水晶ウェハ
【課題】円板形状の面内周波数のばらつきを軽減する水晶ウェハを提供する。
【解決手段】所定の厚みを有し、３回対称性であり、Ｘ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）、Ｚ軸（光軸）の結晶軸を有する水晶からなる板状の水晶ウェハ１０であって、直径が１インチ以上であり、＋Ｘ軸と直交する平面を＋Ｘ面としたとき、基本形状を円形とし、その円形のうち、＋Ｘ軸と平行となる半径に対して直交する＋Ｘ面に平行となる方向にオリフラ面１１が設けられている。
【解決手段】所定の厚みを有し、３回対称性であり、Ｘ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）、Ｚ軸（光軸）の結晶軸を有する水晶からなる板状の水晶ウェハ１０であって、直径が１インチ以上であり、＋Ｘ軸と直交する平面を＋Ｘ面としたとき、基本形状を円形とし、その円形のうち、＋Ｘ軸と平行となる半径に対して直交する＋Ｘ面に平行となる方向にオリフラ面１１が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電デバイスに搭載される水晶板の製造に用いられる水晶ウェハに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧電デバイスには水晶振動素子が用いられている。この水晶振動素子は、水晶板の両主面に励振電極が形成され、この励振電極と接続するように一方の端部側へ引回されたパターンが形成された構造となっている。このような水晶振動素子に用いられる水晶板は、水晶ウェハから所定の形状に形成される。
水晶ウェハは、例えば、凹凸を有するアズグロウンの状態の人工水晶材を凹凸のないランバードに成形し、所定の厚さ及び所定の角度で切り出して水晶部材を作成し、研磨装置で所定の厚さとなるまで研磨して形成される（例えば、特許文献１参照）。
このような水晶ウェハは、例えば、円板状に形成されており、水晶の結晶軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）のうち、Ｘ軸に直交するようにオリエンテーションフラット（以下、「オリフラ」という。）が設けられている。ここで、Ｘ軸には方向性がある。例えば、Ｙ軸及びＺ軸と平行になる平面（以下、「ＹＺ平面」という。）に沿ってＸ軸と直交するように水晶片を２箇所、切断すると、一方の平面は＋Ｘ面となり、他方の平面は−Ｘ面となる。
水晶ウェハにオリフラを設ける理由は、水晶が３回対称の結晶で、結晶軸が（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）と決まっているため、水晶振動素子を製造する過程でもこの結晶軸方向を把握することができるようにするためである。
従来より、この水晶ウェハに設けられるオリフラは、−Ｘ面とされている。
この状態で、水晶ウェハは、所定の厚さとなるまで両面研磨装置で研磨されることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１５０４９６号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の円板状水晶ウェハを両面研磨装置で研磨した場合、水晶の結晶性により、ウェハ面内において−Ｘ面側が厚く＋Ｘ面側が薄くなっていた。そのため、ウェハ面内にて厚み差が生じ、平坦度が悪くなる。また、この水晶ウェハから水晶振動素子を製造した場合、厚みの違いによってそれぞれの水晶振動素子の周波数が異なる原因になる。つまり、水晶ウェハの面内周波数にばらつきが生じ、そのため周波数調整を行う必要があった。
【０００５】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、円板形状の水晶ウェハの面内周波数のばらつきを軽減する水晶ウェハを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、所定の厚みを有しＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の結晶軸を有する水晶からなる板状の水晶ウェハであって、直径が１インチ以上であり、＋Ｘ軸と直交する平面を＋Ｘ面としたとき、基本形状を円形とし、その円形のうち、＋Ｘ軸と平行となる半径に対して直交する＋Ｘ面に平行となる方向にオリフラ面が設けられて構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
このような水晶ウェハによれば、オリフラ面が＋Ｘ面と平行となるように設けられていることで、研磨時のウェハに対する研磨材の流れ、また、研磨軌跡が変化し、＋Ｘ面側がより薄く研磨される現象を抑制することができ、平坦度を改善することができる。それにより円板状ウェハの面内周波数のばらつきを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る水晶ウェハの一例を示し、（ａ）は水晶ウェハの外観の一例を示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）の水晶ウェハの平面図ある。
【図２】水晶ウェハの平面状態の例を示す図である。
【図３】ランバードから水晶ウェハを切り出す前の状態の一例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各構成要素について、状態をわかりやすくするために、誇張して図示している。
【００１０】
図１は本発明の実施形態に係る水晶ウェハの一例を示し、（ａ）は水晶ウェハの外観の一例を示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）の水晶ウェハの平面図ある。
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の実施形態に係る水晶ウェハ１０は、基本形状が円形形状に形成されており、オリフラ面１１が＋Ｘ面と平行となるように設けられている。
また、この水晶ウェハ１０は、例えば、直径が１インチで形成されている。なお、水晶ウェハ１０の直径は、１インチ以上であっても良い。
【００１１】
ここで、図３に示すように、水晶がランバードＲの状態において、結晶軸は、Ｘ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）、Ｚ軸（光軸）となっている。このランバードＲからＡＴカットとなる角度で切断して得られる水晶ウェハ１０の新たな結晶軸を、Ｘ軸、Ｙ´軸、Ｚ´軸とする（図１参照）。以下、これらＸ軸、Ｙ´軸、Ｚ´軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸として説明することがある。
このとき、この水晶ウェハ１０のＹ´軸とＺ´軸と平行となる平面をＹ´Ｚ´平面とすると、Ｘ軸の＋側においてＸ軸と直交するように切り取った平面であるオリフラ面がＹ´Ｚ´平面と平行となり、これが＋Ｘ面となる。
【００１２】
例えば、図２に示すように、本発明の実施形態に係る水晶ウェハ１０は、研磨装置で研磨されると、オリフラ面１１が＋Ｘ面と平行となるように設けられているため、直径１インチの間で＋Ｘ面側の厚み偏差が−４０ｎｍとなり、−Ｘ面側の厚み偏差が＋２０ｎｍとなった（図２の「●」マーク）。
なお、厚み偏差とは、基準とする厚みに対して測定した厚みとの差をいう。
したがって、厚み偏差の値がマイナスになる場合は、基準とする厚みに対して薄く形成されたことを意味し、厚み偏差がプラスになる場合は、基準となる厚みに対して厚く形成されたことを意味する。
このように、水晶ウェハ１０のＸ軸方向の平面の平面状態が、＋Ｘ面側から−Ｘ面側にかけてなだらかに傾斜しているものの、以下に示す従来の水晶ウェハより基準値に近い厚みで形成されたことが確認できる。
したがって、本発明の実施形態に係る水晶ウェハ１０の平坦度が改善され、水晶ウェハ１０における面内周波数のばらつきを軽減することができる。
【００１３】
これに対して、オリフラ面を−Ｘ面と平行に設けた場合の従来の水晶ウェハは、研磨装置で研磨されると、オリフラ面１１が＋Ｘ面と平行となるように設けられているため、直径１インチの間で＋Ｘ面側の厚みが基準より−１４０ｎｍとなり、中央付近で基準値となりつつ、−Ｘ面側の厚みが基準より−８０ｎｍとなった（図２の「◆」マーク）。
つまり、水晶ウェハ１０のＸ軸方向の平面の平面状態が、＋Ｘ面側から−Ｘ面側にかけて中央部が盛り上がる厚みで形成されたことが確認できる。
【００１４】
したがって、本発明の実施形態に係る水晶ウェハ１０は、従来のような−Ｘ面に平行なオリフラ面を設けた場合と比べて、平坦度が改善された状態になっていることが確認できる。これにより、円板形状の面内周波数のばらつきを軽減する水晶ウェハとすることができる。
【００１５】
なお、水晶ウェハについて、ＡＴカットの水晶ウェハ以外に、ＢＴカットの水晶ウェハやＳＣカットの水晶ウェハであってもよい。
【符号の説明】
【００１６】
１０ 水晶ウェハ
１１ オリフラ面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電デバイスに搭載される水晶板の製造に用いられる水晶ウェハに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧電デバイスには水晶振動素子が用いられている。この水晶振動素子は、水晶板の両主面に励振電極が形成され、この励振電極と接続するように一方の端部側へ引回されたパターンが形成された構造となっている。このような水晶振動素子に用いられる水晶板は、水晶ウェハから所定の形状に形成される。
水晶ウェハは、例えば、凹凸を有するアズグロウンの状態の人工水晶材を凹凸のないランバードに成形し、所定の厚さ及び所定の角度で切り出して水晶部材を作成し、研磨装置で所定の厚さとなるまで研磨して形成される（例えば、特許文献１参照）。
このような水晶ウェハは、例えば、円板状に形成されており、水晶の結晶軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）のうち、Ｘ軸に直交するようにオリエンテーションフラット（以下、「オリフラ」という。）が設けられている。ここで、Ｘ軸には方向性がある。例えば、Ｙ軸及びＺ軸と平行になる平面（以下、「ＹＺ平面」という。）に沿ってＸ軸と直交するように水晶片を２箇所、切断すると、一方の平面は＋Ｘ面となり、他方の平面は−Ｘ面となる。
水晶ウェハにオリフラを設ける理由は、水晶が３回対称の結晶で、結晶軸が（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）と決まっているため、水晶振動素子を製造する過程でもこの結晶軸方向を把握することができるようにするためである。
従来より、この水晶ウェハに設けられるオリフラは、−Ｘ面とされている。
この状態で、水晶ウェハは、所定の厚さとなるまで両面研磨装置で研磨されることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１５０４９６号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の円板状水晶ウェハを両面研磨装置で研磨した場合、水晶の結晶性により、ウェハ面内において−Ｘ面側が厚く＋Ｘ面側が薄くなっていた。そのため、ウェハ面内にて厚み差が生じ、平坦度が悪くなる。また、この水晶ウェハから水晶振動素子を製造した場合、厚みの違いによってそれぞれの水晶振動素子の周波数が異なる原因になる。つまり、水晶ウェハの面内周波数にばらつきが生じ、そのため周波数調整を行う必要があった。
【０００５】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、円板形状の水晶ウェハの面内周波数のばらつきを軽減する水晶ウェハを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は、所定の厚みを有しＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の結晶軸を有する水晶からなる板状の水晶ウェハであって、直径が１インチ以上であり、＋Ｘ軸と直交する平面を＋Ｘ面としたとき、基本形状を円形とし、その円形のうち、＋Ｘ軸と平行となる半径に対して直交する＋Ｘ面に平行となる方向にオリフラ面が設けられて構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
このような水晶ウェハによれば、オリフラ面が＋Ｘ面と平行となるように設けられていることで、研磨時のウェハに対する研磨材の流れ、また、研磨軌跡が変化し、＋Ｘ面側がより薄く研磨される現象を抑制することができ、平坦度を改善することができる。それにより円板状ウェハの面内周波数のばらつきを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る水晶ウェハの一例を示し、（ａ）は水晶ウェハの外観の一例を示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）の水晶ウェハの平面図ある。
【図２】水晶ウェハの平面状態の例を示す図である。
【図３】ランバードから水晶ウェハを切り出す前の状態の一例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各構成要素について、状態をわかりやすくするために、誇張して図示している。
【００１０】
図１は本発明の実施形態に係る水晶ウェハの一例を示し、（ａ）は水晶ウェハの外観の一例を示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）の水晶ウェハの平面図ある。
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の実施形態に係る水晶ウェハ１０は、基本形状が円形形状に形成されており、オリフラ面１１が＋Ｘ面と平行となるように設けられている。
また、この水晶ウェハ１０は、例えば、直径が１インチで形成されている。なお、水晶ウェハ１０の直径は、１インチ以上であっても良い。
【００１１】
ここで、図３に示すように、水晶がランバードＲの状態において、結晶軸は、Ｘ軸（電気軸）、Ｙ軸（機械軸）、Ｚ軸（光軸）となっている。このランバードＲからＡＴカットとなる角度で切断して得られる水晶ウェハ１０の新たな結晶軸を、Ｘ軸、Ｙ´軸、Ｚ´軸とする（図１参照）。以下、これらＸ軸、Ｙ´軸、Ｚ´軸をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸として説明することがある。
このとき、この水晶ウェハ１０のＹ´軸とＺ´軸と平行となる平面をＹ´Ｚ´平面とすると、Ｘ軸の＋側においてＸ軸と直交するように切り取った平面であるオリフラ面がＹ´Ｚ´平面と平行となり、これが＋Ｘ面となる。
【００１２】
例えば、図２に示すように、本発明の実施形態に係る水晶ウェハ１０は、研磨装置で研磨されると、オリフラ面１１が＋Ｘ面と平行となるように設けられているため、直径１インチの間で＋Ｘ面側の厚み偏差が−４０ｎｍとなり、−Ｘ面側の厚み偏差が＋２０ｎｍとなった（図２の「●」マーク）。
なお、厚み偏差とは、基準とする厚みに対して測定した厚みとの差をいう。
したがって、厚み偏差の値がマイナスになる場合は、基準とする厚みに対して薄く形成されたことを意味し、厚み偏差がプラスになる場合は、基準となる厚みに対して厚く形成されたことを意味する。
このように、水晶ウェハ１０のＸ軸方向の平面の平面状態が、＋Ｘ面側から−Ｘ面側にかけてなだらかに傾斜しているものの、以下に示す従来の水晶ウェハより基準値に近い厚みで形成されたことが確認できる。
したがって、本発明の実施形態に係る水晶ウェハ１０の平坦度が改善され、水晶ウェハ１０における面内周波数のばらつきを軽減することができる。
【００１３】
これに対して、オリフラ面を−Ｘ面と平行に設けた場合の従来の水晶ウェハは、研磨装置で研磨されると、オリフラ面１１が＋Ｘ面と平行となるように設けられているため、直径１インチの間で＋Ｘ面側の厚みが基準より−１４０ｎｍとなり、中央付近で基準値となりつつ、−Ｘ面側の厚みが基準より−８０ｎｍとなった（図２の「◆」マーク）。
つまり、水晶ウェハ１０のＸ軸方向の平面の平面状態が、＋Ｘ面側から−Ｘ面側にかけて中央部が盛り上がる厚みで形成されたことが確認できる。
【００１４】
したがって、本発明の実施形態に係る水晶ウェハ１０は、従来のような−Ｘ面に平行なオリフラ面を設けた場合と比べて、平坦度が改善された状態になっていることが確認できる。これにより、円板形状の面内周波数のばらつきを軽減する水晶ウェハとすることができる。
【００１５】
なお、水晶ウェハについて、ＡＴカットの水晶ウェハ以外に、ＢＴカットの水晶ウェハやＳＣカットの水晶ウェハであってもよい。
【符号の説明】
【００１６】
１０ 水晶ウェハ
１１ オリフラ面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の厚みを有し各々が直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の結晶軸を有する水晶からなる板状の水晶ウェハであって、
直径が１インチ以上であり、
＋Ｘ軸と直交する平面を＋Ｘ面としたとき、
基本形状を円形とし、その円形のうち、＋Ｘ軸と平行となる半径に対して直交する＋Ｘ面に平行となる方向にオリフラ面が設けられて構成されていることを特徴とする水晶ウェハ。
【請求項１】
所定の厚みを有し各々が直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の結晶軸を有する水晶からなる板状の水晶ウェハであって、
直径が１インチ以上であり、
＋Ｘ軸と直交する平面を＋Ｘ面としたとき、
基本形状を円形とし、その円形のうち、＋Ｘ軸と平行となる半径に対して直交する＋Ｘ面に平行となる方向にオリフラ面が設けられて構成されていることを特徴とする水晶ウェハ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−１６８９３（Ｐ２０１３−１６８９３Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４６２４８（Ｐ２０１１−１４６２４８）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００１０４７２２）京セラクリスタルデバイス株式会社 (870)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００１０４７２２）京セラクリスタルデバイス株式会社 (870)
【Ｆターム（参考）】
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