JP2016133495A - Method of manufacturing timepiece component and timepiece component - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、時計における機械部品を構成する時計部品の製造方法および時計部品に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a timepiece component constituting a mechanical part in a timepiece and a timepiece part.
機械式時計の駆動機構は、ひげぜんまいやてん輪などによって構成される調速機構（てんぷ）や、がんぎ車およびアンクルによって構成される脱進機を備えている。ひげぜんまいは、従来、金属を加工して形成することが広くおこなわれていたが、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ことがあった。また、金属製のひげぜんまいは、長期間伸縮を繰り返すことにより変形してしまうことがあった。 The drive mechanism of the mechanical timepiece includes a speed control mechanism (balance) constituted by a hairspring, a balance wheel, and the like, and an escapement constituted by an escape wheel and an ankle. Conventionally, a hairspring has been widely formed by processing metal, but due to variations in processing accuracy and the influence of internal stress of the metal, the shape as designed may not be obtained. . Moreover, the metal hairspring may be deformed by repeated expansion and contraction for a long time.
このようなひげぜんまいを用いて構成される時計は計時の精度に劣るため、従来、金属材料に代えて、水晶やシリコンなどの結晶構造を有する材料をエッチング加工することによって、金属製のひげぜんまいよりも高精度かつばらつきを抑えたひげぜんまいを製造する技術があった。また、水晶やシリコンなどの結晶構造を有する材料は金属と比較して環境温度に対して変形が少ないため、水晶やシリコンなどの結晶構造を有する材料を用いて形成したひげぜんまいは、金属製のひげぜんまいよりも良好な温度特性を示す。 Since a timepiece constructed using such a hairspring is inferior in timekeeping accuracy, conventionally, a metal hairspring is made by etching a material having a crystal structure such as crystal or silicon instead of a metal material. There was a technology for manufacturing a hairspring with higher accuracy and less variation. In addition, since a material having a crystal structure such as crystal or silicon is less deformed with respect to environmental temperature than a metal, a balance spring formed using a material having a crystal structure such as crystal or silicon is made of metal. Better temperature characteristics than the hairspring.
一方で、水晶やシリコンなどの結晶構造を有する材料は脆性材料であるため、水晶やシリコンなどの結晶構造を有する材料を用いたひげぜんまいは、金属製のひげぜんまいと比較して、耐衝撃性に劣る。 On the other hand, since materials having a crystal structure such as quartz and silicon are brittle materials, the balance spring using a material having a crystal structure such as quartz and silicon is more resistant to impact than metal balance springs. Inferior to
関連する技術として、具体的には、従来、たとえば、機械式時計の駆動機構を構成する時計部品を、シリコン製のコアと当該コアの表面に成膜した二酸化珪素などの非晶質材料とによって形成するようにした技術があった（たとえば、下記特許文献１〜３を参照。）。 As a related technique, specifically, conventionally, for example, a timepiece component constituting a driving mechanism of a mechanical timepiece is made up of a silicon core and an amorphous material such as silicon dioxide formed on the surface of the core. There has been a technique of forming (see, for example, Patent Documents 1 to 3 below).
しかしながら、上述した特許文献１〜３に記載された従来の技術は、いずれも、時計部品の外表面を被覆する膜（被覆、被覆層あるいは外側層）を、当該膜によって被覆されるコアを形成した後に成膜しているため、製造される時計部品の外形寸法にばらつきが生じてしまうという問題があった。 However, all of the conventional techniques described in Patent Documents 1 to 3 described above form a core (covering, covering layer, or outer layer) that covers the outer surface of the watch part, and forming a core that is covered by the film. However, since the film is formed after this, there is a problem that the outer dimensions of the manufactured watch parts vary.
そして、時計部品の外形寸法にばらつきが生じることにより、このような時計部品を、たとえば、特許文献１〜３に記載された従来の技術のように、ひげぜんまいとして用いる場合には、振動数の精度が低下してしまい、当該時計部品を用いて構成される時計による計時の精度が低下してしまうという問題があった。 Then, due to variations in the outer dimensions of the timepiece component, when such a timepiece component is used as a hairspring as in the prior art described in Patent Documents 1 to 3, for example, There is a problem that the accuracy is lowered, and the timekeeping accuracy of a timepiece configured using the timepiece component is lowered.
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、温度特性に優れ、耐久性の高い時計部品を、高精度に製造することができる時計部品の製造方法および時計部品を提供することを目的とする。 In order to eliminate the above-described problems caused by the prior art, the present invention provides a timepiece component manufacturing method and a timepiece component capable of manufacturing a timepiece component having excellent temperature characteristics and high durability with high accuracy. Objective.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる時計部品の製造方法は、支持層の一面側に少なくとも酸化膜を介して積層された活性層またはシリコン単結晶基板に、時計の駆動機構を構成する時計部品の形状に基づく所定パターンのマスクを形成するマスク形成工程と、前記活性層または前記シリコン単結晶基板に対して、前記マスク形成工程において形成されたマスク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、前記マスク形成工程より前または前記エッチング工程より後に、前記活性層または前記シリコン単結晶基板に酸素イオンを注入するイオン注入工程と、前記イオン注入工程において酸素イオンが注入された前記活性層または前記シリコン単結晶基板を所定温度に加熱することにより、当該活性層または当該シリコン単結晶基板をなすシリコンを熱酸化させてシリコン酸化物を形成する加熱工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a method of manufacturing a timepiece component according to the present invention includes an active layer or a silicon single crystal substrate laminated on at least one surface side of a support layer with an oxide film, A mask forming step of forming a mask having a predetermined pattern based on the shape of a watch component constituting the driving mechanism, and a remaining portion of the active layer or the silicon single crystal substrate, leaving the mask portion formed in the mask forming step; An etching process for performing an etching process for removing oxygen, an ion implantation process for implanting oxygen ions into the active layer or the silicon single crystal substrate before or after the mask formation process, and oxygen in the ion implantation process. By heating the active layer or the silicon single crystal substrate implanted with ions to a predetermined temperature. Characterized in that it comprises a heating step of forming a silicon oxide silicon forming the active layer or the single crystal silicon substrate is thermally oxidized, a.
また、この発明にかかる時計部品の製造方法は、上記の発明において、前記エッチング工程が、深掘りＲＩＥによってエッチング加工をおこなうことを特徴とする。 The timepiece component manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in the above-described invention, the etching step performs an etching process by deep RIE.
また、この発明にかかる時計部品の製造方法は、上記の発明において、前記エッチング工程において前記活性層にエッチング加工をおこなった場合、エッチング加工後の前記活性層のうち少なくとも前記時計部品をなす部分の前記活性層から前記支持層および前記酸化膜を除去する除去工程を含み、前記イオン注入工程が、前記除去工程において前記支持層および前記酸化膜が除去された活性層または前記シリコン単結晶基板に酸素イオンを注入することを特徴とする。 In addition, in the method for manufacturing a watch part according to the present invention, in the above invention, when the active layer is etched in the etching step, at least a part of the active layer that forms the watch part is formed in the etched layer. A removal step of removing the support layer and the oxide film from the active layer, wherein the ion implantation step includes oxygen in the active layer or the silicon single crystal substrate from which the support layer and the oxide film have been removed in the removal step. It is characterized by implanting ions.
また、この発明にかかる時計部品の製造方法は、上記の発明において、前記イオン注入工程を、前記マスク形成工程より前におこない、前記加熱工程を、前記エッチング工程より後におこなうことを特徴とする。 In the method for manufacturing a timepiece component according to the present invention, the ion implantation step is performed before the mask formation step, and the heating step is performed after the etching step.
また、この発明にかかる時計部品の製造方法は、上記の発明において、前記イオン注入工程が、前記活性層または前記シリコン単結晶基板の全体にわたって酸素イオンを注入することを特徴とする。 In the method for manufacturing a timepiece component according to the present invention as set forth in the invention described above, the ion implantation step implants oxygen ions throughout the active layer or the silicon single crystal substrate.
また、この発明にかかる時計部品の製造方法は、上記の発明において、前記イオン注入工程が、前記活性層または前記シリコン単結晶基板の内部に極部的に酸素イオンを注入することを特徴とする。 In the timepiece part manufacturing method according to the present invention as set forth in the invention described above, the ion implantation step implants oxygen ions into the active layer or the silicon single crystal substrate in an extreme manner. .
また、この発明にかかる時計部品の製造方法は、上記の発明において、前記イオン注入工程が、前記活性層または前記シリコン単結晶基板の外表面の少なくとも一部に極部的に酸素イオンを注入することを特徴とする。 Also, in the method of manufacturing a watch part according to the present invention, in the above invention, the ion implantation step partially implants oxygen ions into at least a part of the outer surface of the active layer or the silicon single crystal substrate. It is characterized by that.
また、この発明にかかる時計部品の製造方法は、上記の発明において、前記イオン注入工程が、前記時計部品における、前記駆動機構を構成する別の時計部品と対向または接触する位置に酸素イオンを注入することを特徴とする。 In the timepiece component manufacturing method according to the present invention, in the above invention, the ion implantation step implants oxygen ions at a position in the timepiece component facing or contacting another timepiece component constituting the drive mechanism. It is characterized by doing.
また、この発明にかかる時計部品の製造方法は、上記の発明において、前記時計部品が、ひげぜんまいであって、前記イオン注入工程が、前記活性層または前記シリコン単結晶基板における、前記ひげぜんまいの中心を半径の交点とする扇形状によって囲まれる範囲内に酸素イオンを注入することを特徴とする。 Further, in the method for manufacturing a watch part according to the present invention, in the above invention, the watch part is a hairspring, and the ion implantation step is performed on the active spring or the silicon single crystal substrate. Oxygen ions are implanted in a range surrounded by a fan shape having a center at the intersection of the radii.
また、この発明にかかる時計部品は、時計の駆動機構を構成する時計部品であって、少なくとも一部が、シリコンを熱酸化することによって形成されるシリコン酸化物からなり、内部の酸化強度と表面の酸化強度とが異なっていることを特徴とする。 The timepiece component according to the present invention is a timepiece component constituting a timepiece driving mechanism, and at least a part thereof is made of silicon oxide formed by thermally oxidizing silicon, and has an internal oxidation strength and surface. It is characterized in that its oxidation strength is different.
また、この発明にかかる時計部品は、上記の発明において、脱進機を構成するがんぎ車およびアンクル、調速機構を構成するひげぜんまいおよびてん輪、輪列を構成する歯車の少なくとも一つであることを特徴とする。 The timepiece component according to the present invention is the timepiece according to the present invention described above, wherein at least one of the escape wheel and ankle constituting the escapement, the balance spring and the balance wheel constituting the speed control mechanism, and the gear constituting the train wheel. It is characterized by being.
この発明にかかる時計部品の製造方法および時計部品によれば、温度特性に優れ、耐久性の高い時計部品を、高精度に製造することができるという効果を奏する。 According to the timepiece component manufacturing method and timepiece component according to the present invention, there is an effect that a timepiece component having excellent temperature characteristics and high durability can be manufactured with high accuracy.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる時計部品の製造方法および当該製造方法によって製造される時計部品の好適な実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a timepiece part manufacturing method and a timepiece part manufactured by the manufacturing method according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings.
まず、この発明にかかる実施の形態の製造方法によって製造される、この発明にかかる実施の形態の時計部品が組み込まれる時計の駆動機構として、機械式時計の駆動機構について説明する。図１は、この発明にかかる実施の形態の製造方法によって製造される、この発明にかかる実施の形態の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。 First, a drive mechanism for a mechanical timepiece will be described as a drive mechanism for a timepiece manufactured by the manufacturing method according to the embodiment of the present invention and incorporating the timepiece component according to the embodiment of the present invention. FIG. 1 is an explanatory view showing a drive mechanism of a mechanical timepiece manufactured by the manufacturing method according to the embodiment of the present invention and incorporating the timepiece component according to the embodiment of the present invention.
図１において、この発明にかかる実施の形態の製造方法によって製造される時計部品が組み込まれる機械式時計の駆動機構１０１は、香箱１０２、脱進機１０３、調速機構（てんぷ）１０４、輪列１０５などを備えている。香箱１０２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１０２の外周部の香箱車と呼ばれる歯車が設けてあり、輪列１０５を構成する番車と噛み合っている。
In FIG. 1, a
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１０２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１０２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１０２の内面に取り付けられている。
The power spring is a long thin metal plate in a wound state and is accommodated in the
脱進機１０３は、がんぎ車１０６およびアンクル１０７によって構成される。がんぎ車１０６は、カギ型の歯を備えた歯車であって、がんぎ車１０６の歯はアンクル１０７に噛み合う。アンクル１０７は、がんぎ車１０６の歯に噛み合うことによってがんぎ車１０６の回転運動を往復運動に変換する。
The
てんぷ１０４は、ひげぜんまい１０８やてん輪１０９などによって構成される。ひげぜんまい１０８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１０８は、機械式時計に組み込まれて駆動機構１０１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。
The balance with
てんぷ１０４は、ひげぜんまい１０８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１０９は、リング形状をなし、アンクル１０７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１０９は、てん輪１０９がなすリング形状の内側に、てん輪１０９の中心（てん真）１０９ａから放射状に延設するアームを備えている。
The balance with
輪列１０５は、香箱１０２からがんぎ車１０６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１０５は、二番車１１０、三番車１１１、四番車１１２などによって構成される。香箱１０２の香箱車は、二番車１１０と噛み合っている。四番車１１２には秒針１１３が装着され、二番車１１０には分針１１４が装着されている。図１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。
The
駆動機構１０１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１０２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１０２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１０２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１０２の回転は、二番車１１０、三番車１１１、四番車１１２に順次伝達され、四番車１１２からがんぎ車１０６に伝達される。
In the
がんぎ車１０６にはアンクル１０７が噛み合っているため、がんぎ車１０６が回転すると、がんぎ車１０６の歯（衝撃面）がアンクル１０７の入り爪を押し上げ、これによってアンクル１０７におけるてんぷ１０４側の先端がてんぷ１０４を回転させる。てんぷ１０４が回転すると、アンクル１０７の出爪が即座にがんぎ車１０６を停止させる。てんぷ１０４がひげぜんまい１０８の力で逆回転すると、アンクル１０７の入り爪が解除され、がんぎ車１０６が再び回転する。
Since the
このように、調速機は、等時性のあるひげぜんまい１０８の伸縮によっててんぷ１０４に規則正しい往復回転運動を繰り返させ、脱進機１０３は、てんぷ１０４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１０４からの規則正しい振動によって輪列１０５における各歯車を一定速度で回転させる。がんぎ車１０６、アンクル１０７、てんぷ１０４は、てんぷ１０４の往復運動を回転運動に変換する調速機構を構成する。
In this way, the speed governor causes the
（ひげぜんまい１０８の構造）
図２は、ひげぜんまい１０８の構造を示す説明図である。図２における上側は、ひげぜんまい１０８を図１における紙面上方から見た平面図を示し、図２における下側は当該平面図におけるＡ−Ａ断面を示している。図２において、ひげぜんまい１０８は、細いコイル形状のぜんまい部２０１を備えている。
(Structure of the hairspring 108)
FIG. 2 is an explanatory view showing the structure of the
また、ひげぜんまい１０８は、細いコイル形状のぜんまい部２０１における、内周側の端部に設けられたひげ玉２０２を備えている。ぜんまい部２０１とひげ玉２０２とは接続部２０２ａによって接続されている。ぜんまい部２０１は、接続部２０２ａを介して、ひげ玉２０２を中心にひげ玉２０２を巻回するコイル形状をなす。さらに、ひげぜんまい１０８は、細いコイル形状のぜんまい部２０１における、外周側の端部に設けられたひげ持２０３を備えている。この実施の形態におけるひげぜんまい１０８は、少なくとも一部が、シリコン酸化物によって形成されている。
Further, the
図２において，符号ｔは、ひげぜんまい１０８の厚さ寸法を示している。ひげぜんまい１０８の厚さ寸法は、後述する積層基板（ＳＯＩ基板）におけるＳｉ層の板厚寸法または、シリコン単結晶基板から形成される厚さ方向の寸法に応じて定められる。図２において、符号ｗは、ひげぜんまい１０８の平面視における幅寸法を示している。ひげぜんまい１０８の幅寸法は、ひげぜんまい１０８の位置に応じて異ならせてもよい。すなわち、ひげぜんまい１０８におけるぜんまい部２０１の一部の幅寸法をｗとし、別の一部の幅寸法をｗよりも大きい寸法としてもよい。
In FIG. 2, the symbol t indicates the thickness dimension of the
（実施の形態１）
（時計部品の製造方法）
つぎに、この発明にかかる実施の形態１の、機械式時計の駆動機構１０１を構成する時計部品の製造方法について説明する。実施の形態１においては、機械式時計の駆動機構１０１を構成する時計部品として、ひげぜんまい１０８の製造方法について説明する。
(Embodiment 1)
(Watch parts manufacturing method)
Next, a method for manufacturing a timepiece component constituting the
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、図３Ｅ、図３Ｆ、図３Ｇ、図３Ｈ、図３Ｉ、図３Ｊ、図３Ｋおよび図４は、この発明にかかる実施の形態１の、機械式時計の駆動機構１０１を構成する時計部品（ひげぜんまい１０８）の製造方法を示す説明図である。実施の形態１の製造方法によるひげぜんまい１０８の製造に際しては、まず、支持層３１１の一面側に、酸化膜３１２（Ｂｏｘ層）を形成する（図３Ａを参照）。支持層３１１は、シリコンからなる。酸化膜３１２は、二酸化珪素（ＳｉＯ2）からなる。
3A, 3B, 3C, 3D, 3E, 3F, 3G, 3H, 3I, 3J, 3K, and 4 show the mechanical timepiece according to Embodiment 1 of the present invention. It is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the timepiece component (hairspring mainspring 108) which comprises the
この実施の形態１においては、以降、支持層３１１における酸化膜３１２が形成される一面、すなわち、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、図３Ｅ、図３Ｆ、図３Ｇ、図３Ｈ、図３Ｉ、図３Ｊおよび図３Ｋにおける支持層３１１の紙面上側の面を、支持層３１１の「おもて面」として説明する。また、この実施の形態１においては、以降、支持層３１１におけるおもて面とは反対側の面、すなわち、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、図３Ｅ、図３Ｆ、図３Ｇ、図３Ｈ、図３Ｉ、図３Ｊおよび図３Ｋにおける支持層３１１の紙面下側の面を、支持層３１１の「裏面」として説明する。
In the first embodiment, one surface of the
酸化膜３１２は、以降の工程において、深掘りＲＩＥ技術によるエッチング加工をおこなう際のストッパとして機能する。酸化膜３１２は、公知の各種の成膜技術や公知の各種の酸化技術を用いて形成することができる。酸化膜３１２の形成方法については説明を省略する。
The
この実施の形態１においては、上記の支持層３１１と同様に、以降、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、図３Ｅ、図３Ｆ、図３Ｇ、図３Ｈ、図３Ｉ、図３Ｊおよび図３Ｋにおける酸化膜３１２の紙面上側の面を、酸化膜３１２の「おもて面」として説明する。また、この実施の形態１においては、以降、酸化膜３１２におけるおもて面とは反対側の面、すなわち、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、図３Ｅ、図３Ｆ、図３Ｇ、図３Ｈ、図３Ｉ、図３Ｊおよび図３Ｋにおける酸化膜３１２の紙面下側の面を、酸化膜３１２の「裏面」として説明する。
In the first embodiment, as in the case of the
つぎに、酸化膜３１２のおもて面に、Ｓｉ層（活性層）３１３を形成する（図３Ａを参照）。この実施の形態１においては、上記の支持層３１１や酸化膜３１２と同様に、以降、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、図３Ｅ、図３Ｆ、図３Ｇ、図３Ｈ、図３Ｉ、図３Ｊおよび図３Ｋにおける活性層３１３の紙面上側の面を、活性層３１３の「おもて面」として説明する。また、この実施の形態１においては、以降、活性層３１３における酸化膜３１２側の面、すなわち、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、図３Ｅ、図３Ｆ、図３Ｇ、図３Ｈ、図３Ｉ、図３Ｊおよび図３Ｋにおける活性層３１３の紙面下側の面を、活性層３１３の「裏面」として説明する。
Next, an Si layer (active layer) 313 is formed on the front surface of the oxide film 312 (see FIG. 3A). In the first embodiment, similarly to the
活性層３１３は、公知の各種の成膜技術を用いて形成することができる。活性層３１３の形成方法については説明を省略する。この実施の形態１において、機械式時計の駆動機構１０１を構成する時計部品であるひげぜんまい１０８は、活性層３１３に形成される。ここに、支持層３１１、酸化膜３１２および活性層３１３により、積層基板（ＳＯＩ基板）３１４が実現される。
The
ＳｉＯ2のヤング率の温度特性は、Ｓｉのヤング率とは逆の温度特性を示す。ヤング定数（Ｙｏｕｎｇ’ｓ ｍｏｄｕｌｕｓ）は、フックの法則が成立する弾性範囲における同軸方向のひずみと応力との比例定数であって、物体に対して当該物体を引っ張る方向に外力を加えた場合における、当該物体の伸びと当該物体に加えられた外力との関係から求められる。ヤング定数は、縦弾性係数、曲げ剛性あるいはたわみ剛性などとも称される。具体的に、たとえば、断面積（Ｓ）の物体に力（Ｆ）が加えられることによって、当該物体の元の長さ（Ｌ）が（ΔＬ）だけ伸びた場合のヤング率（Ｅ）は、Ｅ＝（Ｆ／Ｓ）／（ΔＬ／Ｌ）であらわされる。 The temperature characteristic of the Young's modulus of SiO 2 shows a temperature characteristic opposite to that of Si. Young's modulus is a proportional constant between the strain and stress in the coaxial direction in the elastic range where Hook's law is established, and when an external force is applied to the object in the direction of pulling the object, It is obtained from the relationship between the elongation of the object and the external force applied to the object. The Young's constant is also referred to as a longitudinal elastic modulus, bending rigidity, or deflection rigidity. Specifically, for example, when a force (F) is applied to an object having a cross-sectional area (S), the Young's modulus (E) when the original length (L) of the object is extended by (ΔL) is: E = (F / S) / (ΔL / L).
つぎに、積層基板３１４における活性層３１３のおもて面に、フォトレジストを塗布し、塗布したフォトレジストを、機械式時計の駆動機構１０１を構成する時計部品の形状に基づいたパターン状に露光する。この実施の形態１においては、機械式時計の駆動機構１０１を構成する時計部品を、たとえば、ひげぜんまい１０８によって形成する例について説明する。このため、この実施の形態１においては、活性層３１３のおもて面に塗布したフォトレジストを、ひげぜんまい１０８の形状に基づいたパターン状に露光する。
Next, a photoresist is applied to the front surface of the
ひげぜんまい１０８の形状に基づいたパターンは、たとえば、ひげぜんまい１０８の形状を規定する部品パターンと、当該ひげぜんまい１０８の周囲においてひげぜんまい１０８を囲むように設けられる枠パターンと、これら２つのパターン（部品パターンと枠パターン）を接続する接続用パターンと、からなる（図４を参照）。部品パターンと枠パターンとを接続する接続用パターンは、たとえば、ひげぜんまい１０８における外周側の端部（ひげ持２０３）と、ひげぜんまい１０８の周囲に設けられる枠パターンと、を接続する。
The pattern based on the shape of the
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、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。 A photoresist is a photosensitive substance whose physical properties such as solubility in a developer change when exposed to light (or electron beam). For example, a photoresist is soluble in a developer when exposed to light. A positive-type photoresist with an increase in the thickness can be used. Alternatively, instead of a positive type photoresist, for example, a negative type photoresist whose solubility in a developing solution is lowered by exposure may be used.
その後、露光後のＳＯＩ基板を現像液によって処理することによって、活性層３１３のおもて面側に、機械式時計の駆動機構１０１を構成する時計部品であるひげぜんまい１０８の形状に基づいたマスク３２１を形成する（図３Ｂを参照）。ここに、マスク３２１を形成する工程によって、この発明にかかる時計部品の製造方法におけるマスク形成工程を実現することができる。
Thereafter, the exposed SOI substrate is processed with a developing solution, so that a mask based on the shape of the
マスク３２１は、上記の露光におけるパターンにしたがって、ひげぜんまい１０８の形状を規定する部品パターンと、ひげぜんまい１０８を囲むように設けられる枠パターンと、接続用パターンと、からなる（図４を参照）。このような、フォトリソグラフィ技術を用いてマスク３２１を形成することにより、マスク３２１を、ひげぜんまい１０８の形状にしたがって高精度に形成することができる。
The
つぎに、活性層３１３に対して、マスク３２１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（図３Ｃを参照）。ここに、活性層３１３に対するマスク３２１を用いた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。活性層３１３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３２１を用いてエッチング加工をおこなうことにより、活性層３１３を、ひげぜんまい１０８の形状にしたがって高精度に加工することができる。
Next, an etching process is performed on the
活性層３１３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。活性層３１３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１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、活性層３１３を深掘りＲＩＥ技術でドライエッチングする。
The etching process for the
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。 Reactive ion etching is one of the microfabrication technologies classified as dry etching. In the reaction chamber, an electromagnetic wave is applied to the etching gas to turn it into plasma, and a high frequency voltage is applied to the cathode on which the sample is placed. The self-bias potential is generated between the sample and the plasma by this, and the ion species and radical species in the plasma are accelerated and collided in the direction of the sample by the self-bias potential, so that the ion sputtering and the chemical reaction of the etching gas are simultaneously performed. The sample is processed by generating. Deep RIE (Deep Reactive Ion Etching) is one type of reactive ion etching (RIE), and can perform a narrow and deep etching process, that is, an etching process with a high aspect ratio.
図４は、活性層３１３に対するエッチング加工をおこなった後の積層基板３１４を示す平面図である。図４においては、活性層３１３に対するエッチング加工をおこなった後の積層基板３１４を、当該積層基板３１４における活性層３１３側から見た状態を示している。図４において、エッチング加工をおこなうことにより、活性層３１３には、部品パターンに基づく部品部４０１と、枠パターンに基づく枠部４０２と、接続用パターンに基づく接続部４０３と、が形成される。
FIG. 4 is a plan view showing the
接続部４０３は、部品部４０１と枠部４０２とを接続する。接続部４０３の外形寸法（太さ）は、ひげぜんまい１０８のひげ玉２０２となる部分の外形寸法（太さ）よりも細い。活性層３１３に対するエッチング加工をおこなった後の積層基板３１４においては、枠部４０２の内側に、接続部４０３を介して接続された部品部４０１が浮いている状態とされる。
The
つぎに、活性層３１３に形成したマスク３２１を除去（剥離）した（図３Ｄを参照）後、支持層３１１の裏面にマスク３５１を形成する（図３Ｅを参照）。マスク３２１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３２１の除去方法や除去手順などについては説明を省略する。マスク３５１は、機械式時計の駆動機構１０１を構成する時計部品であるひげぜんまい１０８を構成する部分を回避した位置および形状とされる。
Next, after removing (peeling) the
すなわち、マスク３５１は、支持層３１１の板厚方向に沿って支持層３１１を見た場合に、マスク３５１が、活性層３１３においてひげぜんまい１０８を構成する部分と重複しない位置に形成する。マスク３５１は、上記のマスク３２１と同様にして形成することができる。マスク３５１は、支持層３１１の板厚方向に沿って支持層３１１を見た場合に、少なくとも一部が枠パターンと重複するように設けられる。
That is, the
つぎに、支持層３１１に対して、マスク３５１部分を残して残余を除去するエッチング加工をおこない（図３Ｆを参照）、その後、マスク３５１を除去する（図３Ｇを参照）。支持層３１１に対するエッチング加工は、上記の活性層３１３に対するエッチング加工と同様にしておこなうことができる。また、マスク３５１の除去は、上記の活性層３１３に形成したマスク３２１の除去と同様にしておこなうことができる。
Next, an etching process is performed on the
つぎに、酸化膜３１２を除去（剥離）する（図３Ｈを参照）。酸化膜３１２の除去に際しては、具体的には、たとえば、フッ酸を用いて、支持層３１１および活性層３１３をマスク３２１としたウエットエッチングをおこなうことによって酸化膜３１２を除去することができる。上記のように、マスク３５１は、支持層３１１の板厚方向に沿って支持層３１１を見た場合に、活性層３１３においてひげぜんまい１０８を構成する部分と重複しない位置に形成されているため、支持層３１１に対してマスク３５１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ことにより、ひげぜんまい１０８を構成する部分のみが中空に浮いた状態とされる。ここに、支持層３１１および酸化膜３１２をエッチングにより除去する工程によって、この発明にかかる時計部品の製造方法における除去工程を実現することができる。なお、酸化膜３１２を除去した活性層３１３の表面はフラットであり、いわゆる鏡面となっている。
Next, the
つぎに、活性層３１３に対して酸素イオンを注入する（図３Ｉおよび矢印Ｇを参照）。酸素イオンは、たとえば、活性層３１３の全体にわたって注入する。ここに、活性層３１３に対して酸素イオンを注入することによって、この発明にかかる時計部品の製造方法におけるイオン注入工程を実現することができる。具体的には、酸素イオンは、たとえば、活性層３１３がなす表面全体にわたって注入するとともに、活性層３１３の厚み方向に沿っても全体に注入する。
Next, oxygen ions are implanted into the active layer 313 (see FIG. 3I and arrow G). For example, oxygen ions are implanted throughout the
あるいは、酸素イオンは、活性層３１３の内部に極部的に注入してもよい。この場合、具体的には、たとえば、活性層３１３の厚み方向における任意の位置において、活性層３１３の面方向の全体にわたって分布するように、酸素イオンを注入する。あるいは、この場合、具体的には、たとえば、活性層３１３の厚み方向における任意の複数箇所において、それぞれが活性層３１３の面方向の全体にわたって分布するように、酸素イオンを注入してもよい。あるいは、この場合、具体的には、たとえば、活性層３１３の内側に集中して分布するように酸素イオンを注入してもよく、活性層３１３の表面に分布するように酸素イオンを注入してもよい。酸素イオンは、一回の工程によって注入するものに限らず、注入方向や注入量などを調整しながら複数回にわたって注入してもよい。
Alternatively, oxygen ions may be locally injected into the
つぎに、活性層３１３に酸素イオンが注入された積層基板３１４、すなわち、酸素イオンが注入された活性層３１３を加熱する（図３Ｊを参照）。この実施の形態においては、たとえば、活性層３１３に酸素イオンが注入された積層基板３１４を、１１００℃に過熱する。ここに、酸素イオンが注入された活性層３１３を加熱する工程によって、この発明にかかる時計部品の製造方法における加熱工程を実現することができる。
Next, the
酸素イオンが注入された活性層３１３を加熱することにより、活性層３１３におけるシリコンを熱酸化させ、シリコン酸化物によって形成される領域３１０を形成することができる。以降、活性層３１３において、熱酸化によるシリコン酸化物によって形成される領域３１０をシリコン酸化物３１０とし、残余の部分であるシリコンによって形成される領域をシリコン領域として説明する（図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄ、図５Ｅおよび図５Ｆを参照）。
By heating the
その後、シリコン酸化物３１０が形成された積層基板３１４から、ひげぜんまい１０８を構成する部分をもぎ取って、ひげぜんまい１０８を取り外す（図３Ｋを参照）。ひげぜんまい１０８は、たとえば、接続部４０３をピンセットなどによってつまみ、当該部分を折って、シリコン酸化物における枠部４０２から、当該シリコン酸化物における部品部４０１を分離して取り外すことができる。これにより、ひげぜんまい１０８が製造される。
Thereafter, a portion constituting the
（酸素イオンの注入方法）
ひげぜんまい１０８などの時計部品の切り出し元となる積層基板３１４に対する酸素イオンの注入に際しては、当該積層基板３１４のツイスト角やチルト角の調整をおこなう。ツイスト角は、積層基板３１４がなす面の広がり方向（面方向）に直交する軸心（積層基板３１４の法線）周りに、当該積層基板３１４を回転させることによって変化する。具体的には、酸素イオンの注入をおこなう装置において積層基板３１４を支持するステージ（図示を省略する）を、当該ステージがなす面の法線周りに、当該ステージを回転させることによって調整することができる。
(Oxygen ion implantation method)
When oxygen ions are implanted into the
チルト角は、積層基板３１４の法線方向と、当該積層基板３１４に対して注入される酸素イオンの注入方向とが交差する角度（法線方向と注入方向とがなす角度）であって、たとえば、上記ステージがなす面の広がり方向が基準（たとえば水平）に対してなす角度が変化するように、当該ステージの傾斜角度を変化させることによって調整することができる。酸素イオンの注入をおこなう装置においては、ステージのツイスト角およびチルト角を、それぞれ別個に調整する機構が設けられている（図示を省略する）。
The tilt angle is an angle at which the normal direction of the
積層基板３１４に対する酸素イオンの注入に際して、ステージすなわち積層基板３１４の面方向のツイスト角やチルト角を調整することにより、積層基板３１４に対して所望の位置および深さに酸素イオンを注入することができる。たとえば、チルト角が０（ゼロ）度である場合、酸素イオンが積層基板３１４を突き抜けてしまう（通過してしまう）確率と、シリコン原子に衝突して意図している位置（および深さなど）に酸素イオンを注入できない確率と、が高くなる傾向にある。
When oxygen ions are implanted into the
これに対し、チルト角を調整することにより、酸素イオンが積層基板３１４を突き抜けてしまう確率を低くすることができるとともに、意図している位置に酸素イオンを注入できる確率を高めることができる。これにより、意図している位置に酸素イオンが注入された、目的とする構造を備えた時計部品を製造することができる。
On the other hand, by adjusting the tilt angle, it is possible to reduce the probability that oxygen ions will penetrate through the
（ひげぜんまい１０８におけるシリコン酸化物３１０の位置）
つぎに、この発明にかかる実施の形態１の製造方法によって製造されたひげぜんまい１０８におけるシリコン酸化物３１０の位置について説明する。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄ、図５Ｅおよび図５Ｆは、それぞれ、活性層３１３に対する酸素イオンの注入位置と、時計部品におけるシリコン酸化物３１０との関係を示す説明図である。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄ、図５Ｅおよび図５Ｆにおいては、それぞれ、渦巻き状のひげぜんまい１０８のぜんまい部２０１の、渦巻きの中心となる軸を通る平面に沿ってひげぜんまい１０８（ひげぜんまい１０８となる活性層３１３）を切断した断面の一部を模式的に示している。
(Position of
Next, the position of the
図５Ａにおける上側の図は、上記のイオン注入工程において、活性層３１３全体にわたって酸素イオンを注入した状態の活性層３１３の断面の一部を模式的に示している。図５Ａにおける下側の図は、全体にわたって酸素イオンが注入された活性層３１３を加熱した場合のひげぜんまい１０８の断面の一部を模式的に示している。図５Ａに示すように、活性層３１３全体にわたって酸素イオン（図５Ａにおける符号Ｏ）を注入することにより、断面全体が酸化物化し、酸化物（シリコン酸化物３１０）とされたひげぜんまい１０８を製造することができる。
The upper diagram in FIG. 5A schematically shows a part of a cross section of the
図５Ａに示すひげぜんまい１０８の製造に際し、酸素イオンを注入するプロセスの条件は、たとえば、酸素イオンの注入量を１Ｅ17〜１Ｅ18［ｉｏｎ／ｃｍ2］、ツイスト角を２２度、チルト角を０〜４５度、加速電圧を２０〜２００ｋｅＶに設定することが好ましい。図５Ａに示すひげぜんまい１０８の製造に際しては、たとえば、チルト角を０〜４５度の範囲の中で一定の角度にして、加速電圧を２０〜２００ｋｅＶの範囲の中で変化させながら酸素イオンを注入する方法を採用することができる。あるいは、図５Ａに示すひげぜんまい１０８の製造に際しては、たとえば、加速電圧を２０〜２００ｋｅＶの範囲の中で一定にして、チルト角を０〜４５度の範囲の中で変化させながら酸素イオンを注入する方法を採用してもよい。
In manufacturing the
図５Ｂにおける上側の図は、上記のイオン注入工程において、活性層３１３の厚さ方向における中央部分において、活性層３１３の面方向の全体にわたって酸素イオンを注入した状態の、活性層３１３の断面の一部を模式的に示している。図５Ｂにおける下側の図は、上記のイオン注入工程において、活性層３１３の厚さ方向における中央部において、活性層３１３の面方向の全体にわたって酸素イオンが注入された活性層３１３を加熱した場合のひげぜんまい１０８の断面の一部を模式的に示している。
The upper diagram in FIG. 5B is a cross-sectional view of the
図５Ｂに示すように、活性層３１３の厚さ方向における中央部分において、活性層３１３の面方向の全体にわたって酸素イオンを注入することにより、厚さ方向における中央部分が、活性層３１３の面方向の全体にわたって層状のシリコン酸化物３１０を備えたひげぜんまい１０８を製造することができる。時計部品（ひげぜんまい１０８）において、シリコン酸化物３１０以外の部分は、Ｓｉによって形成されたＳｉ領域５０１とされている。
As shown in FIG. 5B, oxygen ions are implanted over the entire surface direction of the
図５Ｂに示すひげぜんまい１０８の製造に際し、酸素イオンを注入するプロセスの条件は、たとえば、酸素イオンの注入量を１Ｅ17〜１Ｅ18［ｉｏｎ／ｃｍ2］、ツイスト角を２２度、チルト角を６度以下、加速電圧を２００ｋｅＶに設定することが好ましい。
In manufacturing the
図５Ｃにおける上側の図は、上記のイオン注入工程において、活性層３１３の厚さ方向における複数箇所において、活性層３１３の面方向の全体にわたって酸素イオンを注入した状態の、活性層３１３の断面の一部を模式的に示している。図５Ｃにおける下側の図は、上記のイオン注入工程において、活性層３１３の厚さ方向における複数箇所において、活性層３１３の面方向の全体にわたって酸素イオンが注入された活性層３１３を加熱した場合のひげぜんまい１０８の断面の一部を模式的に示している。
The upper diagram in FIG. 5C is a cross-sectional view of the
図５Ｃに示すように、活性層３１３の厚さ方向における複数箇所において、活性層３１３の面方向の全体にわたって酸素イオンを注入することにより、厚さ方向における複数箇所において、活性層３１３の面方向の全体にわたる層をなす複数のシリコン酸化物３１０を備えたひげぜんまい１０８を形成することができる。
As shown in FIG. 5C, by implanting oxygen ions throughout the surface direction of the
図５Ｃに示すひげぜんまい１０８の製造に際し、酸素イオンを注入するプロセスの条件は、たとえば、酸素イオンの注入量を１Ｅ17〜１Ｅ18［ｉｏｎ／ｃｍ2］、ツイスト角を２２度、チルト角を７度に設定する。さらに、図５Ｃに示すひげぜんまい１０８の製造に際し、酸素イオンを注入するプロセスの条件は、図５Ｃにおける紙面上側に形成されるシリコン酸化物３１０に対応する位置に対する酸素イオンの注入にかかる加速電圧を４０ｋｅＶに設定し、図５Ｃにおける紙面下側に形成されるシリコン酸化物３１０に対応する位置に対する酸素イオンの注入にかかる加速電圧を２００ｋｅＶに設定することが好ましい。
In manufacturing the
図５Ｃに示すひげぜんまい１０８の製造に際し、図５Ｃにおける紙面下側に形成されるシリコン酸化物３１０に対応する位置に対する酸素イオンの注入は、図５Ｃにおける紙面上側に形成されるシリコン酸化物３１０に対応する位置に対する酸素イオンの注入方向とは反対側から、すなわち、活性層３１３の裏面からおこなってもよい。この場合、図５Ｃにおける紙面下側に形成されるシリコン酸化物３１０に対応する位置に対する酸素イオンの注入にかかる加速電圧は、紙面上側に形成されるシリコン酸化物３１０に対応する位置に対する酸素イオンの注入にかかる加速電圧と同じ、４０ｋｅＶに設定することが好ましい。
In manufacturing the
図５Ｄにおける上側の図は、上記のイオン注入工程において、活性層３１３の外表面全体にわたって酸素イオンを注入した状態の、活性層３１３の断面の一部を模式的に示している。図５Ｄにおける下側の図は、上記のイオン注入工程において、活性層３１３の外表面全体にわたって酸素イオンが注入された場合の、ひげぜんまい１０８の構造を模式的に示している。
The upper diagram in FIG. 5D schematically shows a part of the cross section of the
図５Ｄに示すように、活性層３１３の外表面全体にわたって酸素イオンを注入することにより、外表面がすべてシリコン酸化物３１０によって覆われたひげぜんまい１０８を形成することができる。図５Ｄに示すひげぜんまい１０８の製造に際し、酸素イオンを注入するプロセスの条件は、たとえば、酸素イオンの注入量を１Ｅ17〜１Ｅ18［ｉｏｎ／ｃｍ2］、ツイスト角を２２度、チルト角を７度、加速電圧を２０ｋｅＶに設定することが好ましい。
As shown in FIG. 5D, by implanting oxygen ions over the entire outer surface of the
図５Ｄに示す例は、活性層３１３の表面付近をシリコン酸化物化したものであり、従来技術のようにシリコンの表面に酸化膜を設ける場合と違い、元々の活性層３１３の形状を保ったままその内部をシリコン酸化物化している。すなわち、時計部品の外形寸法は、シリコン酸化物化する前と後とで変化しない。これにより、シリコンの表面にシリコン酸化膜を設ける従来の技術と比較して、高い精度が確保された時計部品を製造することができる。
The example shown in FIG. 5D is obtained by converting the surface of the
時計部品に対する酸素イオンの注入は、１回の注入工程によっておこなうものに限らない。酸素イオンの注入は、たとえば、時計部品の形状や当該時計部品に対する酸素イオンの注入位置などに応じて、複数回にわたっておこなってもよい。このように、時計部品の形状や当該時計部品に対する酸素イオンの注入位置などに応じて、複数回にわたって酸素イオンの注入をおこなうことにより、酸素イオンの注入対象となる時計部品の形状や、当該時計部品に対する酸素イオンの注入位置にかかわらず、目的とする位置に、正確かつきれいに酸素イオンを注入することができる。 The implantation of oxygen ions into the timepiece component is not limited to one performed by a single implantation process. Oxygen ion implantation may be performed a plurality of times, for example, depending on the shape of the timepiece component, the position of oxygen ion implantation with respect to the timepiece component, and the like. As described above, by injecting oxygen ions a plurality of times according to the shape of the timepiece part and the position of oxygen ion implantation with respect to the timepiece part, the shape of the timepiece part to which oxygen ions are to be implanted, Regardless of the oxygen ion implantation position for the part, oxygen ions can be accurately and cleanly implanted at the target position.
具体的には、図５Ｄに示すように活性層３１３の外表面全体にわたって酸素イオンを注入する場合、ひげぜんまい１０８の断面の輪郭をなす４つの辺に対しては、酸素イオンを２辺ずつ注入する。より具体的には、たとえば、図５Ｄに示すひげぜんまい１０８に対して、当該ひげぜんまい１０８の左斜め上方から酸素イオンを注入する工程と、当該ひげぜんまい１０８の右斜め下方から酸素イオンを注入する工程と、の２つの工程を経て、活性層３１３の外表面全体にわたって酸素イオンを注入する。このように、２つの工程を経て、活性層３１３の外表面全体にわたって酸素イオンを注入することにより、ひげぜんまい１０８の縦端面（図５Ｄの紙面上下方向に広がる面）に対して、酸素イオンをきれいに注入することができる。
Specifically, when oxygen ions are implanted over the entire outer surface of the
図５Ｅにおける上側の図は、上記のイオン注入工程において、活性層３１３の断面における中央において、ひげぜんまい１０８の長さ方向全体にわたって酸素イオンを注入した状態の、活性層３１３の断面の一部を模式的に示している。図５Ｅにおける下側の図は、上記のイオン注入工程において、活性層３１３の断面における中央において、ひげぜんまい１０８の長さ方向全体にわたって酸素イオンが注入された場合の、ひげぜんまい１０８の構造を模式的に示している。図５Ｅに示すように、活性層３１３の断面における中央において、ひげぜんまい１０８の長さ方向全体にわたって酸素イオンを注入することにより、活性層３１３の断面における中央において、ひげぜんまい１０８の長さ方向全体にわたって連続するシリコン酸化物３１０を備えたひげぜんまい１０８を形成することができる。
5E shows a part of the cross section of the
図５Ｆにおける上側の図は、上記のイオン注入工程において、活性層３１３の幅方向（図５Ｆにおける紙面左右方向）における中央であって、活性層３１３の厚さ方向全体にわたって酸素イオンを注入した状態の、活性層３１３の断面の一部を模式的に示している。図５Ｆにおける下側の図は、上記のイオン注入工程において、活性層３１３の幅方向における中央であって、活性層３１３の厚さ方向全体にわたって酸素イオンが注入された場合の、ひげぜんまい１０８の構造を模式的に示している。
The upper diagram in FIG. 5F shows a state in which oxygen ions are implanted in the center in the width direction of the active layer 313 (the left-right direction in the drawing in FIG. 5F) in the above-described ion implantation step, over the entire thickness direction of the
図５Ｆに示すように、活性層３１３の幅方向における中央であって、活性層３１３の厚さ方向全体にわたって酸素イオンを注入することにより、活性層３１３の幅方向における中央において、ひげぜんまい１０８の厚さ方向全体にわたって層状をなすシリコン酸化物３１０を備えたひげぜんまい１０８を形成することができる。
As shown in FIG. 5F, oxygen ions are implanted over the entire thickness direction of the
図５Ｅや図５Ｆに示す断面構造のひげぜんまい１０８のように、活性層３１３の幅方向においてシリコン酸化物３１０を部分的に形成する場合、たとえば、酸素イオンの注入に先立って、酸素イオンの注入位置を制限するマスク３２１を設けてもよい。図６は、酸素イオンの注入方法の一例を示す説明図である。
When the
図６に示すように、活性層３１３の幅方向においてシリコン酸化物３１０を部分的に形成する場合は、活性層３１３の幅方向において酸素イオンの注入位置を制限するマスク６０１を設ける。この状態において、マスク６０１を介して注入する、酸素イオンを注入する位置（活性層３１３における酸素イオンを注入する深さ）を調整することにより、所望の位置に酸素イオンを注入して熱酸化し、図５Ｅや図５Ｆに示す断面構造のひげぜんまい１０８を製造することができる。
As shown in FIG. 6, when the
図７は、時計部品におけるシリコン酸化物３１０の位置を示す説明図である。図７においては、この発明にかかる実施の形態１の時計部品の製造方法によって製造される時計部品を実現するひげぜんまい１０８を示している。
FIG. 7 is an explanatory view showing the position of the
図７において、ひげぜんまい１０８においては、ハッチングで示す位置にシリコン酸化物３１０が設けられている。このように、ひげぜんまい１０８の一部にシリコン酸化物３１０を設けてもよいのである。このようなひげぜんまい１０８の製造に際しては、イオン注入工程において、活性層３１３における、ひげぜんまい１０８の中心を半径の交点とする扇形状によって囲まれる範囲Ｘ内に酸素イオンを注入する。
In FIG. 7, in the
図７に示すように、ぜんまい部２０１の一部の所定領域、すなわち、範囲Ｘ（図７における斜線部を参照）における少なくとも一部をシリコン酸化物３１０とすることによって、範囲Ｘにシリコン酸化物３１０を設けない場合と比較して、ひげぜんまい１０８の強度を効果的に高めることができる。このようにすることで、仮にひげぜんまい１０８の伸縮に偏りが生じても、範囲Ｘを決めてぜんまい部２０１の強度を上げることにより、伸縮の偏りを補正することができる。範囲Ｘは、あらかじめ実験などをおこなうことによって、ひげぜんまい１０８の大きさや形状に応じた最適な範囲を定めることができる。範囲Ｘがなす扇形の中心となる角度θは、１８０度以下であり、好ましくは約９０度とすることができる。このような範囲Ｘにシリコン酸化物３１０を設けることにより、ひげぜんまい１０８の強度を効果的に確保することができる。
As shown in FIG. 7, at least a part of a predetermined region of the
なお、領域Ｘにおいて、ひげぜんまい１０８を構成する細いコイル形状のぜんまい部におけるすべての部分をシリコン酸化物３１０にしなくてもよい。具体的には、たとえば、ぜんまい部の所定のターンを選択してシリコン酸化物３１０を設けてもよい。ひげぜんまい１０８におけるいずれのターンに、シリコン酸化物３１０を設けるかは、ひげぜんまい１０８に与える強度により決められる。また、ひげぜんまい１０８におけるいずれのターンに、シリコン酸化物３１０を設けるかは、たとえば、ひげぜんまい１０８の大きさや形状、ヤング率に鑑みて、ひげぜんまい１０８のどこをシリコン酸化物化させるかを決めることができる。
In the region X, the
（酸素イオンの注入位置と酸化物化のプロファイル）
つぎに、酸素イオンの注入位置と酸化物化のプロファイルについて説明する。図８Ａおよび図８Ｂは、図５Ｂに示したひげぜんまい１０８にかかる、活性層３１３に対する酸素イオンの注入位置と、その後の酸化物化によって形成されるシリコン酸化物３１０の状態を示す説明図である。図８Ａおよび図８Ｂは、いずれも、活性層３１３の厚さ方向における中央部を酸素イオンの注入位置としている。
(Oxygen ion implantation position and oxidation profile)
Next, an oxygen ion implantation position and an oxidization profile will be described. FIG. 8A and FIG. 8B are explanatory views showing the position of oxygen ion implantation into the
図８Ａは、図８Ｂよりも、酸素イオンの注入状態の違いによる酸素イオンの注入量の変化が急であって、酸素イオンの注入量が局所的に高い。図８Ａに示すように、局所的に酸素イオンの注入量が高くなるように、局所的に集中して酸素イオンの注入をおこなうと、酸化物化により形成されるシリコン酸化物３１０の酸化強度は、酸素イオンの注入量が高い位置が局所的に高くなる。すなわち、注入量プロファイルは急峻になり、熱酸化した後に形成されるシリコン酸化物３１０は、酸素イオンを集中的に注入した帯状部分のみにあらわれた状態になる。
In FIG. 8A, the change of the oxygen ion implantation amount due to the difference in the oxygen ion implantation state is more rapid than in FIG. 8B, and the oxygen ion implantation amount is locally high. As shown in FIG. 8A, when oxygen ions are implanted locally so that the amount of oxygen ions implanted locally increases, the oxidation strength of the
一方、図８Ｂは、図８Ａよりも、酸素イオンの注入状態の違いによる酸素イオンの注入量の変化が緩やかで、酸素イオンを注入する位置の幅が広い。図８Ｂに示すように、酸素イオンの注入状態の違いによる酸素イオンの注入量の変化が緩やかになるように注入をおこなうと、酸化物化により形成されるシリコン酸化物３１０の位置の違いによる酸化強度の変化も緩やかになる。すなわち、注入量プロファイルは図８Ａと比較して緩やかな特性になり、熱酸化した後に形成されるシリコン酸化物３１０は、時計部品の広い範囲に分布するようになる。そして、酸素イオンの注入位置をばらけさせることで、多少のプロファイルをもつものの、時計部品の全体に酸化膜などを形成したものに近い状態にすることもできる。
On the other hand, in FIG. 8B, the change in the amount of oxygen ions implanted due to the difference in the state of oxygen ion implantation is slower than in FIG. 8A, and the width of the position where oxygen ions are implanted is wider. As shown in FIG. 8B, when the implantation is performed so that the change in the implantation amount of oxygen ions due to the difference in the implantation state of oxygen ions becomes gentle, the oxidation strength due to the difference in the position of the
このように、酸素イオンを局所に集中して注入するか、広い範囲にわたって注入するかを調整することにより、時計部品におけるシリコン酸化物３１０の酸化強度の変化を調整することができる。そして、このように、単一の時計部品内において酸化の進行（酸化度合）を変化させることにより、単一の時計部品においてシリコンの温度特性を発揮する部分とシリコン酸化物の温度特性を発揮する部分とを設けることができ、環境温度変化に対する高い温度補償性能を確保することができる。
As described above, by adjusting whether the oxygen ions are locally concentrated or implanted over a wide range, the change in the oxidation strength of the
上述した図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄ、図５Ｅおよび図５Ｆに示したひげぜんまい１０８のように、活性層３１３において、酸素イオンの注入および酸化物化（加熱）によって形成されるシリコン酸化物３１０と、酸化物化されていないシリコン部分と、が共存する時計部品においては、シリコン酸化物３１０とシリコン部分との境界は明確ではなく、時計部品内の状態は、酸化物が多くシリコンが少ない状態から、シリコンが多く酸化物が少ない状態（あるいは、その逆）に徐々に変化する。
As described above with reference to FIGS. 5A, 5B, 5C, 5D, 5E, and 5F, the silicon oxide formed in the
（実施の形態２）
（時計部品の製造方法）
つぎに、この発明にかかる実施の形態２の、機械式時計の駆動機構１０１を構成する時計部品の製造方法について説明する。実施の形態２においては、上述した実施の形態１と同一部分は同一符号で示し、説明を省略する。
(Embodiment 2)
(Watch parts manufacturing method)
Next, a method for manufacturing a timepiece part constituting the
図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、図９Ｄ、図９Ｅ、図９Ｆ、図９Ｇ、図９Ｈ、図９Ｉ、図９Ｊおよび図９Ｋは、この発明にかかる実施の形態２の、機械式時計の駆動機構１０１を構成する時計部品（ひげぜんまい１０８）の製造方法を示す説明図である。ひげぜんまい１０８の製造に際しては、まず、実施の形態１と同様にして積層基板３１４（ＳＯＩ基板）を形成する（図９Ａを参照）。
9A, 9B, 9C, 9D, 9E, 9F, 9G, 9H, 9I, 9J, and 9K show the driving mechanism of the mechanical timepiece according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is an explanatory view showing a method for manufacturing a watch part (hairspring mainspring) constituting 101. When manufacturing the
つぎに、活性層３１３の全体にわたって、酸素イオンを注入する（図９Ｂおよび矢印Ｇを参照）。そして、酸素イオンが注入された活性層３１３のおもて面側に、レジストを塗布して所定パターンに露光することによりマスク３２１を形成する（図９Ｃを参照）。つぎに、マスク３２１を用いたエッチング加工をおこない、酸素イオンが注入された活性層３１３に対して、マスク３２１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（図９Ｄを参照）。
Next, oxygen ions are implanted throughout the active layer 313 (see FIG. 9B and arrow G). Then, a
酸素イオンが注入された活性層３１３に対するエッチング加工は、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。ここに、酸素イオンが注入された活性層３１３に対するマスク３２１を用いた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。その後、マスク３２１を除去する（図９Ｅを参照）。
The etching process for the
つぎに、支持層３１１の裏面にマスク３５１を形成し（図９Ｆを参照）、支持層３１１に対して、マスク３５１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（図９Ｇを参照）。その後、マスク３５１を除去する（図９Ｈを参照）。マスク３５１を除去した後、フッ酸を用いたウエットエッチングをおこなって酸化膜３１２を除去する（図９Ｉを参照）。
Next, a
つぎに、酸素イオンが注入された活性層３１３を加熱する（図９Ｊを参照）。ここに、酸素イオンが注入された活性層３１３を加熱する工程によって、この発明にかかる時計部品の製造方法における加熱工程を実現することができる。これにより、活性層３１３の全体にわたってシリコン酸化物３１０を形成することができる。その後、シリコン酸化物３１０が形成された積層基板３１４から、ひげぜんまい１０８を構成する部分をピンセットを用いてもぎ取って、ひげぜんまい１０８を取り外す（図９Ｋを参照）。これにより、ひげぜんまい１０８が製造される。
Next, the
実施の形態２の時計部品の製造方法によれば、活性層３１３にひげぜんまい１０８の形状を反映したマスク３２１を形成する前に当該活性層３１３に酸素イオンを注入することにより、活性層３１３の全体にわたって容易かつ確実に、均一に酸素イオンを注入することができる。実施の形態２の製造方法においても、酸素イオンを注入する位置（活性層３１３における酸素イオンを注入する場所および深さ）を調整することにより、所望の位置に酸素イオンを注入して熱酸化し、所望の位置にシリコン酸化物３１０を備えるひげぜんまい１０８を製造することができる。
According to the timepiece part manufacturing method of the second embodiment, oxygen ions are implanted into the
（各実施の形態による時計部品の製造方法の採用基準例）
つぎに、実施の形態１による時計部品の製造方法または実施の形態２による時計部品の製造方法のいずれを採用するかの採用基準例について説明する。実施の形態１による時計部品の製造方法によって時計部品を製造するか、あるいは、実施の形態２による時計部品の製造方法によって時計部品を製造するかは、たとえば、製造対象とする時計部品に要求される特性や強度などの要求品質に応じて任意に決定することができる。
(Adoption standard example of the method of manufacturing a watch part according to each embodiment)
Next, a description will be given of an adoption reference example as to which of the timepiece part manufacturing method according to the first embodiment or the timepiece part manufacturing method according to the second embodiment is employed. Whether the timepiece part is manufactured by the timepiece part manufacturing method according to the first embodiment or the timepiece part is manufactured by the timepiece part manufacturing method according to the second embodiment is required for the timepiece part to be manufactured, for example. It can be arbitrarily determined according to required quality such as characteristics and strength.
上記のイオン注入工程においては、支持層３１１を物理的に動かしてスキャニングをおこなう。このため、実施の形態１の時計部品の製造方法においては、時計部品となる部分が中空に浮いた状態で酸素イオンを注入する処理をおこなう状況が想定される。中空に浮いた状態で酸素イオンを注入する処理をおこなう状況においては、注入される酸素イオンの衝撃に対して、時計部品となる部分の耐性が低下する可能性が想定される。注入される酸素イオンの衝撃に対する耐性の低下は、特に、たとえば、ひげぜんまい１０８などのように、中空に浮いた状態となる割合が高い時計部品ほど顕著になると想定される。
In the above ion implantation process, the
実施の形態２の時計部品の製造方法は、このような状況における、注入される酸素イオンの衝撃に対して耐性が低下する可能性を想定し、エッチング工程によるエッチング処理をおこなう前に、あらかじめ、酸素イオンを活性層３１３に注入している。これによって、実施の形態２の時計部品の製造方法によれば、時計部品の形状にかかわらず、酸素イオンを注入することによる衝撃によって活性層３１３が破壊されることを防止できる。
The manufacturing method of the timepiece component according to the second embodiment assumes that there is a possibility that the resistance to the impact of the implanted oxygen ions is lowered in such a situation, and before performing the etching process by the etching process, Oxygen ions are implanted into the
実施の形態２の時計部品の製造方法によれば、活性層３１３に酸素イオンを注入した場合にも、活性層３１３を構成するシリコン原子と酸素とが結合しない限りはシリコン単結晶として扱うことができる。これにより良好な加工性を維持した状態で、イオン注入工程以降の工程をおこなうことができる。
According to the timepiece part manufacturing method of the second embodiment, even when oxygen ions are implanted into the
実施の形態２の時計部品の製造方法においては、時計部品の製造工程における初期の段階において酸素イオンの注入をおこなうため、イオン注入工程において注入した酸素イオンが、イオン注入工程の後の工程をおこなっている途中で多少なりとも抜けたり、僅かであってもエッチング特性が変化する可能性が想定される。そして、一旦注入した酸素イオンが抜けたりエッチング特性が変化したりすると、時計部品の仕上がり状態に影響をおよぼす可能性が想定される。 In the timepiece part manufacturing method according to the second embodiment, oxygen ions are implanted in the initial stage of the timepiece part manufacturing process. Therefore, the oxygen ions implanted in the ion implantation process perform the process after the ion implantation process. It is assumed that there is a possibility that the etching characteristics may be slightly dissipated during the course of the etching, or that the etching characteristics may change even if it is slight. Then, once the implanted oxygen ions are removed or the etching characteristics are changed, there is a possibility of affecting the finished state of the timepiece part.
これに対し、実施の形態１の時計部品の製造方法によれば、一旦注入した酸素イオンが抜けたりエッチング特性が変化したりすることによる時計部品の仕上がり状態の変動を抑えることができるので、より精度の高い時計部品を製造することができる。 On the other hand, according to the timepiece part manufacturing method of the first embodiment, it is possible to suppress fluctuations in the finished state of the timepiece part due to oxygen ions once implanted or etching characteristics being changed. A highly accurate watch part can be manufactured.
上記のように、製造対象とする時計部品に要求される特性や強度などの要求品質に応じて実施の形態１の時計部品の製造方法および実施の形態２の時計部品の製造方法のうちのいずれか一方を適宜選択し、実施の形態１の時計部品の製造方法と実施の形態２の時計部品の製造方法とを使い分けることによって、時計部品の要求品質に幅広く対応することができる。 As described above, any one of the timepiece part manufacturing method according to the first embodiment and the timepiece part manufacturing method according to the second embodiment according to required quality such as characteristics and strength required for a timepiece part to be manufactured. By appropriately selecting one of them and properly using the timepiece part manufacturing method according to the first embodiment and the timepiece part manufacturing method according to the second embodiment, the required quality of the timepiece parts can be widely handled.
上述した実施の形態１および実施の形態２においては、フォトレジストを用いてマスク３２１を形成したが、マスク３２１はフォトレジストに限るものではない。マスク３２１はフォトレジストに代えて、たとえば、メタルマスクを用いてもよい。メタルマスクを用いたエッチング加工については、公知の技術を用いて実現可能であるため説明を省略する。
In Embodiment 1 and Embodiment 2 described above, the
上述した実施の形態１および実施の形態２においては、この発明にかかる製造方法によって製造される時計部品をひげぜんまい１０８によって実現する例について説明したが、この発明にかかる製造方法によって製造される時計部品はひげぜんまい１０８によって実現されるものに限らない。この発明にかかる製造方法によって製造される時計部品は、ひげぜんまい１０８に代えて、あるいは、ひげぜんまい１０８に加えて、脱進機１０３を構成するがんぎ車１０６やアンクル１０７、てんぷ１０４を構成するてん輪１０９、輪列１０５を構成する二番車１１０、三番車１１１、四番車１１２などによって実現されるものであってもよい。
In Embodiment 1 and Embodiment 2 described above, the example in which the timepiece part manufactured by the manufacturing method according to the present invention is realized by the
図１０Ａおよび図１０Ｂは、ギアの構造の一例を示す説明図である。図１０Ａにおいて、ギア１０１０は、たとえば、輪列１０５を構成する二番車１１０、三番車１１１、四番車１１２などを実現する。ギア１０１０においては、たとえば、軸支部分の周縁部１０１１にシリコン酸化物３１０を設ける。これにより、ギア１０１０を軸支する軸とギア１０１０とが接触したり擦れ合ったりすることによるギア１０１０の周縁部１０１１の摩耗を抑制することができる。
10A and 10B are explanatory diagrams illustrating an example of a gear structure. In FIG. 10A, the
また、ギア１０１０においては、たとえば、外周縁部１０１２にシリコン酸化物３１０を設けてもよい。これにより、ギア１０１０の外周縁部１０１２に、当該ギア１０１０と噛み合う別のギアが接触したり擦れ合ったり衝突したりすることによるギア１０１０の外周縁部１０１２の摩耗や損傷を抑制することができる。特に、外周縁部１０１２にシリコン酸化物３１０を設けることにより、ギア１０１０の歯が欠けてしまうことを抑制することができる。
In the
図１０Ｂにおいて、ギア１０２０は、たとえば、輪列１０５を構成する二番車１１０、三番車１１１、四番車１１２などを実現する。ギア１０２０においては、たとえば、図１０Ａに示したような周縁部１０１１および外周縁部１０１２に加えて、ギア１０２０の上端面１０２１や下端面１０２２にシリコン酸化物３１０を設けることができる。これにより、ギア１０１０の周縁部１０１１や外周縁部１０１２の摩耗や損傷を抑制することができ、さらに、軸心方向においてギア１０２０に接触あるいは対向する別の時計部品と接触したり衝突したりすることによる摩耗や損傷を抑制することができる。
In FIG. 10B, the
図１０Ａおよび図１０Ｂに示すギア１０１０、１０２０においては、上記のひげぜんまい１０８と同様にして、対象とする位置に酸素イオンを注入し、加熱することによって、所望の位置にシリコン酸化物３１０を設けることができる。このように、所望の位置にシリコン酸化物３１０を設けた時計部品を用いて機械式時計の駆動機構１０１を構成することにより、計時の精度を確保して、歩度調整を不要とすることができる。また、歩度調整を不要とすることにより、歩度調整を実現するための緩急機構を不要とすることができるので、このような時計部品により構成された駆動機構１０１を備えた機械式時計の小型化を図ることができる。
In
また、上述した実施の形態１および実施の形態２においては、支持層３１１のおもて面側に酸化膜３１２および活性層３１３を順次形成した積層基板（ＳＯＩ基板）３１４を用いてひげぜんまい１０８を製造する例について説明したが、用いるＳＯＩ基板は、さまざまな製造方法により製造される基板を利用できる。たとえば、２枚のシリコン基板（片方は表面にＳｉＯ2膜を形成済）を貼り合わせるウェハ貼り合わせ法（Ｗａｆｅｒ Ｂｏｎｄｉｎｇやスマートカット法）、まずシリコン薄膜を構成した後その表面にＳｉＯ2膜を形成してから、それをシリコン基板に貼り合わせるＳｅｅｄ Ｍｅｔｈｏｄ方法などのいずれの製造方法によって製造されたＳＯＩ基板を用いて形成してもよい。
Further, in the above-described first and second embodiments, the
上記のように、ひげぜんまい１０８は規則的に所定の歩度でてんぷ１０４を往復運動させる必要があり、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起因して設計通りの形状が得られないことがあった金属製のひげぜんまい１０８を用いた機械式時計においては、てんぷ１０４が等時性のある運動ができず、結果として時計の歩度ずれが生じてしまうという不具合を生じていた。
As described above, it is necessary for the
このような歩度ずれを調整する手段として、従来、てんぷ１０４の周期を調整する緩急機構を設ける技術があった。緩急機構は、ひげぜんまい１０８の外周部に接触するひげ棒（あるいはひげ受）を備え、ひげ棒（あるいはひげ受）と一体的に設けられた緩急針を操作することによって、ひげぜんまい１０８に対するひげ棒（あるいはひげ受）の接触位置を調整してひげぜんまい１０８の有効長さを変えることによって時計の歩度を調整する。
As means for adjusting such a rate deviation, there has heretofore been a technique of providing a slow / fast mechanism for adjusting the balance of the balance with
しかし、緩急機構を備えた時計においては、てん輪１０９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１０８の外周部がひげ棒に不用意に接触して、ひげぜんまい１０８の伸縮を制限してしまうことがあった。ひげぜんまい１０８の伸縮が制限されるとてんぷ１０４の往復運動に影響が生じるため、緩急機構を設ける従来の技術では、緩急機構を設けることによって歩度が不安定になってしまうことがあった。また、緩急機構は緩急針を操作する必要があるため、構造体としてある程度の大きさの空間が必要であり、時計の小型化の妨げとなっていた。
However, in a watch equipped with a slow / slow mechanism, the outer periphery of the
そして、このような不具合を回避するために、金属材料に代えて、水晶やシリコンなどの結晶構造を有する材料を用いた従来の技術では、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ものの、耐久性を高めるための非晶質材料の成膜状態によって外形寸法にばらつきが生じてしまうため、水晶やシリコンを材料としたひげぜんまいであっても時計の歩度精度を高めるための歩度調整をおこなう緩急機構が必要であった。このように、耐久性、温度特性、加工精度をすべて満たすことが困難であった。 And, in order to avoid such problems, in the conventional technology using a material having a crystal structure such as crystal or silicon instead of a metal material, although the variation in processing accuracy is less than that of a metal spring, Since the outer dimensions vary depending on the film formation state of the amorphous material for enhancing the durability, the rate adjustment is performed to improve the accuracy of the timepiece of the watch even if the balance spring is made of quartz or silicon. A slow / fast mechanism was required. Thus, it was difficult to satisfy all of durability, temperature characteristics, and processing accuracy.
一般的に、ヤング率は、温度の変動に応じて変動するという温度特性を示す。このため、水晶やシリコンの結晶構造を有する材料を単体で用いて製造した時計部品は、温度の変動にともなうヤング率の変動に起因して、環境温度に応じて性能が変動してしまう。上記のように、ひげぜんまい１０８などの時計部品は非常に精密な精度が要求されるため、温度の変化にともなう性能の変動は、計時の精度にばらつきを生じる原因となる。
In general, the Young's modulus shows a temperature characteristic that fluctuates according to temperature fluctuations. For this reason, a timepiece part manufactured using a material having a crystal structure of quartz or silicon alone varies in performance according to the environmental temperature due to a variation in Young's modulus with a variation in temperature. As described above, since timepiece components such as the
これに対し、この発明にかかる実施の形態１または実施の形態２の時計部品の製造方法は、以上説明したように、支持層３１１のおもて面（一面）側に少なくとも酸化膜３１２を介して積層された活性層３１３に、マスク形成工程において、機械式時計の駆動機構１０１を構成する時計部品の形状に基づく所定パターンのマスク３２１を形成し、エッチング工程において、当該マスク３２１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。
On the other hand, as described above, the manufacturing method of the timepiece component according to the first or second embodiment of the present invention has at least the
そして、この発明にかかる実施の形態１の製造方法においては、エッチング工程より後に、活性層３１３に酸素イオンを注入するイオン注入工程をおこない、これにより酸素イオンが注入された活性層３１３を所定温度に加熱することにより、当該活性層３１３をなすシリコンを熱酸化させてシリコン酸化物（ＳｉＯ2領域）３１０を形成する加熱工程をおこなうようにしたことを特徴としている。
In the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention, an ion implantation step for implanting oxygen ions into the
一方、この発明にかかる実施の形態２の製造方法においては、マスク形成工程より前に、活性層３１３に酸素イオンを注入するイオン注入工程をおこない、これにより酸素イオンが注入された活性層３１３を所定温度に加熱することにより、当該活性層３１３をなすシリコンを熱酸化させてシリコン酸化物を形成する加熱工程をおこなうようにしたことを特徴としている。
On the other hand, in the manufacturing method according to the second embodiment of the present invention, an ion implantation step for implanting oxygen ions into the
この発明にかかる実施の形態１または実施の形態２の時計部品の製造方法によれば、酸素イオンを注入した活性層３１３を熱酸化させ、時計部品にＳｉＯ2によって形成される領域（シリコン酸化物３１０）を形成することにより、シリコンによって形成されるＳｉ領域５０１とシリコン酸化物３１０とを一体的に備えた時計部品を製造することができる。上記のように、ＳｉＯ2のヤング率の温度特性はＳｉのヤング率とは逆の温度特性を示すことから、シリコン酸化物３１０におけるヤング率の温度特性はＳｉ領域５０１におけるヤング率の温度特性と逆の特性であり、時計部品においてはシリコン酸化物３１０の温度特性とＳｉ領域５０１の温度特性とが互いに打ち消す方向に作用する。これにより、温度特性に優れた時計部品を製造することができる。
According to the timepiece part manufacturing method of the first or second embodiment of the present invention, the
また、この発明にかかる実施の形態１または実施の形態２の時計部品の製造方法によれば、酸素イオンを注入した活性層３１３を熱酸化させることによってＳｉ領域５０１とシリコン酸化物３１０とを一体的に備えた時計部品を製造することができるので、たとえば、時計部品を製造してから当該時計部品の表面にＳｉＯ2を成膜する場合と比較して、時計部品においてシリコン酸化物３１０を精度よく設けることができる。これにより、成膜状態のばらつきなどに起因して、時計部品ごとに振動数の精度にばらつきが生じることを抑えることができる。
Further, according to the timepiece part manufacturing method of the first or second embodiment of the present invention, the
さらに、この発明にかかる実施の形態１または実施の形態２の時計部品の製造方法によれば、Ｓｉ領域５０１とシリコン酸化物３１０とを一体的に備えた時計部品を製造することができるので、耐久性に優れた時計部品を製造することができる。
Furthermore, according to the watch part manufacturing method of the first embodiment or the second embodiment of the present invention, a watch part integrally including the
このように、この発明にかかる実施の形態１または実施の形態２の時計部品の製造方法によれば、温度特性に優れ、耐久性の高い時計部品を、高精度に製造することができ、時計部品ごとの振動数のばらつきを抑えることができる。そして、この発明にかかる実施の形態１または実施の形態２の時計部品の製造方法によって製造された時計部品を用いて時計を構成することにより、時計による計時の精度を高く維持することができる。 Thus, according to the timepiece part manufacturing method of the first or second embodiment of the present invention, a timepiece part having excellent temperature characteristics and high durability can be manufactured with high precision. Variations in the frequency of each part can be suppressed. Then, by configuring the timepiece using the timepiece part manufactured by the method for manufacturing the timepiece part according to the first or second embodiment of the present invention, it is possible to maintain high accuracy in timekeeping with the timepiece.
また、この発明にかかる実施の形態１または実施の形態２の製造方法によって製造された時計部品は、シリコンからなるため、透明あるいは半透明の外観をなす。従来、時計に組み込まれた時計部品を、外部から視認できるように構成した時計が存在する。このような時計において、この発明にかかる実施の形態１または実施の形態２の製造方法によって製造された時計部品を、外部から視認できるように組み込んだ場合、利用者は、当該時計部品ごしに、当該時計部品よりも内側に組み込まれた別の時計部品を視認することができる。 In addition, since the timepiece part manufactured by the manufacturing method according to the first or second embodiment of the present invention is made of silicon, it has a transparent or translucent appearance. 2. Description of the Related Art Conventionally, there are watches that are configured so that a watch component incorporated in a watch can be viewed from the outside. In such a timepiece, when the timepiece part manufactured by the manufacturing method of the first embodiment or the second embodiment according to the present invention is incorporated so as to be visible from the outside, the user can put the timepiece part through the timepiece part. , Another timepiece component incorporated inside the timepiece component can be visually recognized.
このように、透明あるいは半透明の時計部品を、敢えて、外部から視認できるようにすることによって、当該時計部品が組み込まれた時計の美観を向上させ、当該時計を特徴付けることができる。さらに、時計における複数の時計部品を、この発明にかかる実施の形態１または実施の形態２の製造方法によって製造し、これらが外部から視認できるように時計に組み込むことにより、当該時計の美観を向上させ、当該時計を一層特徴付けることができる。 Thus, by making the transparent or translucent timepiece part visible from the outside, the aesthetics of the timepiece in which the timepiece part is incorporated can be improved and the timepiece can be characterized. Further, a plurality of timepiece parts in the timepiece are manufactured by the manufacturing method according to the first embodiment or the second embodiment of the present invention, and are incorporated into the timepiece so that they can be visually recognized from the outside, thereby improving the aesthetics of the timepiece. The watch can be further characterized.
また、この発明にかかる実施の形態１または実施の形態２の時計部品の製造方法は、エッチング工程において、深掘りＲＩＥによってエッチング加工をおこなうことを特徴としている。 In addition, the timepiece part manufacturing method according to the first or second embodiment of the present invention is characterized in that etching is performed by deep RIE in the etching process.
この発明にかかる実施の形態１または実施の形態２の時計部品の製造方法によれば、深掘りＲＩＥによってエッチング加工をおこなうことにより、精度の高い時計部品を製造することができる。これにより、この発明にかかる実施の形態の時計部品の製造方法によれば、温度特性に優れ、時計部品ごとの振動数のばらつきを抑えた、より加工精度の高い時計部品を製造することができる。 According to the timepiece part manufacturing method of the first or second embodiment of the present invention, a highly accurate timepiece part can be manufactured by performing etching by deep RIE. Thus, according to the timepiece part manufacturing method of the embodiment of the present invention, it is possible to manufacture a timepiece part that has excellent temperature characteristics and suppresses variation in the frequency of each timepiece part and has higher processing accuracy. .
また、この発明にかかる実施の形態１の時計部品の製造方法は、エッチング工程において活性層３１３にエッチング加工をおこなった場合、エッチング加工後の活性層３１３のうち少なくとも時計部品をなす部分の活性層３１３から支持層３１１および酸化膜３１２を除去する除去工程を含み、イオン注入工程において、支持層３１１および酸化膜３１２が除去された活性層３１３に酸素イオンを注入することを特徴としている。
In addition, in the method of manufacturing the timepiece part according to the first embodiment of the present invention, when the
この発明にかかる実施の形態１の時計部品の製造方法によれば、積層基板３１４としてＳＯＩ基板を用いた場合にも、エッチング加工により時計部品の形状に加工し、表面全体が露出された活性層３１３に酸素イオンを注入することができる。これによって、活性層３１３に対する酸素イオンの注入位置、すなわち、活性層３１３においてシリコン酸化物３１０を形成する位置の自由度を確保することができる。これにより、この発明にかかる実施の形態の時計部品の製造方法によれば、耐久性やデザイン性など、時計部品に要求される性能に応じて時計部品における所望の位置にシリコン酸化物３１０を形成することができる。
According to the timepiece part manufacturing method of the first embodiment of the present invention, even when an SOI substrate is used as the
一方、この発明にかかる実施の形態２の時計部品の製造方法は、マスク形成工程より前にイオン注入工程をおこない、エッチング工程より後に加熱工程をおこなうようにしたことを特徴としている。 On the other hand, the timepiece part manufacturing method according to the second embodiment of the present invention is characterized in that the ion implantation step is performed before the mask formation step and the heating step is performed after the etching step.
この発明にかかる実施の形態２の時計部品の製造方法によれば、活性層３１３にマスク３２１を形成する前に当該活性層３１３に酸素イオンを注入することにより、活性層３１３全体にわたって容易かつ確実に、均一に酸素イオンを注入することができる。
According to the timepiece part manufacturing method of the second embodiment of the present invention, oxygen ions are implanted into the
また、この発明にかかる実施の形態１または実施の形態２の時計部品の製造方法によれば、酸素イオンを注入した活性層３１３を熱酸化させる前にエッチング加工をおこない、酸素イオンを注入した活性層３１３をエッチング加工によって所望する時計部品の形状に加工した後に熱酸化させることにより、活性層３１３に対するエッチング加工の加工性を低下させることなく、加工精度の高い時計部品を製造することができる。
Further, according to the method of manufacturing the timepiece part of the first or second embodiment of the present invention, the
特に、酸化膜３１２を備えたＳＯＩ基板を用いて時計部品を製造する場合、当該酸化膜３１２を除去するまで、活性層３１３においてはシリコンと酸素イオンとがそれぞれ存在しているため、時計部品となるシリコン（活性層３１３）を浸食することなく酸化膜３１２を除去することができる。これにより、温度特性に優れ、時計部品ごとの振動数のばらつきを抑えた、加工精度の高い時計部品を製造することができる。
In particular, when manufacturing a watch part using an SOI substrate including the
また、この発明にかかる実施の形態１または実施の形態２の時計部品の製造方法は、イオン注入工程において、活性層３１３の全体にわたって酸素イオンを注入するようにしてもよい。このような時計部品の製造方法によれば、活性層３１３の全体にわたってシリコン酸化物３１０を形成することができる。これにより、温度特性に優れ、時計部品ごとの振動数のばらつきを抑え、加工精度および耐久性の高い時計部品を製造することができる。
Further, in the method of manufacturing the timepiece part according to the first embodiment or the second embodiment of the present invention, oxygen ions may be implanted over the entire
また、この発明にかかる実施の形態１または実施の形態２の時計部品の製造方法は、イオン注入工程において、活性層３１３の内部に極部的に酸素イオンを注入するようにしてもよい。このような時計部品の製造方法によれば、活性層３１３においてシリコン酸化物３１０を形成する位置の自由度を確保することができる。これにより、耐久性やデザイン性など、時計部品に要求される性能に応じて、活性層３１３における所望の位置にシリコン酸化物３１０を形成することができる。
In addition, in the method of manufacturing the timepiece part according to the first or second embodiment of the present invention, oxygen ions may be locally implanted into the
また、この発明にかかる実施の形態１または実施の形態２の時計部品の製造方法は、イオン注入工程において、活性層３１３の外表面の少なくとも一部に極部的に酸素イオンを注入するようにしてもよい。このような時計部品の製造方法によれば、活性層３１３においてシリコン酸化物３１０を形成する位置の自由度を確保することができる。これにより、耐久性やデザイン性など、時計部品に要求される性能に応じて、活性層３１３における所望の位置にシリコン酸化物３１０を形成することができる。そして、これにより、温度特性に優れ、時計部品ごとの振動数のばらつきを抑えた、加工精度の高い時計部品を、製造することができる。
In the method for manufacturing a watch part according to the first embodiment or the second embodiment of the present invention, oxygen ions are locally implanted into at least a part of the outer surface of the
また、この発明にかかる実施の形態１または実施の形態２の時計部品の製造方法は、イオン注入工程において、時計部品における、駆動機構１０１を構成する別の時計部品と対向または接触する位置に酸素イオンを注入するようにしてもよい。このような時計部品の製造方法によれば、活性層３１３において、時計部品として機械式時計に組み込まれた状態において別の時計部品と接触する位置あるいは接触する可能性が高い位置にシリコン酸化物３１０を形成することができる。これにより、時計部品として機械式時計に組み込まれた状態において別の時計部品と接触することによる消耗や破損を防止することができ、時計部品の耐久性の向上を図ることができる。
In addition, in the method for manufacturing a watch part according to the first or second embodiment of the present invention, the oxygen is placed at a position facing or contacting another watch part constituting the
また、この発明にかかる実施の形態１または実施の形態２の時計部品の製造方法は、時計部品をひげぜんまい１０８とし、イオン注入工程において、活性層３１３における、ひげぜんまい１０８の中心を半径の交点とする扇形状によって囲まれる範囲内に酸素イオンを注入するようにしてもよい。このような時計部品の製造方法によれば、活性層３１３において、時計部品として機械式時計に組み込まれた際に伸縮が著しいために、耐久性が要求される所望の位置にシリコン酸化物を形成することができる。これにより、時計部品として機械式時計に組み込まれた状態において伸縮することによる破損を防止することができ、ひげぜんまい１０８の耐久性の向上を図ることができる。また、仮にひげぜんまい１０８の伸縮に偏りが生じたとしても、ひげぜんまい１０８の所定の領域を酸化物化することで強度を上げ、偏りを補正することができる。
Further, in the method of manufacturing the timepiece part according to the first or second embodiment of the present invention, the timepiece part is the
（実施の形態３）
（時計部品の製造方法）
つぎに、この発明にかかる実施の形態３の、機械式時計の駆動機構１０１を構成する時計部品の製造方法について説明する。実施の形態３においては、上述した実施の形態１および実施の形態２と同一部分は同一符号で示し、説明を省略する。実施の形態３においては、積層基板３１４に代えて、シリコン単結晶基板を用いて時計部品を製造する例について説明する。
(Embodiment 3)
(Watch parts manufacturing method)
Next, a method for manufacturing a timepiece part constituting the
図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１１Ｄ、図１１Ｅ、図１１Ｆ、図１１Ｇ、図１１Ｈおよび図１１Ｉは、この発明にかかる実施の形態３の、機械式時計の駆動機構１０１を構成する時計部品（ひげぜんまい１０８）の製造方法を示す説明図である。実施の形態３の製造方法によるひげぜんまい１０８の製造に際しては、まず、シリコン単結晶基板１１２１（図１１Ａを参照）の一面側に、ひげぜんまい１０８の形状に基づいたマスク３２１を形成する（図１１Ｂを参照）。ここに、マスク３２１を形成する工程によって、この発明にかかる時計部品の製造方法におけるマスク形成工程を実現することができる。
11A, 11B, 11C, 11D, 11E, 11F, 11G, 11H, and 11I show a timepiece component that constitutes the
この実施の形態３においては、以降、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１１Ｄ、図１１Ｅ、図１１Ｆ、図１１Ｇ、図１１Ｈおよび図１１Ｉにおけるシリコン単結晶基板１１２１の紙面上側の面を、シリコン単結晶基板１１２１の「おもて面」として説明する。また、この実施の形態３においては、以降、シリコン単結晶基板１１２１におけるおもて面とは反対側の面、すなわち、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃ、図１１Ｄ、図１１Ｅ、図１１Ｆ、図１１Ｇ、図１１Ｈおよび図１１Ｉにおけるシリコン単結晶基板１１２１の紙面下側の面を、シリコン単結晶基板１１２１の「裏面」として説明する。
In this third embodiment, the upper surface of the silicon
つぎに、シリコン単結晶基板１１２１に対して、マスク３２１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（図１１Ｃを参照）。ここに、シリコン単結晶基板１１２１に対するマスク３２１を用いた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。
Next, an etching process is performed on the silicon
シリコン単結晶基板１１２１に対するエッチング加工は、上述した実施の形態１および実施の形態２と同様に、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１１２１に対するエッチング加工は、エッチング時間を制御することにより、シリコン単結晶基板１１２１の厚さ方向における途中までをエッチングにより除去する、いわゆるハーフエッチングをおこなう。
The etching process for the silicon
つぎに、シリコン単結晶基板１１２１に形成したマスク３２１を除去した（図１１Ｄを参照）後、シリコン単結晶基板１１２１の裏面にマスク３５１を形成する（図１１Ｅを参照）。そして、シリコン単結晶基板１１２１に対して、マスク３５１部分を残して残余を除去するエッチング加工をおこない（図１１Ｆを参照）、その後、マスク３５１を除去する（図１１Ｇを参照）。
Next, after removing the
つぎに、シリコン単結晶基板１１２１に対して酸素イオンを注入する（図１１Ｇおよび矢印Ｇを参照）。酸素イオンは、たとえば、シリコン単結晶基板１１２１の全体にわたって注入してもよく、シリコン単結晶基板１１２１の内部に極部的に注入してもよい。ここに、シリコン単結晶基板１１２１に対して酸素イオンを注入することによって、この発明にかかる時計部品の製造方法におけるイオン注入工程を実現することができる。
Next, oxygen ions are implanted into the silicon single crystal substrate 1121 (see FIG. 11G and arrow G). Oxygen ions may be implanted, for example, over the entire silicon
つぎに、酸素イオンが注入されたシリコン単結晶基板１１２１を加熱して（図１１Ｈを参照）、シリコン単結晶基板１１２１におけるシリコンを酸化物化（熱酸化）させ、シリコン酸化物３１０を形成する。この実施の形態においては、たとえば、酸素イオンが注入されたシリコン単結晶基板１１２１を、１１００℃に過熱する。ここに、酸素イオンが注入されたシリコン単結晶基板１１２１を加熱する工程によって、この発明にかかる時計部品の製造方法における加熱工程を実現することができる。
Next, the silicon
シリコン単結晶基板１１２１において、ひげぜんまい１０８部分への酸素イオンの注入にともなって酸素イオンが注入された、ひげぜんまい１０８部分以外の部分も、加熱されることにより酸化物化される。ひげぜんまい１０８部分以外の部分におけるシリコン酸化物は、シリコン単結晶基板１１２１のおもて面側ほど酸素濃度が高く、深さ方向にそって裏面側ほど酸素濃度が薄くなるプロファイルをもつ。
In the silicon
その後、シリコン酸化物３１０が形成されたシリコン単結晶基板１１２１から、ひげぜんまい１０８を構成する部分をピンセットを用いてもぎ取って、ひげぜんまい１０８を取り外す（図１１Ｉを参照）。これにより、ひげぜんまい１０８が製造される。
Thereafter, a portion constituting the
このように、この発明にかかる実施の形態３の、機械式時計の駆動機構１０１を構成する時計部品の製造方法によれば、シリコン単結晶基板１１２１を用いて時計部品を製造することにより、上述した実施の形態１および実施の形態２のような、支持層３１１や酸化膜３１２を除去する工程が不要になる。これにより、時計部品の製造にかかる工程数を減らし、作業者の負担軽減を図るとともに、時計部品の製造にかかる時間や費用などの各種のコストを抑えることができる。
As described above, according to the method for manufacturing a timepiece component constituting the
すでに説明したように、実施の形態１および実施の形態２による時計部品の製造方法のいずれを採用するかは、たとえば、製造対象とする時計部品に要求される特性や強度などの要求品質に応じて任意に決定することができる。この実施の形態３の製造方法も同様である。 As already described, which of the watch part manufacturing methods according to the first and second embodiments is adopted depends on, for example, required quality such as characteristics and strength required for the watch part to be manufactured. Can be determined arbitrarily. The manufacturing method of the third embodiment is the same.
すなわち、実施の形態３は、積層基板（ＳＯＩ基板）を用いず、いわゆるバルク基板と称されるシリコン単結晶基板を用いるため、コストダウンに寄与できる。反面、シリコン単結晶基板１１２１の裏面からのエッチング（図１１Ｆを参照）だけでは、このシリコン単結晶基板１１２１の裏面は、酸化膜３１２を有する実施の形態１および実施の形態２による製造方法に比して鏡面にはならない。
That is, the third embodiment uses a silicon single crystal substrate called a so-called bulk substrate without using a laminated substrate (SOI substrate), which can contribute to cost reduction. On the other hand, only by etching from the back surface of the silicon single crystal substrate 1121 (see FIG. 11F), the back surface of the silicon
このため、完成したひげぜんまい１０８は、透明あるいは半透明の外観にならず多少曇った状態になる。このためひげぜんまい１０８に美観が必要な場合には、鏡面に仕上げるための公知の表面処理工程を別途追加する必要がある。このような特徴を備える実施の形態３の製造方法は、特に、デザイン上の要望から、表面が曇ったマット調が望まれる時計部品の製造方法において有用である。
For this reason, the completed
また、この発明にかかる実施の形態１、実施の形態２または実施の形態３の時計部品は、機械式時計の駆動機構を構成する時計部品であって、少なくとも一部が、シリコンを熱酸化することによって形成されるシリコン酸化物３１０からなることを特徴としている。この発明にかかる実施の形態１、実施の形態２または実施の形態３の時計部品によれば、少なくとも一部が、シリコンのヤング率の温度特性とは逆のヤング率の温度特性を示すシリコン酸化物３１０からなるため、時計部品においてシリコン酸化物３１０とそれ以外の部分とにおいて、互いに温度特性を打ち消す方向に作用する。これにより、環境温度の変化に対する変形や特性の変化の少ない、いわゆる温度特性に優れた時計部品を提供することができる。
The timepiece component according to the first, second, or third embodiment of the present invention is a timepiece component that constitutes a drive mechanism of a mechanical timepiece, and at least a part thereof thermally oxidizes silicon. It is characterized by being made of
また、この発明にかかる実施の形態１、実施の形態２または実施の形態３の時計部品によれば、シリコンよりも硬いシリコン酸化物３１０を一体的に備えた時計部品を製造することができる。これにより、耐久性に優れた時計部品を製造することができる。
In addition, according to the timepiece part of the first, second, or third embodiment of the present invention, a timepiece part that is integrally provided with
また、この発明にかかる実施の形態１、実施の形態２または実施の形態３の時計部品によれば、少なくとも一部が、シリコンを熱酸化することによって形成されるシリコン酸化物３１０からなるため、時計部品においてシリコン酸化物３１０とそれ以外の部分との境界部分においては、酸化物が多くシリコンが少ない状態から、シリコンが多く酸化物が少ない状態（あるいは、その逆）に徐々に変化する。これにより、シリコン酸化物３１０とそれ以外の部分とが良好に結合し、仮に、別の時計部品と接触したり衝突したりして外部から衝撃が加えられた場合にも、当該衝撃による破損を防止することができる。これにより、時計部品における耐衝撃性の向上を図ることができる。
Further, according to the timepiece component of the first, second, or third embodiment according to the present invention, at least a part is made of the
また、この発明にかかる実施の形態１、実施の形態２または実施の形態３の時計部品は、脱進機１０３を構成するがんぎ車１０６およびアンクル１０７、てんぷ１０４を構成するひげぜんまい１０８およびてん輪１０９、輪列１０５を構成する二番車１１０、三番車１１１、四番車１１２などの歯車の少なくとも一つであることを特徴としている。
Further, the timepiece part according to the first embodiment, the second embodiment, or the third embodiment of the present invention includes the
この発明にかかる実施の形態１、実施の形態２または実施の形態３の時計部品によれば、機械式時計において計時のために駆動される時計部品の少なくとも一つを、少なくとも一部が、シリコンを熱酸化することによって形成されるシリコン酸化物３１０からなる時計部品とすることにより、機械式時計における計時の精度を確保することができる。これにより、計時精度の高い機械式時計を製造することができる。
According to the timepiece part of the first, second or third embodiment of the present invention, at least one of the timepiece parts driven for timing in the mechanical timepiece is at least partially made of silicon. By using a timepiece component made of
さらに、この発明にかかる実施の形態１、実施の形態２または実施の形態３の時計部品によれば、機械式時計において計時のために駆動される時計部品の少なくとも一つを、少なくとも一部が、シリコンを熱酸化することによって形成されるシリコン酸化物からなり、内部の酸化強度と表面の酸化強度とを異ならせた時計部品としてもよい。このような時計部品においては、当該時計部品における酸化の度合い、すなわち、当該時計部品においてシリコンが酸化物化している割合（シリコン酸化物の分布濃度）が、当該時計部品の内部と表面とにおいて異なっている。 Further, according to the timepiece part of the first, second or third embodiment of the present invention, at least one of the timepiece parts driven for timekeeping in the mechanical timepiece is at least partially. The timepiece component may be made of silicon oxide formed by thermally oxidizing silicon, and the internal oxidation strength is different from the surface oxidation strength. In such a watch part, the degree of oxidation in the watch part, that is, the ratio of silicon oxide in the watch part (distribution concentration of silicon oxide) differs between the inside and the surface of the watch part. ing.
これにより、時計部品における酸化の度合いを、時計部品全体にわたって一定（均一）とするのではなく、当該時計部品の内部と表面とにおいて異ならせ、時計部品中の場所によって（内部か表面かによって）変化させることができる。具体的には、たとえば、時計部品の表面から内部に向かって、あるいは、時計部品の内部から表面に向かって、シリコンが酸化物化している割合が多くなる時計部品とすることができる。時計部品においてシリコンが酸化物化している割合は、段階的に異ならせてもよく、無段階に（徐々に）異ならせてもよい。 As a result, the degree of oxidation in the watch part is not made constant (uniform) over the entire watch part, but is made different between the inside and the surface of the watch part, depending on the location in the watch part (whether it is inside or on the surface). Can be changed. Specifically, for example, a timepiece part in which the ratio of silicon oxide is increased from the surface of the timepiece part to the inside or from the inside to the surface of the timepiece part. The rate at which silicon is oxidized in the timepiece part may be varied stepwise or steplessly (gradually).
以上のように、この発明にかかる時計部品の製造方法および時計部品は、時計における機械部品を構成する時計部品の製造方法および時計部品に有用であり、特に、機械式時計の駆動機構を構成する時計部品の製造方法および時計部品に適している。 As described above, the timepiece parts manufacturing method and timepiece parts according to the present invention are useful for the timepiece parts manufacturing method and timepiece parts constituting the mechanical parts in the timepiece, and in particular, constituting the drive mechanism of the mechanical timepiece. It is suitable for a watch part manufacturing method and a watch part.
１０１ 駆動機構
１０２ 香箱
１０３ 脱進機
１０４ 調速機構（てんぷ）
１０５ 輪列
１０６ がんぎ車
１０７ アンクル
１０８ ひげぜんまい
１０９ てん輪
１１０ 二番車
１１１ 三番車
１１２ 四番車
３１０ シリコン酸化物
３１１ 支持層
３１２ 酸化膜
３１３ 活性層
３１４ 積層基板
101
105
Claims (11)
前記活性層または前記シリコン単結晶基板に対して、前記マスク形成工程において形成されたマスク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、
前記マスク形成工程より前または前記エッチング工程より後に、前記活性層または前記シリコン単結晶基板に酸素イオンを注入するイオン注入工程と、
前記イオン注入工程において酸素イオンが注入された前記活性層または前記シリコン単結晶基板を所定温度に加熱することにより、当該活性層または当該シリコン単結晶基板をなすシリコンを熱酸化させてシリコン酸化物を形成する加熱工程と、
を含むことを特徴とする時計部品の製造方法。 A mask forming step of forming a mask having a predetermined pattern based on the shape of a watch component constituting a watch driving mechanism on an active layer or a silicon single crystal substrate laminated at least on one surface side of the support layer via an oxide film;
An etching step of performing an etching process on the active layer or the silicon single crystal substrate to remove a residue while leaving a mask portion formed in the mask forming step;
An ion implantation step of implanting oxygen ions into the active layer or the silicon single crystal substrate before the mask formation step or after the etching step;
By heating the active layer or the silicon single crystal substrate into which oxygen ions are implanted in the ion implantation step to a predetermined temperature, the silicon forming the active layer or the silicon single crystal substrate is thermally oxidized to form silicon oxide. A heating step to form;
A method for manufacturing a watch part, comprising:
前記イオン注入工程は、前記除去工程において前記支持層および前記酸化膜が除去された活性層または前記シリコン単結晶基板に酸素イオンを注入することを特徴とする請求項１または２に記載の時計部品の製造方法。 A step of removing the support layer and the oxide film from the active layer of at least a portion of the active layer after the etching process when the active layer is etched in the etching step. ,
3. The timepiece component according to claim 1, wherein in the ion implantation step, oxygen ions are implanted into the active layer or the silicon single crystal substrate from which the support layer and the oxide film have been removed in the removal step. Manufacturing method.
前記加熱工程は、前記エッチング工程より後におこなうことを特徴とする請求項１または２に記載の時計部品の製造方法。 The ion implantation step is performed before the mask formation step,
The method for manufacturing a timepiece part according to claim 1, wherein the heating step is performed after the etching step.
前記イオン注入工程は、前記活性層または前記シリコン単結晶基板における、前記ひげぜんまいの中心を半径の交点とする扇形状によって囲まれる範囲内に酸素イオンを注入することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の時計部品の製造方法。 The watch part is a hairspring,
The ion implantation step implants oxygen ions in a range surrounded by a fan shape having a center of the hairspring as an intersection of radii in the active layer or the silicon single crystal substrate. 5. A method for manufacturing a timepiece part according to any one of 4 above.
少なくとも一部が、シリコンを熱酸化することによって形成されるシリコン酸化物からなり、
内部の酸化強度と表面の酸化強度とが異なっていることを特徴とする時計部品。 A timepiece component constituting a timepiece drive mechanism,
At least a portion of silicon oxide formed by thermally oxidizing silicon;
A watch part characterized in that the internal oxidation strength and the surface oxidation strength are different.
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