(57)【要約】【課題】生産性の向上を図り、生産されるシリコン加工物の強度向上を図ること。【解決手段】シリコン単結晶基板１００に、シリコン加工物の形状に応じた開口１１１を配置した所定パターンのマスク層１１０を形成し、当該マスク層１１０部分を残して残余を除去するエッチング加工をおこなう。つぎに、エッチング加工されたシリコン単結晶基板１００からマスク層１１０を除去した後、当該シリコン単結晶基板１００に対してアニール処理をおこなう。マスク層１１０は、エッチング加工後のシリコン単結晶基板１００の厚さが相対的に厚い部分と、当該厚さが相対的に薄い部分とで、開口１１１ごとの大きさを異ならせた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化膜を介して支持層に積層された活性層および前記支持層の少なくとも一方の層、または、シリコン単結晶基板に、シリコン加工物の形状に応じた開口を配置した所定パターンのマスク層を形成するマスク層形成工程と、
前記活性層または前記支持層、若しくは前記シリコン単結晶基板に対して、前記マスク層形成工程において形成されたマスク層部分を残して残余を除去するエッチング加工をおこなうエッチング工程と、
前記エッチング工程においてエッチング加工された前記活性層または前記支持層、若しくは前記シリコン単結晶基板から前記マスク層を除去するマスク層除去工程と、
前記マスク層除去工程によってマスク層が除去された前記活性層または前記支持層、若しくは前記シリコン単結晶基板に、アニール処理をおこなうアニール処理工程と、
を含み、
前記マスク層形成工程は、前記エッチング工程におけるエッチング加工後の前記活性層または前記支持層、若しくは前記シリコン単結晶基板の厚さが相対的に厚い部分と、当該厚さが相対的に薄い部分とで、前記開口ごとの大きさを異ならせたマスク層を形成することを特徴とするシリコン加工物の製造方法。
【請求項２】
前記マスク層形成工程は、
前記エッチング工程におけるエッチング加工後の前記活性層または前記支持層、若しくは前記シリコン単結晶基板の厚さが相対的に厚い部分に対応する前記開口が、当該厚さが相対的に薄い部分に対応する前記開口の大きさよりも小さいマスク層を形成することを特徴とする請求項１に記載のシリコン加工物の製造方法。
【請求項３】
前記アニール処理工程は、水素アニール処理をおこなうことを特徴とする請求項１または２に記載のシリコン加工物の製造方法。
【請求項４】
シリコンによって形成されたシリコン加工物であって、
前記シリコン加工物は、場所によって厚さが異なり、
前記シリコン加工物を形成するシリコン原子の自己拡散により平坦化された表面を備えたことを特徴とするシリコン加工物。
【請求項５】
時計の駆動機構を構成する時計部品であることを特徴とする請求項４に記載のシリコン加工物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シリコン加工物の製造方法およびシリコン加工物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エッチング加工技術を用いたシリコンの加工方法や、エッチング加工技術を用いて加工されたシリコン加工物があった。エッチング加工技術を用いたシリコンの加工方法として、具体的には、従来、たとえば、シリコン加工物の厚さに応じて、厚さごとに、マスクを形成し、当該マスクを用いたエッチング加工をおこなう技術があった（たとえば、下記特許文献１および下記特許文献２を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０５２５９４号公報
【特許文献２】特開昭５８−９８９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１や特許文献２などに記載された従来の技術は、シリコン加工物の厚さに応じてマスクを複数回形成するため、加工にかかる工程が多く、生産性に劣るという問題があった。特に、上述した従来の技術は、加工による目的のシリコン加工物が、複数種類の厚さを備えた形状である場合、厚さの種類が増えるほど工程数が増え、生産性に劣るという問題があった。
【０００５】
また、上述した特許文献１や特許文献２などに記載された従来の技術によって製造されたシリコン加工物は、厚さを複数段階に異ならせることにより当該厚さが変化する部分において段差を有している。この段差部分においては応力が集中しやすく、応力が集中することによってシリコン加工物が割れたり欠けたりするなどして損傷しやすいという問題があった。
【０００６】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、生産性の向上を図り、生産されるシリコン加工物の強度向上を図ることができるシリコン加工物の製造方法およびシリコン加工物を提供することを目的とする。
【０００７】
また、この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、強度向上を図ることができるシリコン加工物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかるシリコン加工物の製造方法は、酸化膜を介して支持層に積層された活性層および前記支持層の少なくとも一方の層、または、シリコン単結晶基板に、シリコン加工物の形状に応じた開口を配置した所定パターンのマスク層を形成するマスク層形成工程と、前記活性層または前記支持層、若しくは前記シリコン単結晶基板に対して、前記マスク層形成工程において形成されたマスク層部分を残して残余を除去するエッチング加工をおこなうエッチング工程と、前記エッチング工程においてエッチング加工された前記活性層または前記支持層、若しくは前記シリコン単結晶基板から前記マスク層を除去するマスク層除去工程と、前記マスク層除去工程によってマスク層が除去された前記活性層または前記支持層、若しくは前記シリコン単結晶基板に、アニール処理をおこなうアニール処理工程と、を含み、前記マスク層形成工程は、前記エッチング工程におけるエッチング加工後の前記活性層または前記支持層、若しくは前記シリコン単結晶基板の厚さが相対的に厚い部分と、当該厚さが相対的に薄い部分とで、前記開口ごとの大きさを異ならせたマスク層を形成することを特徴とする。
【０００９】
また、この発明にかかるシリコン加工物の製造方法は、上記の発明において、前記マスク層形成工程において、前記エッチング工程におけるエッチング加工後の前記活性層または前記支持層、若しくは前記シリコン単結晶基板の厚さが相対的に厚い部分に対応する前記開口が、当該厚さが相対的に薄い部分に対応する前記開口の大きさよりも小さいマスク層を形成することを特徴とする。
【００１０】
また、この発明にかかるシリコン加工物の製造方法は、上記の発明において、前記アニール処理工程において、水素アニール処理をおこなうことを特徴とする。
【００１１】
また、この発明にかかるシリコン加工物は、シリコンによって形成されたシリコン加工物であって、前記シリコン加工物は、場所によって厚さが異なり、前記シリコン加工物を形成するシリコン原子の自己拡散により平坦化された表面を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、この発明にかかるシリコン加工物は、上記の発明において、時計の駆動機構を構成する時計部品であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明にかかるシリコン加工物の製造方法およびシリコン加工物によれば、生産性の向上を図り、生産されるシリコン加工物の強度向上を図ることができるという効果を奏する。
【００１４】
また、この発明にかかるシリコン加工物によれば、強度向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物の製造方法を示す説明図である。
【図２】アニール処理に際してのシリコン単結晶基板の表面の原子の変化を示す説明図である。
【図３】時計部品が組み込まれる機械式時計の駆動機構を示す説明図である。
【図４】ひげぜんまいの構造を示す説明図である。
【図５】この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物の製造方法を用いた、ひげぜんまいの製造方法を示す説明図である。
【図６】ひげぜんまいの製造に用いるマスク層のパターンの一例を示す説明図である。
【図７】ひげぜんまいの製造に用いるマスク層のパターンの別の一例を示す説明図（その１）である。
【図８】ひげぜんまいの製造に用いるマスク層のパターンの別の一例を示す説明図（その２）である。
【図９】ひげぜんまいの製造に用いるマスク層のパターンの別の一例を示す説明図（その３）である。
【図１０】ひげぜんまいの製造に用いるマスク層のパターンの別の一例を示す説明図（その４）である。
【図１１】ひげぜんまいの製造に用いるマスク層のパターンの別の一例を示す説明図（その５）である。
【図１２】ひげぜんまいの別の構造を示す説明図（その１）である。
【図１３】ひげぜんまいの別の構造を示す説明図（その２）である。
【図１４】マイクロ光学ミラーの構造を示す説明図である。
【図１５】マイクロ光学ミラーの製造方法の一部を示す説明図である。
【図１６】ダイヤフラムの構造を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるシリコン加工物の製造方法およびシリコン加工物の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
（シリコン加工物の製造手順）
まず、この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物の製造方法について説明する。図１は、この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物の製造方法を示す説明図である。この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物の製造方法によるシリコン加工物の製造手順は、まず、図１（ａ）に示すように、平板状のシリコン単結晶基板１００において、シリコン単結晶基板１００の厚さ方向に直交する２つの面のうちの一面（表側面あるいは裏側面）に、所定パターンのマスク層１１０を形成する（マスク層パターニング）。
【００１８】
マスク層１１０のパターンは、シリコン単結晶基板１００の加工により製造される物体（シリコン加工物）の形状に応じて定められる。シリコン加工物としては、たとえば、機械式時計の駆動機構を構成する時計部品（図３、図１２、図１３を参照）、マイクロミラーアレイなどに用いられるマイクロ光学ミラー（図１４を参照）、シリコンマイクロフォンに用いられるダイヤフラム（図１６を参照）などを挙げることができる。この実施の形態においては、シリコン単結晶基板１００の一面にマスク層１１０を形成する工程によって、この発明にかかるマスク層形成工程を実現することができる。
【００１９】
マスク層１１０は、シリコン加工物の形状に応じて配置された、複数の開口１１１を備えている。マスク層１１０において、各開口１１１は、後述するエッチング加工後のシリコン単結晶基板１００の厚さが相対的に厚い部分と、当該厚さが相対的に薄い部分とで、大きさが異なっている。すなわち、マスク層１１０における各開口１１１は、単一のシリコン加工物において、厚さが相対的に厚い部分と厚さが相対的に薄い部分とで、大きさが異なっている。
【００２０】
マスク層１１０において、各開口１１１（１１１ａ、１１１ｂ）は、エッチング加工後のシリコン単結晶基板１００（シリコン加工物）の厚さが相対的に厚い部分に対応する開口１１１ａが、当該厚さが相対的に薄い部分に対応する開口１１１ｂの大きさよりも小さくなるように設けられている。図１（ａ）における符号ｂ１は、マスク層１１０において、厚さが相対的に厚い部分に対応する開口１１１ａの大きさを示している。図１（ａ）における符号ｂ２は、マスク層１１０において、厚さが相対的に薄い部分に対応する開口１１１ｂの大きさを示している。
【００２１】
マスク層１１０の形成に際しては、まず、シリコン単結晶基板１００の一面に、図示を省略するフォトレジストを塗布する。フォトレジストは、たとえば、シリコン単結晶基板１００の一面の全面にわたって塗布する。マスク層１１０は、上記のようにしてフォトレジストが塗布されたシリコン単結晶基板１００を、シリコン単結晶基板１００の一面側からマスク層１１０の形状に基づいたパターン状に露光し、露光をおこなった後のシリコン単結晶基板１００を現像液によって処理して、不要なフォトレジストを除去することによって、シリコン単結晶基板１００の一面に形成することができる。このようにして、シリコン単結晶基板１００の一面に、所定パターンのマスク層１１０を形成することができる。
【００２２】
マスク層１１０の形成に際して用いるフォトレジストは、光（あるいは電子線など）に露光されることによって現像液に対する溶解性などの物性が変化する感光性の物質であって、たとえば、露光されることによって現像液に対して溶解性が増大するポジ型のフォトレジストを用いることができる。あるいは、マスク層１１０の形成に際しては、ポジ型のフォトレジストに代えて、たとえば、露光されることによって現像液に対して溶解性が低下するネガ型のフォトレジストを用いてもよい。
【００２３】
露光パターンは、ポジ型のフォトレジストを用いるか、ネガ型のフォトレジストを用いるかによって異なる。ポジ型のフォトレジストを用いる場合の露光パターンと、ネガ型のフォトレジストを用いる場合の露光パターンとは、露光位置が反転した関係にある。マスク層１１０の形成にかかる一連の処理については、公知の技術を用いて容易に実現可能であるため説明を省略する。上記のようにフォトリソグラフィ技術を用いることにより、マスク層１１０を高精度に形成することができる。
【００２４】
つぎに、図１（ｂ）に示すように、マスク層１１０が形成されたシリコン単結晶基板１００に対して、当該マスク層１１０を用いたエッチング加工をおこなう（Ｓｉエッチング）。このシリコン単結晶基板１００に対する、マスク層１１０を用いたエッチング加工によって、図１（ｂ）に示すように、シリコン単結晶基板１００のうち、マスク層１１０部分を残した残余の部分が除去されて、シリコン単結晶基板１００の一部がマスク層１１０の形状に応じた形状に加工される。
【００２５】
具体的には、マスク層１１０を用いたエッチング加工によって、開口１１１の大きさに応じて深さの異なる複数の凹部（あるいは貫通孔）１２０が形成される。ここに、マスク層１１０を用いた、シリコン単結晶基板１００に対するエッチング加工をおこなう工程によって、エッチング工程を実現することができる。
【００２６】
上記のように、マスク層１１０は、大きさの異なる複数の開口１１１（１１１ａ、１１１ｂ）を備えているため、エッチング加工後のシリコン単結晶基板１００の厚さは、相対的に大きい開口１１１ｂが設けられた部分は薄く、相対的に小さい開口１１１ａが設けられた部分は厚くなる。
【００２７】
また、開口１１１の大きさによっては、シリコン単結晶基板１００を、厚さ方向全体にわたってエッチングし、単結晶基板を厚さ方向に貫通する加工をおこなうことができる。すなわち、開口１１１の大きさを調整することにより、一度のエッチング加工によって、単一のシリコン加工物において厚さを異ならせたり、シリコン加工物を周囲のシリコン単結晶基板１００と離間させる貫通孔（溝）を形成したりすることができる。
【００２８】
シリコン単結晶基板１００に対するエッチング加工は、エッチングガスなどの反応性の気体、イオン、ラジカルなどによって材料をエッチングするドライエッチング加工によって実現することができる。上記のように、フォトリソグラフィ技術を用いて高精度に形成されたマスク層１１０を用いてエッチング加工をおこなうことにより、シリコン単結晶基板１００を、所定パターンにしたがって高精度に加工することができる。
【００２９】
シリコン単結晶基板１００に対するエッチング加工は、ドライエッチング加工の一つである反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ；ＲＩＥ）が好ましく、深掘りＲＩＥ技術によるドライエッチング加工によって実現することがより好ましい。シリコン単結晶基板１００に対するエッチング加工を、深掘りＲＩＥ技術によるドライエッチング加工によって実現することにより、高い精度での微細加工をおこなうことができる。具体的には、この実施の形態の時計部品の製造方法においては、たとえば、ＳＦ6（六フッ化硫黄）とＣ4Ｆ8（八フッ化シクロブタン）との混合ガス（ＳＦ6＋Ｃ4Ｆ8）を用いて、シリコン単結晶基板１００を深掘りＲＩＥ技術でドライエッチングすることができる。
【００３０】
反応性イオンエッチングは、ドライエッチングに分類される微細加工技術の一つであり、反応室内でエッチングガスに電磁波などを与えプラズマ化するとともに、試料が載置される陰極に高周波電圧を印加することにより試料とプラズマの間に自己バイアス電位を生じさせ、この自己バイアス電位によってプラズマ中のイオン種やラジカル種を試料方向に加速して衝突させ、イオンによるスパッタリングと、エッチングガスの化学反応とを同時に生じさせることによって試料の加工をおこなう。深掘りＲＩＥ（Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）の一つであり、狭く深い範囲のエッチング加工、すなわち、アスペクト比の高いエッチング加工をおこなうことができる。
【００３１】
つぎに、図１（ｃ）に示すように、エッチング加工をおこなった後のシリコン単結晶基板１００に形成されているマスク層１１０を除去（剥離）する（マスク層除去）。マスク層１１０は公知の各種の方法によって容易に除去可能であるため、マスク層１１０の除去方法や除去手順などについては説明を省略する。
【００３２】
最後に、マスク層１１０を除去した後のシリコン単結晶基板１００に対して、アニール処理をおこなう（水素アニール（平坦化処理））。アニール処理（焼鈍、焼なまし）は、加工硬化による内部のひずみを取り除き、組織を軟化させ、展延性を向上させる熱処理であって、たとえば、水素もしくはアルゴン雰囲気中において、マスク層１１０を除去した後のシリコン単結晶基板１００を高温で熱処理することによって実現できる。
【００３３】
アニール処理は、特に、マスク層１１０を除去した後のシリコン単結晶基板１００を、水素雰囲気中でアニール処理する水素アニール処理（水素焼鈍）であることが好ましい。水素アニール処理は、たとえば、温度：１１００度、圧力：５０ｋＰａ、処理時間：９０分の条件を設定しておこなうことができる。この実施の形態においては、マスク層１１０を除去した後のシリコン単結晶基板１００に対するアニール処理（水素アニール処理）によって、この発明にかかるアニール処理工程を実現することができる。
【００３４】
アニール処理（水素アニール処理）をおこなった後のシリコン単結晶基板１００においては、深さの異なる複数の凹部（あるいは貫通孔）１２０のそれぞれの深さに応じて、厚さが複数段階に異なる段差部１４０が形成される。すなわち、相対的に深さが深い凹部１２０ｂに対応する部分のシリコン単結晶基板１００における厚さは相対的に薄くなり、相対的に深さが浅い凹部１２０ａに対応する部分のシリコン単結晶基板１００における厚さは相対的に厚くなる。図１（ｄ）においては、アニール処理（水素アニール処理）をおこなった後のシリコン単結晶基板１００において、それぞれ異なる厚さｔ０、ｔ１、ｔ２（ｔ０＞ｔ１＞ｔ２）の領域が形成された状態を示している。
【００３５】
アニール処理（水素アニール処理）をおこなった後のシリコン単結晶基板（シリコン加工物）１００において、開口１１１が配置されていないマスク層１１０の位置に対応する部分１４１は、厚さｔ０の領域となる。また、このシリコン単結晶基板１００において、相対的に小さい開口１１１ａが配置されたマスク層１１０の位置に対応する部分１４２は、厚さｔ１の領域となる。さらに、このシリコン単結晶基板１００において、相対的に大きい開口１１１ｂが配置されたマスク層の位置に対応する部分１４３は、厚さｔ２の領域となる。
【００３６】
（表面のシリコン原子の変化）
つぎに、アニール処理に際してのシリコン単結晶基板１００の表面のシリコン原子の変化について説明する。図２は、アニール処理に際してのシリコン単結晶基板１００の表面のシリコン原子の変化を示す説明図である。ＲＩＥ（深堀りＲＩＥ）は、電子機器や光マイクロデバイスの小型化の要求に対応するため、シリコンの三次元微細構造をＭＥＭＳ技術などを用いて形成する際に有用な方法であるが、図２（ａ）に示すように、ＲＩＥ後のシリコン単結晶基板１００の表面には、凹部２１０ａや凸部２１０ｂによって凹凸が形成されてしまう。
【００３７】
これに対し、エッチング加工をおこなった後にマスク層１１０を除去したシリコン単結晶基板１００に対してアニール処理（水素アニール処理）をおこなうと、シリコン単結晶基板１００の外表面は、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）の順で徐々に平坦化される。このように、シリコン単結晶基板１００に対してアニール処理（水素アニール処理）をおこなうことにより、図２（ｄ）に示すように、シリコン単結晶基板１００の外表面を平坦にすることができる。また、後述する理由により、清浄なシリコン表面を得ることができる。
【００３８】
シリコン単結晶基板１００は、高温状態において、シリコン原子２０１の表面自己拡散が活発になり、表面形状の変化が生じる。表面自己拡散においては、シリコン単結晶基板１００の表面のシリコン原子２０１が、エネルギー的に安定な方向へと自己拡散する。シリコン単結晶基板１００の表面においては、当該表面に形成された凹凸のうち、凸部分のエネルギーが高く、凸部分と比較して凹部分のエネルギーが低い。凹部分は、凸部分よりもエネルギー的に安定している。
【００３９】
シリコン単結晶基板１００の表面におけるシリコン原子２０１の自己拡散は、エネルギーが高い凸部分の原子がエネルギーが低い凹部分、すなわち、エネルギー的に安定な方向へと移動することによって実現される。これにより、シリコン単結晶基板１００の外表面は平坦になる。
【００４０】
このようなシリコン原子２０１の表面自己拡散は、水素雰囲気中でも起こることが確認されている。シリコン単結晶基板１００に対する水素アニールをおこなうことにより、以下の式（１）に示す反応が生じる。
ＳｉＯ2  ＋  Ｈ2  →  ＳｉＯ↑  ＋  Ｈ2Ｏ↑      ・・・（１）
【００４１】
式（１）に示す反応により、水素は、シリコン単結晶基板１００の表面の酸化膜（自然酸化膜など）を除去する。これにより、シリコン単結晶基板１００の表面が水素終端され、清浄なシリコン表面を得ることができる。水素終端とは、シリコン単結晶基板１００の表面が水素原子によって終端された状態であって、シリコン単結晶基板１００の表面のシリコン原子２０１のダングリング・ボンド（すなわち、余った結合手）に水素原子が結合して終端した状態を示す。水素終端によって清浄なシリコン表面を得ることにより、均一な表面拡散が促進される。
【００４２】
上記においては、シリコン単結晶基板１００を用いた、シリコン加工物の製造方法について説明したが、この発明にかかるシリコン加工物の製造方法による加工対象は、シリコン単結晶基板１００に限るものではない。シリコン単結晶基板１００に代えて、支持層の一面側に酸化膜（Ｂｏｘ層）および活性層が順次積層された、３つの層を備えた積層基板（図示を省略する）を用いてもよい。積層基板において、支持層はシリコン（Ｓｉ）からなり、酸化膜は二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）からなり、活性層はシリコンからなる。このような積層基板を用いる場合、上述したマスク層１１０の形成およびエッチング加工は、活性層若しくは支持層に対しておこなう。
【００４３】
（機械式時計の駆動機構）
つぎに、この発明にかかる実施の形態のシリコンの加工物の製造方法を用いて製造される時計部品について説明する。この実施の形態においては、機械式時計の駆動機構に組み込まれる時計部品について説明する。図３は、時計部品が組み込まれる機械式時計の駆動機構を示す説明図である。
【００４４】
図３において、機械式時計の駆動機構３０１は、香箱３０２、脱進機３０３、調速機構（てんぷ）３０４、輪列３０５などを備えている。香箱３０２は、薄い円筒形状をなす箱の内側に、図示を省略する動力ぜんまいを収容している。香箱３０２の外周部には香箱車と呼ばれる歯車が設けてあり、香箱車は輪列３０５を構成する番車と噛み合っている。
【００４５】
動力ぜんまいは、巻回された状態の長尺状の金属薄板であって、香箱３０２の中に収容されている。動力ぜんまいの中心の端部（巻回された状態において内周側に位置する端部）は、香箱３０２の中心軸（香箱真）に取り付けられている。動力ぜんまいの外側の端部（巻回された状態において外周側に位置する端部）は、香箱３０２の内面に取り付けられている。
【００４６】
脱進機３０３は、がんぎ車３０６およびアンクル３０７によって構成される。がんぎ車３０６は、カギ型の歯を備えた歯車であって、がんぎ車３０６の歯はアンクル３０７に噛み合う。アンクル３０７は、がんぎ車３０６の歯に噛み合うことによってがんぎ車３０６の回転運動を往復運動に変換する。
【００４７】
てんぷ３０４は、ひげぜんまい３０８やてん輪３０９などによって構成される。ひげぜんまい３０８は、巻回された状態の長尺状の部材であって、渦巻き形状をなしている。ひげぜんまい３０８は、機械式時計に組み込まれて駆動機構３０１を構成した状態において、優れた等時性を示すように設計されている。
【００４８】
てんぷ３０４は、ひげぜんまい３０８のバネ力による伸縮によって、規則正しく往復運動をおこなうことができる。てん輪３０９は、リング形状をなし、アンクル３０７からの反復運動を調節・制御して、一定速度の振動を保つ。てん輪３０９は、てん輪３０９がなすリング形状の内側に、てん輪３０９の中心（てん真）３０９ａから放射状に延設するアームを備えている。
【００４９】
輪列３０５は、香箱３０２からがんぎ車３０６の間に設けられて、それぞれが噛み合わされた複数の歯車によって構成される。具体的には、輪列３０５は、二番車３１０、三番車３１１、四番車３１２などによって構成される。香箱３０２の香箱車は、二番車３１０と噛み合っている。四番車３１２には秒針３１３が装着され、二番車３１０には分針３１４が装着されている。図３においては、時針や各歯車を支持する地板などは図示を省略する。
【００５０】
駆動機構３０１においては、動力ぜんまいの中心は逆回転できないように香箱３０２の中心（香箱真）に固定されており、動力ぜんまいの外側の端部は香箱の内周面に固定されているため、香箱３０２の中心（香箱真）に巻き付けられた動力ぜんまいが元に戻ろうとすると、巻き上げられた方向と同じ方向にほどけようとする動力ぜんまいの外側の端部に付勢されて、香箱３０２が巻き上げられたぜんまいがほどける方向と同じ方向に回転する。香箱３０２の回転は、二番車３１０、三番車３１１、四番車３１２に順次伝達され、四番車３１２からがんぎ車３０６に伝達される。
【００５１】
がんぎ車３０６にはアンクル３０７が噛み合っているため、がんぎ車３０６が回転すると、がんぎ車３０６の歯（衝撃面）がアンクル３０７の入り爪を押し上げ、これによってアンクル３０７におけるてんぷ３０４側の先端がてんぷ３０４を回転させる。てんぷ３０４が回転すると、アンクル３０７の出爪が即座にがんぎ車３０６を停止させる。てんぷ３０４がひげぜんまい３０８の力で逆回転すると、アンクル３０７の入り爪が解除され、がんぎ車３０６が再び回転する。
【００５２】
このように、調速機構は、等時性のあるひげぜんまい３０８の伸縮によっててんぷ３０４に規則正しい往復回転運動を繰り返させ、脱進機３０３は、てんぷ３０４に対して往復運動するための力を与え続けるとともに、てんぷ３０４からの規則正しい振動によって輪列３０５における各歯車を一定速度で回転させる。がんぎ車３０６、アンクル３０７、てんぷ３０４は、てんぷ３０４の往復運動を回転運動に変換する調速機構を構成する。
【００５３】
（ひげぜんまい３０８の構造）
つぎに、シリコンの加工により製造されるシリコン加工物として、上述した駆動機構１０１に組み込まれるひげぜんまい３０８について説明する。図４は、ひげぜんまい３０８の構造を示す説明図である。図４においては、ひげぜんまい３０８を図３における矢印Ｘ方向から見た平面図と、当該平面図におけるＡ−Ａ’断面と、を示している。図４に示したひげぜんまい３０８は、この発明にかかるシリコン加工物の製造方法を用いて製造されている。
【００５４】
図４において、ひげぜんまい３０８は、シリコンによって形成されている。ひげぜんまい３０８の具体的な製造方法については後述する。ひげぜんまい３０８は、細いコイル形状のぜんまい部４０１を備えている。また、ひげぜんまい３０８は、細いコイル形状のぜんまい部４０１における、内周側の端部に設けられたひげ玉４０２を備えている。ひげ玉４０２の中心部には、ひげぜんまい３０８を厚み方向に貫通する孔４０２ａが設けられている。
【００５５】
ぜんまい部４０１とひげ玉４０２とは、接続部４０２ｂによって接続されている。ぜんまい部４０１は、接続部４０２ｂを介して、ひげ玉４０２を中心にひげ玉４０２を巻回するコイル形状をなす。さらに、ひげぜんまい３０８は、細いコイル形状のぜんまい部４０１における、外周側の端部に設けられたひげ持４０３を備えている。ひげ持４０３は、てんぷ３０４を支持するてんぷ受（図示を省略する）に固定される。
【００５６】
図４において、ひげぜんまい３０８の厚さ寸法は、ひげぜんまい３０８の位置に応じて異なっている。図４に示すひげぜんまい３０８においては、ひげぜんまい３０８における渦の中心部の厚さ寸法の方が、渦の外周部の厚さ寸法よりも小さい。すなわち、ひげぜんまい３０８は、渦の中心部の厚さよりも、渦の外周部の厚さの方が厚い。
【００５７】
ひげぜんまい３０８において、外周側の湾曲部の高さを高くし、内周側の湾曲部の高さを低くすることによって、外周側の湾曲部の剛性を高め、かつ、同心円収縮し振動特性の向上を図ることができる。このように、ひげぜんまい３０８における厚さを部分的に異ならせることにより、ひげぜんまい３０８の柔軟性あるいは伸縮性を低下させることなく、強度を効果的に高めることができる。
【００５８】
（ひげぜんまい３０８の製造方法）
つぎに、この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物の製造方法を用いた、ひげぜんまい３０８の製造方法について説明する。図５は、この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物の製造方法を用いた、ひげぜんまい３０８の製造方法を示す説明図である。
【００５９】
この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物の製造方法による、ひげぜんまい３０８の製造工程においては、まず、図５（ａ）に示すように、平板状のシリコン単結晶基板１００の表側面に、ひげぜんまい３０８の形状に応じたパターンのマスク層１１０を形成する。ひげぜんまい３０８の形状に応じたマスク層１１０は、シリコン単結晶基板１００の表側面のうち、ひげぜんまい３０８を構成する部分を覆い、かつ、少なくともひげぜんまい３０８を構成する部分の周囲を覆わないパターンとする。
【００６０】
ひげぜんまい３０８の形状に応じたマスク層１１０は、ひげぜんまい３０８を構成する部分のうち、少なくとも一部に、開口１１１（１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ）を備える。開口１１１は、渦の中心部に該当するマスク層１１０に配置された開口１１１ｂの方が、渦の外周部に該当するマスク層１１０に配置された開口１１１ａよりも大きい。図５（ａ）における符号１１１ｃは、後述するエッチング加工により形成されるシリコン加工物を、周囲のシリコン単結晶基板１００と離間させる貫通孔（図５（ｂ）における符号１２０ｃを参照）に対応する開口を示している。
【００６１】
開口１１１は、ひげぜんまい３０８を構成する部分のうちの全部に設けられている必要はなく、ひげぜんまい３０８を構成する部分のうちの一部は、開口が配置されていない（ベタ塗り）状態であってもよい。ひげぜんまい３０８の形状に応じたマスク層１１０のパターンについては、説明を後述する。
【００６２】
ひげぜんまい３０８の形状に応じたマスク層１１０は、ひげぜんまい３０８を構成する部分の少なくとも一部が、ひげぜんまい３０８を構成する部分の周囲の部分のさらに外側に設けられる枠部分（図示を省略する）に接続されるパターンとしてもよい。具体的には、たとえば、ひげ持４０３となる部分と枠部分とを接続することができる。
【００６３】
つぎに、図５（ｂ）に示すように、ひげぜんまい３０８の形状に応じたパターンのマスク層１１０が形成されたシリコン単結晶基板１００に対して、当該マスク層１１０を用いたエッチング加工をおこなう（Ｓｉエッチング）。具体的には、たとえば、深掘りＲＩＥ技術によるドライエッチング加工をおこなう。このマスク層１１０を用いたエッチング加工により、シリコン単結晶基板１００のうちマスク層１１０によって覆われていない部分が除去され、開口１１１（１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ）の大きさに応じて、深さの異なる複数の凹部１２０ａ、１２０ｂ、および貫通孔１２０ｃが形成される。
【００６４】
複数の凹部１２０ａ、１２０ｂが形成されることにより、エッチング加工をおこなった後のシリコン単結晶基板１００の一面側は、複数の凹部１２０ａ、１２０ｂに起因する凹凸（突起）が形成される。また、エッチング加工をおこなった後のシリコン単結晶基板１００には、エッジ状の角部５２０が形成される。
【００６５】
上記のように、ひげぜんまい３０８の形状に応じたマスク層１１０においては、シリコン加工物の形状に応じて大きさが異なる複数の開口１１１（１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ）が配置されている。このため、一度のエッチング加工によって、渦の中心部の厚さよりも渦の外周部の厚さの方が厚く、かつ、ぜんまい部４０１における細いコイル形状を完全に独立させた構造の、ひげぜんまい３０８を構成する部分が浮き出た状態とすることができる。
【００６６】
また、上記のように、ひげぜんまい３０８を構成する部分の少なくとも一部を、枠部分に接続するパターンとすることにより、エッチング加工によって浮き出た状態となっている、ひげぜんまい３０８を構成する部分は、シリコン単結晶基板１００と一体とされる。これにより、エッチング加工をおこなった後も、エッチング加工後のシリコン単結晶基板１００からひげぜんまい３０８を構成する部分が脱落することがない。このため、単一のシリコン単結晶基板１００に複数のひげぜんまい３０８を形成する場合において、複数のひげぜんまい３０８をまとめて取り扱うことができ、作業の容易化および量産性の向上を図ることができる。
【００６７】
つぎに、図５（ｃ）に示すように、エッチング加工をおこなった後のシリコン単結晶基板１００から、マスク層１１０を除去（剥離）する。マスク層１１０は公知の各種の方法によって容易に除去可能であるため、マスク層１１０の除去方法や除去手順などについては説明を省略する。
【００６８】
つぎに、マスク層１１０を除去した後のシリコン単結晶基板１００に対して、水素アニール処理をおこない、図５（ｄ）に示すように、複数の凹部１２０ａ、１２０ｂに起因する凹凸、および、マスク層１１０を除去した後のシリコン単結晶基板１００の表面を平坦化する。水素アニール処理をおこなうことにより、ひげぜんまい３０８となる部分のシリコン単結晶基板１００の表面を平坦化することができる。
【００６９】
また、水素アニール処理をおこなうことにより、シリコン単結晶基板１００のうち、エッチング加工によりエッジ状となった角部５２０を、水素アニール処理によって角がなく丸みのある形状（Ｒ形状）に変化させることができる。さらに、水素アニール処理をおこなうことにより、複数の凹部１２０ａ、１２０ｂを平坦化することができる。
【００７０】
シリコン単結晶基板１００においては、エッチング加工により、角張ったエッジ状の部分が生じる。ひげぜんまい３０８の製造に際して、このようなエッジ状の部分は、エッチング加工の後、マスク層１１０において開口１１１の大きさが変化する部分において、シリコン単結晶基板１００の段差として発生する。そして、このようなエッジ状の部分は、水素アニール処理による平坦化により、角張った矩形状から、角がなく丸みのある形状（Ｒ形状）に変化する。このため、エッチング加工後のシリコン単結晶基板１００に生じていた厚さが異なる段差部分１４０は、水素アニール処理をおこなうことにより、厚さの変化が緩やかになる。
【００７１】
ひげぜんまい３０８などのシリコン加工物においては、段差部分１４０の形状が矩形状であって厚さの変化が顕著な部分は、応力が集中しやすく、割れや欠けが生じやすい。これに対し、この実施の形態では、水素アニール処理をおこなうことによって、厚さが異なる段差部分における厚さの変化を緩やかにすることができるので、応力の集中を回避し、ひげぜんまい３０８の割れや欠けを生じにくくすることができる。これによって、強度の高いひげぜんまい３０８を製造することができる。
【００７２】
最後に、水素アニール処理をおこなったシリコン単結晶基板１００から、ひげぜんまい３０８を構成する部分をもぎ取って、ひげぜんまい３０８となる部分を取り外す。ひげぜんまい３０８を構成する部分は、たとえば、ピンセットなどの器具を用いてもぎ取ることができる。これにより、ひげぜんまい３０８が完成する。
【００７３】
ひげぜんまい３０８を構成する部分と枠部分とを、ひげ持４０３の先端部分のみを介して接続した場合、ひげぜんまい３０８を構成する部分を、ピンセットによって把持して引っ張るだけの作業で、容易にもぎ取ることができる。上述したような一連の製造工程を経ることによって、上述した図４に断面を示したように、渦の中心部の厚さよりも渦の外周部の厚さの方が厚いひげぜんまい３０８を製造することができる。
【００７４】
（マスク層１１０のパターンの例）
つぎに、ひげぜんまい３０８の製造に用いるマスク層１１０のパターンの例について説明する。図６は、ひげぜんまい３０８の製造に用いるマスク層１１０のパターンの一例を示す説明図である。図６（ａ）においてはひげぜんまい３０８全体のパターンを示し、図６（ｂ）においてはひげぜんまい３０８の一部（図６（ａ）におけるＢ部分）のパターンを拡大して示している。
【００７５】
図６（ａ）において、ハッチングの粗細は、マスク層１１０のパターンにおける開口１１１の大きさを示している。ハッチングが粗い（ハッチングの間隔が広い）部分は、ハッチングが細かい（ハッチングの間隔が狭い）部分よりも、開口１１１の大きさが小さい。ハッチングがない部分には、マスク層１１０は形成されない。すなわち、ひげぜんまい３０８を構成する部分の周囲に位置する、ひげぜんまい３０８を構成しない部分には、マスク層１１０は形成されない。
【００７６】
図６（ａ）に示すように、マスク層１１０における開口１１１は、渦の中心から外周側にむかって段階的に小さくなるように配置されている。図６（ｂ）に示すように、マスク層１１０は、渦の方向に沿って長く開口する溝状の開口１１１（１１１ａ、１１１ｂ）を備えている。溝状の開口１１１は、渦の中心側の各開口（溝）１１１ｂの幅が、渦の外側の各開口（溝）１１１ａの幅よりも大きくなるように形成されている。
【００７７】
また、溝状の開口１１１は、ひげぜんまい３０８において厚さが変化する段差部分１４０において、大きさの異なる開口（幅の異なる溝）１１１ａ、１１１ｂどうしが連続するように形成されている。ひげぜんまい３０８の段差部分１４０において、大きさの異なる開口（幅の異なる溝）１１１ａ、１１１ｂどうしは、連続する形状に限らず、それぞれが独立していてもよい。
【００７８】
図７は、ひげぜんまい３０８の製造に用いるマスク層１１０のパターンの別の一例を示す説明図である。図７においては、ひげぜんまい３０８の一部（図６（ｂ）と同じ位置）のパターンを拡大して示している。図７に示すように、マスク層１１０は、渦の中心から放射状に延びる方向を長手方向とし、マスク層１１０によって形成されるぜんまい部４０１の長さ方向を幅方向とする、溝状の開口１１１を備えている。
【００７９】
溝状の開口１１１は、渦の中心側の各開口（溝）１１１ｂの幅が、渦の外側の各開口（溝）１１１ａの幅よりも大きくなるように形成されている。溝状の開口１１１の大きさは、図７に示すように、渦の中心から放射状に広がる方向を長手方向とする開口（溝）１１１の長さを調整してもよい。具体的には、たとえば、幅が狭い開口（溝）１１１ａの長さを、幅が広い開口（溝）１１１ｂの長さよりも長くしてもよい。
【００８０】
大きく開口する開口１１１ａにおいては、小さく開口する開口１１１ｂよりもエッチングが早く進行する。これに対し、幅が狭い開口（溝）１１１ａの長さを、幅が広い開口（溝）１１１ｂの長さよりも長くする、すなわち、開口１１１の長さと幅の両方を調整して開口１１１の大きさを調整することにより、ひげぜんまい３０８において位置ごとに異なる厚さを精度よく調整することができる。
【００８１】
図８は、ひげぜんまい３０８の製造に用いるマスク層１１０のパターンの別の一例を示す説明図である。図８においては、ひげぜんまい３０８の一部（図６（ｂ）と同じ位置）のパターンを拡大して示している。図８に示すように、マスク層１１０は、大きさの異なる、矩形状の開口１１１を複数備えている。各開口１１１は、渦の中心側の各開口１１１ｂの方が、渦の外側の各開口１１１ａよりも大きくなるように形成されている。
【００８２】
相対的に大きな開口１１１ｂが形成された領域における開口１１１ｂの存在密度（単位領域あたりの開口の数）は、相対的に小さな開口１１１ａが形成された領域における開口１１１ａの存在密度よりも低い。相対的に小さな開口１１１ａが形成された領域における開口１１１ａの存在密度は、相対的に大きな開口１１１ｂが形成された領域における開口１１１ｂの存在密度よりも高い。
【００８３】
このように、複数種類の大きさの矩形状の開口を、ひげぜんまい３０８の形状（部分ごとの厚さ）に応じて配置したパターンとすることにより、ひげぜんまい３０８における段差を小さくすることができる。これにより、応力の集中を回避し、ひげぜんまい３０８の割れや欠けを生じにくくすることができる。
【００８４】
図９は、ひげぜんまい３０８の製造に用いるマスク層１１０のパターンの別の一例を示す説明図である。図９においては、ひげぜんまい３０８の一部（図６（ｂ）と同じ位置）のパターンを拡大して示している。図９に示すように、マスク層１１０は、大きさの異なる、円形状の開口１１１を複数備えている。各開口１１１は、渦の中心側の各開口１１１ｂの方が、渦の外側の各開口１１１ａよりも大きくなるように形成されている。
【００８５】
相対的に大きな開口１１１ｂが形成された領域における開口１１１ｂの存在密度（単位領域あたりの開口の数）は、相対的に小さな開口１１１ａが形成された領域における開口１１１ａの存在密度よりも低い。相対的に小さな開口１１１ａが形成された領域における開口１１１ａの存在密度は、相対的に大きな開口１１１ｂが形成された領域における開口１１１ｂの存在密度よりも高い。
【００８６】
開口１１１の形状を円形状とすることにより、開口１１１の配置パターンが開口１１１の形状に左右されにくくなる。これにより、開口１１１の存在密度（単位領域あたりの開口１１１の数）をきめ細かく調整することができる。そして、これにより、ひげぜんまい３０８における段差を小さくすることができ、応力の集中を回避し、ひげぜんまい３０８の割れや欠けを生じにくくすることができる。
【００８７】
図１０および図１１は、ひげぜんまい３０８の製造に用いるマスク層１１０のパターンの別の一例を示す説明図である。図１０および図１１においては、マスク層１１０において、相対的に大きな開口１１１ｂが形成された領域と、相対的に小さな開口１１１ａが形成された領域との境界部分のパターンを概略的に示している。すなわち、図１０および図１１においては、マスク層１１０を用いたエッチング加工後のシリコン単結晶基板１００において、厚さが変化する厚み変化部の形状を示している。
【００８８】
たとえば、図１０においては、くさび形の厚み変化部１００１を示している。また、たとえば、図１１においては、波形の厚み変化部１１０１を示している。マスク層１１０における厚み変化部１００１、１１０１の形状をくさび形や波形とすることにより、エッチング加工によって形成されるぜんまい部４０１の長さ方向において、或る１箇所から顕著な段差が生じる場合と比較して、応力の集中を回避し、ひげぜんまい３０８の割れや欠けを一層生じにくくすることができる。
【００８９】
（ひげぜんまい３０８の別の構造）
つぎに、ひげぜんまい３０８の別の構造について説明する。図１２および図１３は、ひげぜんまい３０８の別の構造を示す説明図である。ひげぜんまい３０８は、上記のように、渦の中心部の厚さよりも、渦の外周部の厚さの方が厚い形状に限らない。
【００９０】
ひげぜんまい３０８は、たとえば、図１２に示すように、渦の中心部と渦の外周部との厚さが、渦の中心部と外周部との間の厚さよりも厚い形状であってもよい。図１２に示すひげぜんまい３０８は、ぜんまい部４０１のうちもっとも外周側の部分と、ひげ玉４０２および接続部４０２ｂ部分と、が厚くなるように形成されている。また、図１２に示すひげぜんまい３０８は、ひげ玉４０２の外周部分から外周側に向かって徐々に厚さが薄くなり、ふたたび、ぜんまい部４０１のうちもっとも外周側の部分に向かって徐々に厚くなるように形成されている。
【００９１】
また、ひげぜんまい３０８は、たとえば、図１３に示すように、ぜんまい部４０１のうち、ひげ玉４０２および接続部４０２ｂ部分がもっとも厚くなるように形成されていてもよい。図１３に示すひげぜんまい３０８において、もっとも外周側のぜんまい部４０１は、ひげ玉４０２および接続部４０２ｂ部分よりも薄いが、もっとも外周側のぜんまい部４０１とひげ玉４０２との間におけるぜんまい部４０１の厚さよりも厚い。
【００９２】
図１２および図１３に示すように、ひげ玉４０２および接続部４０２ｂ部分の厚さを相対的に厚くすることにより、駆動機構３０１に組み込まれた場合の強度を確保し、駆動機構３０１の経時劣化を抑制することができる。また、図１２および図１３に示すように、ひげ玉４０２および接続部４０２ｂ部分を厚くするとともに、もっとも外周側のぜんまい部４０１の厚さを、内周側のぜんまい部４０１よりも厚くすることで、ひげぜんまい３０８の柔軟性あるいは伸縮性を低下させることなく、強度を効果的に高めることができる。
【００９３】
（マイクロ光学ミラーの構造）
図１４は、マイクロ光学ミラーの構造を示す説明図である。この発明にかかるシリコン加工物は、ひげぜんまい３０８などの時計部品に用いるものに限らない。この発明にかかるシリコン加工物の製造方法は、図１４に示すような、マイクロ光学ミラー１４００のシリコン加工物に適用することができる。
【００９４】
図１４に示すように、マイクロ光学ミラー１４００は、シリコン単結晶基板１００の一面側に設けられたミラー部１４０１を備える。マイクロ光学ミラー１４００におけるミラー部１４０１は、シリコン単結晶基板１００の一面側から、球面状に凹んでいる。マイクロ光学ミラー１４００は、多数の微小鏡面（マイクロミラーすなわちミラー部１４０１）を平面に配列した表示素子の一種であって、デジタル・マイクロミラー・デバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ：登録商標）などと称されるＭＥＭＳデバイスに適用される。また、マイクロ光学ミラー１４００は、図示を省略する公知の三次元レーザレーダに適用することもできる。
【００９５】
図１５は、マイクロ光学ミラー１４００の製造方法の一部を示す説明図である。図１５（ａ）は、上述した図１における（ｃ）に相当する工程を示しており、図１５（ｂ）は図１における（ｄ）に相当する。マイクロ光学ミラー１４００の製造に際しては、ミラー部１４０１の中央部分に位置する開口１１１ほど大きく、ミラー部１４０１の外周部分に位置する開口１１１ほど小さくなるパターンのマスク層１１０を形成する。そして、このマスク層１１０を用いてエッチング加工することにより、図１５（ａ）に示すように、ミラー部１４０１となる部分における中央にもっとも深く、かつ、広い凹部１２０（１２０ｄ）を形成する。また、凹部１２０（１２０ｄ）から放射状に、凹部１２０（１２０ｄ）から離間するほど浅くなる凹部１２０（１２０ｅ〜１２０ｉ）を形成する。
【００９６】
つぎに、図１５（ａ）に示すシリコン単結晶基板１００に対してアニール処理（水素アニール処理）をおこなうと、図１５（ｂ）に示すように、中央部分がもっとも凹んだ球面状の凹形状をなすミラー部１４０１を形成することができる。水素アニール処理により、ミラー部１４０１の表面は、原子レベルで平坦化される。これにより、ミラー部１４０１が反射する光の方向を高精度に制御することができ、高性能なマイクロ光学ミラー１４００を提供することができる。
【００９７】
（ダイヤフラムの構造）
図１６は、ダイヤフラムの構造を示す説明図である。図１６においては、ダイヤフラムを厚さ方向に沿って切断した断面を示している。この発明にかかるシリコン加工物の製造方法は、図１６に示すような、ダイヤフラム１６００のようなシリコン加工物に適用することができる。図１６に示すように、ダイヤフラム１６００は、加えられた圧力に応じて変形（振動）する膜を備え、マイクロフォン（シリコンマイクロフォン）、圧力計や流量計などの計器、電話機の振動板、ポンプなどに適用することができる。
【００９８】
たとえば、音を電気信号に変換する機器であるマイクロフォンは、音（空気振動）をダイヤフラム１６００で受け止め、ダイヤフラム１６００の振動を電気信号に変換する。マイクロフォンには、ダイヤフラム１６００が筐体内において垂直に立った状態で音を受けるサイドアドレスと称されるものや、ダイヤフラム１６００が円筒の中に固定されたエンドアドレスと称されるものなどがある。
【００９９】
図１６に示すように、ダイヤフラム１６００は、中央部に膜１６０１を備え、当該膜１６０１の周囲を支持部１６０２によって支持している。ダイヤフラム１６００において、膜１６０１および支持部１６０２は一体に形成されており、膜１６０１は支持部１６０２よりも厚さが薄い。また、膜１６０１は、位置によって厚さが異なっている。この発明にかかるシリコン加工物の製造方法によれば、図１６に示すような、場所によって厚さが異なるシリコン製のダイヤフラム１６００を、一度のエッチング加工によって製造することができる。また、フォトリソグラフィ技術およびＲＩＥを用いてダイヤフラム１６００を製造することにより、ダイヤフラム１６００を高精度に加工することができる。
【０１００】
図１６に示したダイヤフラム１６００の製造に際しては、まず、シリコン単結晶基板１００の一面側に対して、ダイヤフラム１６００の表面側の形状に応じて大きさの異なる開口を配置したマスク層１１０を形成し、当該マスク層１１０を用いてエッチング加工をおこなう。つぎに、シリコン単結晶基板１００の他面側に対して、ダイヤフラム１６００の他面側の形状に応じて大きさの異なる開口を配置したマスク層１１０を形成し、当該マスク層１１０を用いてエッチング加工をおこなう。その後、一面側および他面側にエッチング加工がおこなわれたシリコン単結晶基板１００に対して、水素アニール処理をおこなうことによりダイヤフラム１６００を完成させる。
【０１０１】
以上説明したように、この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物の製造方法は、シリコン単結晶基板１００（または積層基板）に、シリコン加工物の形状に応じた開口１１１を配置した所定パターンのマスク層１１０を形成し、当該マスク層１１０部分を残して残余を除去するエッチング加工をおこなう。つぎに、エッチング加工されたシリコン単結晶基板１００（または積層基板における活性層若しくは支持層）からマスク層１１０を除去した後、当該シリコン単結晶基板１００に対してアニール処理をおこなう。そして、この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物の製造方法は、エッチング加工後のシリコン単結晶基板１００の厚さが相対的に厚い部分と、当該厚さが相対的に薄い部分とで、開口１１１ごとの大きさを異ならせたマスク層１１０を形成することを特徴としている。
【０１０２】
この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物の製造方法によれば、１回のマスク層形成、かつ、１回のエッチング加工によって、単一のシリコン加工物の場所によって厚さが異なる、複数段の厚さを備えたシリコン加工物を製造することができる。これにより、シリコン加工物の厚さに応じてマスク層１１０を複数回形成する従来の方法と比較して、生産性の向上を図ることができる。また、この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物の製造方法によれば、単一のシリコン加工物が備える厚さの種類（段数）が多くなるほど、従来技術によるシリコン加工物の製造方法と比較して、生産性の向上を図ることができる。
【０１０３】
従来技術によるシリコン加工物の製造方法は、シリコン加工物の厚さに応じてマスク層を複数回形成するため、１回目に形成するマスク層の位置と、２回目以降に形成するマスク層の位置と、の正確な位置合わせが求められる。このため、作業が繁雑になり、生産性に劣る。
【０１０４】
これに対し、この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物の製造方法によれば、１回のマスク層形成によって複数段の厚さを備えたシリコン加工物を製造することができるので、マスク層１１０どうしの煩雑な位置合わせの作業をなくし、生産性の向上を図ることができる。
【０１０５】
この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物の製造方法を、シリコン製のひげぜんまい３０８の製造に用いることにより、作業工程数を増やすことなく、部分的に厚さ（ひげの高さ）を変えることができる。これによって、上述したように、外周側の湾曲部の高さを高くし、内周側の湾曲部の高さを低くすることによって、外周側の湾曲部の剛性を高め、かつ、同心円収縮し振動特性が良好なひげぜんまい３０８を、容易かつ高精度に製造することができる。
【０１０６】
また、この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物の製造方法によれば、エッチング加工がおこなわれたシリコン単結晶基板１００に対してアニール処理をおこなうことにより、ひげぜんまい３０８などのシリコン加工物の表面の段差部分１４０に必ずＲ形状が形成される。これにより、段差部分１４０への応力集中を回避し、ひげぜんまい３０８などのシリコン加工物の強度向上を図ることができる。
【０１０７】
また、この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物の製造方法は、エッチング加工後のシリコン単結晶基板１００の厚さが相対的に厚い部分に対応する開口１１１ａが、当該厚さが相対的に薄い部分に対応する開口１１１ｂの大きさよりも小さいマスク層１１０を形成することを特徴としている。
【０１０８】
この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物の製造方法によれば、製造目的とするシリコン加工物の厚さに応じて大きさを調整した開口１１１が配置されたマスク層１１０を１回形成するだけで、複数段の厚さを備えたシリコン加工物を製造することができる。これにより、シリコン加工物の厚さに応じてマスク層１１０を複数回形成する従来の方法と比較して、生産性の向上を図ることができる。
【０１０９】
また、この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物の製造方法は、エッチング加工後のシリコン単結晶基板１００に対して、水素アニール処理をおこなうことを特徴としている。
【０１１０】
この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物の製造方法によれば、水素アニール処理をおこなうことにより、シリコン加工物の表面の酸化膜を除去し、シリコン加工物の表面を水素終端することができる。これにより、シリコン加工物の表面を平坦化するとともに、シリコン加工物の表面の清浄化を図ることができる。
【０１１１】
また、この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物の製造方法は、シリコンによって形成されたシリコン加工物であって、場所によって厚さが異なり、シリコン加工物を形成するシリコン原子２０１の自己拡散により平坦化された表面を備えたことを特徴としている。
【０１１２】
この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物によれば、シリコン原子２０１の自己拡散により平坦化された表面を備えるため、場所によって厚さが異なっていても、シリコン加工物において局所的に応力が集中することを回避することができる。これにより、シリコン加工物の強度の向上を図ることができる。
【０１１３】
また、この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物は、時計の駆動機構を構成する時計部品であることを特徴としている。この発明にかかる実施の形態のシリコン加工物によれば、駆動にともなう変形や摩擦に対する耐性を高めた、強度の高い時計部品を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
以上のように、この発明にかかるシリコン加工物の製造方法およびシリコン加工物は、場所によって厚さが異なるシリコン加工物の製造にかかるシリコン加工物の製造方法および当該製造方法を用いて製造されるシリコン加工物に有用であり、特に、強度が要求されるシリコン加工物の製造に適している。
【符号の説明】
【０１１５】
１００  シリコン単結晶基板
１１０  マスク層
１１１  開口
１１１ａ  相対的に小さな開口
１１１ｂ  相対的に大きな開口
１２０、１２０ａ、１２０ｂ  凹部
１２０ｃ  貫通孔
１４０  段差部
２０１  シリコン原子
３０８  ひげぜんまい
１４００  マイクロ光学ミラー
１４０１  ミラー部
１６００  ダイヤフラム
１６０１  膜
【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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