(57)【要約】【課題】圧電性結晶材料などの異方性を有する前記素子材料の表面に損傷を与えることなく、簡便に結晶軸の方向を明確に認識することにより、製造工程の効率化や収率向上が図れるような結晶軸合わせ手法を採用したボールＳＡＷデバイスの製造方法を提供する。【解決手段】特定の結晶軸方向に光の旋光性を有する透明な球状の圧電性結晶材料の表面に、前記弾性表面波励起手段にあたる電気音響変換手段を形成するにあたり、前記結晶材料に偏光光を入射すると共に、その透過光を、ある偏光方向の光を選択的に高い透過率で通過させる偏光選別手段を経て観察し、前記結晶材料の旋光性と屈折効果に基づく光強度分布を観察すると共に、前記結晶材料に対する前記光強度分布の位置情報により、結晶軸方向を認識する工程を含む。【選択図】図１
2006332093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電性結晶材料からなる球形基材と、
前記球形基材表面を伝搬する弾性表面波を励起する弾性表面波励起手段と
を備えている球状弾性表面波素子の製造方法であって、
特定の結晶軸方向に光の旋光性を有する透明な球状の圧電性結晶材料の表面に、前記弾性表面波励起手段にあたる電気音響変換手段を形成するにあたり、
前記結晶材料に偏光光を入射すると共に、その透過光を、ある偏光方向の光を選択的に高い透過率で通過させる偏光選別手段を経て観察し、
前記結晶材料の旋光性と屈折効果に基づく光強度分布を観察すると共に、前記結晶材料に対する前記光強度分布の位置情報により、結晶軸方向を認識し、
認識された結晶軸方向の情報に従った位置と方位に前記電気音響変換手段を形成することを特徴とする球状弾性表面波素子の製造方法。
【請求項２】
前記結晶材料からの透過光を所定の方向から観察することによって光強度分布を得ると共に、結晶軸方向の認識は前記所定の方向を基準に行なうことを特徴とする請求項１記載の球状弾性表面波の製造方法。
【請求項３】
前記光強度分布は同心円状であり、球状に加工した前記結晶材料の輪郭に対する前記同心円の位置が、その中心が前記結晶材料の中心に観察される状態を現出し、
前記状態を、観察方向が前記結晶材料の光の旋光性を有する結晶軸と平行にあると判断する工程を有することを特徴とする請求項１または２に記載の球状弾性表面波素子の製造方法。
【請求項４】
前記結晶材料に入射する偏光光は、所定の方向から入射される平行光であると共に、
前記結晶軸方向の認識は、上記所定の方向に対して行なうことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の球状弾性表面波素子の製造方法。
【請求項５】
前記光強度分布は、前記結晶材料から放射される透過光の方位に従う円錐形状の強度分布に基づくものであり、
前記円錐形状の中心線方向が前記結晶材料に入射する平行光の入射方向と平行になった場合に、平行光の入射方向が前記結晶材料の光の旋光性を有する結晶軸と平行にあると判断する工程を有することを特徴とする請求項４記載の球状弾性表面波素子の製造方法。
【請求項６】
前記結晶材料に入射する偏光光はレーザー光であることを特徴とする請求項４または５に記載の球状弾性表面波素子の製造方法。
【請求項７】
固定された回転軸上に球状の前記結晶材料を配置し、
回転手段により、前記回転軸上の前記結晶材料を回転させ、
回転に従う結晶軸の空間的な旋廻変化を検出する結晶軸方位変化検出手段により、前記結晶材料の結晶軸方向を認識する工程を有することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の球状弾性表面波素子の製造方法。
【請求項８】
前記回転手段は、球状の前記結晶材料を傾動する手段を、その回転手段の被回転部上に有しており、
前記回転に伴う旋廻変化がなくなるように前記傾動手段を制御することによって、
回転手段の回転軸に対して所定の結晶軸を一致させる工程を含むことを特徴とする請求項７記載の球状弾性表面波素子の製造方法。
【請求項９】
前記結晶材料の旋光軸を、前記回転手段の回転軸方位に一致させることを目標に調整する結晶軸合わせ方法を含むことを特徴とする請求項７または８に記載の球状弾性表面波素子の製造方法。
【請求項１０】
圧電性結晶材料は、水晶，ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3），タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3），ランガサイト，ランガナイト，ランガテイト，リチウムトリボレート（ＬＢＯ；ＬｉＢ3Ｏ5），の何れかであることを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の球状弾性表面波素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波素子の製造方法の改良に関する。
特に、本発明は、形状がボール（球）状の弾性表面波素子の好適な製造方法に関するものであり、圧電性結晶材料などの異方性を有する前記素子材料の表面に損傷を与えることなく、簡便に結晶軸の方向を明確に認識することにより、製造工程の効率化や収率向上が図れると共に、製造物の性能に優れた球状弾性表面波素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基材上に弾性表面波（Surface Acoustic Wave；ＳＡＷ）を発生させると共に、発生された弾性表面波を受信するものとして、弾性表面波素子（以下、ＳＡＷデバイスと称する）は従来から良く知られている。
【０００３】
ＳＡＷデバイスは、平坦な基材上に１対の櫛形電極（Interdigital Transducer；ＩＤＴ。以降は、すだれ状電極とも称する。）が設けられている。
基材が単結晶またはＬｉＮｂＯ3あるいはＬｉＴａＯ3などの圧電体（以後、これらを、「圧電性結晶」と称する。）で形成されているか、又はすだれ状電極と基板の間には圧電体が設けられており、一方のすだれ状電極に高周波電圧を供給することにより、電極の並んでいる方向に弾性表面波を励起させる。他方のすだれ状電極はこの弾性表面波の伝搬方向に配置されていてこの弾性表面波を受信する。
【０００４】
ＳＡＷデバイスは、圧電効果によって発生する弾性表面波を利用した素子であり、以下のような特徴を有することから、遅延線，発信機のための発振素子もしくは共振素子，周波数を選択するためのフィルタ，化学センサー，バイオセンサ，またはリモートタグ等、応用範囲は多岐に渡っている。
１）伝搬速度が数千ｍ／ｓであり、波長は周波数１ＧＨｚで、電磁波は３０ｃｍであるのに対して、弾性表面波は４μｍと短いので、素子の小型化（１ｍｍ角以下）が可能。
２）表面付近にエネルギーのほぼ９０％が集中しているため、表面から波の発生・検出及び伝搬途中での光等との自由なアクセスが可能。
３）固定化デバイスであるため無調整であり信頼性に優れている。
４）製造技術にＬＳＩと同じフォトリソグラフィ技術が適用できるため量産化が容易。
【０００５】
このような弾性表面波素子において１対のすだれ状電極相互間を弾性表面波が伝搬する際の伝搬損失を出来る限り小さくし、共振周波数の精度を高める為の一つの提案として、特許文献１に示すような球状弾性表面波素子がある。
特許文献１，２は、球形状の弾性表面波素子（以下、ボールＳＡＷデバイスや球状弾性表面波素子と称する。）を開示している。
ボールＳＡＷデバイスの基体は、弾性表面波が励起可能であり励起された弾性表面波を伝搬させることが可能な球形状の表面を有している。
ボールＳＡＷデバイスにおける電気音響変換素子は、基体の球形状の表面において円環状に連続している所定の幅を有した帯域に配置されており、前記表面に励起した弾性表面波を前記帯域が連続している方向に沿い伝搬させ繰り返し周回させるよう構成される。
【０００６】
ボールＳＡＷデバイスでは、基体の表面の円環状に連続している弾性表面波伝搬帯域に電気音響変換素子により励起された弾性表面波を、弾性表面波伝搬帯域内で実質的に減衰することなく上記表面を繰り返し周回させることが出来る。
【０００７】
ボールＳＡＷデバイスにおいて、１対のすだれ状電極相互間を弾性表面波が伝搬する際の伝搬損失を出来る限り小さくし、共振周波数の精度を高める為の一つの提案として、特許文献２に示すようなデバイスが知られている。
このような球状弾性表面波素子においては、基材として異方性のある圧電結晶球を用いるため、結晶球表面においてどの結晶軸に対してどの位置にすだれ状電極を設けるかで、発生する弾性表面波の周波数や強度に大きな違いが生じてしまう。
しかし、圧電結晶球を基材にし、その表面にすだれ状電極などを形成してボールＳＡＷデバイスを作製する際に、圧電結晶材料を球形加工すると、その形状により結晶軸方向を見定める事が困難になり、素子の製造にかかせないパターニングや素子の加工を行うために１個１個の結晶球について結晶方向を測定しなくてはならず、特にＸ線などの測定に時間のかかる方法を採用した場合には装置も高価で、生産速度があがらないという問題があった。
【０００８】
このように、ボールＳＡＷデバイスの製造プロセスにおいては、その製造過程で結晶軸を正確に測定して、その方位に従った結晶方位に対して、すだれ状電極などの電極パターンを形成する必要がある。
弾性表面波を結晶球のＣ軸（圧電材料の場合Ｚ軸と呼ぶことが多い）を地軸として赤道方向に励起伝搬させるに際して、結晶軸の方向合わせが不適切であると、結晶方向と５度ずれる方向に弾性表面波の波面が傾斜すると、励起できる弾性表面波の強度が十分大きくならず、ＳＡＷデバイスとしての機能が発揮されないことになる。
【０００９】
単結晶材料が育成される際には結晶独自の結晶成長速度の結晶方位への依存から単結晶の形から判別出来ることが多いが、一旦結晶球として球形加工されてしまうと、その形状から結晶軸を同定する事は出来なくなる。
【００１０】
結晶球の結晶方位測定方法としては、Ｘ線の結晶面によるブラッグ反射を用いたものがあり良く知られている。ラウエ写真方法などはその代表的なものである。
Ｘ線ラウエ方法とは、Ｘ線ビームを結晶の或る方向から照射すると、結晶を構成する原子の配列に従ってＸ線がその結晶面に従った方向に反射されることから、その反射Ｘ線のパターンから結晶方向を測定するもので、水晶発振子の材料切り出し工程等で多く用いられている。
しかし、上記方法では、Ｘ線が人体に害を及ぼすこと，用いるＸ線のビームの平行性がその精度に求められることが設備のコスト高と調整精度の悪化をもたらしている。
【００１１】
一方、超音波を用いて測定する方法として、直線集束超音波顕微鏡を用いて材料の弾性異方性を測定し、その測定結果から結晶方位を理論計算を利用しながら求める方法があるが、結晶球の場合は表面が球であるために、試料に平面性が求められるような前記顕微鏡の適用が困難である。
【００１２】
また、単一の結晶軸合わせだけでなく、その他の結晶軸についても制御することが求められる場合、上記の何れの方法でも、測定に非常に時間がかかってしまう。
球状弾性表面波素子に用いられる結晶球の大きさは一般に１ｍｍ前後であるが、それ以下のサイズの結晶球を用いる場合は、その結晶軸制御工程が製造効率を下げる大きな原因になっている。
【００１３】
【特許文献１】国際公開  ＷＯ  ０１／４５２５５  号公報
【特許文献２】特開２００２−２６６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
以上の状況に鑑み、本発明では、Ｘ線の結晶面によるブラッグ反射や直線集束超音波顕微鏡を用いる手法に代えて、圧電性結晶材料などの異方性を有する前記素子材料の表面に損傷を与えることなく、簡便に結晶軸の方向を明確に認識することにより、製造工程の効率化や収率向上が図れるような結晶軸合わせ手法とその手法を採用したボールＳＡＷデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
用語「球状弾性表面波素子（＝ボールＳＡＷデバイス）」は、弾性表面波（ＳＡＷ）を球表面で周回させることにより、長距離の伝搬が可能で、高いＱ値（媒質の吸収によるエネルギーの減少に関係する値であり、振動の状態を現す無次元数。）を持つことを利用した弾性表面弾性を一般に指すが、本明細書においては、必ずしも弾性表面波を周回するものだけを示すものではない。（周回しないものが除外されるわけではない。）
例えば、球表面の半周回しか伝搬させないものでも良く、さらにビーム状に弾性表面波を伝搬させることに制約されるものでもない。
周回する弾性表面波がビーム状になっていなければ、素子の固定が困難になり、また、弾性表面波を周回させなければ、センサーとして使用する際に高い速度変化分解能を得ることは困難になるが、そのような特性を用いない用途であっても、圧電結晶球表面に弾性表面波を励起伝搬させて信号処理を行なうの用途では、それら（半周回の伝搬や、非ビーム状での伝搬）を全て包含する本発明が有効である。
例えば、球表面では弾性表面波を零進する電気音響変換素子にすだれ状電極を採用して、すだれ状電極の電極重なり幅を特定の範囲の大きさにすることで、球表面上を集束させたり、あるいは広げたり、或いはビーム上に弾性表面波のエネルギーを伝えることが可能なため、様々な用途を考案することが出来る。
【００１６】
また、本明細書においては、弾性表面波とは、必ずしも、弾性学で言うところの狭義の弾性表面波を指すものではない。
擬似弾性表面波や漏洩弾性表面波と呼ばれるような、多少エネルギーを表面から漏出したりするものでも良い。
擬似弾性表面波や漏洩弾性表面波としては、レーリー波，セザワ波，回廊波，ＳＨ波，ＬＯＶＥ波が知られるが、表面にエネルギーを集中させて伝搬する特性を持つ弾性波を、本明細書では、「弾性表面波（ＳＡＷ）」と定義する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明では、光の旋光物性を利用する手法を用いる。
水晶やＬｉＮｂＯ3，ＬｉＴａＯ3などの圧電性結晶では、図２に示すように結晶のＣ軸方向から偏光させた光を入射すると、Ｃ軸に沿って通過するに従い光の偏光方向が回転する。
結晶の伝搬長Ｌに従って偏光方向の回転する程度が変わり、透過光を再び偏光板を通して観測すると、Ｌに従って透過する光が強くなったり弱くなる現象が観測されるが、そのような特性が「旋光性」と呼ばれる。
【００１８】
ところで、図１に示すように、旋光性を持つ結晶球に対して、偏光板を通して偏光した光を入射する場合、結晶球から出た光を、他の偏光板をクロスニコルと呼ばれる配置関係（光路上に２つの偏光板を９０°回して直列に配置した状態）で組み合わせた状態で、ある一方向から観察すると、図３（Ａ）に示すように、結晶球がない場合や、あるいはＣ軸方向とは異なる方向を光が通過する際には観測できない同心円状のパターンが観測できる。
上記現象は、球の屈折効果と光の偏光面の回転によるものである。
【００１９】
この状態で結晶球の輪郭を特定し、その中心位置を求め、結晶球の方位を回転すると、結晶球の旋光軸（結晶のＣ軸）が光学顕微鏡で観察する方向に一致した場合には図３（Ｂ）に示すように、上記輪郭の中心に前記同心円の中心が位置する。
【００２０】
さらに、一方を直線偏光の偏光板を用い、結晶球を挟んだ他方の偏光板を円偏光板とするときに観察されるパターンを図３（Ｃ）に示す。
上記の場合には、渦巻状の濃淡パターンを観察できる。
本発明では、このような渦巻状のパターンについても、便宜上同心円形状と呼ぶこととするが、これは同心円パターンと同様に、その中心位置を渦巻き形状の中心として定義することが可能で、実用上、同様の効果を期待できるためである。
【００２１】
球状弾性表面波素子で使用する圧電結晶材料である、水晶，ＬｉＮｂＯ3，ＬｉＴａＯ3，ランガサイトなどは、夫々の結晶のＣ軸について旋光特性を持っているとともに、Ｃ軸が弾性表面波を励起して球表面を周回させる際の中心軸として有効であり、製造プロセスにおいても非常に有効である。
【００２２】
このような同心円状の濃淡パターン（以後、光強度分布と称する。）は、水晶のＺ軸方向を光が透過する際に、その偏光面を回転する性質を持つことから発生する現象であることから、球状弾性表面波の地軸をＺ軸としてその赤道方向に弾性表面波の伝搬路（弾性表面波励起手段であるすだれ状電極）を形成する工程において、上記偏光を観察することで、非常に短時間で、また、球の回転に対して非常に敏感に結晶球の輪郭に対して大きく移動することを発見したことから本発明が成されたものである。精度の高い結晶軸合わせが可能で本方法により球状弾性表面波素子を製造する場合にすだれ状電極の形成における位置や方位ズレが少ないことに起因して弾性表面波素子の励起強度が安定して強く、さらに周回に伴う減衰率が小さいことを発見している。
【００２３】
弾性表面波を１周回させない場合についても、弾性表面波を球表面に励起伝搬させる為の電気音響変換素子を作る為には水晶などのＺ軸（Ｃ軸）による旋光性を目印に結晶方位をＺ軸（Ｃ軸）、あるいはその方位を利用した所定の結晶軸を求める場合に結晶軸に従った所定の場所に形成しないと弾性表面波の励起が成されず、同じ性能のものを製造することが困難であるために必要である。
【００２４】
勿論、弾性表面波が周回するタイプの弾性表面波素子の場合には、特にＺ軸は、弾性表面波を伝搬周回させる有効な方位であることから、Ｚ軸を直接観察できる本方法は非常に有効であることは言うまでもない。
あるいはその他ＬｉＮｂＯ3などの結晶材料のようにＺ軸以外にも経路を有し、その利用をする基材の場合であっても、まずZ軸方位を求めたあと、その方位を元に使用する経路を探す方法が採用でき結晶軸合わせの時間を短く出来ることから製造上有利になる。
【００２５】
上記目的を達成する請求項１記載の発明は、
圧電性結晶材料からなる球形基材と、
前記球形基材表面を伝搬する弾性表面波を励起する弾性表面波励起手段と
を備えている球状弾性表面波素子の製造方法であって、
特定の結晶軸方向に光の旋光性を有する透明な球状の圧電性結晶材料の表面に、前記弾性表面波励起手段にあたる電気音響変換手段を形成するにあたり、
前記結晶材料に偏光光を入射すると共に、その透過光を、ある偏光方向の光を選択的に高い透過率で通過させる偏光選別手段を経て観察し、
前記結晶材料の旋光性と屈折効果に基づく光強度分布を観察すると共に、前記結晶材料に対する前記光強度分布の位置情報により、結晶軸方向を認識し、
認識された結晶軸方向の情報に従って、前記電気音響変換手段を形成することを特徴とする球状弾性表面波素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、安価で簡便な検出方法で結晶軸を特定できるようになり、生産性が著しく向上すると共に、性能に優れたボールＳＡＷデバイスが供給される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
＜実施形態１＞
本実施形態における結晶軸合わせ方法を図４を用いて説明する。
ボールＳＡＷデバイスにおけるすだれ状電極をフォトリソ工程により作成する露光装置に、本発明を利用した機構が設置される。
光学顕微鏡の光軸に対して、図示しないすだれ状電極パターンの形成された石英マスクを用いて上方から露光する。
本実施形態においては、結晶球の結晶軸は、傾斜ステージを用いて光学顕微鏡の光軸に平行に調整される。
次の工程で、一旦、結晶球はそれを接着している冶具と共に外され、球表面にレジストコートを行い、しかる後に再び傾斜ステージに載置してマスクを上方から結晶球に接近させ、露光を行う。
【００２８】
露光してレジストを現像し、しかる後に金膜の成膜とレジストのある部分のリフトオフによりパターン形成する。
上記は、リフトオフによる金属（金）パターン（すだれ状電極）の形成方法であるが、図４中の結晶球の上方領域にのみ金属膜を形成して後に、結晶軸方向の傾斜ステージを用いた方位調整を行ない、冶具と共に結晶球を取り外し、しかる後にレジスト塗布を行って再び載置して露光現像を行ない、エッチングにより金属膜のパターニングを行なう手順に従ってすだれ状電極を構成しても良い。
このようなすだれ状電極の形成工程については、様々な金属膜の形成方法やそのパターニング方法があるが結晶球の結晶方位を求める必要性は同じであり本発明はそれを除外しない。
【００２９】
印刷方法によるすだれ状電極の形成も可能であるが、何れも、結晶球が特にそのＣ軸が所定の方位に設定されるか、あるいは、結晶球の結晶軸の方位を認識したその情報に基づいて、すだれ状電極を形成する結晶球上の位置を変更制御する
【００３０】
本実施例で用いた結晶は直径１０ｍｍの水晶である。
光源としては小型蛍光灯の光を散乱板を介して水晶球に接近させることで、水晶球に様々な方位で光が入射させることが出来た。
傾斜ステージは２軸ステージであり、結晶球固定用の治具上に水晶球が固定されている。観察は水晶球の輪郭が撮像できる非常に低倍率のレンズを用いて観察する。
結晶球を冶具上で回転させると、ある方位に回転したときに同心円形状の歪んだ濃淡パターンが観測された。
【００３１】
次に、傾斜ステージを用いて、図３（Ｂ）に示すように、水晶球の輪郭の中心に対して同心円パターンの中心が来るように傾斜ステージの調整を行なうことができた。
水晶球と顕微鏡の間の偏光板を円偏光にする場合は同心円ではなく、図３（Ｃ）に示す渦巻き形状になるが、同様に傾斜ステージの調整を行なうことによって水晶球輪郭の中心に同心円形状の中心を移動できて水晶球のＺ軸を顕微鏡の光軸に一致させ、そのあとフォトリソ工程においてすだれ状電極マスクのパターン方位を顕微鏡の光軸に一致させることで出力の高い素子製作ができた。
【００３２】
ＣＣＤは、一定の方向から観察した光の強度パターンを得るために用いられる。
結晶球は、観察した方向に対して平行な状態で、結晶球の輪郭中心にパターンの中心が位置する。
【００３３】
＜実施形態２＞
本実施形態で結晶軸合わせに用いる装置では、
図５に示すように、結晶球を、固定された回転軸を中心に回転させる回転手段を有する回転ステージ上に搭載された傾斜ステージに設置する。
さらに、結晶球の結晶軸の回転ステージの回動に従う空間的な旋廻変化を検出する回転ステージとは独立している結晶軸方位変化検出手段としての光学顕微鏡を備えており、前記結晶軸方位変化検出手段（光学顕微鏡）からの出力（ＣＣＤで検知視覚される光強度分布の画像）に従って、回転手段に対する前記結晶材料の結晶方位を認識する。
【００３４】
傾斜ステージは、回転ステージの回動に伴う旋廻変化がなくなるように傾斜角度を制御することによって、回転ステージの回転軸に対して所定の結晶軸を一致させることが可能である。
【００３５】
偏光板を通して光学顕微鏡により視覚される光強度分布を、図６〜図７に例示する。
図６及び図７は、回転ステージの回転軸と球状結晶のＣ軸とが平行な関係にない場合に、偏光板を通して光学顕微鏡により視覚される光強度分布を示す説明図である。
【００３６】
図５に示す装置に、回転ステージの回転軸に対して球状結晶（水晶球）のＣ軸が傾斜した状態で搭載した場合、回転ステージの１８０°回動に従って同心円状の模様である光強度分布が、右上（左図）から左下（右図）に移動しており、両者の軸が合っていないことを表わす。
このように回転ステージは必ずしも３６０度回転可能なものを使用する必要も動作する必要も無いが、結晶球の結晶軸の所定の空間に固定された方位に対する旋廻による透過する光の偏光パターンの変化を少なくとも推測する姿勢制御手段が必要である。
【００３７】
回転ステージの回転中心軸と結晶軸（Ｃ軸）が平行でない場合は、回転ステージの回動に従って、結晶のＺ軸の光学顕微鏡の光軸に対する向きが変化し、結果として、結晶球に観察される同心円は結晶球の輪郭に沿って回転することになる。（図６参照）
対して図７では、回転ステージの回動に応じて同心円状の模様である光強度分布が、変位していないことから、両者の軸が合っていることを表わす。
【００３８】
同心円状のパターンは結晶球の輪郭に対してその中心に無い場合は実際には変形している。輪郭の中心に無い原因は、前述したように、光学顕微鏡の光軸（観察方向に等しい）が結晶軸に平行でないためである。
【００３９】
回転ステージの回転軸に水晶のＣ軸（旋光軸）が一致していると回転ステージによる水晶の回転が光の旋光現象に対してなんら影響を持たないために、光学顕微鏡で観察される結晶球内に見られるパターンに変化が見られないと説明できる。
【００４０】
回転ステージの回転中心は、通常、回転ステージ表面に対して通常は平行に少なくとも所定の角度を持って非常に精密に加工されており、球状結晶材料の結晶軸方向を正確に把握した後のボールＳＡＷデバイスの作製プロセスは、回転ステージの回転面や底面を基準面として実施すれば良い。
【００４１】
双方の軸が一致した状態での回転ステージの回転中心が極（北極，南極）であり、その状態における赤道方向に、ボールＳＡＷデバイスとしての最適な「ＳＡＷ伝搬路」が位置することから、ＳＡＷ励起手段としての「電気音響変換手段（ＩＤＴ）」が形成される。
【００４２】
光学顕微鏡を用いた観察による実施形態１での欠点は、結晶球の輪郭の中心と同心円の中心との位置関係を正確に判別しづらいことであり、よって、その方向を元に、すだれ状電極を赤道上に、特に、赤道に沿った方向に弾性表面波（ＳＡＷ）を励起するようにすだれ状電極をパターニングするためのフォトリソプロセスで使用する露光マスクパターンを調整することが実際上難しい。
【００４３】
実際上、以下の原因が挙げられる。
１）水晶球の表面にレジストが形成されている場合、水晶球の輪郭線がレジストの存在によって隠される。
２）同心円自体のコントラストが低く、その中心を求めることが困難である。
３）水晶球の輪郭部分に、周囲の物体の影が映り込み、輪郭を求めにくい。
４）光学顕微鏡の光学軸が、一般にはレンズ鏡筒の内部にあり、精密な光学系を組み直さなければその方向を特定できない。
【００４４】
このような困難を、回転ステージを用いる方法は解決する。
【００４５】
偏光板で挟むことで同心円状の光強度分布が観測できる圧電性結晶材料として、水晶，ニオブ酸リチウム，タンタル酸リチウム，ランガサイト，ランガナイト，ランガテイトなどが有名であるが、本発明は、これ以外の所定の結晶軸に対して光の旋回性を持つ材料についても適用できる。
【００４６】
＜実施形態３＞
偏光板を通して、球状結晶により生成される透過光の光強度分布を視覚する上記実施形態１，２とは別の実施形態を、以下に説明する。
図８は、本実施形態（偏光を利用した調整方法）の他例に係る光学系に基づく装置を示す説明図である。
【００４７】
光学顕微鏡により、光強度分布を観察する実施形態１及び２は、結晶軸に入射する光は様々な方向から入射し、観察する側で所定の方位への光を観察する構造であるが、レーザービームを用いる本実施形態による方法は、所定の方向から偏光した光を入射して円錐状に放射される光を偏光板を用いて観察する。
【００４８】
レーザー光はＨｅ―Ｎｅレーザーを使用し、結晶球は１０ｍｍ径の水晶球を用い、水晶のＣ軸（Ｚ軸）に平行に入射を行なうことで、図５の投影板（スクリーン）上で光強度分布パターンが観察された。
【００４９】
レーザービームは偏光しており、偏光板を使用しなくても偏光光を結晶球に入射することが可能である。
また、レーザービームは直進性が高いことから、所定の方向で結晶球に入射させることができる為本発明で使用する光源として好ましい。
【００５０】
結晶球を透過したレーザービームは、結晶球の屈折によって円錐状に広い角度に渡って放射される。
この際、結晶球の旋光性による偏光面の回転に基づいて放射されるビームは、旋光軸に依存した方向に依存して強度分布を持つ。
レーザービームの入射方向が結晶球の旋光軸と平行な場合にレーザービームの入射方向と旋光性の軸（この場合はＺ軸）が一致することから、結晶から放射される光を投影板に投影して放射光の濃淡パターンを観察する場合に、結晶球の中心を通過するビーム入射方向と投影板の交点Pが同心円パターンの中心に一致させることで、ビーム入射方向と結晶軸方位の相対的な方位を一致させることができる。
【００５１】
実際には、前記P位置と同心円の中心を一致させるまでもなく、レーザービームの入射方向に対して濃淡パターンの幾何学的な形状を解析することで結晶の方位を推測し、それに従って結晶球の結晶軸方位を求めて電気音響変換素子（例えば、すだれ状電極）を形成することは可能であることは光学的に明らかで、本発明はそれを除外するものではない。
【００５２】
また、レーザービームを使用せずに、直進性の良い白色ビームを光学系を準備して作成して且つ偏光を持たせてから結晶球に入射することも可能である。
【００５３】
図８では、結晶球から放射されるビーム強度（濃淡）パターンを投影板によって観察したが、電子的な撮像パネルを用い電気的に光の濃淡パターンを検出すれば、検出した濃淡パターンを自動的にデータ処理を行い、その結果に基づいて結晶球の結晶軸方位の移動やあるいは電気音響変換素子の形成位置を制御することができ、自動化を可能にする。
【００５４】
図９及び図１０は回転ステージを用いる方法についての説明図である。
回転ステージの回転中心軸に対して結晶球の旋光軸が平行な場合には放射される透過光の強度パターンは回転ステージの回転に対して不変となることを利用して結晶軸を認識し、すだれ状電極パターンの露光を行うことが可能である。
【００５５】
本発明において、所定の方位から結晶球を観察して光強度パターンを観察する場合、前記所定の方位に対して観察する方向が平行でない場合に観察される強度パターンは、完全な同心円ではなく互いに閉曲線が重なった形状（同心円パターンを歪ませた形状）になり、円偏光の偏光板を一方に用いる場合は渦巻き形状になるが何れも中心位置は定義可能で、本明細書では便宜上同心円と呼んでいる。歪み方は結晶軸の方位に対する観察方位によって一意に決まることから、その形状を評価することで逐次ひずみの変化を解析して結晶方向を修正しなくとも、観察する方向に対する結晶軸の方向を求めることができる。
ただし、前記所定の方向に対して観察する方向が平行な場合でクロスニコル配置で偏光板を用いれば、同じ中心を持つ完全な円形を重ねた形状になる。
【００５６】
一方、所定の方向からビームを入射し透過して放射される光の強度パターンを観察する場合にも、透過光の方位に従う光強度分布の観測でビームの入射方向と結晶軸が平行な場合には光の透過光は周期的な強弱を伴う円錐状に広がり、平行でない場合は上記円錐形状は歪む。
その歪みから結晶軸方向を光学に基づいて逆算して求めることも出来ることは明らかである。
【００５７】
また、投影板や感光板の向きや形状によっても直接観測される強弱パターンの形状は歪むが投影板あるいは感光板などの位置と形状から、円錐状の放射パターンの中心線の方向を求めることが出来る。
【００５８】
このように、本発明における同心円状の光強度分布は、本来的な空間的に定義された円錐形の強度分布を指すものである。
【００５９】
実際の結晶軸方向の認識作業では（場合によっては歪んだ）円錐状の強度分布の結晶球に対する観測を何らかの方法で行えば良く、現実の測定対象が傾斜した投影板の濃淡パターンであってもあるいは部分的な光強度分布を測定して回転に伴うその変化から結晶から透過して放射される光強度分布を推測しても本発明はそれを除外するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明による結晶軸合わせに用いる装置の一例を示す説明図。
【図２】圧電性結晶では、結晶のＣ軸方向から偏光させた光を入射すると、Ｃ軸に沿って通過するに従い光の偏光方向が回転する概念を示す説明図。
【図３】旋光性を持つ結晶球に対して、偏光板を通して偏光した光を入射する場合、結晶球から出た光を、他の偏光板をクロスニコルと呼ばれる配置関係で組み合わせた状態で、ある一方向から観察される光強度分布の例を示す説明図。
【図４】本発明による結晶軸合わせに用いる装置の一例を示す説明図。
【図５】本発明による結晶軸合わせに用いる装置の一例を示す説明図。
【図６】球状結晶を透過する光が生成する光強度分布による結晶軸合わせを示す説明図。
【図７】球状結晶を透過する光が生成する光強度分布による結晶軸合わせを示す説明図。
【図８】本発明による結晶軸合わせに用いる装置の一例を示す説明図。
【図９】本発明による結晶軸合わせに用いる装置の一例を示す説明図。
【図１０】本発明による結晶軸合わせに用いる装置の一例を示す説明図。
【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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