(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水熱合成法により種子水晶から人工水晶を育成する人工水晶の育成方法において、前記種子水晶は結晶軸（ＸＹＺ）のＺ軸に主面が直交したＺ板を＋Ｘ軸方向から見てＹ軸からＺ軸の方向へ反時計回り又は時計回りに回転角θをもって傾斜したＺ’板からなり、かつＺ板及びＺ’板の成長速度Ｌ及Ｍ（ｍｍ／日）の成長速度比Ｍ／Ｌが１以上となる回転角θを最大回転角Ｑとしたとき、前記回転角θを０＜θ≦Ｑ°（但し、回転角θは１．５、２、５、８．５°を除く）であって、前記反時計回りとしたときの回転角θを０＜θ≦２０°とし、前記時計回りとしたときの回転角θを０＜θ＜３０としたことを特徴とする人工水晶の育成方法。
【請求項２】
請求項１において、前記回転角θは８．５＜θ≦２０°である人工水晶の育成方法。
【請求項３】
請求項１において、前記回転角θは１０＜θ≦２０°である人工水晶の育成方法。
【請求項４】
請求項１、請求項２又は請求項３において、前記回転角θは反時計回りに回転したＺ’板である人工水晶の育成方法。
【請求項５】
請求項４によって得られた人工水晶を、結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に直交した主面が＋Ｘ軸方向から見てＺ軸からＹ軸の方向へ反時計回りに回転した回転角φで切断した水晶板。
【請求項６】
請求項５において、前記回転角φは３５°１５’又は２９〜４５°を基準としたＡＴカット又はＳＴカットの水晶板。
【請求項７】
請求項１、請求項２又は請求項３において、前記回転角θは時計回りに回転したＺ’板である人工水晶の育成方法。
【請求項８】
請求項７によって得られた人工水晶を、結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に直交した主面が＋Ｘ軸方向から見てＺ軸からＹ軸の方向へ時計回りに回転角φで切断した水晶板。
【請求項９】
請求項８において、前記回転角φは４９°であるＢＴカットの水晶板。
【請求項１０】
水熱合成法により種子水晶から人工水晶を育成し、結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に主面が直交したＹ板を＋Ｘ軸方向から見てＺ軸からＹ軸の方向へ反時計回りに３５°１５’回転したＡＴ板に切断される人工水晶の育成方法において、前記種子水晶は結晶軸（ＸＹＺ）のＺ軸に主面が直交したＺ板を＋Ｘ軸方向から見てＹ軸からＺ軸の方向へ反時計回りに回転角θをもって傾斜したＺ’板からなり、かつ前記回転角θを１０≦θ≦２０°としたことを特徴とする人工水晶の育成方法。
【請求項１１】
請求項１０によって得られた人工水晶を、結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に主面が直交したＹ板を＋Ｘ軸方向から見てＺ軸からＹ軸の方向へ反時計回りに３５°１５’回転した角度で切断したＡＴ板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の技術分野】
本発明は線状の格子欠陥（線状欠陥とする）密度が小さな人工水晶の育成方法及びこれによる水晶板を産業上の技術分野とし、特に人工水晶の線状欠陥密度を小さくする種子水晶、及び線状欠陥に起因してエッチングによって生ずるエッチチャンネルのチャンネル密度を減少するＡＴカットの水晶板（ＡＴ板）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（発明の背景）人工水晶は、エレクトロニクスの発展とともに、圧電現象及び光学特性から、振動子（発振子、共振子）、弾性表面波素子及び光学素子等を含む水晶素子の原材料として有用されている。近年では、量産化あるいは小型化、薄型化の傾向から、エッチング処理による外形加工が行われている。そして、これに伴い、人工水晶の特に線状欠陥及びこれに起因してエッチングによって発生するエッチチャンネルを抑止する人工水晶の育成方法が提案されている（参照：特開平９−２２７２９４号公報）。
【０００３】
【従来技術】
（従来技術の一例）第８図は人工水晶の育成方法（概略）を説明する模式図である。人工水晶はオートクレーブ（金属筒炉）１内で、水熱合成法によって育成される。通常では、バッフル板（対流制御板）２で仕切られた上方に水晶種子３を下方にラスカ（屑水晶）４を配置し、育成溶液５としての水酸化ナトリウム（NaOH）溶液を注入する。金属筒炉１はヒータ６によって加熱され、水晶種子側は３００〜３５０℃、ラスカ側は３６０〜４００℃の温度に制御される。なお、金属筒炉１の上端開口部は、圧力計７を有する金属蓋８で閉塞される。
【０００４】
このようなものでは、ラスカ４が育成溶液５中に飽和分まで溶解し、オートクレーブ１内の温度差による対流によって、水晶種子３の周囲に接近する。そして、水晶種子板３の周囲での温度低下により、育成溶液中の過飽和状態となったSiO2分子が水晶種子板３に析出し、３方晶系の人工水晶に成長する。
【０００５】
水晶種子３は、結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸方向に長い水晶板が適用される。そして、水晶種子３は、Ｙ軸方向には殆ど成長することなく、特に±Ｘ軸及びＺ軸方向に成長する（第９図）。第９図はＹ軸に垂直に切断した断面図（Ｙカット図、Ｘ−Ｚ平面図）である。通常では、±Ｘ軸方向に成長した領域では不純物を多く含み、Ｑ値が低くて振動特性を劣化させる。
【０００６】
このことから、水晶種子３は、一般に、主面（Ｘ−Ｙ平面）がＺ軸に直交する水晶板（所謂Ｚ板）が適用される（第１０図）。なお、主面がＸ、Ｙ及びＺ軸に直交する各水晶板をＸ、Ｙ及びＺ板と称し、Ｘ、Ｙ及びＺ軸に直交する各平面をＸ、Ｙ及びＺ面と称している。そして、育成後に、Ｘ軸方向に成長した部分を切断除去して、Ｚ軸方向の両主面側に成長領域９（ａｂ）を有する角柱水晶体（所謂ランバード人工水晶）１０を得る（第１１図）。
【０００７】
そして、角柱水晶体１０を例えばＡＴカットで切断した水晶板（水晶ウェハ、ＡＴ板）を得て、エッチング処理により凹部の形成や分割等の外形加工をして個々の水晶片を得る。ＡＴカットとは、主面がＹ軸に直交した水晶板（Ｙ板）を＋Ｘ軸から見て、Ｘ軸を中心としてＺ軸からＹ軸方向へ反時計回りにφ度（φ＝３５゜１５’）回転した切断角度である（第１２図）。また、回転した新たな軸をＹ’及びＺ’軸と称している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
（従来技術の問題点）しかしながら、人工水晶の育成にあたっては、水晶種子３の完全な結晶構造を望まれるが、水晶種子３をＺ板とした場合には、特にＺ軸方向に線状欠陥１１ａを多く含む（第１３図）。そして、オートクレーブ１内での水晶種子３の成長とともに、線状欠陥１１ａもそのまま引継がれて人工水晶中に線状欠陥１１（ｂｃ）を形成する。但し、線状欠陥１１（ｂｃ）は種子水晶３の成長過程における成長面の凹凸等に起因し、Ｚ軸方向に対して約±２０度の範囲内で進行する。
【０００９】
このような線状欠陥部分は、エッチング液に対する化学的強度が弱く、液中に投入すると優先的にエッチングされる。したがって、第１４図の断面図に示したように、人工水晶を切断した水晶板（ＡＴ板）１２をエッチング液中に投入すると、Ｚ軸方向の線状欠陥１１が交差（斜交）した表面に窪（通称エッチピット）１３を生じる。さらに、線状欠陥１１の欠陥程度やエッチングの強弱に応じて、エッチピット１３から線状欠陥に沿って、穴１４ａや貫通孔１４ｂのエッチチャンネル１４を生ずる。
【００１０】
そして、チャンネル密度が高ければ高いほど、水晶板１２に対する空間部の占有積を多くする。したがって、エッチングによって周波数調整及び洗浄等を含む外形加工をした場合には、水晶振動子の性能（Ｑ値やクリスタルインピーダンス）を悪化させる問題があった。特に、水晶振動子の高周波数化に対応して、エッチングによってＡＴ板に凹部を形成する場合には問題が顕在化する。
【００１１】
このことから、冒頭の参照公報では、バッフル板の形状によって育成溶液の対流速度を制御し、種子水晶３（Ｚ板）におけるＹ軸方向の両端側でのＺ方向への成長速度を異ならせる。すなわち、種子水晶３のＺ軸方向に対してθ度傾斜する方向に向って成長させ、結果としてＺ面に対してθ度傾斜したＺ’面を得る（未図示）。これにより、種子水晶３に内在する線状欠陥はＺ軸方向の育成領域内への引継を防止して、結果的にエッチチャンネルを減少できるとしている。
【００１２】
しかしながら、このような育成方法では、育成溶液の対流速度を自在に設定することが困難で、種子水晶からの成長方向及びＺ面に対するＺ’面の傾斜角θを任意に制御できない問題があった。
【００１３】
（発明の目的）本発明は線状欠陥密度が小さく、Ｚ面に対するＺ’面の傾斜角を容易に制御できる人工水晶の育成方法及び切断角度との相関から幾何学的に主面と交差する線状欠陥密度（チャンネル密度）を小さくできる水晶板を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
（着目点）本発明は、前記参照公報に記載された通り、Ｚ面に対してθ度傾斜したＺ’面を得るように育成して線状欠陥を低減できるのであれば、種子水晶の主面を予めθ度傾斜したＺ’面にして育成すれば同様にして線状欠陥及びこれに相関したエッチチャンネルを減少できるのでないかとの点に着目した。
【００１５】
（解決手段） 本発明は、このような着目点に基づき、種子結晶を、結晶軸（ＸＹＺ）のＺ軸に直交した主面（Ｘ−Ｙ平面、Ｚ面）がＸ軸を中心としＹ軸からＺ軸の方向へθ度回転したＺ’板として育成したことを基本的な解決手段とする。
【００１６】
【作用】
本発明では、種子水晶をＺ’板としたので、着目したとおり線状欠陥に相関したエッチチャンネルが減少した。また、種子水晶と水晶板の切断角度との関係から、幾何学的に見ても水晶板の主面と交差する線状欠陥密度を減少できる。以下、本発明の実施例を実験結果により説明する。
【００１７】
【実施例】
第１図は本発明の一実施例（種子水晶）を説明する図で、種子水晶原石（種子原石とする）の断面図である。なお、前従来例と同一部分には同番号を付与してその説明は簡略又は省略する。
種子水晶３は、主面（Ｘ−Ｙ平面、Ｚ面）がＺ軸方向に直交した、Ｙ軸方向に長いＺ板の種子原石１５から切出される。この例では、Ｚ軸に直交する主面（Ｘ−Ｙ平面、Ｚ面）がＸ軸を中心とし、＋Ｘ軸から見てＹ軸からＺ軸方向へ反時計回りに回転角θ度をもって傾斜したＺ’板として、切出される。要するに、種子水晶３は主面がＺ軸に直交するＺ板をＹ軸からＺ軸の方向に反時計回りにθ度回転させたＺ’板とする。図中の点線で示す種子水晶３は主面がＺ軸に直交した従来のＺ板である。なお、これ以降では、必要に応じてＺ板とした種子水晶３をＺ板種子３ａとし、Ｚ’板とした種子水晶３をＺ’板種子３ｂとする。
【００１８】
そして、前述した水熱合成法により、Ｚ’板種子３ｂをオートクレーブ内で育成し、人工水晶（Ｚ’板人工水晶とする）１６ｂを得る。このようなものでは、第２図に示したように、Ｚ’板人工水晶１６ｂは、Ｚ’種子３ａのＺ’面に対して垂直方向（Ｚ’軸方向）に成長し、両主面はいずれもＺ’面と平行になる。そして、Ｚ’板種子３ｂの線状欠陥１１ｂもＺ’板人工水晶１６ｂの成長方向と同一方向に引継がれて、新たな線状欠陥１１（ｂｃ）を形成する。なお、Ｚ板種子３ａにより育成された従来の人工水晶を、Ｚ板人工水晶１６ａとする。
【００１９】
表１は、Ｚ板種子３ａ、Ｚ板人工水晶１６ａ及びＺ’板人工水晶１６ｂのチャンネル密度Ａ本／cm２、並びにＺ板人工水晶１６ａ及びＺ’板人工水晶１６ｂのＺ板種子３ａに対する減少密度数Ｂ本／cm２及び減少率Ｃ（B/A×100）である。但し、Ｚ板人工水晶１６ａのＺ板種子３ａはＹ軸からの回転角θが０度であり、Ｚ’板人工水晶１６ｂのＺ’板種子３ｂの回転角θは５、１０、１５、２０度として測定した。また、チャンネル密度Ａは、ＩＥＣ及びＪＩＳ規格により、水晶種子３及び人工水晶をＡＴカットで切断した水晶板（ＡＴ板）で評価した。第４図及び第５図（曲線イ）は表１に基いた、回転角θに対するチャンネル密度Ａ及び減少率Ｃを示すグラフである。
【００２０】
0003670886.tif 000002
【００２１】
また、この実験での種子水晶（ＺＺ’板種子とする）３ｃは、第３図に示したように、一方の主面Ｄ1がＹ軸からの回転角（傾斜角）θを０度とし、他方の主面Ｄ2が回転角θを５、１０、１５、２０度とする。すなわち、Ｘカット断面をＹ軸方向に長い直角三角形とした水晶板とする。そして、これらのＺＺ’板種子３ｃを育成した同一原石からなる人工水晶（ＺＺ’板人工水晶とする）１６ｃにおける各領域（ＺＺ’種子３ｃ、Ｚ面及びＺ’面からの成長領域９ａ、９ｂ）のチャンネル密度Ａを測定した。
【００２２】
すなわち、このようなＺＺ’板種子３ｃを育成すると、Ｚ及びＺ’面側からそれぞれ垂直方向に成長し、Ｚ面側からはＺ板人工水晶１６ａが、Ｚ’面側からはＺ’板人工水晶１６ｂが育成される。したがって、両主面が不平行となる例えばＹ軸に対して非対称の人工水晶となる。また、成長領域９（ａｂ）の線状欠陥１１（ｂｃ）も、基本的には両主面側で人工水晶の成長方向と同方向に引継がれて形成される。
【００２３】
そして、このように育成されたＺＺ’板人工水晶１６ｃを、Ｚ軸からＹ軸方向へ主面がφ度（３５゜１５’）回転した角度で切断し、ＡＴ板１７を得る。これにより、ＺＺ’板種子３ｃを切断したＡＴ板１７ａ、並びにＺ板及びＺ’板を種子水晶としたＺ及びＺ’板人工水晶１６（ａｂ）を切断したＡＴ板１７（ｂｃ）が一体的に得られる。
【００２４】
本実施例では、このようにして同一原石から得た３枚一組となるＡＴ板１７（ａｂｃ）の各チャンネル密度Ａをそれぞれ測定した。但し、表１の種子水晶のチャンネル密度Ａは、各回転角θ時におけるＺＺ’板種子３ｃをＡＴ板１７ａとしたときの平均値である。このような実験方法では、ＺＺ’板種子３ｃを育成した同一原石のＺＺ’板人工水晶１６ｃから切出され、切断角度が全く同一の３枚一組としたＡＴ板１７（ａｂｃ）のチャンネル密度Ａを対比するので、正確な評価を下すことができる。
【００２５】
これらの表１及び第４図、第５図（各曲線イ）から明らかなとおり、Ｚ’板人工水晶１６ｂのチャンネル密度Ａは、Ｚ’板種子３ｂのＹ軸からの回転角θが大きくなるほど小さくなる。例えば回転角θを２０度として育成した場合には、種子水晶３のチャンネル密度１２８本／ｃｍ２に対して、２３本／ｃｍ２となり（１８％）、チャンネル密度Ａは大幅に減少した（減少率が８２％）。
【００２６】
なお、回転角θが０度（Ｚ板種子３ａ）を育成したＺ板人工水晶１６ａのチャンネル密度Ａは１２４本／ｃｍ２であり、種子水晶（１２８本／ｃｍ２)とほぼ同一密度で、減少率Ｃは概ね０となる。すなわち、前述のようにＺ板種子３ａの線状欠陥１１ａが同方向にそのまま引継がれる結果と推察される。
【００２７】
ところで、本実施例の育成方法においては、Ｙ軸から反時計回りに回転角θで傾斜させたＺ’板種子３ｂを使用する。したがって、この場合には、幾何学的に見て、Ｚ’板種子３ｂの主面と交差する線状欠陥密度は、従来のＺ板種子３ａよりも必然的に減少する。すなわち、前第１図に示したように、Ｚ板種子３ａのＹ軸に直交する線状欠陥密度をＰ0本／ｃｍ２とすると、Ｚ’板種子３ｂでは、Ｚ板種子３ａと同一本数の線状欠陥１１が斜交する主面は大きく（Ｙ’軸方向の長さが大きく）なる。したがって、Ｚ’板種子３ｂの主面と交差する線状欠陥密度Ｐ1はＺ板種子３ａの同密度Ｐ0より小さくなる。すなわち、Ｐ1＝Ｐ0cosθ本／ｃｍ２となる。
【００２８】
そして、Ｚ板及びＺ’板種子３（ａｂ）を育成したＺ板及びＺ’板人工水晶１６（ａｂ）の線状欠陥密度（チャンネル密度）は、ＡＴカット（φ＝３５゜１５’）として評価される。したがって、Ｚ板及びＺ’板人工水晶１６（ａｂ）から切出したＡＴ板の主面と交差する線状欠陥密度Ｐ2又はＰ3（本／ｃｍ２)は、Ｚ及びＺ ’板のときよりもそれぞれ小さくなる。すなわち、Ｚ板人工水晶１６ａから切出したＡＴ板１７ｂの場合には（１）式となる「前第１３図参照」。また、Ｚ’板人工水晶１６ｂから切出したＡＴ板１７ｃの場合には（２）式となる「前第２図参照」。
【００２９】
したがって、Ｚ板人工水晶１６ａに対するＺ’板人工水晶１６ｂのＡＴ板での線状欠陥密度Ｐ3の減少率Ｐcは（３）式になる。第６図は（３）式に基づくグラフである。
0003670886.tif 000003
【００３０】
これらの式及びグラフから明らかなように、回転角θがθ＝φ（この場合φは３５゜１５’）のとき、線状欠陥密度Ｐ3は０となり「（２）式」、減少率Ｐcは１００％になる「（３）式」。すなわち、ＡＴカットでの切断角度φと回転角θが一致する場合には、線状欠陥１１はＡＴ板の主面方向と同一になる。したがって、線状欠陥１１はＡＴ板の主面とは交差しないので、その密度Ｐ3は幾何学的には０になる。
【００３１】
また、０＜θ＜φのときは、回転角θが大きくなるほど、ＡＴ板１７ｃの主面に対する線状欠陥１１の傾斜角が０度に接近するので、主面に交差する線状欠陥密度Ｐ3は小さくなる。また、θ＞φを越えると線状欠陥の傾斜角が逆方向に大きくなってその密度Ｐ3も大きくなり、減少率は小さくなる。そして、θ≒６０゜で極値を有し、減少率は９０度で再び１００％になる（前第６図）。なお、回転角θが９０度では、Ｚ’種子３ｂの主面と線状欠陥１１が平行になり、線状欠陥が主面と交差しないためである。
【００３２】
第７図は、Ｚ板種子３ａの成長速度Ｌ(ｍｍ／日）と、Ｚ’板種子３ｂの回転角θをパラメータとした成長速度Ｍ（ｍｍ／日）との成長速度比Ｍ／Ｌを示したグラフである。但し、育成溶液をＮａＯＨとしたときのグラフであり、曲線イは回転角θを反時計回り、同ロは時計回りである。これから明らかなように、Ｚ’板種子３ｂの成長速度はＺ板種子３ａに比較し、回転角θを時計回りとしたときには４０度近傍以降で遅くなる。また、反時計回りとしたときには２０度近傍以降で遅くなる（参照：窯業協会誌 77 [4] 1969 pp. 118）。
【００３３】
したがって、回転角θが反時計回りに２０度を越えたＺ’板種子３ｂを育成したＺ’板人工水晶からＡＴ板を得て、ＡＴ板の主面と交差する線状欠陥密度Ｐ3が減少しても生産性の点で劣る。したがって、Ｚ板種子３ａに対して成長速度比Ｍ／Ｌが約１となる回転角θを最大回転角Ｑ（この場合は約２０度）として０＜θ＜Ｑに設定すれば、ＡＴ板の主面と交差する幾何学的な線状欠陥密度を小さくして、生産性を維持することができる。
【００３４】
上表２は、種子水晶３の回転角θを０度としたＺ板人工水晶３ａ及び５、１０、１５、２０度としたＺ’板人工水晶３ｂの幾何学的に求められるＡＴ板でのチャンネル密度ａ、並びに減少密度ｂ及び減少率でｃある。また、第４図及び第５図（曲線ロ）は表２に基づいた、回転角θに対するチャンネル密度ａ及び減少率ｃを示すグラフである。但し、ここでのチャンネル密度ａは、種子水晶３の実測によるチャンネル密度１２８本／ｃｍ２を基準として、幾何学的に求められるＡＴ板の主面と交差する線状欠陥密度とチャンネル密度とは同一と仮定した場合である。
【００３５】
これらからも明らかなように、本実施例のＺ’板種子３ｂによって育成したＺ’板人工水晶１６ｂをＡＴ板１７ｃに切断したときの、幾何学的なチャンネル密度ａは回転角θ（但し、０＜θ＜φ＝３５゜）に比例して減少する。例えば回転角θを２０度としたときには１２８本／ｃｍ２から５４本／ｃｍ２に減少し、減少率ｃは５８％となる。
【００３６】
ここで、表１と表２とを比較すると、実測値と幾何学的な計算値（幾何計算値）とによるチャンネル密度（Ａ、ａ）は相違し、各回転角θ（５、１０、１５、２０度）のいずれにおいても実測値の方が幾何計算値よりもチャンネル密度Ａは小さく、減少率Ｃは大きい（第４図及び第５図参照）。例えば回転角θが５度では、幾何計算値１１１本／ｃｍ２に対して実測値８７本／ｃｍ２であり、幾何計算値に対して実測値の方が約２３％少なく、同様にしてθが１０度では３３％、１５度では４３％、２０度では５７％少なくなる。
【００３７】
これらのことから、本実施例では回転角θで切出したＺ’板種子３ｂを育成したＺ’板人工水晶１６ｂをＡＴカットで切断するので、幾何学的に見て主面と交差する線状欠陥密度が減少する。さらに、実測値では幾何計算値よりもチャンネル密度が減少することから、Ｚ’板人工水晶１６ｂの線状欠陥１１（ｂｃ）そのものが減少したと推定できる。例えば回転角θが５度のときにおける、実測値（８７本／ｃｍ２)と幾何計算値（１１１本／ｃｍ２)とのチャンネル密度（Ａ、ａ）の差２４本／ｃｍ２は、線状欠陥自体が育成時に減少したことによると考えられる。
【００３８】
同様にして、回転角θが１０度のときの実測値と幾何計算値とのチャンネル密度（Ａ、ａ）の差は３１本／ｃｍ２、１５度で３２本／ｃｍ２ 、２０度で３１本となる。したがって、回転角θが大きくなるほど線状欠陥密度は減少し、１０〜２０度以降で飽和すると考えられる。すなわち、０を越える１０〜２０度の範囲では、Ｚ’板の回転角θが大きいほど線状欠陥自体の引継が抑止され、それ以降では抑止効果に変化はないと推察される。
【００３９】
（実施例の作用効果）ここで、本実施例の結果を整理すると、本実施例では種子水晶３をＹ軸から反時計回りに回転したＺ’板種子３ｂとしてＺ’板人工水晶１６ｂを育成するので、実測値と幾何学的なチャンネル密度の比較から従来のＺ板人工水晶１６ａより線状欠陥密度を小さくできる。線状欠陥密度は、回転角θに比例して減少し、特に１０度以上になると線状欠陥密度の減少を最大にする。また、Ｚ’板人工水晶１６ｂの成長速度Ｍは回転角θが反時計回りに約２０度（最大回転角Ｑ）以内であれば、Ｚ板人工水晶１６ａの成長速度Ｌと同等であり、生産性を良好にする。したがって、この実施例では回転角θを０＜θ≦Ｑ゜特に１０＜θ≦Ｑ（＝２０）゜とすることにり、線状欠陥密度を小さくして生産性を良好に維持する人工水晶を得ることができる。
【００４０】
また、本実施例では、このように育成されたＺ’板人工水晶１６ｂをＡＴ板に切断して評価すると、主面と交差する幾何学的な線状欠陥密度の減少に伴い、チャンネル密度を減少できる。特に、Ｚ’板種子３ｂの回転角θをＡＴ板の回転角φである３５゜１５’にすると、線状欠陥１１ｃとＡＴ板の主面とが平行になり、幾何計算値による線状欠陥密度（チャンネル密度）を０にする。また、回転角θを約４０゜としたＺ’板種子３ｂのＺ板種子３ａに対する成長速度比Ｍ／Ｌは０．７程度であり、生産性は極端には低下しない。したがって、回転角θを３５゜１５’を中心として１０＜θ≦４０゜とすれば、線状欠陥密度を最大に減少して、幾何学的に見た主面と交差する線状欠陥密度を小さくし、しかも生産性を良好としたＡＴ板を得ることができる。
【００４１】
また、Ｚ’板種子３ｂの回転角θを必要に応じて最適角度に設定すればよいので、従来のように育成溶液の対流速度を制御することなく、成長方向を容易に制御できる。したがって、例えば品質を一定にした人工水晶を得ることができる。
【００４２】
【他の事項】
（請求項１及び２の趣旨）上記実施例では、水晶種子３は回転角θをＹ軸からＺ軸方向へ反時計回りに傾斜したＺ’板種子３ｂとして説明したが、Ｙ軸から時計回りに傾斜したＺ’種子であっても、人工水晶及び線状欠陥は主面に垂直方向に育成（形成）されるので、線状欠陥密度は小さくなる。また、時計回りに回転したＺ’種子の成長速度は反時計回りの場合とは異なるが（前第７図参照）、Ｚ板種子に比較して成長速度比Ｍ／Ｌが１となる最大回転角Ｑであれば生産性も良好にする。
【００４３】
これにより、請求項１では、時計回り及び反時計回りのＺ’種子を含み回転角θを０＜θ≦Ｑとしている。但し、ＪＩＳ規格（JISC6704−1997）に規定され、水晶種子として存在する回転角θが1.5、２、５、8.5゜としたＸカット水晶振動子用のものは除いている。なお、これらは、線状欠陥密度の引継を防止して減少させることを意図したものではなく、本質的に本実施例とは異なる。また、請求項２では、回転角θを8.5＜θ≦Ｑ゜として、従来の種子水晶と明確に区別している。
【００４４】
（請求項３の趣旨）請求項３では、回転角θを１０＜θ≦Ｑ゜とすることにより、人工水晶の線状欠陥密度を最小にして生産性を良好に維持する水晶振動子の育成方法を趣旨としている。
【００４５】
（請求項４、５及び６の趣旨）請求項４では回転角θが反時計回りとしたＺ’板種子を用いた育成方法であることを明確にする。請求項５ではこれによる人工水晶をＹ軸に主面が直交したＹ板が反時計回りに回転した回転角度φで切断した水晶板とすることにより、線状欠陥の減少のみならず、幾何学的に見て主面と交差する線状欠陥密度を小さくできることを趣旨とし、請求項６では、反時計回りに回転したＡＴ板又はＳＴ板であることを明確にする。
【００４６】
（請求項７、８及び９の趣旨）請求項７では、回転角θが時計回りとしたＺ板趣旨を用いた育成方法であることを明確にする。請求項８ではこれによる人工水晶をＹ板が時計回りに回転角φで切断した水晶板とすることにより、線状欠陥の減少のみならず、幾何学的に見て主面と交差する線状欠陥密度を小さくできることを趣旨とし、請求項９では、反時計回りに回転したＢＴ板であることを明確にする。
【００４７】
（請求項１０及び１１の趣旨）請求項１０では、実施例でのＡＴ板用の人工水晶の育成方法を趣旨とし、特に回転角θを１０＜θ≦４０゜として前述したように人工水晶の線状欠陥密度自体を減少して、幾何学的に見て主面と交差する線状欠陥密度をも小さくし、しかも生産性を良好にするＡＴ板用の人工水晶の育成方法を趣旨とする。請求項１１は、これによるＡＴ板を技術的範囲とする。
【００４８】
なお、人工水晶には、右水晶とこれに全く対称な左水晶とが存在するが、本実施例では全て右水晶を前提として回転角度θ及びφを示している。したがって、左水晶の場合には回転角θ及びφに−（マイナス）を付したものが右水晶のそれぞれに一致し、本発明はこれを排除するものではない。
【００４９】
また、実施例での成長速度比Ｍ／Ｌは育成溶液をＮａＯＨとした場合について述べたが、例えばＮａ２CＯ３の場合であっても成長速度自体はＮａＯＨと多少は相違するものの成長速度比Ｍ／Ｌは同様であり、本発明はこれらも排除するものではない。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は、種子水晶３を結晶軸（ＸＹＺ）のＺ軸に直交した主面（Ｘ−Ｙ平面、Ｚ面）がＸ軸を中心としＹ軸からＺ軸の方向へθ度回転したＺ’板として人工水晶を育成したので、基本的に線状欠陥の少ない人工水晶及び切断角度との相関から幾何学的に見て主面と交差する線状欠陥密度に基づくチャンネル密度の小さな水晶板を提供できる。しかも、種子水晶からの成長方向を容易に制御できて簡便な人工水晶の育成方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明する種子水晶の切断方位を示す種子原石のＸカット図（ＹＺ平面図）である。
【図２】本発明の一実施例を説明する人工水晶のＸカット図である。
【図３】本発明の一実施例を説明するＺＺ’種子水晶及びこれによるＺＺ’板人工水晶のＸカット図である。
【図４】本発明の一実施例による作用効果を説明する回転角θに対して発生するチャンネル密度のグラフである。
【図５】本発明の一実施例による作用効果を説明する回転角θに対するチャンネル密度の減少率を示すグラフである。
【図６】本実施例一実施例を説明するＺ’種子の回転角θをパラメータしたＺ’人工水晶の幾何学的なチャンネル密度の減少率を示すグラフである。
【図７】本実施例の一実施例を説明するＺ板種子とＺ’板との成長速度比を示すグラフである。
【図８】従来例を説明する人工水晶を育成するオートクレーブの断面図である。
【図９】従来例を説明する水熱合成法によって育成された人工水晶のＹカット図（ＸＺ平面図）である。
【図１０】従来例を説明するＺカットとした水晶種子の切断方位図である。
【図１１】従来例を説明する角柱水晶体の図である。
【図１２】従来例を説明するＡＴカットとした水晶板の切断方位図である。
【図１３】従来例を説明するＡＴカットの水晶板を人工水晶から切出すＸカット平面図である。
【図１４】従来例の問題点（エッチチャンネル）を説明する水晶板（ＡＴカット）の模式的な断面図である。
【符号の説明】
１  金属楚筒炉、２  バッフル板、３  水晶種子、４  ラスカ、５  育成溶液、６、１５  ヒータ、７  圧力計、８  金属蓋、９  成長領域、１０  角柱水晶体、１１  線状欠陥、１２  水晶ウェハ（ＡＴカット）、１３  エッチピット、１４  エッチチャンネル、１５  種子原石、１６  人工水晶、１７  ＡＴ板．
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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