JP4003491B2 - Method and apparatus for adjusting frequency characteristics of piezoelectric element - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電素子の周波数特性調整方法及び装置に係り、特に、圧電素子をエッチングしながら周波数特性を調整する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、水晶などの圧電体を用いた圧電素子は、クロック等の基準信号を生成するための回路や発振回路、信号フィルタなどに用いられている。特に、信号の高周波数化に伴い弾性表面波素子が用いられるようになってきている。このような弾性表面波素子等の圧電素子については、共振周波数等の周波数特性を高精度化及び安定化させることが望まれている。しかし、圧電素子の製造工程におけるばらつきにより個々の素子は周波数特性にばらつきが生じるため、個々の圧電素子の周波数特性を調整し高精度化および安定化させることが必要である。
【0003】
上記のように圧電素子の周波数特性を高精度化又は安定化させる方法としては、従来、特開平7−30355号、特開平9−55636号、特開平11−308065号などに記載された方法が挙げられる。
【0004】
特開平7−30355号には、圧電素子と放電電極との間に局所的なプラズマを発生させ、圧電素子の表面をエッチングすることにより、圧電素子の周波数特性を調整する方法が記載されている。
【0005】
また、特開平9−55636号には、弾性表面波素子をエッチング位置に搬送し、ここで、弾性表面波素子にプラズマを照射して、弾性表面波素子の周波数特性を測定しながら、測定された周波数が所望の値になるまでエッチングして、その後、搬出する方法が記載されている。
【0006】
特開平11−308065号には、発振周波数を監視しながら水晶振動子に大気圧下で反応ガスを吹き付けてエッチングし、発振周波数が基準値になるとエッチングを停止する方法が記載されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年の圧電素子の高周波数化に伴って、周波数特性の高精度化及び安定化に対する要請はますます高まってきており、上記のような方法で周波数の調整を行う場合、効率的に調整処理を行おうとすれば、エッチングレートを高くする必要があるため、周波数特性の充分な精度や再現性を得ることができず、また、周波数特性の充分な精度や再現性を得るためには、エッチングレートの小さい条件で処理を行う必要があるため、手間がかかることにより、処理効率が低下するという問題点がある。
【0008】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、弾性表面波素子等の圧電素子の周波数を調整する場合において、周波数特性の充分な精度や再現性を確保することができると同時に、処理効率を高めることのできる新規の方法及びこれに用いることのできる装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の圧電素子の周波数特性調整方法は、前記圧電素子をエッチングして周波数特性を調整する圧電素子の周波数調整方法であって、前記圧電素子を前記周波数特性が所定状態になるまでエッチングを行う粗調整ステップと、この後に前記圧電素子を前記粗調整ステップよりも低速にエッチングを行う微調整ステップとを連続して行うことを特徴とする。
【0010】
この発明によれば、高速でエッチングを行う粗調整ステップの後に、低速でエッチングを行う微調整ステップを連続して行うことにより、圧電素子の周波数特性の精度及び再現性と、処理効率とを両立させることが可能になるとともに、周波数調整を迅速かつ容易に行うことが可能になる。
【0011】
また、本発明の別の圧電素子の周波数特性調整方法は、前記圧電素子をエッチングして周波数特性を調整する圧電素子の周波数調整方法であって、前記圧電素子を前記周波数特性が所定状態になるまでエッチングを行う粗調整ステップと、この後に前記圧電素子を前記粗調整ステップよりも低速にエッチングを行う微調整ステップとを同一処理手段により順次行うことを特徴とする。
【0012】
この発明によれば、高速でエッチングを行う粗調整ステップの後に、低速でエッチングを行う微調整ステップを同一処理手段により順次行うことにより、別の処理手段を用いて両ステップを行う必要がなくなるので、圧電素子の周波数特性の精度及び再現性と、処理効率とを両立させることが可能になるとともに、周波数調整を迅速かつ容易に行うことが可能になる。
【0013】
本発明において、前記圧電素子の周波数特性を測定しながら前記粗調整ステップ及び前記微調整ステップを行い、前記粗調整ステップでは、測定値が所定値になったときに前記微調整ステップに移行し、前記微調整ステップでは、測定値が目標値になったときにエッチングを停止することが好ましい。
【0014】
この発明によれば、圧電素子の周波数特性を測定しながら、粗調整ステップでは測定値が所定値になったときに微調整ステップに移行し、微調整ステップでは測定値が目標値になったときにエッチングを停止するようにしているので、圧電素子の周波数特性の精度及び再現性と、処理効率とを更に高次元で両立させることが可能になる。
【0015】
本発明において、前記圧電素子のエッチングは、放電電極により生じたプラズマを前記圧電素子に接触させて行うことが好ましい。
【0016】
この発明によれば、本発明においてプラズマにより圧電素子をエッチングすることによって、より高精度に周波数特性を調整することが可能になる。
【0017】
本発明において、前記プラズマを発生させるための放電電極と圧電素子との距離は、前記粗調整ステップにおいてエッチングレートが極大値近傍になり、前記微調整ステップにおいてエッチングレートの極値を避けた安定領域となるように選定されることが好ましい。
【0018】
この発明によれば、粗調整ステップにおけるエッチングレートを大きくすることができるとともに、微調整ステップにおけるエッチングレートを小さくして制御性を向上させることができ、しかもエッチングレートそのものを安定させることが可能になるので、圧電素子の周波数特性の精度及び再現性と、処理効率の向上とを共により高めることが可能になる。
【0019】
なお、上記各発明においては、粗調整ステップと微調整ステップとを同一のエッチング装置を用いてエッチング条件のみを変えることにより連続して行うことが望ましい。これにより、異なる装置で順次処理を行ったり、エッチング手段を変えて処理を行ったりする場合に較べて処理作業の煩雑さや処理時間を低減でき、装置の大型化や設備コストの増大を抑制することが可能になる。
【0020】
次に、本発明の圧電素子の周波数特性調整装置は、圧電素子をエッチングして周波数特性を調整する圧電素子の周波数特性調整装置であって、前記圧電素子をエッチングするためのエッチング手段と、前記エッチング手段のエッチング強度を調整するエッチング調整手段と、前記エッチング調整手段を制御することにより、前記圧電素子を前記周波数特性が所定状態になるまでエッチングを行う粗調整ステップと、この後に前記圧電素子を前記粗調整ステップよりも低速にエッチングを行う微調整ステップとを順次行わせる制御手段とを有することを特徴とする。
【0021】
この発明によれば、高速でエッチングを行う粗調整ステップの後に、低速でエッチングを行う微調整ステップを行うようにしていることにより、圧電素子の周波数特性の精度及び再現性と、処理効率とを両立させることが可能になる。特に、制御手段でエッチング調整手段を制御することによって、上記粗調整ステップと微調整ステップとを順次実施するようにしているため、粗調整ステップと微調整ステップとを別々の装置で行ったり、別々のエッチング手段で行ったりする必要がなくなるので、煩雑な作業が不要になるとともに、装置の小型化や設備コストの低減を図ることができる。
【0022】
本発明において、前記圧電素子の周波数特性を測定する周波数測定手段を有し、前記制御手段は、前記粗調整ステップでは測定値が所定値になったときに前記微調整ステップに移行し、前記微調整ステップでは測定値が目標値になったときにエッチングが停止されるように制御することが好ましい。
【0023】
この発明によれば、圧電素子の周波数特性を測定しながら、粗調整ステップでは測定値が所定値になったときに微調整ステップに移行し、微調整ステップでは測定値が目標値になったときにエッチングを停止するようにしているので、圧電素子の周波数特性の精度及び再現性と、処理効率とを更に高次元で両立させることが可能になる。
【0024】
本発明において、前記エッチング手段は、プラズマを発生させるための放電電極を有し、前記プラズマにより前記圧電素子のエッチングを行うことが好ましい。
【0025】
本発明において、前記エッチング手段は、プラズマを発生させるための放電電極を有し、前記放電電極がアルミニウムを主成分とする金属で構成されていることが好ましい。
【0026】
本発明において、前記プラズマを発生させるための放電電極と圧電素子との距離は、前記粗調整ステップにおいてエッチングレートが極大値近傍になり、前記微調整ステップにおいてエッチングレートの極値を避けた安定領域となるように選定されることが好ましい。
【0027】
この発明によれば、粗調整ステップにおけるエッチングレートを大きくすることができるとともに、微調整ステップにおけるエッチングレートを小さくして制御性を向上させることができ、しかもエッチングレートそのものを安定させることが可能になるので、圧電素子の周波数特性の精度及び再現性と、処理効率の向上とを共に高めることが可能になる。
【0028】
次に、本発明の圧電素子は、上記いずれかの周波数調整方法によって周波数調整が行われたものである。
【0029】
また、本発明の弾性表面波素子は、上記いずれかの周波数調整方法によって周波数調整が行われたものである。
【0030】
さらに、本発明の圧電素子は、上記いずれかの周波数調整装置によって周波数調整が行われたものである。
【0031】
また、本発明の弾性表面波素子は、上記いずれかの周波数調整装置によって周波数調整が行われたものである。
【0032】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明に係る圧電素子の周波数特性調整方法及び装置の実施形態について詳細に説明する。
【0033】
図1は、本発明に係る圧電素子の周波数特性調整装置の全体構成を示す概略構成図である。この装置10は、チャンバー11と、放電電極12と、この放電電極12に対向配置された放電電極14とを有する。放電電極12と放電電極14との間には、電源回路18から供給される交流電力がマッチングボックス19を介して供給される。絶縁材13は放電電極12と14の間を絶縁するものである。また、放電電極14は、チャンバー11を介して回路に接続されている。放電電極14には開口部14aが設けられている。
【0034】
放電電極12,14は、アルミニウムで構成されていることが好ましい。アルミニウムは後述するフッ化ガス等でエッチングされにくいとともに、エッチング後の圧電素子に周波数シフトなどの特性不良が生ずることを防止することができる。例えば、ステンレス材を用いた場合にはスパッタリングによりNiやCr等が圧電素子に付着し、処理後に生ずる周波数シフトの原因になる。
【0035】
放電電極14の開口部14aには、チャンバー11内に配置された支持部材15が対向配置されている。支持部材15上には弾性表面波素子等の圧電素子21が配置され、この圧電素子21に導電接触するプローブ15a,15bが設けられ、これらのプローブ15a,15bは、ネットワークアナライザ等で構成される検出装置17に接続されている。例えば、圧電素子21に一対の電極(例えばアルミニウム電極)が形成されている場合には、上記プローブ15a,15bを一対の電極に接触させた状態とする。これによって、検出装置17により圧電素子21の周波数特性を測定することが可能になる。
【0036】
また、支持部材15をチャンバー11内において移動させることのできる駆動機構15cが設けられている。この駆動機構15cにより、放電電極14と、上記支持部材15上に配置された圧電素子との間隔を調整することができるようになっている。
【0037】
さらに、圧電素子21の放電電極12,14側には、必要に応じてマスク15dが配置される。このマスク15dは圧電素子21を押えるワーク押えを兼ねていてもよい。
【0038】
上記の検出装置17は、制御装置20に接続されている。本実施形態の場合、検出装置17は、支持部材15上に配置された圧電素子21の周波数特性を測定し、この周波数特性の特性周波数(例えば、共振周波数など)に対応する検出データを出力するように構成されている。なお、周波数特性としては、上記の特性周波数に限らず、周波数特性に依存する種々のパラメータ、例えば、周波数ピークの半値幅、分散値、積分値、温度係数などであっても構わない。
【0039】
制御装置20は、上記検出装置17からの検出データを受け、この検出データと、内部にて設定された設定値との関係に応じて電源回路18を制御するように構成されている。より具体的に述べると、上記検出データによって表される特性周波数が所定値Fsになった場合には切換制御信号を出力し、上記の電源回路18を制御してチャンバー11内の放電電極12と14との間の放電状態を切り換える切換制御信号を出力する。また、上記の特性周波数が目標値Fxになった場合には停止制御信号を出力し、上記の電源回路18を制御してチャンバー11内の放電電極12と14との間の放電を停止させる。
【0040】
上記の放電電極12と14との間にはシャッタ装置16が配置されている。このシャッタ装置16は、可動に構成されたシャッタ板16aを有し、このシャッタ板16aを放電電極12と14との間に繰り出させることによって放電を停止させ、プラズマを消滅させることができるように構成されている。
【0041】
また、上記チャンバー11には、ガス供給装置22から圧電素子21に対して反応性を有する反応ガス、例えば、CF4,C2F6,HF,F2,COF2などのハロゲンを含む(ハロゲン化合物で構成される)各種ガスなどを必要に応じて他の酸素や不活性ガスなどと混合して供給する。また、チャンバー11には排気装置23が接続され、処理中においてはチャンバー11内が所定の圧力に保たれる。
【0042】
図2は、上記の装置10を用いて圧電素子21をエッチングする過程を示すグラフである。ここで、縦軸は圧電素子21の共振周波数(発振周波数)を示し、横軸は時間を示す。まず、チャンバー11内の上記支持部材15上に圧電素子21を配置し、チャンバー11内の圧力を排気装置23により所定圧力に保持しながら、ガス供給装置22から上記の反応ガスを導入する。なお、チャンバー11内の圧力としては、例えば、0.1〜400[Pa]、好ましくは1〜100[Pa]とする。この圧力は反応ガスの種類や組成、圧電素子21の種類などに応じて設定する。そして、上記放電電極12と14との間に高周波電圧を供給し、シャッタ板16aを開いて放電させ、プラズマを発生させる。プラズマは放電電極14の開口部14aから圧電素子21に照射され、エッチングが開始される。放電周波数も適宜であるが、例えば13.56MHzである。
【0043】
上記エッチング過程の当初は、比較的エッチングレートが高くなる条件で粗調整ステップが実行される。粗調整ステップTs1においては、電源回路18から放電電極12,14に供給される電力を大きく、例えば200Wとする。この粗調整ステップにおけるエッチングレートは、例えば300〜400[ppm/sec]である。
【0044】
上記エッチング中において、検出装置17は、例えば0.05[sec]毎にサンプリングを行い、圧電素子21の特性周波数、例えば共振周波数を測定し、出力データを制御装置20に送出する。この検出装置17はネットワークアナライザ等で構成できる。そして、この特性周波数が所定値Fsに到達したとき、粗調整ステップTs1が終了し、制御装置20は、電源回路18に切換制御信号を送出し、電源回路18から供給される電力を低下させる。例えば、電源回路18から供給される電力を上記の200Wから80Wに切り換える。そして、上記の粗調整ステップよりも小さなエッチングレートでエッチングが行われる微調整ステップTs2に移行する。ただし、一般に、粗調整ステップTs1から微調整ステップTs2への移行に際しては、パワーの切り換えに必要な切換時間Tdが存在するので、粗調整ステップTs1の本来の高いエッチングレートでエッチングが行われる期間Tx1は、粗調整ステップTs1よりも切換時間Tdだけ遅れた時点まで継続し、その後、微調整ステップTs2の本来の低いエッチングレートでエッチングが行われるのは、切換時間Tdだけ遅れた期間Tx2となる。
【0045】
なお、この粗調整ステップTs1から微調整ステップTs2への移行に際して、シャッタ板16aを一時的に繰り出させ、放電電極12と14との間のプラズマを消失させた状態で電力の切り換えを行い、この切り換えが完了してからシャッタ板16aを開くようにしてもよい。これによって、粗調整ステップTs1の終了と共に一時的にエッチングが停止され、その後、低いエッチングレートで微調整ステップTs2が開始される。この場合には、切換期間におけるプラズマの不安定性に起因する不具合の発生を防止することができる。
【0046】
微調整ステップにおけるエッチングレートは、粗調整ステップ時よりも大きく低下し、例えば80〜100[ppm/sec]となる。そして、特性周波数が目標値Fxに到達したときに、シャッタ板16aを繰り出させ、エッチングを停止させる。このエッチングの停止は、電力供給の遮断の他、例えば、シャッタ板16aを繰り出させて放電電極12,14間を遮断することなどにより行うことができる。
【0047】
本実施形態では、上記のように、エッチングレートの高い粗調整ステップを実施した後に、エッチングレートの低い微調整ステップを実施することにより、処理効率を低下させずに、圧電素子の特性周波数の高精度化及び安定化を図ることが可能になっている。また、一つのエッチング手段、すなわち、放電電極12,14によるプラズマ発生手段のみで圧電素子の周波数特性の粗調整と微調整とを連続して行うことができる(すなわち、粗調整ステップと微調整ステップとを同一の処理手段により順次行うことができる)ので、圧電素子を別の装置に移し替えたり、装置内の別の放電電極の近傍に圧電素子を移動させたりするなどの煩雑な作業が不要になり、また、放電電極の組を複数設けることなどによる装置10の大型化や複数の装置(例えば粗調整用装置と微調整用装置)が必要になることなどによる設備コストの増大を回避することができる。
【0048】
本実施形態では、放電電極14と圧電素子21との間隔G(図1参照)を駆動機構15cによって調整することができるように構成されている。間隔Gは、圧電素子12へのプラズマの作用を決定する重要なパラメータである。供給される電力が異なることから、上記粗調整ステップと微調整ステップとではプラズマの発生状態が相互に異なるので、エッチングレートの間隔Gによる依存性もまた、粗調整ステップと微調整ステップとで相互に異なる。
【0049】
この場合、粗調整ステップにおいてはエッチング効率が最も重要であるので、間隔Gをエッチングレートの極大値が得られる間隔に設定することによって、効率的にエッチング処理を行うことができる。これに対して、微調整ステップではエッチングの制御性が最も重要であることから、間隔Gをエッチングレートの極大値が得られる間隔からシフトさせ、エッチングレートは低いけれども、エッチングレートの変化(エッチングレートの間隔Gに対する依存性を示すグラフの傾斜角)が少なく、より安定したエッチングが行われる値に設定することが好ましい。
【0050】
ところで、上述のように、粗調整ステップと微調整ステップとでは相互にプラズマの発生状態が異なるので、上記のエッチングレートの間隔Gに対する依存性もまた相互に異なるものとなる。したがって、粗調整ステップにおけるエッチングレートの極大値が得られる間隔と、微調整ステップにおけるエッチングレートの極大値が得られる間隔とは、通常、相互に異なるものとなる。
【0051】
本実施形態では、上記の状況を鑑みて、上記の間隔Gを、粗調整ステップにおいてはエッチングレートの極大値が得られる間隔であり、微調整ステップにおいてはエッチングレートの極大値から外れた、よりエッチングレートの安定した間隔であるように設定するようにしている。これにより、粗調整ステップではより大きなエッチングレートが得られるので処理効率をさらに高めることができる一方、微調整ステップではエッチングレートがより小さくなってエッチング量の制御性を高めることができるとともに、プラズマ状態の不安定性等に起因するエッチングレートの変動を抑制することができる。
【0052】
上記の間隔Gを設定する場合には、例えば、粗調整ステップのエッチング条件で予め測定したエッチングレートと間隔Gとの間の依存性と、微調整ステップのエッチング条件で予め測定したエッチングレートと間隔Gとの間の依存性とを共に実験により測定しておき、上記のような関係、すなわち、粗調整ステップにおいてはエッチングレートの極大値が得られる間隔であることと、微調整ステップにおいてはエッチングレートの極大値から外れた、よりエッチングレートの安定した領域にあることの双方を満たす値を求め、この値に間隔Gを上記駆動機構15c等を用いて合せるように調整すればよい。本実施形態では、上記間隔Gを2〜6mmの範囲内に設定している。
【0053】
本発明においては、圧電素子に対するエッチングによる周波数特性の調整に際して、粗調整ステップと微調整ステップとを連続して行うことが可能になるため、或いは、粗調整ステップと微調整ステップとを同一の処理手段により順次行うことが可能になるため、迅速に調整を行うことができるとともに、別の処理装置や別の処理電極にて処理を行う段取りが不要となり、装置構成を複雑化することなく、また、圧電素子の搬送作業なども不要とすることができる。
【0054】
尚、本発明の圧電素子の周波数調整方法及び装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、反応ガスの種類、圧力、電力、間隔Gなどは、圧電素子の種類(水晶、BaTiO3、ZnOなど)によって適宜に選定することができる。
【0055】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、圧電素子の周波数特性の高精度化及び安定化と、調整作業の処理効率の向上とを両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る圧電素子の周波数特性の調整方法に用いる装置の実施形態の構成を示す概略構成図である。
【図2】 圧電素子の周波数特性の調整工程における周波数の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
10・・・調整装置、11・・・チャンバー、12・・・放電電極、13・・・絶縁材、14・・・放電電極、15・・・支持部材、16・・・シャッタ装置、17・・・検出装置、18・・・電源回路、19・・・マッチングボックス、20・・・制御装置、21・・・圧電素子、22・・・ガス供給装置、23・・・排気装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a frequency characteristic adjusting method and apparatus for a piezoelectric element, and more particularly to a technique for adjusting a frequency characteristic while etching a piezoelectric element.
[0002]
[Prior art]
In general, a piezoelectric element using a piezoelectric material such as a crystal is used in a circuit for generating a reference signal such as a clock, an oscillation circuit, a signal filter, or the like. In particular, surface acoustic wave elements have come to be used with higher signal frequencies. For such a piezoelectric element such as a surface acoustic wave element, it is desired to make the frequency characteristics such as the resonance frequency highly accurate and stable. However, since the frequency characteristics of the individual elements vary due to variations in the manufacturing process of the piezoelectric elements, it is necessary to adjust the frequency characteristics of the individual piezoelectric elements to achieve high accuracy and stability.
[0003]
As described above, the methods described in JP-A-7-30355, JP-A-9-55636, JP-A-11-308065, and the like have been used as methods for increasing the accuracy or stabilizing the frequency characteristics of the piezoelectric element. Can be mentioned.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-30355 describes a method of adjusting the frequency characteristics of a piezoelectric element by generating a local plasma between the piezoelectric element and the discharge electrode and etching the surface of the piezoelectric element. .
[0005]
In JP-A-9-55636, a surface acoustic wave element is transferred to an etching position, and the surface acoustic wave element is irradiated with plasma to measure the frequency characteristics of the surface acoustic wave element. A method is described in which etching is carried out until the desired frequency reaches a desired value, and then carried out.
[0006]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-308065 describes a method in which etching is stopped by spraying a reactive gas on a quartz oscillator under atmospheric pressure while monitoring the oscillation frequency, and the etching is stopped when the oscillation frequency reaches a reference value.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, with the recent increase in the frequency of piezoelectric elements, there is an increasing demand for higher accuracy and stabilization of frequency characteristics, and when adjusting the frequency by the above method, the adjustment is performed efficiently. If processing is to be performed, it is necessary to increase the etching rate, so that sufficient accuracy and reproducibility of the frequency characteristics cannot be obtained, and in order to obtain sufficient accuracy and reproducibility of the frequency characteristics, Since it is necessary to perform the processing under a condition with a low etching rate, there is a problem that the processing efficiency is lowered due to the time and effort.
[0008]
Therefore, the present invention solves the above problems, and the problem is that when adjusting the frequency of a piezoelectric element such as a surface acoustic wave element, sufficient accuracy and reproducibility of frequency characteristics can be ensured. At the same time, it is an object of the present invention to provide a novel method capable of increasing the processing efficiency and an apparatus that can be used for the method.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the frequency characteristic adjustment method for a piezoelectric element according to the present invention is a frequency adjustment method for a piezoelectric element in which the frequency characteristic is adjusted by etching the piezoelectric element, and the frequency characteristic of the piezoelectric element is predetermined. A rough adjustment step in which etching is performed until a state is reached and a fine adjustment step in which the piezoelectric element is etched at a lower speed than the rough adjustment step are continuously performed.
[0010]
According to the present invention, the accuracy and reproducibility of the frequency characteristics of the piezoelectric element and the processing efficiency are achieved by continuously performing the fine adjustment step of performing the etching at a low speed after the rough adjustment step of performing the etching at a high speed. Frequency adjustment can be performed quickly and easily.
[0011]
According to another aspect of the invention, there is provided a method for adjusting a frequency characteristic of a piezoelectric element, wherein the frequency characteristic is adjusted by etching the piezoelectric element so that the frequency characteristic of the piezoelectric element is in a predetermined state. The coarse adjustment step for performing the etching until the fine adjustment step for etching the piezoelectric element at a lower speed than the rough adjustment step is sequentially performed by the same processing means.
[0012]
According to the present invention, it is not necessary to perform both steps using different processing means by sequentially performing the fine adjustment step for performing etching at a low speed by the same processing means after the rough adjustment step for performing etching at a high speed. In addition, it is possible to achieve both the accuracy and reproducibility of the frequency characteristics of the piezoelectric element and the processing efficiency, and it is possible to adjust the frequency quickly and easily.
[0013]
In the present invention, the coarse adjustment step and the fine adjustment step are performed while measuring the frequency characteristics of the piezoelectric element, and the coarse adjustment step shifts to the fine adjustment step when a measured value reaches a predetermined value. In the fine adjustment step, it is preferable to stop the etching when the measured value reaches a target value.
[0014]
According to the present invention, while measuring the frequency characteristics of the piezoelectric element, the coarse adjustment step shifts to the fine adjustment step when the measurement value reaches a predetermined value, and the fine adjustment step causes the measurement value to reach the target value. Since the etching is stopped, the accuracy and reproducibility of the frequency characteristics of the piezoelectric element and the processing efficiency can be achieved at a higher level.
[0015]
In the present invention, the etching of the piezoelectric element is preferably performed by bringing plasma generated by a discharge electrode into contact with the piezoelectric element.
[0016]
According to the present invention, the frequency characteristics can be adjusted with higher accuracy by etching the piezoelectric element with plasma in the present invention.
[0017]
In the present invention, the distance between the discharge electrode and the piezoelectric element for generating the plasma is such that the etching rate is in the vicinity of the maximum value in the coarse adjustment step, and the stable region in which the extreme value of the etching rate is avoided in the fine adjustment step. It is preferable to select such that
[0018]
According to the present invention, the etching rate in the coarse adjustment step can be increased, the control rate can be improved by reducing the etching rate in the fine adjustment step, and the etching rate itself can be stabilized. Therefore, it is possible to improve both the accuracy and reproducibility of the frequency characteristics of the piezoelectric element and the improvement of the processing efficiency.
[0019]
In each of the above inventions, it is desirable that the coarse adjustment step and the fine adjustment step are continuously performed by changing only the etching conditions using the same etching apparatus. This makes it possible to reduce the complexity and processing time of processing operations compared to the case where processing is performed sequentially with different devices or processing is performed by changing the etching means, and the increase in size and equipment cost of the device is suppressed. Is possible.
[0020]
Next, the piezoelectric element frequency characteristic adjusting apparatus according to the present invention is a piezoelectric element frequency characteristic adjusting apparatus that adjusts the frequency characteristic by etching the piezoelectric element, the etching means for etching the piezoelectric element, Etching adjusting means for adjusting the etching intensity of the etching means, and a rough adjustment step for controlling the etching adjusting means to etch the piezoelectric element until the frequency characteristic reaches a predetermined state, and thereafter, adjusting the piezoelectric element. And a control unit that sequentially performs a fine adjustment step of performing etching at a lower speed than the rough adjustment step.
[0021]
According to the present invention, by performing the fine adjustment step of performing the etching at a low speed after the rough adjustment step of performing the etching at a high speed, the accuracy and reproducibility of the frequency characteristics of the piezoelectric element and the processing efficiency can be achieved. It is possible to achieve both. Particularly, since the rough adjustment step and the fine adjustment step are sequentially performed by controlling the etching adjustment means by the control means, the rough adjustment step and the fine adjustment step are performed by different apparatuses or separately. This eliminates the need for the etching means, so that complicated work is not necessary, and the apparatus can be downsized and the equipment cost can be reduced.
[0022]
In the present invention, there is provided frequency measuring means for measuring the frequency characteristics of the piezoelectric element, and the control means shifts to the fine adjustment step when the measured value reaches a predetermined value in the coarse adjustment step, and the fine adjustment step. In the adjustment step, it is preferable to perform control so that the etching is stopped when the measured value reaches the target value.
[0023]
According to the present invention, while measuring the frequency characteristics of the piezoelectric element, the coarse adjustment step shifts to the fine adjustment step when the measurement value reaches a predetermined value, and the fine adjustment step causes the measurement value to reach the target value. Since the etching is stopped, the accuracy and reproducibility of the frequency characteristics of the piezoelectric element and the processing efficiency can be achieved at a higher level.
[0024]
In the present invention, the etching means preferably has a discharge electrode for generating plasma, and the piezoelectric element is etched by the plasma.
[0025]
In the present invention, it is preferable that the etching means has a discharge electrode for generating plasma, and the discharge electrode is made of a metal whose main component is aluminum.
[0026]
In the present invention, the distance between the discharge electrode and the piezoelectric element for generating the plasma is such that the etching rate is in the vicinity of the maximum value in the coarse adjustment step, and the stable region in which the extreme value of the etching rate is avoided in the fine adjustment step. It is preferable to select such that
[0027]
According to the present invention, the etching rate in the coarse adjustment step can be increased, the control rate can be improved by reducing the etching rate in the fine adjustment step, and the etching rate itself can be stabilized. Therefore, it is possible to improve both the accuracy and reproducibility of the frequency characteristics of the piezoelectric element and the improvement of the processing efficiency.
[0028]
Next, the piezoelectric element of the present invention has been subjected to frequency adjustment by any one of the frequency adjustment methods described above.
[0029]
The surface acoustic wave device of the present invention has been subjected to frequency adjustment by any one of the frequency adjustment methods described above.
[0030]
Furthermore, the piezoelectric element of the present invention has been subjected to frequency adjustment by any one of the frequency adjusting devices described above.
[0031]
Further, the surface acoustic wave device of the present invention has been subjected to frequency adjustment by any one of the frequency adjusting devices described above.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of a method and apparatus for adjusting frequency characteristics of a piezoelectric element according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0033]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing the overall configuration of a frequency characteristic adjusting apparatus for a piezoelectric element according to the present invention. The
[0034]
The
[0035]
A
[0036]
A
[0037]
Furthermore, a
[0038]
The
[0039]
The
[0040]
A
[0041]
Further, the
[0042]
FIG. 2 is a graph showing a process of etching the
[0043]
At the beginning of the etching process, the rough adjustment step is executed under the condition that the etching rate is relatively high. In the coarse adjustment step Ts1, the power supplied from the
[0044]
During the etching, the
[0045]
In the transition from the coarse adjustment step Ts1 to the fine adjustment step Ts2, the
[0046]
The etching rate in the fine adjustment step is significantly lower than that in the coarse adjustment step, and becomes, for example, 80 to 100 [ppm / sec]. Then, when the characteristic frequency reaches the target value Fx, the
[0047]
In the present embodiment, as described above, after performing the coarse adjustment step with a high etching rate, the fine adjustment step with a low etching rate is performed, so that the characteristic frequency of the piezoelectric element is increased without reducing the processing efficiency. Accuracy and stability can be achieved. Further, the coarse adjustment and fine adjustment of the frequency characteristics of the piezoelectric element can be continuously performed by only one etching means, that is, the plasma generation means by the
[0048]
In the present embodiment, the gap G (see FIG. 1) between the
[0049]
In this case, since the etching efficiency is most important in the coarse adjustment step, the etching process can be efficiently performed by setting the interval G to an interval at which the maximum value of the etching rate can be obtained. On the other hand, since the controllability of etching is the most important in the fine adjustment step, the interval G is shifted from the interval at which the maximum value of the etching rate is obtained. The inclination angle of the graph showing the dependence on the interval G) is small, and it is preferable to set the value so that more stable etching is performed.
[0050]
By the way, as described above, since the plasma generation state is different between the coarse adjustment step and the fine adjustment step, the dependency of the etching rate on the interval G is also different from each other. Therefore, the interval at which the maximum value of the etching rate in the coarse adjustment step is obtained and the interval at which the maximum value of the etching rate in the fine adjustment step are usually different from each other.
[0051]
In the present embodiment, in view of the above situation, the interval G is an interval at which the maximum value of the etching rate is obtained in the coarse adjustment step, and is more than the maximum value of the etching rate in the fine adjustment step. The interval is set so that the etching rate is stable. As a result, a larger etching rate can be obtained in the coarse adjustment step, so that the processing efficiency can be further increased.On the other hand, in the fine adjustment step, the etching rate can be reduced and the controllability of the etching amount can be improved. Variation in the etching rate due to instability of the film can be suppressed.
[0052]
In the case of setting the interval G, for example, the dependency between the etching rate measured in advance in the etching conditions of the coarse adjustment step and the interval G, and the etching rate and interval measured in advance in the etching conditions of the fine adjustment step. The dependence between G and G is measured experimentally, and the relationship as described above, that is, the interval at which the maximum value of the etching rate is obtained in the coarse adjustment step and the etching in the fine adjustment step. What is necessary is just to obtain | require the value which satisfy | fills both that it exists in the area | region where the etching rate stabilized more, and it remove | deviated from the maximum value of a rate, and adjusts so that the space | interval G may be matched with this value using the said
[0053]
In the present invention, it is possible to continuously perform the coarse adjustment step and the fine adjustment step when adjusting the frequency characteristics by etching the piezoelectric element, or the coarse adjustment step and the fine adjustment step are the same process. Since it can be performed sequentially by means, it is possible to make a quick adjustment, and it is not necessary to set up to perform processing with another processing apparatus or another processing electrode, and without complicating the apparatus configuration, In addition, the conveyance work of the piezoelectric element can be made unnecessary.
[0054]
The method and apparatus for adjusting the frequency of the piezoelectric element of the present invention are not limited to the illustrated examples described above, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the scope of the present invention. For example, the type, pressure, power, interval G, etc. of the reactive gas can be appropriately selected depending on the type of piezoelectric element (crystal, BaTiO 3 , ZnO, etc.).
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to achieve both high accuracy and stabilization of the frequency characteristics of the piezoelectric element and improvement of the processing efficiency of the adjustment work.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of an embodiment of an apparatus used in a method for adjusting a frequency characteristic of a piezoelectric element according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a change with time of frequency in a process of adjusting a frequency characteristic of a piezoelectric element.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記圧電素子のエッチングは、放電電極により生じたプラズマを前記圧電素子に接触させ、
前記圧電素子を前記周波数特性が所定状態になるまで、前記プラズマを発生させるための放電電極と圧電素子との距離を、エッチングレートが極大値近傍となるように選定し、前記圧電素子のエッチングを行う粗調整ステップと、
前記プラズマを発生させるための放電電極と圧電素子との距離を、エッチングレートの極値を避けた安定領域となるように選定し、前記粗調整ステップよりも低速に前記圧電素子のエッチングを行う微調整ステップと、を連続して行うことを特徴とする圧電素子の周波数特性調整方法。A method of adjusting a frequency characteristic of a piezoelectric element, wherein a frequency characteristic is adjusted by etching a piezoelectric element in which an electrode pattern giving a desired frequency characteristic is formed on at least one surface of a plate-like substance having piezoelectricity,
The etching of the piezoelectric element is performed by bringing the plasma generated by the discharge electrode into contact with the piezoelectric element,
The distance between the discharge electrode for generating the plasma and the piezoelectric element until the frequency characteristic of the piezoelectric element reaches a predetermined state is selected so that the etching rate is close to the maximum value, and the etching of the piezoelectric element is performed. Coarse adjustment steps to be performed;
The distance between the discharge electrode for generating the plasma and the piezoelectric element is selected to be a stable region that avoids the extreme value of the etching rate, and the piezoelectric element is etched at a lower speed than the coarse adjustment step. And adjusting the frequency characteristics of the piezoelectric element.
前記圧電素子のエッチングは、放電電極により生じたプラズマを前記圧電素子に接触させ、
前記圧電素子を前記周波数特性が所定状態になるまで、前記プラズマを発生させるための放電電極と圧電素子との距離を、エッチングレートが極大値近傍となるように選定し、前記圧電素子のエッチングを行う粗調整ステップと、
前記プラズマを発生させるための放電電極と圧電素子との距離を、エッチングレートの極値を避けた安定領域となるように選定し、前記粗調整ステップよりも低速に前記圧電素子のエッチングを行う微調整ステップと、を同一処理手段により順次行うことを特徴とする圧電素子の周波数特性調整方法。A method of adjusting a frequency characteristic of a piezoelectric element, wherein a frequency characteristic is adjusted by etching a piezoelectric element in which an electrode pattern giving a desired frequency characteristic is formed on at least one surface of a plate-like substance having piezoelectricity,
The etching of the piezoelectric element is performed by bringing the plasma generated by the discharge electrode into contact with the piezoelectric element,
The distance between the discharge electrode for generating the plasma and the piezoelectric element until the frequency characteristic of the piezoelectric element reaches a predetermined state is selected so that the etching rate is close to the maximum value, and the etching of the piezoelectric element is performed. Coarse adjustment steps to be performed;
The distance between the discharge electrode for generating the plasma and the piezoelectric element is selected to be a stable region that avoids the extreme value of the etching rate, and the piezoelectric element is etched at a lower speed than the coarse adjustment step. And a frequency characteristic adjustment method for a piezoelectric element, wherein the adjustment step is sequentially performed by the same processing means.
プラズマを発生させるための放電電極を有するエッチング手段と、
前記エッチング手段のエッチング強度を調整するエッチング調整手段と、
前記エッチング調整手段を制御することにより、前記圧電素子を前記周波数特性が所定状態になるまで、前記プラズマを発生させるための放電電極と圧電素子との距離を、エッチングレートが極大値近傍となるように選定し、前記圧電素子のエッチングを行う粗調整ステップと、前記プラズマを発生させるための放電電極と圧電素子との距離を、エッチングレートの極値を避けた安定領域となるように選定し、前記粗調整ステップよりも低速に前記圧電素子のエッチングを行う微調整ステップと、を順次行わせる制御手段と、を有することを特徴とする圧電素子の周波数特性調整装置。A piezoelectric element frequency characteristic adjusting device for adjusting a frequency by etching a piezoelectric element,
Etching means having a discharge electrode for generating plasma;
Etching adjusting means for adjusting the etching strength of the etching means;
By controlling the etching adjusting means, the distance between the discharge electrode and the piezoelectric element for generating the plasma and the etching rate is in the vicinity of the maximum value until the frequency characteristic of the piezoelectric element reaches a predetermined state. The rough adjustment step for etching the piezoelectric element, and the distance between the discharge electrode and the piezoelectric element for generating the plasma are selected so as to be a stable region that avoids the extreme value of the etching rate, A control means for sequentially performing a fine adjustment step of etching the piezoelectric element at a lower speed than the rough adjustment step, and a frequency characteristic adjustment device for a piezoelectric element.
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