(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工水晶から切り出されて表面を平坦とした水晶ブロックから薄板状の水晶ウェハを形成する薄板水晶ウェハの製造方法において、
前記水晶ブロックの表面下における厚み方向の深さを一定とした前記表面に対する水平面にレーザ光を収束させて多光子状態にし、水晶結晶のＳi−Ｏ−Ｓiの結合を切断して前記水平面に空洞を形成する第１工程と、
前記水晶ブロックの表面から前記水平面の空洞に沿って前記厚み方向の深さとなる薄板状の水晶ウェハを剥ぎ取る第２工程と、
前記水晶ブロックの表面から前記水晶ウェハを剥ぎ取った後、前記水晶ブロックの表面を研磨する第３工程を備え、前記第１、第２及び第３工程を順次に繰り返した薄板水晶ウェハの製造方法。
【請求項２】
請求項１の前記薄板水晶ウェハを研磨して個々の水晶片に分割した水晶振動子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は人工水晶から薄板状の水晶ウェハを形成する薄板水晶ウェハの製造方法及び水晶振動子の製造方法を産業上の技術分野とし、特にレーザ光を用いた薄板水晶ウェハの製造方法に関する。
【０００２】
人工水晶は水晶振動子を主とした電子素子（水晶デバイス）の源として知られ、水晶振動子は周波数制御素子や選択素子として発振器やフィルタに用いられる。近年では、例えば通信周波数の高周波化（例えば100ＭＨz以上）から、水晶片となる水晶ウェハの厚みも小さく（約18μｍ以下）なって、その製造方法が模索されている。
【０００３】
（従来技術の一例）第３図は一従来例を説明する薄板水晶ウェハ１の製造工程図である。薄板水晶ウェハ１は、図示しない人工水晶から結晶軸（Ｘ、Ｙ′、Ｚ′）としたＡＴカットとし、主面を平坦とした水晶ブロック２を切り出して形成される「第３図（ａ）」。そして、先ず、図示しないワイヤソーやブレードソーによって、厚みがＹ′軸となる矢印Ａ−Ａ方向に比較的厚みの大きい約350μｍ程度の厚板水晶ウェハ３に切断する「同図（ｂ）」。
【０００４】
次に、研磨や研削によって厚板水晶ウェハ３を加工し、規定厚み（100ＭＨｚで約18μｍ）の薄板水晶ウェハ１を得ていた。そして、例えば写真技術を用いたエッチング技術によって、矢印Ｂ−Ｂ及びＣ−Ｃの縦横に切断して、個々の水晶片４に分割する「同図（ｃ）」。最後に、第４図に示したように両主面に励振電極５及び側面を経て反対面に折り返し部を有する引出電極６を形成して、水晶振動子を製造していた。
【０００５】
【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、上記の製造方法では厚板水晶ウェハ３から、μｍ単位の研磨や研削によって薄板水晶ウェハ１を得るので、無駄が多くて生産性の悪い問題があった。なお、ワイヤソーやブレードソーでは加工厚みは200〜400μｍが限界等のため厚板水晶ウェハ３を研磨や研削して薄板状水晶ウェハ１にする必要がある。
【０００６】
（発明の目的）本発明は生産性を向上する薄板水晶ウェハ及び安価な水晶振動子の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【非特許文献１】
電子材料、2002年9月、P17、極薄半導体ウェハのダイシングに最適なステルスダイシング技術の原理と特徴
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（着目点及び適用）本発明は非特許文献１に示されるレーザ光を用いた切断方法に着目し、これを薄板水晶ウェハの製造方法に適用した。すなわち、非特許文献１ではレーザ光によって内部に多光子状態を形成してシリコンウェハを個片に切断する技術を開示する。本発明では、この技術を薄板水晶ウェハの製造に適用した。
【０００９】
（解決手段）本発明の特許請求の範囲（請求項１）に示したように、人工水晶から切り出されて表面を平坦とした水晶ブロックから薄板状の水晶ウェハを形成する薄板水晶ウェハの製造方法において、前記水晶ブロックの表面下における厚み方向の深さを一定とした前記表面に対する水平面にレーザ光を収束させて多光子状態にし、水晶結晶のＳi−Ｏ−Ｓiの結合を切断して前記水平面に空洞を形成する第１工程と、前記水晶ブロックの表面から前記水平面の空洞に沿って前記厚み方向の深さとなる薄板状の水晶ウェハを剥ぎ取る第２工程と、前記水晶ブロックの表面から前記水晶ウェハを剥ぎ取った後、前記水晶ブロックの表面を研磨する第３工程を備え、前記第１、第２及び第３工程を順次に繰り返した製造法とする。これにより、水晶ブロックから直接的に薄板状の水晶ウェハを得るので、厚板水晶ウェハとした後に薄板状水晶片を得る場合に比較し、無駄を省けて生産性を高められる。なお、第３工程によって水晶ブロックに対するレーザの透過を良好にし、水晶ブロックから薄板状の水晶ウェハを順次に剥ぎ取れる。
【００１０】
削除
【００１１】
同請求項２では、前記薄板水晶ウェハを研磨して個々の水晶片に分割して水晶振動子を製造する。これにより、安価な水晶振動子を得られる。
【００１２】
【実施例】
第１図は本発明の薄板水晶ウェハ及び水晶振動子の製造工程図である。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。
【００１３】
薄板水晶ウェハ１は前述したように人工水晶から主面をＡＴカットとした水晶ブロック２から形成する。ここでは、第１工程として、水晶ブロック２の表面となる主面を研磨例えば鏡面に研磨する。そして、先ず、水晶ブロック２を移動させながら主面からレーザ光Ｐを例えばＺ′軸とした矢印のＤ−Ｄ方向に連続的に照射して走査した後、Ｘ軸方向にも同様に照射して走査する。
【００１４】
そして、水晶ブロック２の表面（主面）下の厚み方向の一定の深さとなる領域ここでは約25μｍの深さに収束させて表面に対する水平面に空洞を設け、同領域を多光子状態即ち光学的損傷状態にする。要するに、Ｓi−Ｏ−Ｓiの原子間結合を局所的に切断した状態にする。
【００１５】
次に、第２工程として、例えば図示しないガラス板等の固定台に水晶ブロック２の主面を光学的接着等によって貼り付ける。そして、例えば加熱して多光子状態とした空洞を活性化（膨張）させて爆裂させる。これにより、空洞が平面的に連結して水晶ブロック２と表面層（薄板水晶ウェハ１）との間の原始的結合を面的に破壊する。そして、表面層の薄板水晶ウェハ１を水晶ブロック２から剥離する（第２工程）。
【００１６】
次に、第３工程として、水晶ブロック２の主面を研磨し、再度レーザ光を約25μｍの深さに収束して多光子状態を形成して過熱し、薄板水晶ウェハ１を剥離する。以下、これらを順次に繰り返して、多数の薄板水晶ウェハ１を得る。
【００１７】
そして、剥離した各薄板水晶ウェハ１の両主面を研磨し、例えば励振電極５及び引出電極６を一体的に形成する（未図示）。なお、引出電極６の延出端部には、第２図に示したように例えば貫通孔７を設けてそれぞれ反対面にも引出電極６を形成する。そして、個々の水晶片４に分割する。
【００１８】
このような製造方法であれば、水晶ブロック２の主面にレーザ光を照射して薄板水晶ウェハ１を得る。したがって、従来例のように厚板水晶ウェハ３から薄板水晶ウェハ１を形成するのではなく、直接的に薄板水晶ウェハ１を得るので無駄が極端に少なくなる。
【００１９】
例えば従来例の厚さ350μｍとした厚板水晶ウェハから18μ（100ＭＨz）の薄板水晶ウェハ１を得る場合は338μｍが無駄になる。これに対して、本実施例の場合は、25μｍの深さにレーザ光を収束して剥離し、これを18μに研磨すればよいので、僅か7μｍの無駄で済む。したがって、47倍の効率化が計れて生産性を高める。
【００２０】
また、この実施例では薄板水晶ウェハ１を剥離した水晶ブロック２の主面を再度研磨してレーザ光を照射するので、レーザ光の透過を確実にして順次に薄板水晶ウェハ１を得られる。そして、これら薄板水晶ウェハ１を個々の水晶片４に分割するので、水晶振動子を安価にできる。
【００２１】
また、ここでは貫通孔７を設けてそれぞれ両主面に引出電極６を設けたので、水晶ウェハの状態で互いに他主面に引出電極６を延出できる。
【００２２】
【他の事項】
上記実施例ではレーザ光は水晶ブロック２のＺ′方向に連続的としたが、Ｘ軸方向と同様に間欠的であてもよい。また、多光子状態とした水晶ブロック２を加熱して薄板水晶ウェハ１を剥ぎ取ったが、例えばエッチング液に投入して化学的に剥離させてもよい。また、薄板水晶ウェハ１には励振電極５及び引出電極６を形成して個々の水晶片４に分割したが、分割した後に励振電極５及び引出電極６を形成してもよい。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、人工水晶から切り出されて表面を平坦とした水晶ブロックから薄板状の水晶ウェハを形成する薄板水晶ウェハの製造方法において、前記水晶ブロックの表面下における厚み方向の深さを一定とした前記表面に対する水平面にレーザ光を収束させて多光子状態にし、水晶結晶のＳi−Ｏ−Ｓiの結合を切断して前記水平面に空洞を形成する第１工程と、前記水晶ブロックの表面から前記水平面の空洞に沿って前記厚み方向の深さとなる薄板状の水晶ウェハを剥ぎ取る第２工程と、前記水晶ブロックの表面から前記水晶ウェハを剥ぎ取った後、前記水晶ブロックの表面を研磨する第３工程を備え、前記第１、第２及び第３工程を順次に繰り返した製造法とする。これにより、水晶ブロックから直接的に薄板状の水晶ウェハを得るので、生産性を向上する薄板水晶ウェハ及び安価な水晶振動子の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の薄板水晶ウェハの製造方法を説明する水晶ブロック図である。
【図２】  本発明の水晶振動子の製造方法による水晶片の図である。
【図３】  従来例を説明する薄板水晶ウェハの製造工程図である。
【図４】  従来の水晶振動子の製造方法による水晶片の図である。
【符号の説明】
１  薄板水晶ウェハ、２  水晶ブロック、３  厚板水晶ウェハ、４  水晶片、５  励振電極、６  引出電極、７  貫通孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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