JP5033618B2 - 人工水晶の加工方法及び人工水晶加工用冶具 - Google Patents

Description

本発明は、人工水晶の表面を基準としてこの人工水晶を傾けて当該人工水晶の切断を行う方法及び人工水晶を加工するための人工水晶加工用治具に関する。

人工水晶は、光学素子や水晶振動子の材料として用いられており、例えばオートクレーブ（金属塔炉）と呼ばれる圧力容器内に種結晶を吊し、例えば水酸化ナトリウム溶液などの育成溶液に溶解させた原料の水晶（ラスカ）をこの種結晶の表面に析出させて水晶を育成する水熱合成法と呼ばれる方法によって製造される。育成された後の人工水晶はアズグロウン人工水晶と呼ばれ、その後例えばＸ軸及びＺ軸などの結晶軸に垂直な面が正確にこれらの面に対応する面方位（格子面）となるように研磨されることによって、ランバード人工水晶と呼ばれる状態に加工される。このランバード人工水晶は、例えばワイヤーソーなどによって、用途に応じた特性が得られるように、例えば図１８に示す様々な切断方位において多数枚の水晶板に切断されることとなる。

このように人工水晶を切断するにあたり、人工水晶の表面における切断面との間の角度が既知の面を基準として、この基準面が所定の角度となる初期位置に人工水晶を位置決めし、この初期位置から切断面と基準面との間における角度差分だけ人工水晶を傾けることによって、例えばワイヤーソーにおけるワイヤーの走行方向と切断面とが平行になるようにしている。この時、人工水晶を傾ける角度が大きいと切断角度に誤差が生じるおそれがあり、一方例えば水晶振動子の重要な品質のパラメータである周波数温度特性が切断角度に大きく依存するので、上記の基準面としては、切断面と最も平行に近い面が選ばれる。

例えば同図に示すＡＴカット面は、Ｘ軸のプラス方向から見てＸ−Ｚ平面を反時計回りに例えば３５°１５′傾けた面である。このＡＴカット面は、切断角度に対する要求が極めて厳しいので、上記の初期位置を正確に設定する必要がある。ところで、育成後の人工水晶の表面には、いわゆるｒ面と呼ばれる（０１−１１）面が自然に形成されており、このｒ面は、上記のＡＴカット面から僅かに２°５８′程反時計回りに傾けた面であり、そのためＡＴカット面と最も平行に近い面となっている。また、このｒ面に対してＸ線を照射すると、この面にて回折するＸ線は、ピーク強度が極めて強く、またピークの半値幅が狭くなる。そのため、ＡＴカットを行う時には、このｒ面を基準面として用いて、Ｘ線回折を利用したＸ線角度測定器により秒単位で正確に人工水晶の初期位置を決めるようにしている。

通常であれば、人工水晶の育成後におけるｒ面には微少な凹凸があるもののほぼ平坦に近く透明な状態なので、ｒ面にて回折するＸ線は、他の格子面から放出されるＸ線に比べて強度が極めて大きく、また半値幅についても極めて狭いシャープなピークとなる。従って、ｒ面を基準として切断角度を設定することにより、極めて正確に人工水晶を位置決めでき、そのためＡＴカット面において正確に切断することができる。

しかし、例えば既述の育成溶液として炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）溶液を用いた場合には、微少な異物が付着することによってｒ面が白濁してしまう場合がある。また、育成中のオートクレーブ内の温度条件や育成日数などの条件によっては、ｒ面に一度析出した人工水晶が再溶解し、へこみが形成される場合がある。これらのようにｒ面が平坦でない場合には、このｒ面にて回折するＸ線は、回折強度が小さくなり、更に半値幅が広がってブロードなピークとなってしまう。また、表面が平坦であったとしても、育成条件によってはｒ面の面積が小さくなってしまい、そのため回折強度が小さくなってしまう場合もある。そのような人工水晶は、正確な切断角度の設定が困難であり、切断精度が低くなるおそれがあることから、歩留まりの低下や生産性の低下の原因となるので、その後の工程に流すことができなかった。

また、例えば生産効率を高めるためにＹ軸方向に長い水晶を育成した場合には、例えば上記のワイヤーソーに設置できる人工水晶の大きさの制約から、このワイヤーソーに設置できる大きさとなるように、人工水晶を例えば外周刃やバンドソーを用いて切断する必要がある。この時例えば人工水晶をＹ軸方向に対して垂直に切断すると、その後上記のようにＹ軸方向に対して傾いたＡＴカット面などにおいて切断した場合には、上記の外周刃やバンドソーを用いて垂直に切断した面の近傍には大きな端材が残るので、その領域の人工水晶が無駄になってしまう。
特許文献１及び特許文献２には、人工水晶を加工する技術が記載されているが、上記の課題については検討されていない。

特開平５−１２３９５５（図１、図２） 特開平９−２３４６５７（図４、図５）

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、人工水晶をウェハ状に切断する時の切断角度を正確に求めることができる人工水晶の加工方法及びこの方法を行うための人工水晶加工用の冶具を提供することにある。

本発明の人工水晶の加工方法は、
育成されたアズグロウン人工水晶を加工する方法において、
人工水晶の光学軸に垂直な二つのＺ面（（０００１）面）の少なくとも一方を研磨して平坦化する工程と、
人工水晶をＡＴカットに切断するときにＸ線回折法を用いて当該人工水晶の向きを設定するための基準とされるｒ面が上向きかつ水平となるように傾斜角度が設定され、Ｚ面を支持するための傾斜面を備えた保持冶具を用い、前記工程で研磨されたＺ面を保持冶具の傾斜面に沿って固定する工程と、
保持冶具に固定された人工水晶の上面を水平面とするために研削及び研磨の少なくとも一方を行う工程と、を含むことを特徴とする。
傾斜面に沿って固定する工程の前に、更に前記人工水晶の電気軸に垂直なＸ面（（１１−２０）面）を研磨して平坦化する工程を行い、
前記固定する工程は、保持冶具に設けられた保持手段により、前記研磨されたＸ面が垂直となるように当該Ｘ面を固定する工程を含むことが好ましい。

本発明の人工水晶加工用冶具は、
アズグロウン人工水晶の光学軸に垂直な二つのＺ面（（０００１）面）の少なくとも一方が研磨されて平坦化された人工水晶に対して、砥石を鉛直軸回りに回転させながら人工水晶の上方から下側に向けて押圧することによって当該人工水晶の上面を研削及び研磨の少なくとも一方により加工する時に用いられる加工用冶具であって、
人工水晶をＡＴカットに切断するときにＸ線回折法を用いて当該人工水晶の向きを設定するための基準とされるｒ面が上向きかつ水平となるように傾斜角度が設定され、Ｚ面を支持するための傾斜面と、この傾斜面に研磨されたＺ面が沿うように前記人工水晶を固定する保持手段と、を備えたことを特徴とする。
前記人工水晶加工用冶具は、更に前記人工水晶の電気軸に垂直なＸ面（（１１−２０）面）が研磨されて平坦化された人工水晶を加工するときに用いられる冶具であり、
前記保持手段は、前記研磨されたＸ面が垂直となるよう当該Ｘ面を固定する手段であることが好ましい。

本発明によれば、アズグロウン人工水晶の光学軸に垂直な二つのＺ面が研磨されて平坦化された人工水晶をＡＴカットに切断するにあたり、このＡＴカットに切断するときにＸ線回折法を用いて当該人工水晶の向きを設定するための基準とされるｒ面が上向きかつ水平となるように傾斜角度が設定された傾斜面を備えた保持冶具を用い、研磨されたＺ面を前記保持冶具の傾斜面に沿って固定して、この人工水晶の上面を研削及び研磨の少なくとも一方を行うことにより当該上面を水平面としている。そのために、ｒ面にＸ線を照射した時にこのｒ面にて回折するＸ線の回折強度が強くなり、また半値幅が狭くなるので、このｒ面を基準とすることで、極めて正確に人工水晶の向きを設定することができる。従って、このｒ面を基準として人工水晶の向きを設定して当該人工水晶を切断することによって、極めて正確に角度設定されたウェハ状の人工水晶を得ることができる。

本発明の人工水晶の加工方法を説明する前に、本発明の加工方法に用いられる人工水晶を育成するためのオートクレーブ２の構成について図１を参照して説明する。オートクレーブ２は、水熱合成法により人工水晶を育成するための反応装置であり、特殊鋼製の円筒容器であるオートクレーブ本体２１と、このオートクレーブ本体２１を密閉するための金属蓋２５と、オートクレーブ本体２１内を加熱するためのヒータ２４と、から構成されている。オートクレーブ本体２１内は、対流制御板であるバッフル板２２によって上下に仕切られており、上方側には多数の種子結晶１が吊された支持具２３が設置され、下方側には人工水晶の原料となる多数のラスカ１０が格納されたかご状のラスカ容器２６が設置されている。

このオートクレーブ本体２１内には、例えば炭酸ナトリウム溶液などの育成溶液１１が満たされており、バッフル板２２に多数設けられた貫通孔２２ａを介してこの育成溶液１１が上下に対流するように構成されている。また、オートクレーブ本体２１内の育成溶液１１は、ヒータ２４により上方側が例えば３００〜３５０℃に加熱され、下方側が例えば３６０〜４００℃に加熱されて、上方側の温度が低く下方側の温度が高くなる温度勾配が形成されている。既述の金属蓋２５には、圧力計２７が設けられており、人工水晶の育成中にはオートクレーブ本体２１内の圧力が例えば１，０００〜１，５００ｋｇｆ／ｃｍ2に維持されるように構成されている。

このオートクレーブ２において人工水晶を育成する時には、先ず、例えばＺ面（Ｘ−Ｙ平面）が広く形成され、Ｙ方向に長い板状の多数の種子結晶１が支持された支持具２３をオートクレーブ本体２１内の上方側に配置し、下方側には多数のラスカ１０が保持されたラスカ容器２６を設置する。そして、オートクレーブ本体２１内を育成溶液１１で満たすと共に、金属蓋２５によりオートクレーブ本体２１を密閉する。次いで、オートクレーブ本体２１内を上記のように上方側の温度が低くなるように温度勾配を付けて加熱すると共に加圧する。下方側では、ラスカ１０が育成溶液１１に溶解して、このラスカ１０が溶解した育成溶液１１は、オートクレーブ本体２１内の温度勾配により上昇する。そして、この下方側から上昇した育成溶液１１が上方側において冷やされて過飽和となるので、この領域の種子結晶１の表面において水晶が析出する。この上方側の育成溶液１１は、下方側から上昇してくる育成溶液１１により下側に押し戻されて、再び加熱されると共に、ラスカ１０が溶解することとなる。

このように上方側と下方側とにおける育成溶液１１の対流により徐々に種子結晶１の表面に水晶が析出していき、この反応を所定の期間続けることによって、所定の大きさのアズグロウン人工水晶が得られる。このアズグロウン人工水晶の表面には、種子結晶１の形状に倣うように、光学軸に垂直な一対のＺ面がＹ方向の長さ方向に互いに平行に伸びるように形成され、また同様に電気軸に垂直な一対のＸ面が形成されている。また、このアズグロウン人工水晶の端部側には、後述するように、ｒ面が形成されている。

次に、本発明の人工水晶の加工方法について説明する。先ず、このアズグロウン人工水晶の一対の例えばＸ面の一方が下側となるように例えば研磨機における支持面に例えば保持冶具を介して固定して、Ｘ面の他方側を上向きにする。そして、このアズグロウン人工水晶を鉛直軸回りに回転させると共に、上方から例えば砥石を回転させながら研削水を供給してこのＸ面の他方側に押圧し、当該他方側の面を研磨して平坦化する。

次いで、例えばＸ線カット面検査器を用いて、この研磨面（Ｘ面）の角度の精度を測定するには以下の手順が実施される。まず、結晶格子面のＸ面（（１１−２０）面）と極めて平行に加工されたスタンダードを用いて最も大きな回折ピークを得られるようにスタンダード主面のＸ面の入射部および検知器、試料ホルダー、ゴニオメーターの角度を設定する。そのときのスタンダードの主面と密着している試料ホルダーの主面が（１１−２０）面と極めて平行な基準面となる。当該試料ホルダーの基準面をゼロとして、研磨面のＸ面を押し当てて研磨面から反射する回折強度を測定し最大のピークを得られたときのゴニオメーターの角度のズレ（差）から研磨面のＸ面の角度精度が求められる。このとき得られた角度精度（研磨面と格子面とのズレ）が所定の公差以上の場合には、研磨面が上記の公差内となるように前記研磨機における例えば支持面の角度を調整して、再度アズグロウン人工水晶の上面の研磨を行う。そして、上記のＸ線を用いた角度測定とアズグロウン人工水晶の上面の研磨とを繰り返すことによって、当該上面の角度精度が所定公差内に収まるように研磨する。

次に、この上面（他方側）が下側となるように既述の支持面に固定して、Ｘ面の一方側を上向きにし、同様に当該一方側の面の研磨とＸ線による角度測定とを繰り返す。これによって、このアズグロウン人工水晶の表面には、互いに平行でかつこのＸ面に対応する面方位となるように研磨された一対のＸ面が形成される。また、同様にこの研磨とＸ線による角度測定とをＺ面に対して行うことで、このＺ面についてもＺ面に対応する面方位（０００１）となり、互いに平行な一対の面が得られて、ランバード人工水晶３と呼ばれる状態となる。尚、このＸ面の研磨とＺ面の研磨とは、どちらを先に行っても構わない。

次に、上記のランバード人工水晶３に対して、既述のＡＴカットを行う。このＡＴカットとは、図２に示すように、Ｘ軸のプラス方向から見てＸ−Ｚ平面を反時計回りに３４°４３′〜３５°４３′傾けたＡＴカット面５を切断面として切断する方法であり、この例では３５°１５′傾けた場合を例として説明する。

このランバード人工水晶３における長辺方向であるＹ軸方向の端面には、図２〜図４に示すように、（０１−１１）面に対応するｒ面４と呼ばれる面が人工水晶の育成時に形成されている。この（０１−１１）面は、ＡＴカット面５を更に反時計回りに２°５８′傾けた面であり、上記のＡＴカット面５に近い角度と言える。そこで、以下に説明するように、この（０１−１１）面を基準として人工水晶の角度を設定し、ＡＴカット面５と平行にウェハ状に人工水晶を切断する。

この（０１−１１）面を基準とするにあたり、本発明では、先ず（０１−１１）面に対応する面であるｒ面４を極めて正確に上記の（０１−１１）面と平行となるように研磨する。この研磨に用いる冶具について、以下に説明する。

図５〜図７は、ランバード人工水晶３を研磨するための保持冶具である人工水晶加工用冶具３０を示している。この人工水晶加工用冶具３０は、上記の（０１−１１）面が正確に水平となるように設定するためのものであり、ランバード人工水晶３のＺ面の支持面を保持するための傾斜面をなす板状の保持部３１と、この保持部３１を両側から支持する垂直面をなす固定部３２と、を備えている。この保持部３１は、水平面とのなす傾斜角度βが例えば５１°４７′となるように、両側から例えば各々３カ所においてボルトなどの留め具３３により固定部３２に固定されている。この保持部３１の傾斜面から上方側に離れた位置における固定部３２の夫々には、例えばネジ孔３４が上下に２カ所形成されており、またこのネジ孔３４に嵌合するように、ランバード人工水晶３のＸ面を両側から押圧し、当該Ｘ面を垂直に保持するための例えばボルトなどの保持手段３５が設けられている。

そして、この人工水晶加工用冶具３０において、図８、図９に示すように、この保持部３１の傾斜面に複数例えば５個のランバード人工水晶３をｒ面４が上方を向き、またＺ面がこの傾斜面に倣うように並べる。また、保持手段３５によりＸ面が垂直になるように、両側面からランバード人工水晶３のＸ面を押圧する。既述のように、この保持部３１の傾斜角度βが５１°４７′に設定されており、またランバード人工水晶３のＸ面が垂直となるようにを両側から押圧しているので、図１０及び図１１に示すように、ｒ面４が上向きとなり、またランバード人工水晶３の上面における（０１−１１）面が水平となる。尚、この保持手段３５としては、ボルト以外にも、例えば接着剤などにより接着する方法などであっても良い。

次に、このランバード人工水晶３のｒ面４を例えばロータリー自動研削機あるいは回転式研磨板などを用いて加工する方法の一例について説明する。図１２（ａ）に示すように、例えば水平に保持された回転定盤４０の表面に上記の複数のランバード人工水晶３が保持された人工水晶加工用冶具３０を周方向に等間隔に複数個例えば６個固定する。そして、回転定盤４０を鉛直軸回りに回転させることによって、人工水晶加工用冶具３０を公転させる。また、同図（ｂ）に示すように、人工水晶加工用冶具３０の上方に、外径が回転定盤４０の外径とほぼ同径であり、また下方側の周縁部に例えば＃１０００程度の砥粒径の例えばＷＡ（ホワイトアルミナ）が砥粒層４１ａとして形成されたリング状の砥石４１を上記の回転定盤４０と同心となるように設置する。そして、この砥石４１を回転定盤４０とは反対方向に回転させながら、砥石４１を下側に向けて押圧すると共に、研削水供給部４２から砥粒層４１ａとランバード人工水晶３の上面との間に研削水を供給することによって、ランバード人工水晶３のｒ面４を研磨する。この研磨を所定の時間行うことによって、図１３に示すように、ｒ面４が水平となり、極めて平坦でかつ（０１−１１）面と平行なｒ面４が得られる。また、研磨によってｒ面４が下側に後退していくので、当該ｒ面４の面積が広くなる。

その後、このランバード人工水晶３における切断角度をＸ線角度測定器を用いて以下のように設定する。このＸ線角度測定器内には、図１４（ａ）に示すように、ランバード人工水晶３を載置するための板状の加工冶具４３と、Ｘ線照射部５０及びＸ線受光部５１と、が設置されている。このＸ線照射部５０とＸ線受光部５１とは、このＸ線角度測定器内に載置された加工冶具４３に対する位置が予め設定されており、つまり加工冶具４３上の所定の鉛直面４５に対して角度αで水平にＸ線を入射し、またこの鉛直面４５から角度αで水平に放出されるＸ線を受光するように夫々の位置が設定されている。この角度αは、既述の（０１−１１）面において得られるＸ線の回折ピークのうち、最も大きな回折ピークが得られる角度（θ＝１３°１９′）に設定されている。従って、この鉛直面４５とランバード人工水晶３のｒ面４とが重なった時に、Ｘ線受光部５１において極めて大きな強度のＸ線が受光されることとなる。また、この鉛直面４５は、例えば加工冶具４３上の中心位置とランバード人工水晶３のＸ面の中心位置とが重なり合い、また例えば加工冶具４３とランバード人工水晶３とが平行となった時に当該ランバード人工水晶３のｒ面４と重なり合うように設定されている。

そこで、この加工冶具４３上においてＸ面（Ｙ−Ｚ平面）が水平となるように、また加工冶具４３の中心位置とランバード人工水晶３のＸ面の中心位置とが重なり合うようにランバード人工水晶３を載置して、Ｘ線照射部５０からＸ線を鉛直面４５に照射すると共に、Ｘ線受光部５１において受光されるＸ線の回折強度が最も強くなるようにランバード人工水晶３を図示しない回動機構により回転させる。そして、Ｘ線受光部５１において受光されるＸ線の回折強度が最も強くなる位置にてランバード人工水晶３を停止させると、加工冶具４３とランバード人工水晶３とが例えば平行となり、非常にシャープなＸ線の回折ピークが得られて、加工冶具４３に対するランバード人工水晶３の位置が正確に位置決めされる。その後、加工冶具４３上にこのランバード人工水晶３を上記において調整した位置で接着する。

そして、例えばワイヤーソーなどの切断用の装置において、加工冶具４３と共にランバード人工水晶３を設置する。このワイヤーソーにおいては、同図（ｂ）に示すように、この加工冶具４３を例えばボルトなどにより固定すると、ワイヤーの走行方向４４とランバード人工水晶３におけるＡＴカット面５とが平行になるように、ワイヤーソーと加工冶具４３との間の相対位置が予め設定されている。

そこで、このワイヤーソーに加工冶具４３を固定し、ワイヤーの走行方向４４と平行に例えば多数本のワイヤーを張り、砥粒及び研削水を供給すると共に多数本のワイヤーの並びに対してＸ面が平行となるようにランバード人工水晶３を押圧しながらワイヤーを長さ方向に走行させることによって、ランバード人工水晶３がＡＴカット面５と平行に切断されて、多数枚のウェハ状の人工水晶が得られる。

上述の実施の形態によれば、人工水晶を育成した後、Ｚ面を研磨して平坦化し、次いで既述の人工水晶加工用冶具３０を用いてＺ面を基準としてｒ面４に対応する格子面である（０１−１１）面が人工水晶の上側を向いて水平となるようにし、そしてこのｒ面４を（０１−１１）面と平行となるように研磨している。そのために、人工水晶の育成後のｒ面４が例えば微少な異物の付着により白濁していたり、あるいは育成中にｒ面４の表面に析出した水晶が再溶解して当該ｒ面４が凹んでいたりすることによって、平坦でない場合や、または人工水晶の育成後のｒ面４の面積が小さい場合でも、このｒ面４が（０１−１１）面に平行でかつ平坦となり、またｒ面４の面積が大きくなる。従って、ｒ面４にＸ線を照射した時にこのｒ面４にて回折するＸ線の回折強度が研磨前と比較して強くなり、また半値幅についても研磨前と比較して狭くなるので、このｒ面４を基準とすることで、極めて正確にランバード人工水晶３の向きを設定することができる。そのために、このｒ面４を基準としてランバード人工水晶３の向きを設定して、当該ランバード人工水晶３を切断することによって、極めて正確に角度設定されたウェハ状の人工水晶を得ることができる。
そのために、従来であればｒ面４にて回折するＸ線の回折強度が弱いためにあるいは半値幅が広いために後工程である切断工程に流すことのできなかったランバード人工水晶３であっても、このようにｒ面４を研磨することによって精度高く切断できるので、歩留まりを高めることができる。

このようにｒ面４を研磨するにあたり、保持部３１と保持手段３５とを備えた既述の人工水晶加工用冶具３０を用いているので、ｒ面４が上を向いて保持部３１にＺ面が沿うようにランバード人工水晶３を固定することによって、一義的に（０１−１１）面が正確に水平となるので、簡便にランバード人工水晶３の向きを設定することができる。

上記の例では、ランバード人工水晶３に形成された見かけ上のＹ’軸及びＺ’軸が結晶軸におけるＹ軸及びＺ軸と平行となるように育成されたランバード人工水晶３について説明したが、例えば図１５に示すように、種子結晶１を調整するときの切断角度を用途に応じて変えることがあり、見かけ上のＹ’軸及びＺ’軸が結晶軸におけるＹ軸及びＺ軸から角度θ0だけ傾くように育成する場合がある。このような角度θ0としては、例えば１°、１°３０′、２°などが挙げられる。そのような場合は、所定の面方位から各々の角度θ0だけ傾いた面方位となるようにアズグロウン人工水晶を研磨して、その後ｒ面４を研磨する時には（０１−１１）面が水平になるように既述の傾斜角度βを角度θ0だけ大きく、つまり保持部３１を寝かせるようにすれば良い。具体的には、上記の角度θ0が１°、１°３０′、２°である時には、傾斜角度βが夫々５２°４７′、５３°１７′、５３°４７′となり、つまり５１°４７′＋θ0となる。この場合でも、上記の例と同様にｒ面４の研磨とこの研磨後のｒ面４に基づいた角度設定とが行われて、人工水晶の切断が正確に行われる。従って、特許請求の範囲におけるＺ面は、このように角度θ0だけ傾けた面を含む。

尚、図１７（ａ）に示すように、例えばランバード人工水晶３が通常の長さつまり既述のワイヤーソーにおいて加工できる程度の長さＬである場合には、このランバード人工水晶３の長さ方向の両端を除いた領域であるＡＴカットウェハを取得できる領域６０からこのＡＴカットウェハが取得されるが、同図（ｂ）に示すように、例えば生産性を高めるために種子結晶１を長さ方向（Ｙ軸方向）に長くして、育成後の人工水晶の長さが上記の長さＬよりも長く、例えば長さＬの２倍程度の長さＬ1である場合には、ワイヤーソーにおいて加工できる大きさにするために、例えばランバード人工水晶３を外周刃あるいはバンドソーを用いて２分割する必要がある。この時同図（ｂ）に示すようにＹ軸方向に垂直に切断すると、この切断面の両側には大きな端材が二つ生成して、ＡＴカットウェハを取得できない領域６１が広く形成されてしまう。そこで、同図（ｃ）に示すように、ｒ面４とほぼ平行となるように切断することで、ＡＴカットウェハを取得できる領域６０を広くすることができ、またこの時切断したランバード人工水晶３を他の短い寸法の例えば同図（ａ）に示すランバード人工水晶３と同じように、ｒ面４の研磨工程に流すことができる。

尚、ｒ面４の研磨を行う前にＸ線角度測定器を用いてこのｒ面４におけるＸ線の回折強度を測定し、所定の値よりも強度が弱く、かつ半値幅が広いランバード人工水晶３に対してｒ面４の研磨を行い、それ以外のランバード人工水晶３についてはｒ面４の研磨を行わずにその後の工程に流すようにしても良い。また、上記の例では、研磨によりアズグロウン人工水晶からランバード人工水晶３に加工するにあたり、Ｚ面については一対の面を両面研磨したが、上記の人工水晶加工用冶具３０により支持される支持面であるＺ面の一方だけを研磨するようにしても良い。更に、Ｘ面についても両面研磨したが、例えば上記の人工水晶加工用冶具３０に一つだけランバード人工水晶３を保持する場合には、Ｘ面の一方だけを研磨するようにしても良い。この時、人工水晶加工用冶具３０にランバード人工水晶３を保持するときには、Ｚ面を保持部３１に沿わせると共に、例えばＸ面の一方の研磨面が高さ方向に亘って既述の固定部３２に圧接されるように、他方のＸ面側（研磨されていないＸ面側）から保持手段３５により他方のＸ面を押圧するようにしても良い。

尚、ｒ面４を研磨するときには、例えば砥粒径が大きい砥石４１から砥粒径が小さい砥石４１に順次変えて、粗研削と仕上げ研磨とを行うことが好ましい。また、この仕上げ研磨の後に、ランバード人工水晶３を例えばフッ化水素酸やフッ化アンモニウムなどのエッチング液に浸析してｒ面４の表面の微細な凹凸や加工歪みを取り除くことが好ましい。上記のようにｒ面４においてＸ線の回折強度が強く、かつ半値幅が小さくなるのであれば、研削によりｒ面４を加工するようにしても良い。

また、上記の例の他、上記のＺ面の代わりに、他のＲ面などを基準としてｒ面４を研磨するようにしても良い。また、本発明は、ＡＴカットウェハを取得する以外にも適用でき、例えば既述の図１８に示すＣＴカットを行う場合には、既述の保持部３１の傾斜角度βは、５８°に設定される。

本発明の人工水晶の加工方法を実施するための人工水晶を育成するための反応装置の一例を示す縦断面図である。 上記の反応装置において育成された人工水晶の一例をＸ軸方向から見た平面図である。 上記の人工水晶をＺ軸方向から見た平面図である。 上記の人工水晶をＹ軸方向から見た平面図である。 本発明の人工水晶の加工方法を実施するための人工水晶加工用冶具の一例を示す斜視図である。 上記の人工水晶加工用冶具を示す側面図である。 上記の人工水晶加工用冶具を示す正面図である。 上記の人工水晶加工用冶具に人工水晶を保持させた時の側面図である。 上記の人工水晶加工用冶具に人工水晶を保持させた時の正面図である。 上記の人工水晶加工用冶具に保持させた時の人工水晶の傾斜角度を示す概略図である。 上記の人工水晶加工用冶具に保持させた時の人工水晶の傾斜角度を示す概略図である。 上記の人工水晶加工用冶具を用いて人工水晶を研磨する方法の一例を示す説明図である。 研磨前後における上記の人工水晶のｒ面を示す説明図である。 上記の研磨後の人工水晶を切断する方法の一例を示す説明図である。 人工水晶の角度に応じた当該人工水晶の傾斜角度の設定方法を示す説明図である。 人工水晶の角度に応じた当該人工水晶の傾斜角度の設定方法を示す説明図である。 長尺の人工水晶の切断方法の一例を示す平面図である。 人工水晶における結晶軸と切断面とを示す人工水晶の斜視図である。

符号の説明

１ 種子結晶
２ オートクレーブ
３ ランバード人工水晶
４ ｒ面
５ ＡＴカット面
３０ 人工水晶加工用冶具
３１ 保持部
３２ 固定部
３５ 保持手段

Claims (4)

1. 育成されたアズグロウン人工水晶を加工する方法において、
   人工水晶の光学軸に垂直な二つのＺ面（（０００１）面）の少なくとも一方を研磨して平坦化する工程と、
   人工水晶をＡＴカットに切断するときにＸ線回折法を用いて当該人工水晶の向きを設定するための基準とされるｒ面が上向きかつ水平となるように傾斜角度が設定され、Ｚ面を支持するための傾斜面を備えた保持冶具を用い、前記工程で研磨されたＺ面を保持冶具の傾斜面に沿って固定する工程と、
   保持冶具に固定された人工水晶の上面を水平面とするために研削及び研磨の少なくとも一方を行う工程と、を含むことを特徴とする人工水晶の加工方法。
2. 傾斜面に沿って固定する工程の前に、更に前記人工水晶の電気軸に垂直なＸ面（（１１−２０）面）を研磨して平坦化する工程を行い、
   前記固定する工程は、保持冶具に設けられた保持手段により、前記研磨されたＸ面が垂直となるように当該Ｘ面を固定する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の人工水晶の加工方法。
3. アズグロウン人工水晶の光学軸に垂直な二つのＺ面（（０００１）面）の少なくとも一方が研磨されて平坦化された人工水晶に対して、砥石を鉛直軸回りに回転させながら人工水晶の上方から下側に向けて押圧することによって当該人工水晶の上面を研削及び研磨の少なくとも一方により加工する時に用いられる加工用冶具であって、
   人工水晶をＡＴカットに切断するときにＸ線回折法を用いて当該人工水晶の向きを設定するための基準とされるｒ面が上向きかつ水平となるように傾斜角度が設定され、Ｚ面を支持するための傾斜面と、この傾斜面に研磨されたＺ面が沿うように前記人工水晶を固定する保持手段と、を備えたことを特徴とする人工水晶加工用冶具。
4. 前記人工水晶加工用冶具は、更に前記人工水晶の電気軸に垂直なＸ面（（１１−２０）面）が研磨されて平坦化された人工水晶を加工するときに用いられる冶具であり、
   前記保持手段は、前記研磨されたＸ面が垂直となるよう当該Ｘ面を固定する手段であることを特徴とする請求項３に記載の人工水晶加工用冶具。

Images