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JP2018157469A - Frequency adjustment method of piezoelectric transducer - Google Patents

Frequency adjustment method of piezoelectric transducer Download PDF

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JP2018157469A
JP2018157469A JP2017054164A JP2017054164A JP2018157469A JP 2018157469 A JP2018157469 A JP 2018157469A JP 2017054164 A JP2017054164 A JP 2017054164A JP 2017054164 A JP2017054164 A JP 2017054164A JP 2018157469 A JP2018157469 A JP 2018157469A
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Japan
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frequency adjustment
frequency
piezoelectric vibrator
rate
film
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JP2017054164A
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Japanese (ja)
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博己 田中
Hiromi Tanaka
博己 田中
秀昌 桜井
Hidemasa Sakurai
秀昌 桜井
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Citizen Watch Co Ltd
Citizen Fine Device Co Ltd
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Citizen Watch Co Ltd
Citizen Fine Device Co Ltd
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a frequency adjustment method of a piezoelectric transducer in which a difference of a prediction processing rate and an actual measurement rate.SOLUTION: A frequency adjustment method of a piezoelectric transducer, comprises: a first frequency adjustment step of adjusting a frequency of the piezoelectric transducer by removing a frequency adjustment film by a constant amount on the basis of a first prediction processing rate; and a second frequency adjustment step of adjusting the frequency of the piezoelectric transducer by removing the frequency adjustment film by the constant amount on the basis of a second prediction processing rate after the first frequency adjustment step. When the second prediction processing rate in the second frequency adjustment step is YR2, an average value of an actual measurement processing rate in the second frequency adjustment step executed in the past is AR2, the actual measurement processing rate in the first frequency adjustment step executed just before this is R1, and the average value of the actual measurement processing rate in the first frequency adjustment step executed in the past is AR1, the following equation is satisfied: YR2=AR2×A^(In the equation A=R1/AR1).SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、圧電振動子の周波数調整方法に関するものである。   The present invention relates to a frequency adjusting method for a piezoelectric vibrator.

従来より、圧電振動子の周波数調整方法としては、圧電振動子の表面に予め付着させたAuなどからなる周波数調整用の金属膜(周波数調整膜)をレーザーや粒子ビーム(イオンビームなど)により一定量削り取り(エッチング)、付着する金属膜の質量を減少させることで、周波数を調整する手法がとられている。   Conventionally, as a frequency adjustment method for a piezoelectric vibrator, a frequency adjustment metal film (frequency adjustment film) made of Au or the like previously attached to the surface of the piezoelectric vibrator is fixed by a laser or a particle beam (ion beam or the like). A method of adjusting the frequency is taken by removing the amount (etching) and reducing the mass of the deposited metal film.

このような手法の一つとしては、周波数調整用の金属膜を削り取る前に、あらかじめ金属膜が削り取られる速さ(エッチングレート)を予測しておき、この予測したエッチングレートに基づいて圧電振動子の周波数が目的の周波数になるまで金属膜にレーザーや粒子ビームを一定時間照射する予測加工方式と呼ばれる手法が一般的に知られている。(例えば、特許文献1参照)   As one of such methods, before scraping the metal film for frequency adjustment, the speed (etching rate) at which the metal film is scraped is predicted in advance, and the piezoelectric vibrator is based on the predicted etching rate. A technique called a predictive processing method is generally known in which a metal film is irradiated with a laser or particle beam for a certain period of time until the desired frequency reaches the target frequency. (For example, see Patent Document 1)

予測加工方式では、通常は一つの圧電振動子の周波数を調整するために、レーザーや粒子ビームの照射を複数回に分けて段階的に行い、徐々に周波数を目標値へと追い込んでいく。具体的には、例えば以下の通りである。   In the predictive machining method, normally, in order to adjust the frequency of one piezoelectric vibrator, laser and particle beam irradiation is performed in multiple steps in stages, and the frequency is gradually driven to a target value. Specifically, it is as follows, for example.

図1は予測加工方式の一般体系を示す概念図、図2は従来の予測加工方式における予測加工レートと実測加工レートの関係を示す図、図3は複数の圧電振動子が形成された圧電ウエハーを示す上面図、図4は圧電振動子を示す上面図、図5は周波数調整用の金属膜が形成された部位の断面図、図6は周波数調整用の金属膜上にマスクを配置した状態を示す上面図である。圧電振動子2は、圧電材料ウエハー1内に複数形成されており、各圧電振動子2の母材である圧電振動片6の表面には、周波数調整用の金属膜3として、Cr膜5とAu膜4の積層膜が形成されている。圧電振動子2の周波数を調整する際には、円形の開口部を備えたマスク7を金属膜3上に配置し、マスク7の上からイオンビームを一定時間照射することで、マスク7の開口部を通して露出された金属膜3の一部を除去(エッチング)する。イオンビームの照射は1つの領域に対して3回に分けて行われ、1回目(Step.1)と2回目(Step.2)の照射では、主に上層のAu膜4が除去され、続く3回目(Step.3)の照射では、主に下層のCr膜5が除去される。   FIG. 1 is a conceptual diagram showing a general system of a predictive machining method, FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a predicted machining rate and an actual machining rate in a conventional predictive machining method, and FIG. 3 is a piezoelectric wafer on which a plurality of piezoelectric vibrators are formed. 4 is a top view showing the piezoelectric vibrator, FIG. 5 is a cross-sectional view of the portion where the metal film for frequency adjustment is formed, and FIG. 6 is a state in which a mask is arranged on the metal film for frequency adjustment FIG. A plurality of piezoelectric vibrators 2 are formed in the piezoelectric material wafer 1, and a Cr film 5 as a metal film 3 for frequency adjustment is formed on the surface of a piezoelectric vibrating piece 6 that is a base material of each piezoelectric vibrator 2. A laminated film of the Au film 4 is formed. When adjusting the frequency of the piezoelectric vibrator 2, a mask 7 having a circular opening is placed on the metal film 3, and an ion beam is irradiated from above the mask 7 for a predetermined time, thereby opening the mask 7. A part of the metal film 3 exposed through the part is removed (etched). The ion beam irradiation is performed in three times for one region, and in the first (Step. 1) and second (Step. 2) irradiation, the upper Au film 4 is mainly removed and continues. In the third irradiation (Step 3), the lower Cr film 5 is mainly removed.

イオンビームの照射時間は、予め予測した金属膜3のエッチングレート(予測加工レート)に基づいて算出されるが、予測加工レートは、以下のようにして決定される。   The irradiation time of the ion beam is calculated based on the etching rate (predicted processing rate) of the metal film 3 predicted in advance, and the predicted processing rate is determined as follows.

第一の周波数調整工程(Step.1)では、過去に実施した第一の周波数調整工程における実測加工レートの平均値を第一の周波数調整工程の予測加工レートとして決定する。例えば、図2に示すように、3つ目の圧電振動子(ワークNo.3)に対して第一の周波数調整工程を実施する際には、それよりも前に第一の周波数調整工程を実施した1つ目の圧電振動子の実測加工レート(50[ppm/sec])と2つ目の圧電振動子の実測加工レート(60[ppm/sec])の平均値(55[ppm/sec])を算出し、その平均値を3つ目の圧電振動子に対する第一の周波数調整工程における予測加工レート(予測レート1)とする。   In the first frequency adjustment step (Step 1), the average value of the actually measured machining rates in the first frequency adjustment step performed in the past is determined as the predicted machining rate of the first frequency adjustment step. For example, as shown in FIG. 2, when the first frequency adjustment process is performed on the third piezoelectric vibrator (work No. 3), the first frequency adjustment process is performed before that. The average value (55 [ppm / sec] of the actually measured machining rate (50 [ppm / sec]) of the first piezoelectric vibrator and the second actually measured machining rate (60 [ppm / sec]) of the second piezoelectric vibrator. ]) Is calculated, and the average value is set as the predicted machining rate (predicted rate 1) in the first frequency adjustment step for the third piezoelectric vibrator.

第二の周波数調整工程(Step.2)では、過去に実施した第二の周波数調整工程における実測加工レートの平均値を第二の周波数調整工程の予測加工レートとして決定する。例えば、図2に示すように、3つ目の圧電振動子(ワークNo.3)に対して第二の周波数調整工程を実施する際には、それよりも前に第二の周波数調整工程を実施した1つ目の圧電振動子(ワークNo.1)の実測加工レート(60[ppm/sec])と2つ目の圧電振動子(ワークNo.2)の実測加工レート(70[ppm/sec])の平均値(65[ppm/sec])を算出し、その平均値を3つ目の圧電振動子に対する第二の周波数調整工程における予測加工レート(予測レート2)とする。   In the second frequency adjustment step (Step 2), the average value of the actually measured machining rates in the second frequency adjustment step performed in the past is determined as the predicted machining rate of the second frequency adjustment step. For example, as shown in FIG. 2, when the second frequency adjustment process is performed on the third piezoelectric vibrator (work No. 3), the second frequency adjustment process is performed before that. The measured machining rate (60 [ppm / sec]) of the first piezoelectric vibrator (work No. 1) and the measured machining rate (70 [ppm / sec] of the second piezoelectric vibrator (work No. 2)). sec]) average value (65 [ppm / sec]) is calculated, and the average value is set as the predicted processing rate (predicted rate 2) in the second frequency adjustment step for the third piezoelectric vibrator.

第三の周波数調整工程(Step.3)では、直前に実施した第二の周波数調整工程における実測加工レートの値をそのまま第三の周波数調整工程の予測加工レートとして決定する。例えば、図2に示すように、3つ目の圧電振動子(ワークNo.3)に対して第三の周波数調整工程を実施する際には、この3つ目の圧電振動子に対して直前に実施した第二の周波数調整工程における実測加工レート(67[ppm/sec])を、そのまま3つ目の圧電振動子に対する第三の周波数調整工程における予測加工レート(予測レート3)とする。   In the third frequency adjustment step (Step 3), the value of the actually measured machining rate in the second frequency adjustment step performed immediately before is determined as it is as the predicted machining rate of the third frequency adjustment step. For example, as shown in FIG. 2, when the third frequency adjustment process is performed on the third piezoelectric vibrator (work No. 3), the third piezoelectric vibrator is immediately before the third piezoelectric vibrator. The measured machining rate (67 [ppm / sec]) in the second frequency adjustment step performed in the above is directly used as the predicted machining rate (predicted rate 3) in the third frequency adjustment step for the third piezoelectric vibrator.

特開2006−86702JP 2006-86702 A

以上説明した従来技術において、周波数調整用の金属膜3をエッチングする際には、まず上層のAu膜4が削られ、次に下層のCr膜5が削られるという順序を辿ることとなるが、Au膜とCr膜とでは大きくエッチングレートが異なるため(Crの方がエッチングレートが高い)、Au膜4とCr膜5との界面付近をエッチングすることとなる2回目のエッチングにおいてはエッチングレートが大きく変動し易く、1回目のエッチングにおいて実際のエッチングレート(実測加工レート)が高かった場合には、続く2回目のエッチングにおいても実測加工レートが高くなるといった傾向が示される。しかしながら、従来の予測加工レートの算出方式では、このような傾向が考慮されておらず、未だ予測加工レートと実測加工レートとの間には大きな誤差があり、改善の余地を残している。尚、このような傾向は、周波数調整膜がAu膜とCr膜とで構成されている場合に限らず、周波数調整膜がその他の材料で構成され下層が上層よりも高いエッチングレートを有する場合にも同様に示される。   In the related art described above, when etching the metal film 3 for frequency adjustment, the upper Au film 4 is first scraped, and then the lower Cr film 5 is traced. Since the etching rate is greatly different between the Au film and the Cr film (Cr has a higher etching rate), the etching rate is low in the second etching in which the vicinity of the interface between the Au film 4 and the Cr film 5 is etched. If the actual etching rate (actual processing rate) is high in the first etching, the actual processing rate tends to be high in the subsequent second etching. However, in the conventional method for calculating the predicted machining rate, such a tendency is not taken into account, and there is still a large error between the predicted machining rate and the measured machining rate, leaving room for improvement. Such a tendency is not limited to the case where the frequency adjustment film is composed of an Au film and a Cr film, but when the frequency adjustment film is composed of other materials and the lower layer has a higher etching rate than the upper layer. Is shown as well.

本発明は、以上の問題点に鑑みたもので、予測加工レートと実測加工レートとの誤差が小さい圧電振動子の周波数調整方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a frequency adjustment method for a piezoelectric vibrator in which an error between a predicted machining rate and an actually measured machining rate is small.

圧電振動子の表面に形成された下層及び上層を含むと共に前記下層が前記上層よりも高い加工レートを有する周波数調整膜を前記上層側から複数回に分けて段階的に除去することにより前記圧電振動子の周波数を調整する圧電振動子の周波数調整方法であって、前記周波数調整膜を第一の予測加工レートに基づいて一定量除去することにより前記圧電振動子の周波数を調整する第一の周波数調整工程と、前記第一の周波数調整工程の後に、前記周波数調整膜を第二の予測加工レートに基づいて一定量除去することにより前記圧電振動子の周波数を調整する第二の周波数調整工程と、を備え、前記第二の周波数調整工程における前記第二の予測加工レートをYR2、過去に実施した前記第二の周波数調整工程における実測加工レートの平均値をAR2、直前に実施した前記第一の周波数調整工程における実測加工レートをR1、過去に実施した前記第一の周波数調整工程における実測加工レートの平均値をAR1とした場合に、以下の式が成り立つ圧電振動子の周波数調整方法とする。
YR2=AR2×A^ (式中 A=R1/AR1)
The piezoelectric vibration includes a lower layer and an upper layer formed on the surface of the piezoelectric vibrator, and the lower layer has a processing rate higher than that of the upper layer, and is removed stepwise from the upper layer in a plurality of steps. A method for adjusting a frequency of a piezoelectric vibrator for adjusting a frequency of a child, wherein the frequency of the piezoelectric vibrator is adjusted by removing a certain amount of the frequency adjustment film based on a first predicted processing rate. An adjustment step; and a second frequency adjustment step of adjusting the frequency of the piezoelectric vibrator by removing a certain amount of the frequency adjustment film based on a second predicted processing rate after the first frequency adjustment step. YR2 for the second predicted machining rate in the second frequency adjustment step, and the average value of the actually measured machining rate in the second frequency adjustment step performed in the past When R2 is R1, the measured machining rate in the first frequency adjustment process performed immediately before is R1, and the average value of the measured machining rate in the first frequency adjustment process performed in the past is AR1, the following equation holds. The frequency adjustment method of the piezoelectric vibrator is used.
YR2 = AR2 × A ^ A (where A = R1 / AR1)

前記第一の周波数調整工程においては、前記第一の予測加工レートを基に算出された前記周波数調整膜の除去時間の間だけ前記周波数調整膜を除去することにより前記圧電振動子の周波数を調整し、前記第二の周波数調整工程においては、前記第二の予測加工レートを基に算出された前記周波数調整膜の除去時間の間だけ前記周波数調整膜を除去することにより前記圧電振動子の周波数を調整する圧電振動子の周波数調整方法であっても良い。   In the first frequency adjustment step, the frequency of the piezoelectric vibrator is adjusted by removing the frequency adjustment film only during the removal time of the frequency adjustment film calculated based on the first predicted processing rate. In the second frequency adjustment step, the frequency of the piezoelectric vibrator is removed by removing the frequency adjustment film only during the removal time of the frequency adjustment film calculated based on the second predicted processing rate. A frequency adjustment method of a piezoelectric vibrator that adjusts the frequency may be used.

前記第一の予測加工レートは、過去に実施した前記第一の周波数調整工程における実測加工レートの平均値である圧電振動子の周波数調整方法であっても良い。   The first predicted machining rate may be a frequency adjustment method of a piezoelectric vibrator that is an average value of an actually measured machining rate in the first frequency adjustment step performed in the past.

前記第二の周波数調整工程の後に、前記周波数調整膜を第三の予測加工レートに基づいて一定量除去することにより前記圧電振動子の周波数を調整する第三の周波数調整工程を備え、前記第三の予測加工レートは、直前に実施した前記第二の周波数調整工程における実測加工レートと同じである圧電振動子の周波数調整方法であっても良い。   A third frequency adjusting step for adjusting the frequency of the piezoelectric vibrator by removing a predetermined amount of the frequency adjusting film based on a third predicted processing rate after the second frequency adjusting step; The third predicted machining rate may be the frequency adjustment method of the piezoelectric vibrator that is the same as the actually measured machining rate in the second frequency adjustment step performed immediately before.

前記下層は、Crで構成される層を含み、前記上層は、Auで構成される層を含む圧電振動子の周波数調整方法であっても良い。   The lower layer may include a layer composed of Cr, and the upper layer may be a frequency adjustment method of a piezoelectric vibrator including a layer composed of Au.

前記周波数調整膜をレーザー又は粒子ビームにより除去する圧電振動子の周波数調整方法であっても良い。   A frequency adjustment method for a piezoelectric vibrator in which the frequency adjustment film is removed by a laser or a particle beam may be used.

本発明によれば、2回目の周波数調整時における予測加工レートの算出式に1回目の周波数調整時における実測加工レートの値を反映させることで、2回目の周波数調整時における予測加工レートと実測加工レートとの誤差が減少するため、周波数調整の精度を向上させることができる。   According to the present invention, the predicted machining rate and the actual measurement at the second frequency adjustment are reflected in the formula for calculating the predicted machining rate at the second frequency adjustment by reflecting the value of the actual machining rate at the first frequency adjustment. Since the error from the processing rate is reduced, the accuracy of frequency adjustment can be improved.

予測加工方式の一般体系を示す概念図Conceptual diagram showing the general system of predictive machining 従来の予測加工方式における予測加工レートと実測加工レートの関係を示す図Diagram showing the relationship between the predicted machining rate and the actual machining rate in the conventional predictive machining method 複数の圧電振動子が形成された圧電材料ウエハーを示す上面図Top view showing a piezoelectric material wafer on which a plurality of piezoelectric vibrators are formed 圧電振動子を示す上面図Top view showing a piezoelectric vibrator 周波数調整用の金属膜が形成された部位の断面図Sectional view of the part where the metal film for frequency adjustment is formed 周波数調整用の金属膜上にマスクを配置した状態を示す上面図Top view showing a state in which a mask is placed on a metal film for frequency adjustment 本発明の予測加工方式における予測加工レートと実測加工レートの関係を示す図The figure which shows the relationship between the prediction processing rate and the measurement processing rate in the prediction processing system of this invention 算出した予測加工レートを個片単位で適用してエッチングを行う状況を示す概念図Conceptual diagram showing the situation where etching is performed by applying the calculated predicted processing rate in individual units 算出した予測加工レートを行単位で適用してエッチングを行う状況を示す概念図Conceptual diagram showing the situation where etching is performed by applying the calculated predicted processing rate in units of rows 算出した予測加工レートをウエハー単位で適用してエッチングを行う状況を示す概念図Conceptual diagram showing the situation where etching is performed by applying the calculated predicted processing rate in wafer units

図7は本発明の予測加工方式における予測加工レートと実測加工レートの関係を示す図、図8は算出した予測加工レートを個片単位で適用してエッチングを行う状況を示す概念図である。本発明の一実施形態では、圧電材料ウエハー1内に一体的に形成された複数の圧電振動子2に対して、それらの振動部(音叉部先端)に予め形成された周波数調整用の金属膜3をエッチングすることで周波数の調整を行う。周波数調整用の金属膜3は、Cr膜5とAu膜4の積層膜で構成されており、周波数を調整する際には、金属膜3上に円形の開口部を備えたマスク7を配置し、その上からレーザーまたは粒子ビーム(イオンビームなど)を照射することで、Au膜4とCr膜5を順次エッチングする。金属膜3のエッチングは、Cr膜5とAu膜4でエッチングレートに差が生じることを考慮し、1個の圧電振動子2に対し3回(Step.1〜3)に分けて段階的に行う。ここまでの構成は、従来技術と同様である。   FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the predicted machining rate and the actual machining rate in the predictive machining method of the present invention, and FIG. 8 is a conceptual diagram showing a situation where etching is performed by applying the calculated predicted machining rate in individual units. In one embodiment of the present invention, for a plurality of piezoelectric vibrators 2 integrally formed in a piezoelectric material wafer 1, a metal film for frequency adjustment formed in advance on those vibrating parts (tips of tuning forks). The frequency is adjusted by etching 3. The metal film 3 for frequency adjustment is composed of a laminated film of a Cr film 5 and an Au film 4, and when adjusting the frequency, a mask 7 having a circular opening is disposed on the metal film 3. The Au film 4 and the Cr film 5 are sequentially etched by irradiating a laser beam or a particle beam (such as an ion beam) from above. In consideration of the difference in etching rate between the Cr film 5 and the Au film 4, the etching of the metal film 3 is divided into three steps (Steps 1 to 3) for each piezoelectric vibrator 2. Do. The configuration up to here is the same as that of the prior art.

本発明の特徴は、周波数調整用の金属膜3に対して2回目のエッチングを行う際の予測加工レートの算出方法にある。具体的には、以下の通りである。   A feature of the present invention resides in a method of calculating a predicted processing rate when performing the second etching on the metal film 3 for frequency adjustment. Specifically, it is as follows.

第一の周波数調整工程(Step.1)では、過去に実施した第一の周波数調整工程における実測加工レートの平均値を第一の周波数調整工程における予測加工レートとする。例えば、図7に示すように、3つ目の圧電振動子(ワークNo.3)に対して第一の周波数調整工程を実施する際には、それよりも前に第一の周波数調整工程を実施した1つ目の圧電振動子(ワークNo.1)の実測加工レート(50[ppm/sec])と2つ目の圧電振動子(ワークNo.2)の実測加工レート(60[ppm/sec])の平均値(55[ppm/sec])を算出し、その平均値を3つ目の圧電振動子に対する第一の周波数調整工程における予測加工レート(予測レート1)とする。   In the first frequency adjustment step (Step 1), the average value of the actually measured machining rates in the first frequency adjustment step performed in the past is used as the predicted machining rate in the first frequency adjustment step. For example, as shown in FIG. 7, when the first frequency adjustment process is performed on the third piezoelectric vibrator (work No. 3), the first frequency adjustment process is performed before that. The actually measured machining rate (50 [ppm / sec]) of the first piezoelectric vibrator (work No. 1) and the actually measured machining rate (60 [ppm / sec] of the second piezoelectric vibrator (work No. 2)). sec]) is calculated as an average value (55 [ppm / sec]), and the average value is set as a predicted processing rate (predicted rate 1) in the first frequency adjustment step for the third piezoelectric vibrator.

第二の周波数調整工程(Step.2)では、過去に実施した第一周波数調整工程における実測加工レートの平均値をAR1、直前に実施した第一の周波数調整工程における実測加工レートの値をR1として、それらの比率をR1/AR1=Aとして算出し、過去に実施した第二の周波数調整工程における実測加工レートの平均値(AR2)に比率Aの自乗(A^)を乗算した値(AR2×A^)を第二の周波数調整工程における予測レート(YR2)とする(YR2=AR2×A^)。例えば、図7に示すように、3つ目の圧電振動子(ワークNo.3)に対して第二の周波数調整工程を実施する際には、R1=55[ppm/sec]、AR1=(50+60)/2=55[ppm/sec]、A=1、A^=1、AR2=(60+70)/2=65[ppm/sec]であるから、第二の周波数調整工程における予測加工レート(YR2)は、65×1=65[ppm/sec](予測レート2)となる。また、2つ目の圧電振動子(ワークNo.2)に対して第二の周波数調整工程を実施する際には、R1=60[ppm/sec]、AR1=50[ppm/sec]、A=1.2、A^≒1.245、AR2=60[ppm/sec]であるから、第二の周波数調整工程における予測加工レート(YR2)は、60×1.245=74.7[ppm/sec](予測レート2)となる。 In the second frequency adjustment step (Step 2), the average value of the actually measured machining rate in the first frequency adjustment step performed in the past is AR1, and the value of the actually measured machining rate in the first frequency adjustment step performed immediately before is R1. The ratio is calculated as R1 / AR1 = A, and a value obtained by multiplying the average value (AR2) of the actually measured machining rate in the second frequency adjustment step performed in the past by the square of the ratio A (A ^ A ) ( AR2 × A ^ A ) is assumed to be a prediction rate (YR2) in the second frequency adjustment step (YR2 = AR2 * A ^ A ). For example, as shown in FIG. 7, when the second frequency adjustment process is performed on the third piezoelectric vibrator (work No. 3), R1 = 55 [ppm / sec], AR1 = ( 50 + 60) / 2 = 55 [ppm / sec], A = 1, A ^ A = 1, AR2 = (60 + 70) / 2 = 65 [ppm / sec], so that the predicted processing rate in the second frequency adjustment step (YR2) is 65 × 1 = 65 [ppm / sec] (predicted rate 2). When the second frequency adjustment process is performed on the second piezoelectric vibrator (work No. 2), R1 = 60 [ppm / sec], AR1 = 50 [ppm / sec], A = 1.2, a ^ a ≒ 1.245 , AR2 = 60 because it is [ppm / sec], the prediction processing rate in the second frequency adjustment step (YR2) is, 60 × 1.245 = 74.7 [ ppm / sec] (predicted rate 2).

第三の周波数調整工程(Step.3)では、直前に実施した第二の周波数調整工程における実測加工レートの値をそのまま第三の周波数調整工程における予測加工レートとして決定する。例えば、図7に示すように、3つ目の圧電振動子(ワークNo.3)に対して第三の周波数調整工程を実施する際には、この3つ目の圧電振動子に対して直前に実施した第二の周波数調整工程における実測加工レート(67[ppm/sec])を、そのまま3つ目の圧電振動子に対する第三の周波数調整工程における予測加工レート(予測レート3)とする。   In the third frequency adjustment step (Step 3), the value of the actually measured machining rate in the second frequency adjustment step performed immediately before is directly determined as the predicted machining rate in the third frequency adjustment step. For example, as shown in FIG. 7, when the third frequency adjustment process is performed on the third piezoelectric vibrator (work No. 3), the third piezoelectric vibrator is immediately before the third piezoelectric vibrator. The measured machining rate (67 [ppm / sec]) in the second frequency adjustment step performed in the above is directly used as the predicted machining rate (predicted rate 3) in the third frequency adjustment step for the third piezoelectric vibrator.

尚、以上のプロセスによる予測加工レートの算出方法は、周波数調整の対象となる全ての圧電振動子に対して適用することが望ましいが、一部の圧電振動子のみに対して適用しても構わない。   Note that the method of calculating the predicted machining rate by the above process is preferably applied to all the piezoelectric vibrators subject to frequency adjustment, but may be applied to only some of the piezoelectric vibrators. Absent.

各ステップ(周波数調整工程)におけるエッチング時間は、3回のそれぞれのステップにおいて個別に算出した予測加工レートで、ステップごとに定めた目標周波数までの調整量(残り量)を除算することにより求められる。即ち、n回目のエッチング時の予測加工レートをR、n−1回目のエッチングを行った時点での目標周波数までの調整量(残り量)をFとした場合、n回目のエッチング時間は、F/Rという式で表される。例えば、図7に示すように、3つ目の圧電振動子(ワークNo.3)に対しては、第一の周波数調整工程(Step.1)を実施する直前における目標周波数までの残り量をF1[ppm]とすれば、第一の周波数調整工程におけるエッチング時間[sec]は、F1[ppm]/55[ppm/sec]となり、第二の周波数調整工程(Step.2)を実施する直前における目標周波数までの残り量をF2[ppm]とすれば、第二の周波数調整工程におけるエッチング時間[sec]は、F2[ppm]/65[ppm/sec]となり、第三の周波数調整工程(Step.3)を実施する直前における目標周波数までの残り量をF3[ppm]とすれば、第三の周波数調整工程におけるエッチング時間[sec]は、F3[ppm]/67[ppm/sec]となる。   The etching time in each step (frequency adjustment process) is obtained by dividing the adjustment amount (remaining amount) up to the target frequency determined for each step by the predicted processing rate calculated individually in each of the three times. . That is, when the predicted processing rate at the n-th etching is R, and the adjustment amount (remaining amount) up to the target frequency at the time of performing the n-1th etching is F, the n-th etching time is F It is represented by the formula / R. For example, as shown in FIG. 7, for the third piezoelectric vibrator (work No. 3), the remaining amount up to the target frequency immediately before the first frequency adjustment step (Step 1) is performed. If F1 [ppm], the etching time [sec] in the first frequency adjustment step is F1 [ppm] / 55 [ppm / sec], and immediately before the second frequency adjustment step (Step 2) is performed. If the remaining amount up to the target frequency in F2 is F2 [ppm], the etching time [sec] in the second frequency adjustment step is F2 [ppm] / 65 [ppm / sec], and the third frequency adjustment step ( If the remaining amount up to the target frequency immediately before performing Step 3) is F3 [ppm], the etching time [sec] in the third frequency adjustment step is F3 [ppm]. 67 the [ppm / sec].

図9は算出した予測加工レートを行単位で適用してエッチングを行う状況を示す概念図、図10は算出した予測加工レートをウエハー単位で適用してエッチングを行う状況を示す概念図である。上述の実施形態では、図8に示したように圧電振動子ごとに特定の予測加工レートを適用して周波数調整膜のエッチングを行っているが、一度にエッチングする圧電振動子の個数に制限はなく、例えば、図9に示すように圧電材料ウエハー内に配列された圧電振動子の行単位や列単位で特定の予測加工レートを適用して複数個の圧電振動子に対して同時にエッチングを行っても良く、図10に示すようにウエハー単位で特定の予測加工レートを適用して複数個の圧電振動子に対して同時にエッチングを実施しても良く、必要とされる周波数の調整精度に合わせて適宜最良な方法を選択すれば良い。   FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a situation in which etching is performed by applying the calculated predicted processing rate in units of rows, and FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating a state in which etching is performed by applying the calculated predicted processing rate in units of wafers. In the above-described embodiment, as shown in FIG. 8, the frequency adjustment film is etched by applying a specific predicted processing rate for each piezoelectric vibrator. However, the number of piezoelectric vibrators to be etched at one time is limited. For example, as shown in FIG. 9, a plurality of piezoelectric vibrators are etched simultaneously by applying a specific predicted processing rate in units of rows and columns of piezoelectric vibrators arranged in a piezoelectric material wafer. As shown in FIG. 10, a specific predicted processing rate may be applied to each wafer as shown in FIG. 10, and a plurality of piezoelectric vibrators may be etched at the same time, according to the required frequency adjustment accuracy. The best method can be selected as appropriate.

以上の実施形態では、周波数調整膜をCrとAuとで構成された金属膜としたが、例えば、それ以外の材料を含む金属膜や金属以外の材料で構成された膜であっても構わない。   In the above embodiment, the frequency adjustment film is a metal film made of Cr and Au. However, for example, a metal film containing other materials or a film made of a material other than metal may be used. .

また、周波数調整膜をエッチングする手段としては、レーザーや粒子ビーム(イオンビーム、電子ビーム、中性子ビームなど)に限らず、その他の手段を用いることも可能である。   The means for etching the frequency adjusting film is not limited to laser or particle beam (ion beam, electron beam, neutron beam, etc.), and other means can be used.

また、本発明は、周波数調整膜が異なる材料の膜を積層した積層膜で構成される場合に限らず、例えば、周波数調整膜が単層の膜で構成され、その膜内において上層と下層との間にエッチングレートに差(上層のエッチングレート<下層のエッチングレート)があるような場合にも適用することが可能である。   In addition, the present invention is not limited to the case where the frequency adjustment film is composed of a laminated film in which films of different materials are laminated. For example, the frequency adjustment film is composed of a single layer film, and the upper layer and the lower layer are included in the film. The present invention can also be applied to a case where there is a difference in the etching rate (upper layer etching rate <lower layer etching rate).

また、圧電振動子を構成する圧電材料は、例えば、水晶であるが、それ以外の材料であっても構わない。   Further, the piezoelectric material constituting the piezoelectric vibrator is, for example, quartz, but other materials may be used.

また、上述の実施形態では、過去に実施した第一の周波数調整工程における実測加工レートの平均値を第一の周波数調整工程における予測加工レートとしているが、それ以外の値を第一の周波数調整工程における予測加工レートとすることも可能である。   Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the average value of the actually measured machining rate in the first frequency adjustment step performed in the past is used as the predicted machining rate in the first frequency adjustment step, other values are used as the first frequency adjustment. It is also possible to use the predicted processing rate in the process.

また、上述の実施形態では、第二の周波数調整工程の後に第三の周波数調整工程を実施しているが、第三の周波数調整工程は、省略することも可能である。   Moreover, in the above-mentioned embodiment, although the 3rd frequency adjustment process is implemented after the 2nd frequency adjustment process, it is also possible to abbreviate | omit the 3rd frequency adjustment process.

1 圧電材料ウエハー
2 圧電振動子
3 周波数調整用の金属膜
4 Au膜
5 Cr膜
6 圧電振動片
7 マスク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric material wafer 2 Piezoelectric vibrator 3 Metal film for frequency adjustment 4 Au film 5 Cr film 6 Piezoelectric vibrating piece 7 Mask

Claims (6)

圧電振動子の表面に形成された下層及び上層を含むと共に前記下層が前記上層よりも高い加工レートを有する周波数調整膜を前記上層側から複数回に分けて段階的に除去することにより前記圧電振動子の周波数を調整する圧電振動子の周波数調整方法であって、
前記周波数調整膜を第一の予測加工レートに基づいて一定量除去することにより前記圧電振動子の周波数を調整する第一の周波数調整工程と、
前記第一の周波数調整工程の後に、前記周波数調整膜を第二の予測加工レートに基づいて一定量除去することにより前記圧電振動子の周波数を調整する第二の周波数調整工程と、を備え、
前記第二の周波数調整工程における前記第二の予測加工レートをYR2、過去に実施した前記第二の周波数調整工程における実測加工レートの平均値をAR2、直前に実施した前記第一の周波数調整工程における実測加工レートをR1、過去に実施した前記第一の周波数調整工程における実測加工レートの平均値をAR1とした場合に、以下の式が成り立つことを特徴とする圧電振動子の周波数調整方法。

YR2=AR2×A^ (式中 A=R1/AR1)
The piezoelectric vibration includes a lower layer and an upper layer formed on the surface of the piezoelectric vibrator, and the lower layer has a processing rate higher than that of the upper layer, and is removed stepwise from the upper layer in a plurality of steps. A frequency adjustment method for a piezoelectric vibrator that adjusts the frequency of a child,
A first frequency adjusting step of adjusting the frequency of the piezoelectric vibrator by removing a certain amount of the frequency adjusting film based on a first predicted processing rate;
After the first frequency adjustment step, a second frequency adjustment step of adjusting the frequency of the piezoelectric vibrator by removing a certain amount of the frequency adjustment film based on a second predicted processing rate,
The second predicted machining rate in the second frequency adjustment step is YR2, the average value of the actually measured machining rates in the second frequency adjustment step performed in the past is AR2, and the first frequency adjustment step performed immediately before. A frequency adjustment method for a piezoelectric vibrator, wherein the following equation is established, where R1 is an actually measured machining rate and AR1 is an average value of the actually measured machining rates in the first frequency adjustment step performed in the past.

YR2 = AR2 × A ^ A (where A = R1 / AR1)
前記第一の周波数調整工程においては、前記第一の予測加工レートを基に算出された前記周波数調整膜の除去時間の間だけ前記周波数調整膜を除去することにより前記圧電振動子の周波数を調整し、前記第二の周波数調整工程においては、前記第二の予測加工レートを基に算出された前記周波数調整膜の除去時間の間だけ前記周波数調整膜を除去することにより前記圧電振動子の周波数を調整することを特徴とする請求項1に記載の圧電振動子の周波数調整方法。   In the first frequency adjustment step, the frequency of the piezoelectric vibrator is adjusted by removing the frequency adjustment film only during the removal time of the frequency adjustment film calculated based on the first predicted processing rate. In the second frequency adjustment step, the frequency of the piezoelectric vibrator is removed by removing the frequency adjustment film only during the removal time of the frequency adjustment film calculated based on the second predicted processing rate. The method of adjusting the frequency of the piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the frequency is adjusted. 前記第一の予測加工レートは、過去に実施した前記第一の周波数調整工程における実測加工レートの平均値であることを特徴とする請求項1又は2に記載の圧電振動子の周波数調整方法。   3. The frequency adjustment method for a piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the first predicted machining rate is an average value of actually measured machining rates in the first frequency adjustment step performed in the past. 前記第二の周波数調整工程の後に、前記周波数調整膜を第三の予測加工レートに基づいて一定量除去することにより前記圧電振動子の周波数を調整する第三の周波数調整工程を備え、前記第三の予測加工レートは、直前に実施した前記第二の周波数調整工程における実測加工レートと同じであることを特徴とする請求項1〜3の何れか一つに記載の圧電振動子の周波数調整方法。   A third frequency adjusting step for adjusting the frequency of the piezoelectric vibrator by removing a predetermined amount of the frequency adjusting film based on a third predicted processing rate after the second frequency adjusting step; 3. The frequency adjustment of the piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the third predicted machining rate is the same as the actually measured machining rate in the second frequency adjustment step performed immediately before. Method. 前記下層は、Crで構成される層を含み、前記上層は、Auで構成される層を含むことを特徴とする請求項1〜4の何れか一つに記載の圧電振動子の周波数調整方法。   5. The frequency adjustment method for a piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the lower layer includes a layer composed of Cr, and the upper layer includes a layer composed of Au. . 前記周波数調整膜をレーザー又は粒子ビームにより除去することを特徴とする請求項1〜5の何れか一つに記載の圧電振動子の周波数調整方法。   The frequency adjusting method for a piezoelectric vibrator according to claim 1, wherein the frequency adjusting film is removed by a laser or a particle beam.
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