JP2006332093A - Process for fabricating spherical surface acoustic wave element - Google Patents
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Abstract
Description
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。
The present invention relates to an improvement in a method for manufacturing a surface acoustic wave element.
In particular, the present invention relates to a suitable method for manufacturing a surface acoustic wave element having a ball (sphere) shape, and without damaging the surface of the element material having anisotropy such as a piezoelectric crystal material. The present invention relates to a method of manufacturing a spherical surface acoustic wave device that can improve the efficiency of the manufacturing process and improve the yield by simply clearly recognizing the direction of the crystal axis, and has excellent product performance.
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。 BACKGROUND ART A surface acoustic wave element (hereinafter referred to as a SAW device) is well known as one that generates a surface acoustic wave (SAW) on a substrate and receives the generated surface acoustic wave. Yes.
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。
In a SAW device, a pair of comb electrodes (Interdigital Transducer; IDT; hereinafter, also referred to as interdigital electrodes) is provided on a flat substrate.
The substrate is formed of a single crystal or a piezoelectric material such as LiNbO 3 or LiTaO 3 (hereinafter referred to as “piezoelectric crystal”), or a piezoelectric material is provided between the interdigital electrode and the substrate. By supplying a high frequency voltage to one interdigital electrode, a surface acoustic wave is excited in the direction in which the electrodes are arranged. The other interdigital electrode is disposed in the propagation direction of the surface acoustic wave and receives the surface acoustic wave.
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。
A SAW device is an element that uses surface acoustic waves generated by the piezoelectric effect and has the following characteristics. Therefore, a delay line, an oscillation or resonance element for a transmitter, and a filter for selecting a frequency are used. , Chemical sensors, biosensors, remote tags, etc. have a wide range of applications.
1) The propagation speed is several thousand m / s, the wavelength is 1 GHz, the electromagnetic wave is 30 cm, whereas the surface acoustic wave is as short as 4 μm, so the device can be downsized (1 mm square or less).
2) Since almost 90% of the energy is concentrated near the surface, it is possible to generate and detect waves from the surface and to freely access light during propagation.
3) Since it is an immobilization device, there is no adjustment and excellent reliability.
4) Mass production is easy because the same photolithography technology as LSI can be applied to the manufacturing technology.
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。
In such a surface acoustic wave element, Patent Document 1 discloses as one proposal for minimizing the propagation loss when a surface acoustic wave propagates between a pair of interdigital electrodes and increasing the accuracy of the resonance frequency. There is a spherical surface acoustic wave element as shown.
Patent Documents 1 and 2 disclose a spherical surface acoustic wave element (hereinafter referred to as a ball SAW device or a spherical surface acoustic wave element).
The base of the ball SAW device has a spherical surface that can excite surface acoustic waves and can propagate the excited surface acoustic waves.
The electroacoustic transducer in the ball SAW device is arranged in a band having a predetermined width that is continuous in an annular shape on the spherical surface of the substrate, and the band is continuously generated by the surface acoustic wave excited on the surface. It is configured to propagate along the direction in which it is traveling and repeatedly circulate.
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。 In the ball SAW device, the surface acoustic wave excited by the electroacoustic transducer in the surface acoustic wave propagation band that is continuous in an annular shape on the surface of the substrate is substantially not attenuated within the surface acoustic wave propagation band. The surface can be circulated repeatedly.
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。
In a ball SAW device, as one proposal for reducing the propagation loss when a surface acoustic wave propagates between a pair of interdigital electrodes as much as possible and increasing the accuracy of the resonance frequency, as shown in Patent Document 2 The device is known.
In such a spherical surface acoustic wave element, since an anisotropic piezoelectric crystal sphere is used as a substrate, the elasticity generated depending on which interdigital electrode is provided with respect to which crystal axis on the surface of the crystal sphere. A big difference will occur in the frequency and intensity of the surface wave.
However, when producing a ball SAW device using a piezoelectric crystal sphere as a base material and forming interdigital electrodes on the surface thereof, it is difficult to determine the crystal axis direction due to the shape of the piezoelectric crystal material. Therefore, in order to perform patterning and device processing that are indispensable for device manufacturing, it is necessary to measure the crystal direction of each crystal sphere, and in particular, it takes a time-consuming method to measure X-rays. In this case, there is a problem that the apparatus is expensive and the production speed is not increased.
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。
Thus, in the manufacturing process of the ball SAW device, it is necessary to accurately measure the crystal axis in the manufacturing process and form an electrode pattern such as a comb-like electrode with respect to the crystal orientation according to the orientation. .
When surface acoustic waves are excited and propagated in the equator direction using the C-axis of the crystal sphere (which is often referred to as the Z-axis in the case of piezoelectric materials) as the ground axis, if the crystal axis is not properly aligned, it will be 5 degrees from the crystal direction. If the wavefront of the surface acoustic wave is inclined in the direction of deviation, the intensity of the surface acoustic wave that can be excited is not sufficiently increased, and the function as the SAW device is not exhibited.
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。 When a single crystal material is grown, it can often be discriminated from the shape of the single crystal because of the dependence of the crystal growth rate unique to the crystal on the crystal orientation. The axis can no longer be identified.
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。
As a method for measuring the crystal orientation of a crystal sphere, there is a method using Bragg reflection by an X-ray crystal plane, which is well known. The Laue photographic method is a typical example.
In the X-ray Laue method, when an X-ray beam is irradiated from a certain direction of a crystal, the X-ray is reflected in a direction according to the crystal plane according to the arrangement of atoms constituting the crystal. It measures the crystal direction from a pattern, and is often used in the material cutting process of a crystal oscillator.
However, in the above method, the fact that X-rays cause harm to the human body and that the parallelism of the X-ray beam used is required for its accuracy leads to high equipment costs and poor adjustment accuracy.
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。 On the other hand, as a method of measuring using ultrasonic waves, there is a method of measuring the elastic anisotropy of a material using a linear focusing ultrasonic microscope and obtaining the crystal orientation from the measurement results using theoretical calculation. In the case of a sphere, since the surface is a sphere, it is difficult to apply the microscope so that flatness is required for the sample.
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。
In addition, when it is required to control not only the single crystal axis alignment but also other crystal axes, any of the above methods takes a very long time for measurement.
The size of a crystal sphere used in a spherical surface acoustic wave element is generally around 1 mm. However, when a crystal sphere having a size smaller than that is used, the crystal axis control step is a major cause of lowering the production efficiency.
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。 In view of the above situation, in the present invention, the surface of the element material having anisotropy such as a piezoelectric crystal material is damaged in place of the Bragg reflection by the X-ray crystal plane or the method using the linear focusing ultrasonic microscope. Provided is a method of crystal axis alignment that can improve the efficiency of the manufacturing process and improve the yield by clearly recognizing the direction of the crystal axis without giving it, and a method of manufacturing a ball SAW device using the method. For the purpose.
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。
The term “spherical surface acoustic wave element (= ball SAW device)” allows a long distance propagation by circulating a surface acoustic wave (SAW) on the surface of the sphere, and has a high Q value (reduction of energy due to absorption of the medium). In general, this specification refers to surface elasticity using the fact that it has a dimensionless number that expresses the state of vibration.) In this specification, however, only those that circulate surface acoustic waves are not necessarily shown. Absent. (Those that do not go around are not excluded.)
For example, it may be one that propagates only half of the sphere surface, and is not limited to propagating a surface acoustic wave in the form of a beam.
If the surface acoustic wave that circulates is not in the form of a beam, it will be difficult to fix the element, and if the surface acoustic wave is not circulated, it will be difficult to obtain a high speed change resolution when used as a sensor. However, even in applications that do not use such characteristics, in applications where surface acoustic waves are excited and propagated on the surface of piezoelectric crystal spheres, signal processing is performed (half-round propagation or non-beam propagation). The present invention including all of the above is effective.
For example, interdigital electrodes are used as electroacoustic transducers that advance surface acoustic waves on the surface of a sphere, and the overlapping width of the interdigital electrodes is set within a specific range to focus on the surface of the sphere. It is possible to devise various applications because the energy of surface acoustic waves can be transmitted on the beam.
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。
Moreover, in this specification, the surface acoustic wave does not necessarily indicate a surface acoustic wave in a narrow sense in terms of elasticity.
A material that leaks some energy from the surface, such as a pseudo surface acoustic wave or a leaky surface acoustic wave, may be used.
As pseudo-surface acoustic waves and leaky surface acoustic waves, Rayleigh waves, Sezawa waves, corridor waves, SH waves, and LOVE waves are known, but elastic waves having characteristics of concentrating energy on the surface and propagating are described in this specification. Therefore, it is defined as “surface acoustic wave (SAW)”.
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。
In the present invention, a method using the optical rotation property of light is used.
In a piezoelectric crystal such as quartz or LiNbO 3 or LiTaO 3 , when light polarized from the C-axis direction of the crystal is incident as shown in FIG. 2, the polarization direction of the light rotates as it passes along the C-axis.
The degree of rotation of the polarization direction changes according to the propagation length L of the crystal, and when the transmitted light is observed again through the polarizing plate, a phenomenon in which the transmitted light becomes stronger or weaker according to L is observed. Called “sex”.
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。
By the way, as shown in FIG. 1, when light polarized through a polarizing plate is incident on a crystal sphere having optical rotation, the light emitted from the crystal sphere is placed in another positional relationship called crossed Nicols ( In a state where two polarizing plates are rotated 90 ° on the optical path and arranged in series), when observed from one direction, as shown in FIG. 3A, there is no crystal sphere or C A concentric pattern that cannot be observed when light passes through a direction different from the axial direction can be observed.
The above phenomenon is due to the refraction effect of the sphere and the rotation of the polarization plane of the light.
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。 In this state, the outline of the crystal sphere is specified, the center position thereof is obtained, and the orientation of the crystal sphere is rotated. When the optical axis of the crystal sphere (C axis of the crystal) coincides with the direction observed with the optical microscope, As shown in 3 (B), the center of the concentric circle is located at the center of the contour.
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。
Further, FIG. 3C shows a pattern observed when one of the polarizing plates is a linearly polarizing plate and the other polarizing plate sandwiching the crystal sphere is a circular polarizing plate.
In the above case, a spiral shade pattern can be observed.
In the present invention, such a spiral pattern is also referred to as a concentric circle for convenience. However, like the concentric circle pattern, it is possible to define the center position as the center of the spiral shape, which is practically used. This is because a similar effect can be expected.
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。 Quartz, LiNbO 3 , LiTaO 3 , Langasite, etc., which are piezoelectric crystal materials used in spherical surface acoustic wave elements, have optical rotation characteristics about the C axis of each crystal, and the C axis excites surface acoustic waves. Thus, it is effective as a central axis for rotating around the sphere surface, and is also very effective in the manufacturing process.
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。 Such a concentric shading pattern (hereinafter referred to as light intensity distribution) is a phenomenon that occurs due to the property of rotating the plane of polarization when light passes through the Z-axis direction of quartz. From the observation of the polarized light in the step of forming the surface acoustic wave propagation path (the interdigital electrode as the surface acoustic wave excitation means) in the equator direction with the earth axis of the spherical surface acoustic wave as the Z axis, The present invention has been made because it has been found that it moves greatly with respect to the contour of the crystal sphere in a short time and very sensitive to the rotation of the sphere. The crystal axis alignment with high accuracy is possible, and when the surface acoustic wave device is manufactured by this method, the excitation intensity of the surface acoustic wave device is stabilized due to the small position and orientation deviation in the formation of the interdigital electrode. It has been found to be strong and the attenuation rate associated with the lap is small.
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。 Even in the case where the surface acoustic wave is not rotated once, in order to produce an electroacoustic transducer for exciting and propagating the surface acoustic wave to the surface of the sphere, the crystal orientation is set with reference to the optical rotation by the Z axis (C axis) of quartz or the like. When obtaining a Z axis (C axis) or a predetermined crystal axis using its orientation, the surface acoustic wave is not excited unless it is formed at a predetermined location according to the crystal axis, and the same performance is manufactured. It is necessary because it is difficult.
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。
Of course, in the case of a surface acoustic wave device of a type in which surface acoustic waves circulate, the Z-axis is an effective orientation for propagating and circulating surface acoustic waves, and thus this method that can directly observe the Z-axis is very Needless to say, it is effective.
Alternatively, even in the case of a base material having a path other than the Z axis, such as other crystal materials such as LiNbO 3, and using the path, the Z axis direction is first obtained and then used based on the direction. Since a method of searching for a route can be adopted and the time for crystal axis alignment can be shortened, it is advantageous in manufacturing.
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。
The invention according to claim 1, which achieves the above object,
A spherical substrate made of piezoelectric crystal material;
A method of manufacturing a spherical surface acoustic wave device comprising surface acoustic wave excitation means for exciting a surface acoustic wave propagating on the surface of the spherical substrate,
In forming the electroacoustic conversion means corresponding to the surface acoustic wave excitation means on the surface of a transparent spherical piezoelectric crystal material having optical rotation in a specific crystal axis direction,
The polarized light is incident on the crystal material, and the transmitted light is observed through a polarization selecting unit that selectively transmits light having a certain polarization direction with high transmittance.
While observing the light intensity distribution based on the optical rotation and refraction effect of the crystal material, the position information of the light intensity distribution with respect to the crystal material recognizes the crystal axis direction,
The method of manufacturing a spherical surface acoustic wave device is characterized in that the electroacoustic conversion means is formed according to the recognized information on the crystal axis direction.
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。 According to the present invention, a crystal axis can be specified by an inexpensive and simple detection method, and a ball SAW device having excellent performance and excellent performance is supplied.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Embodiment 1>
The crystal axis alignment method in this embodiment will be described with reference to FIG.
A mechanism using the present invention is installed in an exposure apparatus that creates interdigital electrodes in a ball SAW device by a photolithography process.
The optical axis of the optical microscope is exposed from above using a quartz mask on which an interdigital electrode pattern (not shown) is formed.
In the present embodiment, the crystal axis of the crystal sphere is adjusted parallel to the optical axis of the optical microscope using an inclined stage.
In the next step, the crystal sphere is once removed together with the jig to which it is bonded, and the sphere surface is coated with a resist, and then placed again on the tilt stage to bring the mask closer to the crystal sphere from above and exposure. I do.
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。
The resist is developed by exposure, and then a pattern is formed by forming a gold film and lifting off a portion where the resist is present.
The above is a method of forming a metal (gold) pattern (interdigital electrode) by lift-off. After forming a metal film only in the upper region of the crystal sphere in FIG. 4, an inclined stage in the crystal axis direction was used. The interdigital electrode may be formed in accordance with a procedure in which the orientation is adjusted, the crystal sphere is removed together with the jig, and then the resist is applied, mounted again, exposed and developed, and the metal film is patterned by etching.
There are various metal film forming methods and patterning methods for forming the interdigital electrode, but the necessity for obtaining the crystal orientation of the crystal sphere is the same, and the present invention does not exclude it.
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 Interdigital electrodes can be formed by a printing method. In either case, the crystal sphere is particularly set with its C axis set to a predetermined orientation, or based on the information in which the orientation of the crystal axis of the crystal sphere is recognized. To change and control the position on the crystal sphere forming the interdigital electrode
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。
The crystal used in this example is a crystal having a diameter of 10 mm.
As a light source, the light from a small fluorescent lamp was made to approach the crystal sphere through a scattering plate, so that the light could be incident on the crystal sphere in various directions.
The tilt stage is a biaxial stage, and a crystal sphere is fixed on a jig for fixing the crystal sphere. The observation is performed using a lens with a very low magnification capable of imaging the outline of the crystal sphere.
When the crystal sphere was rotated on the jig, a concentric distorted shading pattern was observed when it was rotated in a certain direction.
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。
Next, using the tilt stage, as shown in FIG. 3B, the tilt stage could be adjusted so that the center of the concentric circle pattern comes to the center of the contour of the crystal sphere.
When the polarizing plate between the crystal sphere and the microscope is a circularly polarized light, it is not a concentric circle but a spiral shape as shown in FIG. 3C, but is similarly concentric with the center of the crystal sphere outline by adjusting the tilt stage. The center of the shape can be moved so that the Z axis of the crystal sphere coincides with the optical axis of the microscope, and then the pattern orientation of the interdigital electrode mask coincides with the optical axis of the microscope in the photolithographic process, thereby producing a high output device. It was.
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。
The CCD is used to obtain a light intensity pattern observed from a certain direction.
The crystal sphere is parallel to the observed direction, and the center of the pattern is located at the contour center of the crystal sphere.
＜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。
<Embodiment 2>
In the apparatus used for crystal axis alignment in this embodiment,
As shown in FIG. 5, the crystal sphere is placed on an inclined stage mounted on a rotating stage having rotating means for rotating around a fixed rotation axis.
Further, the apparatus comprises an optical microscope as a crystal axis orientation change detecting means independent of the rotation stage for detecting a spatial rotation change according to the rotation of the rotation stage of the crystal axis of the crystal sphere. The crystal orientation of the crystal material with respect to the rotating means is recognized according to the output from the detecting means (optical microscope) (image of light intensity distribution detected and detected by the CCD).
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。 The tilt stage can be made to coincide with a predetermined crystal axis with respect to the rotation axis of the rotary stage by controlling the tilt angle so that the rotation change accompanying the rotation of the rotary stage is eliminated.
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。
The light intensity distribution visualized by the optical microscope through the polarizing plate is illustrated in FIGS.
6 and 7 are explanatory diagrams showing the light intensity distribution visualized by the optical microscope through the polarizing plate when the rotation axis of the rotary stage and the C axis of the spherical crystal are not in a parallel relationship.
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。
When the apparatus shown in FIG. 5 is mounted in a state where the C axis of the spherical crystal (crystal sphere) is inclined with respect to the rotation axis of the rotation stage, the light intensity distribution is a concentric pattern as the rotation stage rotates 180 °. Is moving from the upper right (left figure) to the lower left (right figure), indicating that the axes do not match.
As described above, it is not always necessary to use or operate a rotating stage that can rotate 360 degrees, but the polarization pattern of transmitted light changes due to rotation with respect to the orientation fixed to a predetermined space of the crystal axis of the crystal sphere. An attitude control means for estimating at least the above is required.
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。
When the rotation center axis of the rotation stage and the crystal axis (C axis) are not parallel, the orientation of the Z axis of the crystal with respect to the optical axis of the optical microscope changes as the rotation stage rotates, and as a result, the crystal sphere is observed. This concentric circle rotates along the contour of the crystal sphere. (See Figure 6)
On the other hand, in FIG. 7, the light intensity distribution, which is a concentric pattern according to the rotation of the rotary stage, is not displaced, indicating that both axes are aligned.
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。 The concentric pattern is actually deformed when it is not at the center of the outline of the crystal sphere. The reason for not being at the center of the contour is that, as described above, the optical axis (equal to the observation direction) of the optical microscope is not parallel to the crystal axis.
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。 If the C axis (optical axis) of the crystal coincides with the rotation axis of the rotary stage, the rotation of the crystal by the rotary stage has no effect on the optical rotation phenomenon. It can be explained that there is no change in the pattern seen inside.
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。 The rotation center of the rotary stage is usually machined very precisely with at least a predetermined angle, usually parallel to the surface of the rotary stage, and the ball after accurately grasping the crystal axis direction of the spherical crystal material The SAW device fabrication process may be performed using the rotation surface or bottom surface of the rotation stage as a reference surface.
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。 Since the rotation center of the rotary stage in a state where both axes coincide with each other is a pole (north pole, south pole), and an optimal “SAW propagation path” as a ball SAW device is located in the equator direction in that state, the SAW An “electroacoustic conversion means (IDT)” as an excitation means is formed.
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。 The drawback of the first embodiment by observation using an optical microscope is that it is difficult to accurately determine the positional relationship between the center of the contour of the crystal sphere and the center of the concentric circle. Therefore, based on the direction, the interdigital electrode It is practically difficult to adjust the exposure mask pattern used in the photolithographic process for patterning the interdigital electrode so as to excite surface acoustic waves (SAW) in the direction along the equator, in particular along the equator.
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。
In practice, there are the following causes.
1) When a resist is formed on the surface of the crystal sphere, the outline of the crystal sphere is hidden by the presence of the resist.
2) The contrast of the concentric circle itself is low and it is difficult to find its center.
3) The shadow of the surrounding object is reflected in the contour of the crystal ball, making it difficult to find the contour.
4) The optical axis of the optical microscope is generally inside the lens barrel, and its direction cannot be specified unless a precise optical system is reassembled.
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。 A method using a rotary stage solves this difficulty.
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。 Quartz, lithium niobate, lithium tantalate, langasite, langanite, langate, etc. are well known as piezoelectric crystal materials that can observe a concentric light intensity distribution when sandwiched between polarizing plates. The present invention can also be applied to a material having a light turning property with respect to a predetermined crystal axis other than the above.
＜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。
<Embodiment 3>
An embodiment different from Embodiments 1 and 2 in which the light intensity distribution of transmitted light generated by a spherical crystal is viewed through a polarizing plate will be described below.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an apparatus based on an optical system according to another example of the present embodiment (adjustment method using polarized light).
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。 In the first and second embodiments in which the light intensity distribution is observed with an optical microscope, the light incident on the crystal axis is incident from various directions, and the light in a predetermined direction is observed on the observation side. In the method according to the present embodiment using a beam, light polarized in a predetermined direction is incident and light emitted conically is observed using a polarizing plate.
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。 The laser beam is He-Ne laser, and the crystal sphere is a 10 mm diameter crystal sphere, and the light is incident on the crystal C axis (Z axis) parallel to the light on the projection plate (screen) in FIG. An intensity distribution pattern was observed.
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。
The laser beam is polarized, and polarized light can be incident on the crystal sphere without using a polarizing plate.
Further, since the laser beam has high straightness, it can be made incident on the crystal sphere in a predetermined direction, so that it is preferable as a light source used in the present invention.
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。
The laser beam transmitted through the crystal sphere is emitted over a wide angle in a conical shape due to refraction of the crystal sphere.
At this time, the beam emitted based on the rotation of the polarization plane due to the optical rotation of the crystal sphere has an intensity distribution depending on the direction depending on the optical rotation axis.
When the incident direction of the laser beam is parallel to the optical axis of the crystal sphere, the incident direction of the laser beam coincides with the optical rotation axis (in this case, the Z axis), so the light emitted from the crystal is projected onto the projection plate. When observing the density pattern of synchrotron radiation, the beam incident direction passing through the center of the crystal sphere and the intersection P of the projection plate coincide with the center of the concentric pattern, so that the relative direction of the beam incident direction and the crystal axis orientation Can be matched with each other.
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。 Actually, the orientation of the crystal is estimated by analyzing the geometric shape of the gray pattern with respect to the incident direction of the laser beam, without having to make the P position coincide with the center of the concentric circle, and the crystal sphere is accordingly It is optically clear that it is possible to form an electroacoustic transducer (for example, an interdigital electrode) by determining the crystal axis orientation of this, and the present invention does not exclude it.
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。 It is also possible to prepare a white beam with good straightness by preparing an optical system without using a laser beam, and to make the polarized light incident on the crystal sphere.
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。 In FIG. 8, the beam intensity (light / dark) pattern radiated from the crystal sphere is observed by the projection plate. However, if the light / light light / light pattern is detected electrically using an electronic imaging panel, the detected light / light pattern is automatically converted. Data processing is performed on the basis of the result, and the movement of the crystal axis orientation of the crystal sphere or the formation position of the electroacoustic transducer can be controlled based on the result, thereby enabling automation.
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。
9 and 10 are explanatory diagrams of a method using a rotary stage.
Recognize the crystal axis by utilizing the fact that the intensity pattern of the transmitted light emitted is invariant to the rotation of the rotary stage when the optical axis of the crystal sphere is parallel to the rotation axis of the rotary stage, It is possible to expose the interdigital electrode pattern.
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。
In the present invention, when the light intensity pattern is observed by observing the crystal sphere from a predetermined orientation, the intensity patterns observed when the observation direction is not parallel to the predetermined orientation are not completely concentric circles but When the circularly polarizing plate is used for one side, the center position can be defined, but the center position can be defined. In this specification, it is called a concentric circle for convenience. It is out. Since the strain is uniquely determined by the observation orientation relative to the crystal axis orientation, it is possible to evaluate the shape of the crystal axis to determine the direction of the crystal axis relative to the observation direction without analyzing the sequential strain change and correcting the crystal orientation. be able to.
However, if the polarizing plate is used in a crossed Nicol arrangement when the direction observed with respect to the predetermined direction is parallel, a complete circle having the same center is formed.
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。
On the other hand, when observing the intensity pattern of light emitted by entering and transmitting a beam from a predetermined direction, when the incident direction of the beam is parallel to the crystal axis in the observation of the light intensity distribution according to the direction of the transmitted light, The transmitted light of light spreads in a conical shape with periodic strength, and when it is not parallel, the conical shape is distorted.
It is clear that the crystal axis direction can be calculated back from the distortion based on optics.
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。 In addition, although the shape of the strong and weak pattern directly observed is distorted depending on the orientation and shape of the projection plate or photosensitive plate, the direction of the center line of the conical radiation pattern can be obtained from the position and shape of the projection plate or photosensitive plate. I can do it.
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。 As described above, the concentric light intensity distribution in the present invention refers to an original spatially defined cone-shaped intensity distribution.
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。 In the actual recognizing work of the crystal axis direction, the crystal sphere having a conical intensity distribution (which may be distorted in some cases) may be observed by any method. Even if the actual measurement target is a shaded pattern of an inclined projection plate Alternatively, even if a partial light intensity distribution is measured and the light intensity distribution transmitted through the crystal and emitted from the change due to rotation is estimated, the present invention does not exclude it.
Claims (10)
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。 A spherical substrate made of piezoelectric crystal material;
A method of manufacturing a spherical surface acoustic wave device comprising surface acoustic wave excitation means for exciting a surface acoustic wave propagating on the surface of the spherical substrate,
In forming the electroacoustic conversion means corresponding to the surface acoustic wave excitation means on the surface of a transparent spherical piezoelectric crystal material having optical rotation in a specific crystal axis direction,
The polarized light is incident on the crystal material, and the transmitted light is observed through a polarization selecting unit that selectively transmits light having a certain polarization direction with high transmittance.
While observing the light intensity distribution based on the optical rotation and refraction effect of the crystal material, the position information of the light intensity distribution with respect to the crystal material recognizes the crystal axis direction,
A method of manufacturing a spherical surface acoustic wave device, wherein the electroacoustic conversion means is formed at a position and orientation according to information on a recognized crystal axis direction.
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。 The light intensity distribution is concentric, and the position of the concentric circle with respect to the contour of the crystal material processed into a spherical shape reveals that the center is observed at the center of the crystal material,
3. The method of manufacturing a spherical surface acoustic wave device according to claim 1, further comprising the step of determining that the observation direction is parallel to a crystal axis having optical rotation of the crystal material. .
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。 The polarized light incident on the crystal material is parallel light incident from a predetermined direction,
The method for manufacturing a spherical surface acoustic wave device according to claim 1, wherein the crystal axis direction is recognized in the predetermined direction.
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。 The light intensity distribution is based on a cone-shaped intensity distribution according to the direction of transmitted light radiated from the crystal material,
When the conical center line direction is parallel to the incident direction of the parallel light incident on the crystal material, the incident direction of the parallel light is parallel to the crystal axis having the optical rotation of the crystal material. 5. The method of manufacturing a spherical surface acoustic wave device according to claim 4, further comprising a step of determining.
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。 Placing the spherical crystalline material on a fixed axis of rotation;
By rotating means, the crystal material on the rotation shaft is rotated,
7. The method according to claim 1, further comprising a step of recognizing a crystal axis direction of the crystal material by a crystal axis orientation change detecting unit that detects a spatial rotation change of the crystal axis according to the rotation. A method for manufacturing a spherical surface acoustic wave device.
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。 The rotating means has means for tilting the spherical crystal material on the rotated part of the rotating means,
By controlling the tilting means so that there is no rotation change accompanying the rotation,
8. The method of manufacturing a spherical surface acoustic wave device according to claim 7, further comprising a step of causing a predetermined crystal axis to coincide with a rotation axis of the rotating means.
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