(57)【要約】      （修正有）【課題】オリエンテーションフラットを設けることなく結晶軸の一方向を容易に識別することができつつ、研磨によるチッピング等の欠けやヒビを低減させ生産性を向上させた水晶ウエハの製造方法の提供。【解決手段】水晶部材を切断し水晶板１１を形成する水晶板形成工程と、水晶板１１の一方の主面に線凹部１２を形成する凹部形成工程と、水晶板１１を貼りあわせ水晶ブロックを形成する水晶ブロック形成工程と、水晶ブロックを切断または、水晶ブロックの側面を研磨し水晶板１１の外形を形成する外形形成工程と、水晶板１１の両主面を研磨する研磨工程と、水晶板１１をエッチングするエッチング工程と、水晶板１１に形成されている凹部１２の形状から、水晶板１１の軸方向を識別する軸方向識別工程と、を備えた水晶ウエハの製造方法。【選択図】図７
2016050150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水晶部材を切断し水晶板を形成する水晶板形成工程と、
前記水晶板を貼りあわせ水晶ブロックを形成する水晶ブロック形成工程と、
前記水晶ブロックを切断または、前記水晶ブロックの側面を研磨し前記水晶板の外形を形成する外形形成工程と、
前記水晶板の両主面を研磨する研磨工程と、
前記水晶板の一方の主面に凹部を形成する凹部形成工程と、
前記水晶板をエッチングするエッチング工程と、
前記水晶板に形成されている凹部の形状から、前記水晶板の軸方向を識別する軸方向識別工程と、
を備えていることを特徴とする水晶ウエハの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の水晶ウエハの製造方法であって、
前記外形形成工程で、前記水晶板の外形を円形になるように形成する
ことを特徴とする水晶ウエハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶素子を形成するときに用いられる水晶ウエハの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶素子は、移動通信機器等の電子機器に用いられる水晶デバイスに内蔵されており、例えば、略矩形形状の平板状の水晶片と、この水晶片の両主面に設けられている一対の励振電極と、他端が励振電極に接続され他端が水晶片の縁部に位置している引出電極と、から構成されている。このような水晶素子は、引出電極の他端から電圧が印加されると、励振電極で挟まれている水晶片の一部が所定の周波数で振動する。このとき、水晶素子の存在する雰囲気中の温度によって周波数が変化する。この温度に対する周波数の変化量は、水晶片の主面と結晶軸の位置関係および励振電極から引出電極に向かう向きと結晶軸との位置関係によって、異なっている。従って、水晶片を形成するときには、結晶軸との位置関係が把握できるようにしておく必要がある。このような水晶片は、水晶ウエハを用いて、切断等の機械加工技術、または、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術によって、水晶片が形成される。
【０００３】
水晶ウエハは、例えば、次のように形成される。まず、互いに直交しているＸ軸とＹ軸とＺ軸とからなる結晶軸を有したランバード人工水晶（水晶部材）が切断され水晶板が形成される。このとき、切断面が水晶片の主面と平行となるので、切断面が結晶軸と所定の角度をなすように切断される。次に、この水晶板が貼りあわされ水晶ブロックが形成され、この水晶ブロックの外形を切断または研磨され、水晶板の外形が加工される。このとき、水晶板には、結晶軸の一方向を識別するための、オリエンテーションフラットと呼ばれる切欠き部が形成される。その後、外形が加工されオリエンテーションフラットが形成されている水晶板は、両主面が研磨された後、エッチングされ、水晶ウエハが形成される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２１７７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の水晶ウエハの製造方法では、結晶軸の一方向を識別するためのオリエンテーションフラットが形成された水晶板の両主面を研磨しているため、オリエンテーションフラットの端部に研磨時の応力が集中してしまい、研磨中にオリエンテーションフラットの端部かチッピング等の欠けやヒビが生じてしまう。このため、従来の水晶ウエハの製造方法では、水晶ウエハの生産性が低減してしまう虞がある。
【０００６】
本発明では、オリエンテーションフラットを設けることなく結晶軸の一方向を容易に識別することができつつ、研磨によるチッピング等の欠けやヒビを低減させ生産性を向上させた水晶ウエハの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した課題を解決するための、本発明に係る水晶ウエハの製造方法は、水晶部材を切断し水晶板を形成する水晶板形成工程と、水晶板を貼りあわせ水晶ブロックを形成する水晶ブロック形成工程と、水晶ブロックを切断または、前記水晶ブロックの側面を研磨し前記水晶板の外形を形成する外形形成工程と、水晶板の両主面を研磨する研磨工程と、水晶板の一方の主面に凹部を形成する凹部形成工程と、水晶板をエッチングするエッチング工程と、水晶板に形成されている凹部の形状から、水晶板の軸方向を識別する軸方向識別工程と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の水晶ウエハの製造方法では、両主面が研磨された水晶板に凹部を形成し、凹部が形成されている水晶板をエッチングしている。従って、本発明の水晶ウエハの製造方法では、結晶軸によってエッチングされる速度が異なっているため、凹部の形状を観察することによって、結晶軸の一方向を容易に識別することが可能となる。このため、本発明の水晶ウエハの製造方法では、従来の水晶ウエハの製造方法のようにオリエンテーションフラットと呼ばれる切欠きを形成する必要がなくなり、研磨時にオリエンテーションフラットの端部に応力が集中するために生じるチッピング等の欠けやヒビを低減させることが可能となり従来の水晶ウエハの製造方法と比較して、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法の手順を示すフローチャートである。
【図２】本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法における水晶板形成工程の状態を示す図である。
【図３】本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法における水晶板形成工程で形成された水晶板の斜視図である。
【図４】本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法における水晶ブロック形成工程後の水晶ブロックの状態を示す斜視図である。
【図５】本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法における外形形成工程後の水晶ブロックの状態を示す斜視図である。
【図６】（ａ）は、本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法における凹部形成工程後の水晶板の平面図であり、（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ断面における断面図である。
【図７】（ａ）は、本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法におけるエッチング工程後の水晶板の平面図であり、（ｂ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ断面における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法は、図１〜図７に示したように、水晶板形成工程、凹部形成工程、水晶ブロック形成工程、外形形成工程、研磨工程、エッチング工程および軸方向識別工程、から構成されている。
【００１１】
（水晶板形成工程）
水晶板形成工程は、水晶部材を切断し水晶板１１を形成する工程である。水晶板形成工程では、互いに直交するＸ軸とＹ軸とＺ軸とからなる結晶軸を有している水晶部材、具体的には、ランバード人工水晶１０を、ワイヤソー切断装置等の切断機械によって切断している。このとき、水晶部材の切断面は、水晶ウエハの主面と平行となるように、結晶軸と所定の角度をなすように切断されている。水晶部材の切断面は、例えば、Ｘ軸およびＺ軸に平行となっている面を、Ｘ軸を中心にＸ軸の負の方向を見て反時計回りに回転させた面、例えば、３４°〜４０°回転させた面と平行となっている。
【００１２】
ここで、ランバード人工水晶１０とは、水熱合成法により平板状の種水晶を育成させ製造されかつ、互い直交しているＸ軸とＹ軸とＺ軸とからなる結晶軸を有したアズグロウン人工水晶のＸ軸およびＹ軸に平行な面を研磨したものである。
【００１３】
水晶板形成工程では、例えば、バンドソー等の切断装置によりランバード人工水晶１０のＺ軸およびＹ軸に平行な面を切断し、その後、ワイヤソー等の切断装置により切断面が所定の角度となるように、切断補助板にＹ軸およびＺ軸に平行な面を貼りつけ、切断し、水晶板１１を形成している。このとき、切断面が、Ｙ軸およびＺ軸と所定の角度となるように切断補助板（図示せず）に貼りつけている。具体的には、図２に示すように、ランバード人工水晶１０が貼りつけられた切断補助板をランバード人工水晶１０側から平面視したとき、ワイヤソー等の切断刃（ワイヤＷ）とＺ軸とがなす角度が、３４°〜４０°となっている。従って、ランバード人工水晶１０を切断補助板から取り外し形成された水晶板１１は、その主面がＹ軸およびＺ軸と所定の角度をなした状態となっており、取り外した後は、Ｘ軸の軸方向（正の方向または負の方向）を識別することが難しい状態となっている。
【００１４】
（水晶ブロック形成工程）
水晶ブロック形成工程は、水晶板１１を貼りあわせ水晶ブロック２０を形成する工程である。水晶ブロック形成工程では、例えば、紫外線硬化樹脂（図示せず）が用いられ、複数の水晶板１１の主面同士が貼りあわされる。水晶ブロック２０は、例えば、図４に示すように、複数の水晶板１１が貼りあわされて、略直方体形状となっている。
【００１５】
（外形形成工程）
外形形成工程は、水晶ブロック２０を切断または、水晶ブロック２０の側面を研磨し水晶板１１の外形を形成する工程である。外形形成工程で形成された水晶板１１の外形が、本実施形態の水晶ウエハの製造方法で製造された水晶ウエハの外形となる。外形形成工程では、例えば、水晶ブロック形成工程後の水晶ブロックの側面を研磨し、図５に示すように、水晶ブロック２０を円柱形状にした後、水晶ブロック形成工程で硬化された紫外線硬化樹脂を溶融することができる溶液に浸漬させ、紫外線硬化樹脂を溶融させ、両主面が円形形状となっている水晶板１１を形成している。なお、外形形成工程において、水晶ブロック２０の側面を研磨している場合について説明しているが、例えば、水晶ブロック２０を切断してもよいし、水晶ブロック２０を切断しその後、切断面を研磨してもよい。
【００１６】
（研磨工程）
研磨工程は、水晶板１１の両主面を研磨する工程である。研磨工程では、例えば、両面研磨装置を用いている。両面研磨装置は、例えば、サンギア、下定盤、インターナルギア、上定盤、および、キャリアからなっている。具体的には、まず、キャリアを下定盤の上面であってサンギアとインターナルギアとの間に配置し、キャリアに形成されている開口部に水晶板１１を挿入し保持させる。次に、キャリアに挿入され保持されている水晶板を上定盤と下定盤とで押圧させた状態で、サンギア、インターナルギア、下定盤、上定盤が同一回転軸で回転させる。このとき、回転する下定盤に配置された水晶板１１の両主面付近に、遊離砥粒および水を含んだ混合液であるスラリーを供給している。なお、ここで、両面研磨機を用いて、水晶板１１の両主面を同時に研磨している場合について説明しているが、例えば、片面研磨機を用いてもよい。
【００１７】
研磨工程では、従来の水晶ウエハの製造方法のようにオリエンテーションフラットと呼ばれる切欠きを形成されていない水晶板１１を研磨している。従って、従来のように研磨時にオリエンテーションフラットの端部に応力が集中するために生じるチッピング等の欠けやヒビを低減させることが可能となる。
【００１８】
水晶板１１の両主面を円形形状とすることで、両面研磨時にキャリア（図示せず）内で水晶板１１が自転するとき、水晶板１１の両主面が略矩形形状の場合のように研磨剤（図示せず）が水晶板１１の縁部で溜まり水晶板が自転しにくくなることを低減させることができるので、水晶板１１が自転しにくいことによる水晶板１１の端部に応力が集中し生じる欠けや傷を低減させることが可能となり、生産性を向上させることができる。
【００１９】
（凹部形成工程）
凹部形成工程は、図６に示すように、水晶板１１の一方の主面に凹部１２を形成する工程である。凹部形成工程では、例えば、刃先にダイヤモンドが取り付けられているガラス切断工具を用いる。なお、ここで、凹部１２を形成する方法として、ガラス切断工具を用いる場合について説明したが、水晶板１１の一方の主面に凹部１２を形成することができれば、例えば、サンドブラスト技術を用いてもよい。凹部１２は、例えば、その開口部が、略矩形形状となっており、長辺の長さが０．１〜１ｍｍとなっており、短辺の長さが０．１〜０．５ｍｍとなっている。
【００２０】
（エッチング工程）
エッチング工程は、水晶板１１をエッチングする工程である。エッチング工程では、所定のエッチング溶液に凹部１２が形成されている水晶板１１を浸漬させる。このため、エッチング工程では、水晶板１１の両主面がエッチングされるとともに、凹部１２の開口部においてもエッチングされる。このように、両面研磨された水晶板１１をエッチングすることで、両面研磨による加工変質層を容易に除去することが可能となる。この結果、水晶片を形成し励振電極および引出電極を設け水晶素子として用いるときに、加工変質層による不要振動の発生を低減させることが可能となり、水晶素子の生産性を向上させることが可能となる。図７に示すように、エッチング工程後の水晶板１０を平面視し、凹部１２に着目すると、凹部１２の縁部には、傾斜面が形成されており、凹部形成工程でＸ軸の正の方向とＸ軸の負の方向とがわからないまま凹部形成しているため、Ｘ軸の軸方向によりエッチングの速度が異なることにより生じる傾斜面の大きさは一定となっていない。
【００２１】
（軸方向識別工程）
水晶板１１に形成されている凹部１２の形状から、水晶板１１の軸方向を識別する工程である。軸方向識別工程では、エッチング工程後の水晶ウエハ１０を平面視し、水晶板１１に形成されている凹部１２の開口部に着目し、その縁部のエッチングされる部分の大きさを測定することで、軸方向を識別する。エッチング工程前の水晶板１１は、その主面がＸ軸と平行となっているが、Ｘ軸の軸方向（Ｘ軸の正の方向またはＸ軸の負の方向）を識別することができない状態となっている。軸方向識別工程では、Ｘ軸の正の方向に進むエッチングとＸ軸の負の方向に進むエッチングとでは、エッチング速度が異なり、そのため、平面視したときの凹部１２の開口部の縁部に形成される傾斜面の大きさが異なることとなることを利用し、平面視したときの傾斜面の大きさから、Ｘ軸の軸方向を識別している。具体的には、水晶板１０を平面視して、凹部１２の縁部に形成されている傾斜面の大きさを比較し、傾斜面が大きい方をＸ軸の正の方向、傾斜面が小さい方をＸ軸の負の方向と識別する。
【００２２】
本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法は、水晶板１１に凹部１２を形成し、凹部１２が形成されている水晶板１１をエッチングしている。従って、本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法では、Ｘ軸の正の方向とＸ軸の負の方向によってエッチングされる速度が異なり、凹部１２の開口部のエッチングされる面積を観察することによって、Ｘ軸の一方向（Ｘ軸の正の方向とＸ軸の負の方向）を容易に識別することが可能となる。このため、本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法では、従来の水晶ウエハの製造方法のようにオリエンテーションフラットと呼ばれる切欠きを形成する必要がなくなり、研磨時にオリエンテーションフラットの端部に応力が集中するために生じるチッピング等の欠けやヒビを低減させることが可能となり従来の水晶ウエハの製造方法と比較して、生産性を向上させることができる。
【００２３】
また、本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法は、従来の水晶ウエハの製造方法のようにＸ軸の一方向（Ｘ軸の正の方向とＸ軸の負の方向）を識別するためのオリエンテーションフラットを形成する必要がないため、オリエンテーションフラットの分だけ、水晶ウエハから水晶片を形成するときに、一枚の水晶ウエハからとれる水晶片の取数を増やすことができ、生産性を向上させることができる。
【００２４】
また、本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法は、水晶ブロックの側面を研磨し水晶板１１の両主面が円形形状にし、この水晶板１１を両面研磨している。従って、本実施形態に係る水晶ウエハの製造方法は、水晶板１１の両主面を円形形状とすることで、両面研磨時にキャリア（図示せず）内で水晶板１１が自転するとき、水晶板１１の両主面が略矩形形状の場合のように研磨剤（図示せず）が水晶板１１の縁部で溜まり水晶板が自転しにくくなることを低減させることができるので、水晶板１１の端部に応力が集中し生じる欠けや傷を低減させ、生産性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００２５】
１０・・・ランバード人工水晶
１１・・・水晶板
１２・・・凹部
２０・・・水晶ブロック
【図１】
2016050150.tif 000003
【図２】
2016050150.tif 000004
【図３】
2016050150.tif 000005
【図４】
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【図５】
2016050150.tif 000007
【図６】
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【図７】
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