の発振周波数を調整するためのものである。そのため、金属膜２６，２７は、周波数調整前の振動子１の発振周波数が目標周波数よりも低くなるように形成されている。
−周波数調整動作の説明−
次に、上述の如く構成された水晶片２の周波数調整方法について、ビーム照射としてレーザビーム照射を例に説明する。なお、本実施の形態では、下記する周波数調整装置を用いるが、これに限定されるものではなく、本実施の形態は一実施の形態であり、ビーム照射を行うことが可能な他の形態の周波数調整装置であってもよい。
本実施の形態にかかる水晶片２の周波数調整装置（図示省略）では、真空チャンバ（図示省略）を用いている。この真空チャンバには、ウエハ１を周波数調整台（図示省略）に載置して周波数調整を行う処理室（図示省略）と、外部からこの処理室にウエハ１を搬入するための扉を備えた前室（図示省略）とが設けられ、これら処理室と前室とは連結している。さらに、周波数調整装置には、ウエハ１の位置を認識する画像認識装置（図示省略）と、周波数調整装置を制御するコントローラ（図示省略）と、水晶片２の発振周波数を逓倍する逓倍機（図示省略）と、レーザを照射するレーザ照射機（図示省略）と、が設けられている。
−レーザ照射前準備−
発振周波数を調整しようとするウエハ１を外部から真空チャンバの前室の内部に搬入する。その後、前室に設けられた扉を閉めて、真空チャンバの内部を真空引きする。そして、前室から周波数調整台にウエハ１を搬送する際、画像認識装置によってウエハ１を撮像する。その撮像データはコントローラに送信され、これによってウエハ１に形成されている各水晶片２，２・・・の位置が予め認識される。つまり、この際、水晶片２上の粗調整と微調整のレーザ照射エリアが設定されることになる。
また、周波数調整台にウエハ１が載置されると、先ず、ウエハ１に形成されている各水晶片２，２・・・に対して第１番目のもの（例えば図１における左上隅の水晶片２）から順に対応した検査電極１１，１２に所定電圧が印加されて各振動子の励振が行われる。そして、その発振周波数が逓倍機によって逓倍される。この逓倍された周波数信号に基づいて、周波数カウンタが各水晶片２，２・・・の発振周波数をカウントし、そのカウント信号がコントローラに送信される。このカウント信号を受けたコントローラにおいて、コントローラ内の算出手段（図示省略）が、各水晶片２，２・・・の発振周波数と目標周波数との差を算出する。これにより、各水晶片２，２・・・に対する発振周波数の調整量が決定されることになる。
−レーザ照射工程−
上述したレーザ照射前準備において決定された発振周波数の調整量に基づく調整信号は、レーザ制御手段（図示省略）に送られる。このレーザ制御手段では、ウエハ１上に形成されている各水晶片２，２・・・に対する発振周波数を前記目標周波数との差だけ変化させるためにレーザ照射を行うべきレーザ照射エリアを選択してエリア決定を行う。そして、レーザ照射機は、このレーザ制御手段による決定に従って制御され、この決定されたレーザ照射エリア（レーザ照射座標）に対するレーザ照射を連続して行う。このレーザ照射機によるレーザ照射は、上述した周波数測定と同様に、ウエハ１上に形成されている各水晶片２，２・・・に対して第１番目の水晶片２（例えば図１における左上隅の水晶片２）から順に行う。
以下、具体的なレーザ照射の形態について、ウエハ１上に形成されている１つの水晶片２の周波数調整を例にし、図５を参照して説明する。
−粗調整（調整量大）の場合（本発明でいう粗調整工程）−
図５（ａ）に示すように、脚部２１の金属膜２６の先端部から、外側の稜部分に対して、脚部２１の厚み方向へレーザ照射し、外側面金属膜２６ａを厚み方向へライン状に除去する。そして、ここを始点として脚部２１の内側に向かって連続してレーザ照射することにより、脚部２１の表裏主面に形成された金属膜２６ｂ，２６ｃを幅方向にライン状に除去し、脚部２１の内側の稜部分を終点として、脚部２１の厚み方向へレーザ照射することで、内側面金属膜２６ｄを厚み方向にライン状に除去する。
ここで、レーザ照射機によるレーザ照射は、脚部２１の金属膜２６の先端部から、脚部２２の金属膜２７の先端部について連続して照射することができる。つまり、脚部２２の金属膜２７の先端部から、内側の稜部分に対して、脚部２２の厚み方向へレーザ照射し、内側面金属膜２７ｄを厚み方向へライン状に除去する。そして、ここを始点として脚部２２の外側に向かって連続してレーザ照射することにより、脚部２２の表裏主面に形成された金属膜２７ｂ，２７ｃを幅方向にライン状に除去し、脚部２２の外側の稜部分を終点として、脚部２２の厚み方向へレーザ照射することで、外側面金属膜２７ａを厚み方向にライン状に除去する。
以上のように、１ヶ所（１回）のレーザ照射により、脚部２１，２２の金属膜２６，２７は、それぞれ脚部２１，２２の表裏主面と両側面（内外側面）の全周にわたってライン状に除去される。この１ヶ所のレーザ照射により約５００〜６００ｐｐｍの調整ができる。
−第１の微調整（調整量中）の場合（本発明でいう第１の周波数微調整、及び微調整工程の一つ）−
図５（ｂ）に示すように、図５（ａ）に示す粗調整された領域より脚部２１，２２の基部２０側の金属膜２６，２７から、脚部２１，２２の内外側面金属膜２６ａ，２６ｄ，２７ａ，２７ｄ（図３参照）のいずれか１つ以上を選択し、脚部２１，２２の稜部分に対して、脚部２１，２２の厚み方向へレーザ照射することにより、脚部２１，２２の幅方向の一端部を厚み方向へライン状に除去する。
または、図５（ｃ）に示すように、図５（ａ）に示す粗調整された領域より脚部２１，２２の基部２０側の金属膜２６，２７から、脚部２１，２２の表裏主面金属膜２６ｂ，２６ｃ，２７ｂ，２７ｃ（図３参照）のいずれか１つ以上を選択し脚部２１，２２の表裏主面と直交する方向へレーザ照射することにより、脚部２１，２２の幅方向へライン状に除去する。
以上のように、１ヶ所（１回）のレーザ照射により、脚部２１，２２の金属膜２６，２７を、幅方向か、あるいは厚み方向へライン状に除去される。図５（ｂ）では、金属膜２６ｄと２７ａにおいて厚み方向へライン状に１ヶ所ずつ除去し、各脚部２１，２２でライン除去の個数を同一としている。この１ヶ所のレーザ照射により約１００〜１５０ｐｐｍの調整ができる。なお、各脚部２１，２２でライン除去の位置は、図５（ｂ）に示す位置に限定することはなく、例えば、金属膜２６ａと２７ｄにおいて厚み方向へライン状に１ヶ所ずつ除去するなど、任意に設定可能である。また、各脚部２１，２２でライン除去の位置は、図５（ｃ）に示す位置に限定することはなく、例えば、図５（ｃ）に示す粗調整された領域よりも各脚部２１，２２の基部２０側に離された位置に設定してもよい。
−第２の微調整（調整量小）の場合（本発明でいう第２の周波数微調整、及び微調整工程の一つ）−
図５（ｂ）、（ｃ）に示す粗調整および微調整された領域より脚部２１，２２の基部２０側の金属膜２６，２７から、脚部２１，２２の表裏主面金属膜２６ｂ，２６ｃ，２７ｂ，２７ｃのいずれか１つ以上を選択し、脚部２１，２２の主面と直交する方向へレーザ照射することにより、ドット状に除去する。図５（ｄ）では、表裏主面金属膜２６ｂ，２６ｃに２ヶ所をドット除去（２６ｃについては図示省略）し、表裏主面金属膜２７ｂ，２７ｃにも２ヶ所をドット除去（２７ｃについては図示省略）することで、各脚部２１，２２でドット除去の個数を同一としている。この１ヶ所のレーザ照射により約５０〜７５ｐｐｍの調整ができる。なお、図５（ｄ）では、表裏主面金属膜２６ｂ，２６ｃに２ヶ所をドット除去し、表裏主面金属膜２７ｂ，２７ｃに２ヶ所をドット除去しているが、これに限定することはなく、調整する周波数によって任意に可変可能である。
具体的に、上記した図５に示す調整として、例えば、発振周波数と目標周波数との差が１，７００ｐｐｍである場合、各脚部２１，２２の金属膜２６，２７に対して粗調整（１ヶ所で５００ｐｐｍとした場合）と同様のレーザ照射を３回行うことで、発振周波数と目標周波数との差が２００ｐｐｍの状態で周波数粗調整が完了し、各脚部２１，２２の金属膜２６，２７に対して第１の微調整（１ヶ所で１００ｐｐｍとした場合）と同様のレーザ照射を１回ずつ行うことで、発振周波数と目標周波数との差がなくなった状態で周波数微調整が完了する。また、発振周波数と目標周波数との差が１，３５０ｐｐｍである場合、各脚部２１，２２の金属膜２６，２７に対して粗調整（１ヶ所で６００ｐｐｍとした場合）と同様のレーザ照射を２回行うことで、発振周波数と目標周波数との差が１５０ｐｐｍの状態で周波数粗調整が完了し、各脚部２１，２２の金属膜２６，２７に対して第２の微調整（１ヶ所で７５ｐｐｍとした場合）と同様のレーザ照射を１回ずつ行うことで、発振周波数と目標周波数との差がなくなった状態で周波数微調整が完了する。
−測定工程−
上述した各周波数調整におけるレーザ照射動作が終了した後、再び、全ての水晶片２，２・・・に対して発振周波数の測定動作に移る。この発振周波数の測定動作では、上述したレーザ照射が行われた順に、つまり第１番目の水晶片２（例えば図１における左上隅の水晶片２）から順に、各水晶片２，２・・・に対して周波数測定を行ない、各水晶片２，２・・・の発振周波数が目標周波数に一致しているか否かを判定する。この際、発振周波数が目標周波数に一致している場合には、ウエハ１は真空チャンバから取り出されて後工程に搬送される。一方、発振周波数が目標周波数に一致していない場合には、上述と同様の周波数調整動作が再度行われる。
以上のように、本発明の実施形態では、ウエハ１の段階で各水晶片２を一括して周波数調整を実施しているので、生産効率を飛躍的に向上させることができる。
なお、本実施の形態では、上述した粗調整工程後に、２パターンの微調整を組み合わせることで分解能の極めて高いより高精度な周波数調整が実施している。しかしながら、目的の周波数と調整前の周波数の近似状況によって、上述した粗調整工程と、第１の微調整、あるいは第２の微調整のうち１つの周波数調整のみ（本発明でいう微調整工程）とで実施することも可能である。また、２パターンの周波数微調整のみ（本発明でいう微調整工程）を組み合わせることも可能である。さらに、上記実施形態では、予め設定された周波数調整量に応じて各調整作業（粗調整工程、微調整工程）を完了させ、周波数測定作業を実施しているが、各調整作業が終了するたびに周波数測定作業を実施させてもよい。
また、本実施の形態では、図５に示すように、全てのラインの幅を同一に設定しているが、これに限定されるものではなく、例えば図６に示すようにラインの幅を可変させてもよい。この場合、ラインの幅を可変させることで、より少ない回数のレーザ照射により水晶片２の周波数調整を行うことができる。また、この時の周波数調整の設定はラインの幅を可変させることだけなので、周波数調整幅を容易に変更させることができる。
また、本実施の形態では、粗調整工程を行ってから微調整工程を行って周波数調整を完了させているが、これに限定されることではない。例えば、粗調整工程、粗調整工程、微調整工程を順に行うなど、粗調整工程と微調整工程との回数及び順番は任意に設定してもよい。また、粗調整工程もしくは微調整工程だけを行ってもよい。具体的に、図７に示すように、各脚部２１，２２の内外側面金属膜２６ａ，２６ｄ，２７ａ，２７ｄだけをライン状に除去する第１の微調整工程のみを行ってもよい。
また、本実施の形態にかかる微調整工程は、第１の微調整を行ってから第２の微調整を行っているが、これに限定されることではない。例えば、第２の微調整を行ってから第１の微調整を行ってもよく、第１の微調整と第２の微調整とのどちらか一方だけの微調整を行ってもよく、第１の微調整と第２の微調整とを同時に行ってもよい。特に、第１の微調整と第２の微調整とを同時に行った場合、第１の周波数微調整と第２の周波数微調整のうち、いずれか１つ以上を選択的に実施する場合と比べて、周波数測定回数を減らすことができ、周波数調整作業の時間短縮を図ることができる。
また、本実施の形態では、各脚部２１，２２の先端部に、図２，３に示すような金属膜２６，２７を形成しているが、図２，３に示す形態に限定されるものではない。例えば、図８に示すように、各脚部２１，２２の先端部の先端面に先端面金属膜２６ｅ，２７ｅを形成してもよい。
各脚部２１，２２の先端部に図８に示す金属膜２６，２７を形成した場合、金属膜２６，２７の除去を図９、図１０に示すように行うことができる。すなわち、図９に示すように、脚部２１，２２の金属膜２６，２７は、それぞれ脚部２１，２２の表裏主面金属膜２６ｂ，２６ｃ，２７ｂ，２７ｃと内外側面金属膜２６ａ，２６ｄ，２７ａ，２７ｄとが全周にわたってライン状に除去されるとともに、先端面金属膜２６ｅ，２７ｅが厚み方向にライン状に除去されてなる（図３参照）。また、図１０に示すように、脚部２１，２２の金属膜２６，２７は、それぞれ脚部２１，２２の表裏主面金属膜２６ｂ，２６ｃ，２７ｂ，２７ｃと先端面金属膜２６ｅ，２７ｅとが各脚部２６，２７の先端面から表裏主面へとわたってライン状に除去されるとともに、内外側面金属膜２６ａ，２６ｄ，２７ａ，２７ｄが厚み方向にライン状に除去されてなる（図３参照）。
また、図２では、各脚部２６，２７には、内外側面金属膜２６ａ，２６ｄ，２７ａ，２７ｄが形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、図１１に示すように各脚部２１，２２の先端部に先端面金属膜２６ｅ，２７ｅを形成してもよい。この場合は、図１２に示すように、先端面金属膜２６ｅ，２７ｅが厚み方向にライン状に除去されてもよい。また、図１３に示すように、それぞれ脚部２１，２２の表裏主面金属膜２６ｂ，２６ｃ，２７ｂ，２７ｃと先端面金属膜２６ｅ，２７ｅとが各脚部２６，２７の先端面から表裏主面へとわたってライン状に除去されてもよい。なお、図１２、図１３に示す金属膜２６，２７のライン除去は、図８に示す金属膜２６，２７にも対応できる。
−本実施の形態の変形例−
次に、本実施の形態の変形例について図１４とともに説明する。上述した実施の形態では、ウエハ７上に複数の水晶片２，２・・・を形成し、これら水晶片２を切り離す前に、各水晶片２に対して連続して周波数調整動作を行うようにしたものについて説明した。本変形例では、上述した水晶片２をセラミックパッケージ３に組み込んだものに対して周波数調整を行っている。なお、この変形例では、パッケージ３にセラミックを用いているが、これに限定されるものではなく、絶縁物で形成されたパッケージであれば、他の形態を用いてもよい。
図１４は本変形例にかかる音叉型振動子（以下、水晶振動子という）の内部構成を示す平面図である。この１４図に示すように、水晶振動子には、水晶片２、セラミックパッケージ３及びリード電極５が備えられている。セラミックパッケージ３は上方が開放された箱形体からなり、このセラミックパッケージ３には所定位置に図示しない電極配線が施されている。リード電極５は、水晶片２の第１及び第２の励振電極２３，２４（例えば、図２参照）に接続されているとともに、水晶片２の基部２０を支持している。そして、セラミックパッケージ３の上部には水晶片２を覆うように平板状のキャップ（図示省略）が取り付けられており、これによって音叉型水晶片２が気密封止されている。
この変形例にかかる水晶振動子では、上述した実施の形態の場合と同様に、レーザ照射動作において、セラミックパッケージ３上に形成されている水晶片２に対してレーザ照射機からのレーザ照射を行う。このレーザ照射動作は、上述した実施の形態の場合と同様に、水晶片２の発振周波数を目標周波数との差だけ変化させるためのレーザ照射エリアが予め決定されることで行われる。レーザ照射が終了した後、発振周波数の測定動作を行い、最終的に周波数調整が行われる。
この変形例にかかる水晶振動子によれば、目的の周波数と調整前の周波数の近似状況によって、後工程で別による微調整（ミーリング法、パーシャル蒸着法等）を行うことができる。
また、上述した実施の形態では、レーザ照射による３パターンの周波数微調整を組み合わせることで分解能の極めて高いより高精度な周波数調整が実施している。この上述した実施の形態にかかる周波数調整方法に、この変形例にかかる周波数調整方法を組み合わせることで、よりに高精度な周波数調整を実施することができる。
なお、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、上述の実施例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。
また、この出願は、２００３年３月２８日に日本で出願された特願２００３−０９００６７号に基づく優先権を請求する。これに言及することにより、その全ての内容は本出願に組み込まれるものである。
【産業上の利用可能性】  本発明は、音叉型振動片などの圧電振動片に形成された周波数調整用錘としての金属膜の一部をビーム照射（レーザビーム、電子ビーム等）によって除去することで音叉型振動子の発振周波数調整を行う場合の調整作業の高効率化を図るのに好適である。特に、ウエハで一体形成された小型の圧電振動片を切り離す前に各圧電振動片に対して連続して周波数調整する場合、極めて効率的で好適である。また、本発明は、特に音叉型振動子が水晶振動子である場合、好適である。
【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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【国際調査報告】
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