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JP2000277826A - Piezoelectric element and its processing - Google Patents

Piezoelectric element and its processing

Info

Publication number
JP2000277826A
JP2000277826A JP11695799A JP11695799A JP2000277826A JP 2000277826 A JP2000277826 A JP 2000277826A JP 11695799 A JP11695799 A JP 11695799A JP 11695799 A JP11695799 A JP 11695799A JP 2000277826 A JP2000277826 A JP 2000277826A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
processing
plate
shape
quartz plate
concave lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11695799A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Nagaura
善昭 長浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP11695799A priority Critical patent/JP2000277826A/en
Priority to PCT/JP2000/001691 priority patent/WO2000057494A1/en
Priority to AU31955/00A priority patent/AU3195500A/en
Priority to EP00909748A priority patent/EP1168464A1/en
Publication of JP2000277826A publication Critical patent/JP2000277826A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Weting (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic material thinner than the manufacturing limit by setting, in a recess or the like formed in the upper face of a first processing support tool, a second processing support tool a little higher than the depth of the recess or the like, and then placing a piezoelectric element to be polished to polish it using a lower and an upper lapping plate. SOLUTION: In the upper face of a first processing support tool 11, a recess or step in the shape of a ring or in other shape is formed. Then, a second processing support tool 19 in the cylindrical shape or in other shape which is a little higher than the depth of the recess or step is set inside the first processing support tool 11. Thereafter, a piezoelectric element 13 to be polished in the shape of a disc or in other shape which is as tall as the height of a part of the second tool 19 projecting out of the first tool 11 or is a little lower or higher than the projecting part is positioned. Then, the piezoelectric element is polished using an upper and a lower lapping plate. As a result, the electronic material thinner than the manufacturing limit can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、チタン酸バリウム
や、水晶や、加速度センサー又は、角速度センサーに用
いる、ニオブ酸リチウム又は、ニオブ酸カリウム又は、
その他の単結晶又は、圧電セラミックス又は、その他の
セラミックスなどの圧電素子又は、シリコン、ガリウム
ヒ素、又はその他の電子材料、光学レンズ又は、その他
の物質を、加工するための、加工工具及び、その加工方
法に関する。
The present invention relates to barium titanate, quartz, lithium niobate or potassium niobate used for an acceleration sensor or an angular velocity sensor.
Processing tools for processing other single crystals or piezoelectric elements such as piezoelectric ceramics or other ceramics, or silicon, gallium arsenide, or other electronic materials, optical lenses, or other substances, and the processing thereof About the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電素子の一種である水晶振動子は、通
信機器や計測機器の基準周波数の発振源をはじめ、汎用
コンピュータ、OA情報機器、家電製品用のマイコンの
クロック発生など、その用途は多岐にわたっているが、
情報の処理・伝達能力の高性能化のため、振動子の厚さ
を薄くし、その固有振動周波数を上昇させることが求め
られている。また高品質の振動子を得る目的で、レンズ
形状に仕上げることが提案され、比較的低い周波数領域
では実績を上げている。
2. Description of the Related Art Quartz resonators, which are a type of piezoelectric element, are used for clock generation of microcomputers for general-purpose computers, OA information equipment, and home appliances, as well as oscillation sources of the reference frequency of communication equipment and measurement equipment. Although it is diverse,
In order to improve the performance of information processing and transmission, it is required to reduce the thickness of a vibrator and increase its natural vibration frequency. In order to obtain a high-quality vibrator, it has been proposed to finish it into a lens shape, and it has been used in a relatively low frequency range.

【0003】しかしながら、振動子の厚さを薄くする場
合の問題として、両面ラップ盤による製造法では、現在
24.0μm(=70MHz)に製造の限界がある。ま
た、振動子を、レンズ形状に仕上げる場合では、薄片上
に、曲面を創成することは非常に困難であり、今まで製
作された例がなかった。
[0003] However, as a problem in reducing the thickness of the vibrator, the production method using a double-sided lapping machine currently has a production limit of 24.0 µm (= 70 MHz). Also, when the vibrator is finished in a lens shape, it is very difficult to create a curved surface on a thin section, and there has been no example manufactured so far.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明が解決し
ようとする課題は、従来困難とされた、製造限界の厚み
よりも、薄い、電子材料、圧電素子及びその加工方法を
提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electronic material, a piezoelectric element, and a method for processing the same, which are thinner than the conventional manufacturing difficulties. .

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の圧電素子の加工方法は、超鋼又は、鉄又
は、硬質ガラス又は、ガラス又は、その他の素材で、出
来ている、第1の加工補助具の上面に、リング形状又は
4角形状又はその他の形状の溝又は段差を形成し、その
溝又は段差の深さよりも、やや高い、円筒形状又はその
他の形状をした、硬質ガラス又は、超鋼又は、鉄又は、
その他の素材でできている、第2の加工補助具を、前記
溝又は段差にはめ込み、前記第2の加工補助具の、第1
の加工補助具上面からの、突出高さと同じか、又は、突
出高さよりも少し低いか、又は、高い円板状又は、その
他の形状の、圧電素子被研磨物を設置し、前記圧電素子
被研磨物の、下面にある、下部ラッピングプレート(下
の上板)と、前記第1の加工補助具の、上にある、上部
ラッピングプレート(上の上板)の、上下2枚のラッピ
ングプレートを使用し、極く薄い加工物を研磨加工する
ことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a method for processing a piezoelectric element according to the present invention is characterized in that it is made of a super-steel, iron, hard glass, glass, or other material. A hard glass, in which a ring or square or other shape groove or step is formed on the upper surface of the processing aid 1 and a cylindrical shape or other shape is slightly higher than the depth of the groove or step. Or, super steel or iron or
A second processing aid made of other material is fitted into the groove or the step, and the first processing aid is
A disc-shaped or other-shaped polished object of a piezoelectric element, which is the same as or slightly lower than the protruding height from the upper surface of the processing aid, is provided. The lower and upper lapping plates (upper upper plate) on the lower side of the polished object and the upper wrapping plate (upper upper plate) on the first processing aid It is characterized in that an extremely thin workpiece is polished.

【0006】第1の加工補助具と、円板状又はその他の
形状の、圧電素子被研磨物との固着方法としては、前記
第1の加工補助具の、上面に形成した円形状又は、その
他の形状の溝又は、段差に水溶液、又は粘性物質(例え
ば、界面活性剤などの物質)の液体を入れ、この液体に
前記圧電素子被研磨物下面の、周囲が密着するように、
前記圧電素子被研磨物を、前記第1の加工補助具上に載
置し、前記液体の表面張力を使用するか、または氷結さ
せることで、前記第1の加工補助具の上面に、載置し
た、水を含ませた親水性薄板の上に、前記圧電素子被研
磨物を載置し、前記親水性薄板に含ませた、水の表面張
力を使用すること、あるいは前記第1の加工補助具に、
複数の孔を形成し、この孔に水飴、蜂蜜、接着剤のボン
ドまたはグリースなどの、粘性物質又はその他の接着剤
(たとえば、ゴム系の接着剤)を充填することで、前記
圧電素子被研磨物の下面を、前記粘性物質で、密着させ
る方法を採ることもできるが、第1の加工補助具の上
に、圧電素子被研磨物を、ただ置くだけとするか、又は
真空の吸着力を使用して吸着させる。さらに、硬質ガラ
ス又は、超鋼又は、鉄又は、その他の金属などでできて
いる、前記第1の加工補助具と、第2の加工補助具を、
松脂、パラフィン、澱粉糊又は、その他の接着剤を使用
して固定することもできるが、固定して使用しなくても
よい場合もある。
[0006] As a method of fixing the first processing aid to the disk-shaped or other object to be polished with the piezoelectric element, a circular shape formed on the upper surface of the first processing aid or other shapes can be used. A liquid of an aqueous solution or a viscous substance (for example, a substance such as a surfactant) is put in a groove or a step having a shape of, and the periphery of the lower surface of the object to be polished of the piezoelectric element is brought into close contact with the liquid.
The object to be polished is placed on the first processing aid, and is placed on the upper surface of the first processing aid by using the surface tension of the liquid or by freezing. Placing the object to be polished on the hydrophilic thin plate impregnated with water, and using the surface tension of water contained in the hydrophilic thin plate, or using the first processing aid In the ingredients,
By forming a plurality of holes and filling the holes with a viscous substance or another adhesive (for example, a rubber-based adhesive) such as starch syrup, honey, an adhesive bond or grease, the piezoelectric element is polished. Although a method in which the lower surface of the object is brought into close contact with the viscous substance may be adopted, the object to be polished is simply placed on the first processing aid, or the vacuum suction force is reduced. Use and adsorb. Furthermore, the first processing aid and the second processing aid, which are made of hard glass or super steel or iron or other metal,
It can be fixed using rosin, paraffin, starch paste or other adhesives, but it may not be necessary to use it after fixing.

【0007】また、本発明の圧電素子は、円筒の中央部
に、水晶又は、チタン酸バリウム又は、ニオブ酸リチウ
ム又は、その他のセラミックスなどの、圧電効果を有す
る材質からなる受圧面を形成し、その受圧面に、一対の
電極を形成したことを特徴とする。前記の円筒と、受圧
面を、圧電効果を有する一体の材質とすることができ
る。
In the piezoelectric element of the present invention, a pressure receiving surface made of a material having a piezoelectric effect, such as quartz, barium titanate, lithium niobate, or other ceramics, is formed at the center of the cylinder. A pair of electrodes is formed on the pressure receiving surface. The cylinder and the pressure receiving surface can be made of an integral material having a piezoelectric effect.

【0008】さらに、本発明の圧電素子の加工方法は、
圧電効果を有する材質からなる、丸棒の両端部から、そ
れぞれ、研削手段を用いて、円筒形状の穴を開け、前記
丸棒の、中央部に、所定の厚みの受圧面を形成し、その
受圧面に、一対の電極を設けて外部の空気振動を、増幅
した電気信号に変換する構成としたことを特徴とする。
研削手段は、樽状の砥石の表面に溝を形成し、その溝
に、圧縮空気又は液体を噴射することで、前記砥石を回
転させるか、またはその他の機械的な手段を使用して、
前記樽状の、砥石を回転させるものとすることができ
る。又、真球に近い鋼球を使用して、樽状の砥石を形成
することもできる。
Further, the method for processing a piezoelectric element according to the present invention comprises:
Made of a material having a piezoelectric effect, from both ends of the round bar, respectively, using a grinding means, punch a cylindrical hole, at the center of the round bar, to form a pressure receiving surface of a predetermined thickness, the A pair of electrodes is provided on the pressure receiving surface to convert external air vibration into an amplified electric signal.
The grinding means forms a groove on the surface of the barrel-shaped grindstone, and by injecting compressed air or liquid into the groove, the grindstone is rotated, or using other mechanical means,
The barrel-shaped whetstone may be rotated. A barrel-shaped grindstone can also be formed using a steel ball close to a true sphere.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明者は、研削加工法に分類される、新
しい加工法を開発し、厚さ9μmの片凸レンズ状(Pl
ano−convex型)水晶振動子の製作に成功し
た。さらに、水晶振動子の高性能化を目的として、厚さ
500μm以下の振動子について、厚さと電気的特性の
関係を調査した。
Embodiments of the present invention will be described below. The present inventor has developed a new processing method classified as a grinding method, and has a 9 μm-thick uniconvex lens shape (Pl).
(ano-convex type) Quartz vibrator was successfully manufactured. Further, for the purpose of improving the performance of the crystal resonator, the relationship between the thickness and the electrical characteristics of the resonator having a thickness of 500 μm or less was investigated.

【0010】水晶は硬脆材料であるため、適応できる加
工法は、機械的なラッピング加工あるいは、化学的なW
etエッチング加工に限定されると考えられていた。そ
のため、高周波用水晶振動子の加工には、研削加工法
は、ほとんど用いられていない。
[0010] Since quartz is a hard and brittle material, applicable processing methods are mechanical lapping or chemical W.
It was thought that it was limited to et etching processing. Therefore, the grinding method is hardly used for processing the high frequency crystal resonator.

【0011】本発明者が開発した研削加工法は、図1に
示すように、鋼球にダイヤモンド砥粒を、電着固定した
ボール砥石1を用いる方法である。すなわち、超精密旋
盤の主軸2に、取り付けた円筒形状磁石3上に、水晶板
4を張り付け、研削スピンドル5の先端には、球が乗る
座を設けた、工具保持具6を取り付けている。これを円
筒形状磁石3に近づけると、磁気誘導によって、鋼球は
工具保持具6に吸引保持される。工具保持具6が、円筒
形状磁石3の、直径よりも小さくなっているがため、磁
束密度が、ボール砥石1と、円筒形状磁石3間よりも、
ボール砥石1と、工具保持具6間の方が、大きくなって
いる。このため、ボール砥石1は、工具保持具6に、強
く吸引され、高速回転しても外れずに、強力に一体化す
る。
As shown in FIG. 1, the grinding method developed by the present inventor is a method using a ball grinding stone 1 in which diamond abrasive grains are electrodeposited on steel balls. That is, a quartz plate 4 is attached on a cylindrical magnet 3 attached to a main shaft 2 of an ultra-precision lathe, and a tool holder 6 provided with a seat on which a ball rides is attached to a tip of a grinding spindle 5. When this is brought close to the cylindrical magnet 3, the steel ball is attracted and held by the tool holder 6 by magnetic induction. Since the tool holder 6 is smaller than the diameter of the cylindrical magnet 3, the magnetic flux density is smaller than that between the ball grinding wheel 1 and the cylindrical magnet 3.
The space between the ball grinding wheel 1 and the tool holder 6 is larger. For this reason, the ball grindstone 1 is strongly sucked into the tool holder 6, and does not come off even when rotated at a high speed, and is strongly integrated.

【0012】この鋼球には、ダイヤモンド砥粒が、電着
固定され、ボール砥石1となっており、円筒形状の工具
保持具6に、鋼球は,磁力で保持されているので、容易
に砥石の交換ができる。しかも、円筒形状の工具保持具
6と、精度のよい鋼球を用いて、鋼球を保持しているの
で、交換時必要であった、砥石1の、芯合わせの作業
も、不要であるため、粗加工から、仕上げ加工に使用す
る、ボール砥石1の交換を、迅速に行える特長を持って
いる。このボール砥石1の運動は、NC装置で制御され
るので、曲面の創成も可能である。又、ボールベアリン
グなどに使用する、鋼球で出来ている、ボール砥石1
に、電着固定される、ダイヤモンド砥粒57の、直径の
太さが、例えば、荒加工に使用する、30μmの場合
と、中仕上に使用する、16μmの場合と、仕上に使用
する、4μmの場合では、ボール砥石1の、直径が、そ
れぞれ、ダイヤモンド砥粒57の、直径の太さの分だけ
異なる、此のダイヤモンド砥粒57の直径が異なると、
ボール砥石1を、円筒形状の工具保持具6に、主軸2側
の円筒形状磁石3の、磁気誘導を使用して、吸着保持さ
せると、それぞれの、ダイヤモンド砥粒57の直径が異
なる分だけ、工具保持具6に、磁力にて保持されてい
る、ボール砥石1の、中心点が縦方向に移動する。この
問題点の、解決手段としては、図1(b)に示している
ように、工具保持具6にて、ボール砥石1を保持する、
ボール砥石1の保持部分56の、面積だけを、ダイヤモ
ンド砥粒57を、電着固定していない、ボール砥石1を
使用すれば、図1(c)に示しているように、ダイヤモ
ンド砥粒57の太さに関係なく、ボール砥石1の縦及び
横方向のχ、γ軸特に縦方向のχ軸の、中心軸は、常に
不動となるので、荒仕上用の、砥石の、ボール砥石1
と、中仕上用の、砥石の、ボール砥石1と、又、仕上用
の、砥石の、ボール砥石1の交換を、それぞれ行なって
も、ボール砥石1の、縦及び横方向の中心軸の、χ、γ
軸は、図1(c)に示しているように、常に変化するこ
とがないので、ボール砥石1の、交換が容易となる。
The steel balls are electrodeposited and fixed with diamond abrasive grains to form the ball grinding stone 1. Since the steel balls are held by the magnetic force in the cylindrical tool holder 6, they are easily formed. The whetstone can be replaced. Moreover, since the steel balls are held by using the cylindrical tool holder 6 and the high-precision steel balls, the work of centering the grindstone 1 which is necessary at the time of replacement is unnecessary. It has a feature that the ball grindstone 1 used for the rough processing and the finishing processing can be quickly replaced. Since the movement of the ball grinding wheel 1 is controlled by the NC device, a curved surface can be created. Ball whetstone 1 made of steel balls used for ball bearings, etc.
The diameter of the diamond abrasive grains 57 to be electrodeposited and fixed is, for example, 30 μm used for rough machining, 16 μm used for medium finishing, and 4 μm used for finishing. In the case of, the diameters of the ball grinding stones 1 are different from each other by the diameter of the diamond abrasive grains 57. If the diameters of the diamond abrasive grains 57 are different,
When the ball grinding stone 1 is attracted to and held by the cylindrical tool holder 6 using the magnetic induction of the cylindrical magnet 3 on the main shaft 2 side, the diameter of the diamond abrasive grains 57 differs by the amount corresponding to each other. The center point of the ball grindstone 1 held by the tool holder 6 by magnetic force moves in the vertical direction. As a solution to this problem, as shown in FIG. 1B, the ball whetstone 1 is held by the tool holder 6.
If only the area of the holding portion 56 of the ball grindstone 1 is not fixed to the diamond grindstone 57 by electrodeposition and the ball grindstone 1 is used, as shown in FIG. Regardless of the thickness, the center axes of the vertical and horizontal χ and γ axes, particularly the vertical χ axis of the ball grinding wheel 1 are always fixed, so that the ball grinding wheel 1 for rough finishing can be used.
Even if the ball grinding stone 1 for the intermediate finishing and the ball grinding stone 1 for the finishing are exchanged for the ball grinding stone 1 for the finishing, respectively, χ, γ
As shown in FIG. 1C, the axis does not always change, so that the replacement of the ball grindstone 1 is facilitated.

【0013】本発明者は、この加工法を使って、図2
(a)に示すように、保持部分51と、溝52を一体成
型した、Plano−convex型の加工に成功し
た。保持部分51と、溝52を結ぶ曲線は、スムーズラ
イン53と呼ばれる。その形状は、図2(b)に示すよ
うに、水晶円板の中央部を研削加工し、厚さ25μm、
曲率半径3mm、形状誤差0.1μm以下のレンズ形状
である。従来、この形状の水晶振動子は、副振動を伴い
易く、十分な性能が発揮できないとされていた。しか
し、図2(c)から明らかなように、そのリアクタンス
周波数特性は、鋭い共振曲線を描き、副振動を全く伴わ
ないことから、水晶振動子として、理想に近いことが理
解される。
The present inventor has used this processing method to obtain FIG.
As shown in (a), the Plano-convex type processing in which the holding portion 51 and the groove 52 were integrally formed was successfully performed. The curve connecting the holding portion 51 and the groove 52 is called a smooth line 53. As shown in FIG. 2 (b), the shape of the quartz crystal disk was ground at 25 μm.
The lens shape has a radius of curvature of 3 mm and a shape error of 0.1 μm or less. Heretofore, it has been considered that a crystal resonator having this shape is likely to be accompanied by sub-vibration, and cannot exhibit sufficient performance. However, as is apparent from FIG. 2C, the reactance frequency characteristic draws a sharp resonance curve and does not involve any sub-vibration, so that it is understood that it is almost ideal as a crystal resonator.

【0014】更に薄い、水晶振動子の製作を試み、厚さ
9μm、曲率半径200mmの、水晶振動子の加工に成
功した。これに、酸化セリウムによる、研磨加工を加え
て、表面をさらに0.5μm程度除去した結果、図3
(a)に示すような素子を得た。そのリアクタンス周波
数特性は、図3(b)に示すように、共振曲線は、やや
鋭さを欠き、図2の水晶振動子と比較すると、Qが、や
や小さいことを示唆しているが、副振動は全く伴ってい
ない。共振曲線が鋭さを欠く原因として、水晶振動子表
面下には、加工によるダメージを内在していることが予
想され、水晶振動子の厚さが、薄くなることによって、
相対的に、ダメージ層の、厚さの、比率が増したためと
考えられる。しかし、このダメージ層をエッチング法で
除去することにより、特性の改善は可能である。
An attempt was made to produce a thinner crystal resonator, and a crystal resonator having a thickness of 9 μm and a radius of curvature of 200 mm was successfully processed. The surface was further removed by about 0.5 μm by polishing with cerium oxide, and as a result, FIG.
An element as shown in (a) was obtained. As shown in FIG. 3B, the reactance frequency characteristics of the resonance curve lack a little sharpness, suggesting that Q is slightly smaller than that of the crystal resonator of FIG. Is not accompanied at all. As a cause of the lack of sharpness of the resonance curve, it is expected that damage due to processing is inherent below the surface of the crystal unit, and the thickness of the crystal unit is reduced,
This is probably because the ratio of the thickness of the damaged layer was relatively increased. However, the characteristics can be improved by removing the damaged layer by an etching method.

【0015】次に、Plano−convex型の曲率
半径を、30mm一定の条件で、レンズ部分の厚さを、
増加することを試みた。厚さ125μmに達するまで、
図2と類似な副振動を伴わない、鋭い共振曲線が維持さ
れた。しかし、それを越えると、副振動を伴ったり、振
動しなくなる現象が現れた。
Next, under the condition that the radius of curvature of the Plano-convex type is 30 mm and the thickness of the lens portion is
Tried to increase. Until it reaches a thickness of 125 μm
A sharp resonance curve without secondary vibration similar to FIG. 2 was maintained. However, beyond that, a phenomenon appeared with accompanying or no vibration.

【0016】一方、図4(a)に示すような、振動部分
の厚さが、27μmの平面形状、又は凹レンズ形状とも
いう(Inverted mesa型)も製作した。同
程度の共振周波数を持つ、Plano−convex型
と比較すると、図4(b)のように、多少電気的特性は
劣るが、やはり副振動を伴わないことが分かる。さらに
Inverted mesa型の、平板部分の厚さを増
加させると、厚さが30μmを越えると、振動を起こさ
ない現象が出現した。Inverted mesa型
は、レンズ部分の曲率半径が、無限大のPlano−c
onvex型と考えられ、リングサポートを持つ、この
形状の水晶振動子は、振動部分の厚さと曲率により、良
好な振動特性を示す領域と、振動できない領域があると
言える。
On the other hand, as shown in FIG. 4A, a planar shape with a thickness of a vibrating portion of 27 μm or a concave lens shape (Inverted mesa type) was also manufactured. As compared with the Plano-convex type having the same resonance frequency, as shown in FIG. 4B, it can be seen that although the electrical characteristics are somewhat inferior, no secondary vibration is involved. Furthermore, when the thickness of the inverted mesa type flat plate portion was increased, a phenomenon in which no vibration occurred when the thickness exceeded 30 μm appeared. In the inverted mesa type, Plano-c in which the radius of curvature of the lens portion is infinite is used.
The quartz resonator having this shape, which is considered to be an ovex type and has a ring support, can be said to have a region exhibiting good vibration characteristics and a region where it cannot vibrate due to the thickness and curvature of the vibrating portion.

【0017】本発明の方法により、次の結論を得た。こ
れまでBi−convex型の形状でなければ、副振動
を伴わない、良好な水晶振動子は得られないとされてい
た。しかし、Plano−convex型でも、リング
サポートを設けて、厚さを30μm程度に薄くすると、
副振動を伴わない、理想的なリアクタンス周波数特性を
持つ、水晶振動子が得られることが判明した。
The following conclusions have been obtained by the method of the present invention. Until now, it has been considered that a favorable quartz-crystal vibrator without a sub-vibration cannot be obtained unless the shape is a Bi-convex type. However, even in the Plano-convex type, when a ring support is provided and the thickness is reduced to about 30 μm,
It has been found that a crystal resonator having ideal reactance frequency characteristics without secondary vibration can be obtained.

【0018】以上述べたように、厚さの薄い領域で、水
晶振動子の高性能化が期待できる結果を得た。しかし、
厚さが125μmを越えると、副振動が発生するか、あ
るいは振動しなくなることも判明した。尚、図2(a)
に示している、Plano−Convex型形状、及び
図4(a)に示している凹レンズ型形状(Invert
ed mesa型形状)のものでも、ある一定の厚さ、
及びある一定の極率半径に研磨加工しておけば、Pla
no−Convex型形状、及び凹レンズ型形状を形成
している裏面から、RIE加工、プラズマエッチング、
又は化学的なWetエッチング手段と、片面研磨加工機
械、又は両面研磨加工機械、又はその他の研磨加工手段
を併用、又は単独にて使用して、Plano−Conv
ex型形状の裏面、又は凹レンズ型形状の裏面を加工、
又は研磨加工することで、極限まで、極く薄い、Pla
no−Convex型形状、及び凹レンズ型形状の、研
磨加工を行うことが出来る。尚、図1に示している加工
手段は、Plano−Convex型形状以外に、Co
ncavo−Convex型形状、又はBi−Conv
ex型形状の加工を行うことも出来る。
As described above, a result is obtained in which the performance of the quartz resonator can be expected to be improved in a thin region. But,
It was also found that when the thickness exceeds 125 μm, sub-vibration occurs or the vibration stops. FIG. 2 (a)
And a concave lens type shape (Invert) shown in FIG. 4A.
ed mesa type shape), a certain thickness,
And if it is polished to a certain radius of curvature, Pla
From the back surface forming the no-Convex type shape and the concave lens type shape, RIE processing, plasma etching,
Alternatively, a Plano-Conv using a chemical wet etching means and a single-side polishing machine, a double-side polishing machine, or other polishing means together or alone.
Processing the back of the ex-shaped shape, or the back of the concave lens-shaped shape,
Or, by polishing, extremely thin, Pla
Polishing processing of a no-Convex type shape and a concave lens type shape can be performed. The processing means shown in FIG. 1 is not limited to the Plano-Convex type shape,
ncavo-Convex type shape or Bi-Conv
Ex-shaped processing can also be performed.

【0019】また、本発明者は、できるだけ、水晶振動
子の厚みを薄くするための、加工方法について研究を重
ねてきた。図5及び図6は、ポリッシュポイントの、直
径と厚みが、それぞれ5mm、76.7μm及び、10
0μmの場合の、リアクタンス周波数特性を示すもので
ある。これによれば、主振動の周波数の近傍に、副振動
が存在することがわかる。図7は厚みが、33μmの水
晶振動子の、リアクタンス周波数特性を示すもので、±
5MHzの、周波数領域には副振動は存在していない。
尚、図8に示すように、約6MHz離れた周波数領域
に、複雑な副振動が見られる。図9は厚みが、31μm
の水晶振動子の、リアクタンス周波数特性を示すもの
で、主振動の、±5MHzの領域には副振動は存在しな
いが、図10に示すように、副振動の周波数は、主振動
の周波数よりも、約8MHz離れている。これより、副
振動は水晶振動子の厚みが、薄くなればなるほど、主振
動の周波数から離れることがわかる。
The present inventor has been studying a processing method for reducing the thickness of the crystal unit as much as possible. 5 and 6 show that the diameter and thickness of the polish point are 5 mm, 76.7 μm and 10 mm, respectively.
FIG. 9 shows a reactance frequency characteristic in the case of 0 μm. According to this, it is understood that the sub-vibration exists near the frequency of the main vibration. FIG. 7 shows the reactance frequency characteristics of a crystal resonator having a thickness of 33 μm.
No sub-vibration exists in the frequency range of 5 MHz.
As shown in FIG. 8, a complicated sub-vibration is observed in a frequency region separated by about 6 MHz. FIG. 9 shows that the thickness is 31 μm.
This shows the reactance frequency characteristics of the crystal resonator of the above. There is no sub-vibration in the ± 5 MHz region of the main vibration. However, as shown in FIG. , About 8 MHz apart. From this, it can be seen that the sub-vibration departs from the frequency of the main vibration as the thickness of the crystal resonator decreases.

【0020】図11〜図19は超薄型の、水晶振動子の
加工装置を示すものである。この加工装置においては、
図11に示すように、第1の加工補助具11の上面に、
リング形状又は4角形状又はその他の形状の溝又は段差
12を形成し、図12に示すような、リング形状又はそ
の他の形状の溝又は段差12の深さよりも、やや高い円
筒形状又は、その他の形状の、第2の加工補助具19を
はめ込み、図13に示すように、第1の加工補助具12
の内部に、第2の加工補助具19をはめ込み、第1の加
工補助具11からの突出高さ(例えば40μm)と同じ
か、又は突出高さよりも、少し低いか、又は高い円板状
又は、その他の形状の圧電素子被研磨物、本例では水晶
板13を設置する。さらに、他の加工順序としては、下
記のようにすると、水晶板13を加工する段階にて発生
する、歪みを是正するのでなおよい。水晶板13を、第
1の加工補助具11の上に設置する前に、前処理とし
て、水晶板13の片面に、金又は、銀又は、アルミニウ
ムなどの、金属を使用して蒸着し、水晶板13の片面
に、金属被膜を形成するか、又はその他の手段を使用し
て、水晶板13の、表面と裏面の、区別が出来るよう
に、水晶板13の片面を、表面処理したあと、例えば、
極く薄い、金属被膜を形成した場合には、金属被膜を形
成した面を、下側にして、水晶板13を、第1の加工補
助具11の上に設置し、水晶板13の、最初の厚さが、
例えば、両面研磨加工した、厚さが、40μmならば、
20μm程度の、厚さまで、研磨加工した段階でも、水
晶板13の研磨加工面には、かなりの歪みが発生する、
此の歪みを除去するがために、此の段階にて、第1の加
工補助具11と、第2の加工補助具19を使用して形成
した、加工補助具と、加工途中の、水晶板13を、両面
研磨加工機械より、取り出して、よく洗浄したあと、再
度、水晶板13の表面上に形成した、金属被膜の表面
を、上に向けて、加工途中の、水晶板13を、第1の加
工補助具11の表面上に設置して、金属被膜を行なって
いる、表面上から、水晶板13を、研磨加工すると、最
終目標とする、厚さ10μm内外の、水晶板13を、容
易に、研磨加工することが出来ると同時に、水晶板13
を、両面から、研磨加工したことになるので、水晶板1
3を、片面から、研磨加工することで発生する、歪みの
発生を、最小限に、抑圧することが出来ることになり、
水晶の特性を変化させることなく、極く薄い、水晶板1
3を研磨加工することが出来る。ちなみに、金を使用し
て、蒸着をした場合の、蒸着層の厚さは、100Å(オ
ングスローム)から200Åの厚さにて、水晶板13の
片面に、均一に、蒸着層を形成することが出来るので、
蒸着層の厚さ自体は、水晶板13の、研磨を行なう厚さ
に、比較すると、厚さとしては、問題にならない厚さで
ある。水晶板13の、片面に、金などの金属を使用し
て、蒸着することで、水晶板13を、途中まで加工して
も、酸化セリウムなどの、研磨剤の内部に混入してい
る、水晶板13を、研磨剤と、水晶板13とを、水洗い
することで、水晶板13だけを、分離して、取り出すこ
とが出来る。さらに、水晶板13の、最初の厚さが、例
えば、40μmならば、RIE加工などの加工手段を使
用して、25μm程の厚さを荒加工して除去した後、残
りの15μmの内、5μm程を、上記にて説明した、加
工補助具を使用して、両面研磨加工機械、又は片面研磨
加工機械、又はその他の加工手段を使用して、研磨加工
するならば、上記にて説明した加工手段を使用する必要
性はなくなり、上記の加工手段よりも、一段と簡便で、
なおよい。尚、上記にて説明した加工補助具を使用しな
くてもよい、研磨加工手段の場合には、加工補助具を使
用することなく、水晶板13を単体にて研磨加工すると
よい。
FIGS. 11 to 19 show an apparatus for processing an ultra-thin quartz crystal unit. In this processing equipment,
As shown in FIG. 11, on the upper surface of the first processing aid 11,
A groove or step 12 having a ring shape or a square shape or another shape is formed, and as shown in FIG. 12, a cylindrical shape or a slightly higher depth than the depth of the ring or other shape groove or step 12 is formed. A second processing aid 19 having a shape is fitted therein, and as shown in FIG.
The second processing aid 19 is fitted into the inside of the disk-shaped member, and a disk-shaped or slightly higher or slightly higher than the projection height (for example, 40 μm) from the first processing auxiliary tool 11 or A piezoelectric element to be polished in another shape, in this example, a quartz plate 13 is provided. Further, as another processing order, the following is more preferable because the distortion generated at the stage of processing the quartz plate 13 is corrected. Before placing the quartz plate 13 on the first processing aid 11, as a pretreatment, a metal such as gold or silver or aluminum is vapor-deposited on one surface of the quartz plate 13, After forming a metal coating on one side of the plate 13 or using other means, the one side of the quartz plate 13 is subjected to a surface treatment so that the front and back surfaces of the quartz plate 13 can be distinguished. For example,
When an extremely thin metal coating is formed, the crystal plate 13 is placed on the first processing aid 11 with the surface on which the metal coating is formed facing downward, and The thickness of
For example, if both sides are polished and the thickness is 40 μm,
Even at the stage of polishing to a thickness of about 20 μm, considerable distortion occurs on the polished surface of the quartz plate 13.
In order to remove this distortion, at this stage, a processing aid formed using the first processing aid 11 and the second processing aid 19, and a quartz plate being processed. 13 is taken out from the double-side polishing machine, washed well, and then, again, the surface of the metal film formed on the surface of the quartz plate 13 is turned upward, and the quartz plate 13 in the process of being processed is removed. When the quartz plate 13 is placed on the surface of the processing aid 1 and is coated with a metal coating, and the quartz plate 13 is polished from the surface, the quartz plate 13 having a thickness of 10 μm or less as a final target is obtained. It can be easily polished and the quartz plate 13
Is polished from both sides.
3 can be suppressed to a minimum the occurrence of distortion caused by polishing from one side,
Extremely thin, quartz plate 1 without changing the characteristics of quartz
3 can be polished. By the way, when the deposition is performed by using gold, the thickness of the deposition layer is 100 ° (angstrom) to 200 °, and the deposition layer can be formed uniformly on one surface of the quartz plate 13. Because you can
The thickness of the vapor deposition layer itself is a thickness that does not matter as compared with the thickness of the quartz plate 13 to be polished. By depositing a metal such as gold on one side of the crystal plate 13, even if the crystal plate 13 is processed halfway, the crystal mixed in the polishing agent such as cerium oxide. By washing the plate 13 with the abrasive and the crystal plate 13 with water, only the crystal plate 13 can be separated and taken out. Further, if the initial thickness of the quartz plate 13 is, for example, 40 μm, the thickness of about 25 μm is removed by rough processing using processing means such as RIE processing, and then, of the remaining 15 μm, If about 5 μm is polished using the processing aid described above, using a double-side polishing machine, or a single-side polishing machine, or other processing means, the above is explained. There is no need to use processing means, it is much simpler than the processing means described above,
Better. In the case of a polishing means which does not require the use of the processing aid described above, the quartz plate 13 may be polished by itself without using the processing aid.

【0021】水晶板13と、第1の加工補助具11の上
面とは、接着剤などで固定するか、又は、接着剤を使用
することなく、研磨加工を行うのが通常であるが、接着
剤を用いて、第1の加工補助具11の上面に、全面に、
接着剤を塗布して貼り付けると、薄板(例えば、厚さが
10μm)の、水晶板では、接着剤が固まるときの、収
縮力による影響により、水晶板13が、外側に強い、応
力を受けて、歪むことになり、水晶板13の電気的な特
性が低下して、水晶板13としての、特性がなくなるの
で、水晶板13の下面の、全面に、接着剤を塗布して
の、接着を行うことは出来ない。そこで、図14に示す
ように、第1の加工補助具11′の上面に形成した、円
形状又はその他の形状をした、溝14に純水を入れる
か、又は松脂又はその他の接着剤などを入れて、この純
水に水晶板13の、下面の周囲が密着するように、水晶
板13を載置し、水の表面張力を使用するか、又は水を
氷結させるか、又は松脂又はその他の接着剤、又は真空
吸着などを使用して、第1の加工補助具11’の、上面
に形成した円形状又はその他の形状をした、溝14の外
周部分だけの、一部分を利用して、第1の加工補助具1
1’と水晶板13とを固着することができる。
The quartz plate 13 and the upper surface of the first processing aid 11 are usually fixed with an adhesive or polished without using an adhesive. Using an agent, on the upper surface of the first processing aid 11, on the entire surface,
When the adhesive is applied and attached, in the case of a thin plate (for example, a thickness of 10 μm) or a quartz plate, the quartz plate 13 receives a strong external stress due to a contraction force when the adhesive hardens. As a result, the electrical characteristics of the crystal plate 13 are reduced, and the characteristics of the crystal plate 13 are lost, so the adhesive is applied to the entire lower surface of the crystal plate 13 by applying an adhesive. Cannot be performed. Therefore, as shown in FIG. 14, a circular or other shape formed on the upper surface of the first processing aid 11 ', pure water is put in the groove 14, or rosin or other adhesive is applied. Put the crystal plate 13 on the pure water so that the periphery of the lower surface of the crystal plate 13 is in close contact with the pure water, use the surface tension of water, freeze the water, or use rosin or other resin. Using an adhesive, vacuum suction, or the like, the first processing aid 11 ′ is formed in a circular shape or other shape formed on the upper surface, using only a part of the outer peripheral portion of the groove 14, 1 processing aid 1
1 ′ and the crystal plate 13 can be fixed.

【0022】他の例としては、図15に示すように、第
1の加工補助具11を使用せずに、第2の加工補助具1
9だけを使用して、水晶板13を、研磨加工することも
できる。
As another example, as shown in FIG. 15, the second processing aid 1 is not used without using the first processing aid 11.
The crystal plate 13 can also be polished using only 9.

【0023】さらに、他の例としては、図17に示すよ
うに、第1の加工補助具11に、複数の孔16を形成す
る、孔16の数は、2個又は3個が適当で、この孔16
に水飴、蜂蜜、接着剤のボンド又は、グリース又は、そ
の他の接着剤などの粘性物質を充填することで、水晶板
13の下面を、粘性物質で密着させ、第1の加工補助具
11と、水晶板13とを、孔16の面積だけで、点付け
して固着する。又は孔16を使用して、真空吸着を使用
してもよい。なお、孔16の配置としては、図17
(a)に示すように、同一円周上に配置したり、図17
(b)に示すように、同心円状に配置する場合がある
が、これらの例に限定されるものではない。又、第1の
加工補助具11に形成している、孔16を使用して、第
1の加工補助具11と、水晶板13とを、孔16の面積
だけの、面積を使用して、第1の加工補助具11と、水
晶板13とを、点付けして、極く一部分だけ、固着する
場合には、第2の加工補助具19は、使用しなくてもよ
い場合がある。尚、真空吸着を使用して、水晶板13
を、加工補助具11’の上面に吸着させて使用する場合
には構造的に、両面研磨加工機械を使用することが出来
ないので、片面研磨加工機械を使用する構造となる。た
だし、真空吸着にて、加工補助具11’の上面に吸着さ
せる構造の図面は省略する。
Further, as another example, as shown in FIG. 17, a plurality of holes 16 are formed in the first processing aid 11, and two or three holes 16 are appropriate. This hole 16
By filling a viscous substance such as starch syrup, honey, an adhesive bond or grease or other adhesive, the lower surface of the quartz plate 13 is brought into close contact with the viscous substance, and the first processing aid 11 and The crystal plate 13 is spotted and fixed only by the area of the hole 16. Alternatively, vacuum suction may be used using holes 16. Note that the arrangement of the holes 16 is as shown in FIG.
As shown in FIG.
As shown in (b), they may be arranged concentrically, but are not limited to these examples. Also, using the hole 16 formed in the first processing aid 11, the first processing aid 11 and the quartz plate 13 are separated by using the area of the area of the hole 16, In the case where the first processing aid 11 and the crystal plate 13 are spotted and fixed to only a part, the second processing aid 19 may not be used. In addition, the crystal plate 13 is
Is used by adsorbing it on the upper surface of the processing aid 11 ′, since a double-side polishing machine cannot be used structurally, the structure uses a single-side polishing machine. However, a drawing of a structure in which the upper surface of the processing aid 11 'is sucked by vacuum suction is omitted.

【0024】尚、上記の、第1の加工補助具11を、図
16(a)に示すように、上部ラッピングプレート18
(上の上板)と、下部ラッピングプレート17(下の上
板)の、上下2枚のラッピングプレート17及び18を
使用し、下部のラッピングプレート17は、水晶と円筒
形状又はその他の形状を加工し、上部のラッピングプレ
ート18は、リング形状、又は4角形状、又は六角形
状、又はその他の形状の溝又は段差12を形成した、裏
面を研磨加工して、両面研磨加工機械により、極く薄い
加工物を研磨加工する。又、上記の第1の加工補助具1
1を、研磨加工がしにくい、超鋼又は、鉄などの金属又
は、硬質ガラスを使用して製作し、第2の加工補助具
を、硬質ガラス又は、超鋼又は、鉄などの金属を使用し
て製作すると、鉄などの金属で出来ている、上部のラッ
ピングプレート18は、鉄などで出来ている、第1の加
工補助具11を研磨加工し、下部のラッピングプレート
17は、硬質ガラス又は超鋼又は鉄などの金属で出来て
いる、第2の加工補助具19と、水晶板13を加工する
か、又は、図16(b)に示すように、図16(a)に
て説明した手段とは、逆の状態に、第2の加工補助具1
9と、水晶板13を配置し、上部ラッピングプレート1
8で、第2の加工補助具19と、水晶板13を、研磨加
工し、第1の加工補助具11を、下部ラッピングプレー
ト17を使用して、研磨加工してもよい。
As shown in FIG. 16A, the first processing aid 11 is connected to the upper lapping plate 18 as shown in FIG.
(Upper upper plate) and lower wrapping plate 17 (Lower upper plate), two upper and lower wrapping plates 17 and 18 are used. Then, the upper lapping plate 18 is formed with a groove or a step 12 having a ring shape, a quadrangle shape, or a hexagonal shape, or another shape. The workpiece is polished. In addition, the first processing aid 1
1 is manufactured by using metal such as super steel or iron or hard glass which is difficult to grind, and the second processing aid is made of metal such as hard glass or super steel or iron When manufactured, the upper lapping plate 18 made of metal such as iron is polished with the first processing aid 11 made of iron or the like, and the lower lapping plate 17 is made of hard glass or The second processing aid 19 made of a metal such as super steel or iron and the quartz plate 13 are processed or, as shown in FIG. 16B, described in FIG. The means is the reverse of the second processing aid 1
9 and the quartz plate 13 are arranged, and the upper wrapping plate 1
At 8, the second processing aid 19 and the crystal plate 13 may be polished, and the first processing aid 11 may be polished using the lower lapping plate 17.

【0025】図18及び図19に示しているのは、図1
3に示している、第1の加工補助具11と、第2の加工
補助具19を使用して、形成した、加工補助具を使用し
て、研磨加工して出来た、水晶板13の、研磨加工され
た形状を示している。何故、図18に示している、水晶
板13の形状と、図19に示している、水晶板13の形
状が、異なるのかの理由は、図18に示している、第2
の加工補助具19を製作している材質と、図19に示し
ている、第2の加工補助具19を製作している、材質が
異なる材質を使用して、加工補助具を製作しているがた
めである。ただし、スウェード(パッド、又はバフ)を
貼ったラッピングプレートを、使用した場合のみで、
鉄、又は錫などで出来ている、錫板のラッピングプレー
トの場合は、(ただし、錫板のラッピングプレートを使
用した場合には、研磨剤として、極く小さい、酸化セリ
ウム、ダイヤモンド、GCなどの研磨剤を使用する必要
性がある)図18の形状と同じ形状となる、図18に示
している、第2の加工補助具19は、水晶板13の、硬
さとほぼ同じ硬さの、石英を原料とした、硬質ガラスを
使用して、第2の加工補助具19を、製作しているのに
対して、図19に示している、第2の加工補助具19
は、水晶板13よりも、よりもっと、研磨加工がしにく
い、プラスチックス、又は硬い金属である、超鋼又は鉄
などを使用して、第2の加工補助具19を、製作してい
ることの相違による。ただし、研磨剤として、酸化セリ
ウム、又はその他の、研磨剤を使用することが、条件と
なる。理由は、酸化セリウムなどの、研磨剤を使用する
と、水晶板13及び硬質ガラスなどは、同じ石英なの
で、酸化セリウムを使用すると、両方ともに、良く研磨
加工することが出来る。だけども、超鋼又は鉄などの金
属は、酸化セリウムを使用しては、ほとんど、研磨加工
することが出来ない、けれども、酸化セリウムなどの、
研磨剤を使用すると、水晶板13は、良く研磨加工する
ことが出来るので、超鋼又は、鉄などの金属で出来てい
る、第2の加工補助具19の研磨加工を、水晶板13の
研磨加工よりも、遅延させることが出来るからである。
此の相違点が、図18に示している、水晶板13の形状
と、図19に示している、水晶板13の形状が異なる理
由である。図19に示している、水晶板13の出来上が
りの、寸法図は、図18に示している水晶板13より
も、図19に示している水晶板13のほうが、図中にて
示しているように、厚さが5μm前後、図18と比較し
て、図19のほうが薄く加工することが出来るので、下
記のような利点もある。 第2の加工補助具19を、超鋼などの金属を使用し
て製作することで、第2の加工補助具19の高さより
も、水晶板13を、数μm、例えば、5μm程度、低く
(薄く)加工することが出来るので、両面研磨加工機械
を使用して、研磨加工を行っても、加工途中において、
水晶板13が、第2の加工補助具19より離脱して、破
損することがなくなる。 水晶板13の直径が1inchから2inch以上
の直径の、大口径の水晶の板13加工が出来る。 RIE加工、又はその他の化学的なWetエッチン
グ加工を行ったあとに出来る、0.2μmから数μmの
凸凹面の、加工変質層を除去して鏡面に研磨加工を行
う、修正加工に利用することが出来る。 極く薄い、水晶板13(例えば、5μm前後の厚
さ)の研磨加工を行うことが出来る。 図18に示している手段よりも、図19に示してい
る手段のほうが、極く薄い、水晶板13の加工を行うこ
とが出来るが、図18に示している手段を使用しても、
極く薄く加工が出来るので、どちらの手段を使用しても
よい。 第1の加工補助具に、第2の加工補助具を固定する
には、松脂又はパラフィンなどの、低温にて溶解する接
着剤を使用して、第1の加工補助具に第2の加工補助具
を固定すると、たとえ、第1の加工補助具の上面に、接
着剤を使用することなく、ただ水晶板13を置くだけで
も、水ばりの効果にて、研磨加工が終了したあと、水晶
板13を第1の加工補助具より離脱させる場合、70℃
前後に、加工補助具を加熱して、図中に示している、穴
64より矢印の方向に、棒を挿入して、第2の加工補助
具を突き上げて、第1の加工補助具より、第2の加工補
助具を離脱させると、第1の加工補助具の上面に置いて
いる水晶板13も、容易に第1の加工補助具より離脱さ
せることが出来る。 水晶板13の外周部分である、外側の部分が、周辺
ダレを生じることがないので、中心部分の厚さと、外周
部分の厚さに、図18及び図19にて示している手段で
ある、硬質ガラス及び超鋼を使用することで、周辺ダレ
がなくなり、平行精度がよくて、平行精度にバラツキが
発生しない利点があるので、歩留まりがよくなる。
FIGS. 18 and 19 show the state of FIG.
3, a quartz plate 13 formed by using the first processing aid 11 and the second processing aid 19 and formed by polishing using the processing aid, The figure shows a polished shape. The reason why the shape of the quartz plate 13 shown in FIG. 18 is different from the shape of the quartz plate 13 shown in FIG. 19 is as follows.
The processing aid is manufactured using a material different from the material used for manufacturing the processing aid 19 of FIG. 19 and the material forming the second processing aid 19 shown in FIG. That's why. However, only when using a wrapping plate with a suede (pad or buff),
In the case of a tin-plate wrapping plate made of iron or tin, etc. (However, when a tin-plate wrapping plate is used, cerium oxide, diamond, GC, etc. The second processing aid 19 shown in FIG. 18, which has the same shape as that of FIG. 18, is made of quartz having a hardness almost equal to the hardness of the quartz plate 13. The second processing aid 19 is manufactured by using hard glass, which is the raw material of the second processing aid 19, as shown in FIG.
Manufactures the second processing aid 19 using plastics or hard metal, such as super steel or iron, which is harder to grind than the quartz plate 13. Depending on the difference. However, the condition is that cerium oxide or another abrasive is used as the abrasive. The reason is that when an abrasive such as cerium oxide is used, the quartz plate 13 and the hard glass are made of the same quartz, and therefore, when cerium oxide is used, both can be polished well. However, metals such as super steel or iron can hardly be polished using cerium oxide, however, such as cerium oxide,
If an abrasive is used, the quartz plate 13 can be polished well, so the polishing process of the second processing aid 19 made of metal such as super steel or iron is performed by polishing the quartz plate 13. This is because it can be delayed more than processing.
This difference is the reason why the shape of the quartz plate 13 shown in FIG. 18 is different from the shape of the quartz plate 13 shown in FIG. The dimensional diagram of the completed quartz plate 13 shown in FIG. 19 is such that the quartz plate 13 shown in FIG. 19 is shown in the figure more than the quartz plate 13 shown in FIG. In addition, since the thickness of FIG. 19 can be made thinner than that of FIG. 18 with a thickness of about 5 μm, there are the following advantages. By manufacturing the second processing aid 19 using a metal such as a super-steel, the crystal plate 13 is lower than the height of the second processing aid 19 by several μm, for example, about 5 μm ( Since it can be processed thinly, even if polishing is performed using a double-side polishing machine,
The crystal plate 13 does not come off the second processing aid 19 and is not damaged. A large-diameter crystal plate 13 having a diameter of 1 inch to 2 inches or more can be processed. After RIE processing or other chemical wet etching processing, removing the damaged layer of 0.2 μm to several μm uneven surface, polishing the mirror surface and using it for correction processing Can be done. A very thin quartz plate 13 (for example, a thickness of about 5 μm) can be polished. Although the means shown in FIG. 19 can process the extremely thin quartz plate 13 more than the means shown in FIG. 18, even if the means shown in FIG. 18 is used,
Either method may be used because the processing can be made extremely thin. In order to fix the second processing aid to the first processing aid, an adhesive that melts at a low temperature, such as rosin or paraffin, is used to fix the second processing aid to the first processing aid. When the tool is fixed, even if the crystal plate 13 is simply placed on the upper surface of the first processing aid without using an adhesive, the polishing is completed by the effect of watering, and the crystal plate is finished. When removing 13 from the first processing aid, 70 ° C.
Before and after, the processing aid is heated, a rod is inserted from the hole 64 in the direction of the arrow shown in the figure, the second processing aid is pushed up, and the first processing aid is When the second processing aid is detached, the crystal plate 13 placed on the upper surface of the first processing aid can also be easily detached from the first processing aid. Since the outer portion, which is the outer peripheral portion of the crystal plate 13, does not cause peripheral sag, the thickness of the central portion and the thickness of the outer peripheral portion are the means shown in FIGS. 18 and 19. By using hard glass and super steel, there is an advantage that peripheral sag is eliminated, parallel accuracy is good, and there is no variation in parallel accuracy, so that the yield is improved.

【0026】もう1点、上記の研磨加工を行なう場合
の、重要なポイントは、研磨加工を行なうときには、通
常、両面ともに、スウェード又は、不織布(以下、スウ
ェードとする)を、貼った、ラッピングプレート17,
18を使用して、研磨加工するのであるが、図19に示
している、凹レンズ形状の、水晶板13を製作する場合
には、例えば、片面が、鉄などの金属板で出来ている、
ラッピングプレート17を使用して、もう一方の片面
は、スウェードを貼ったラッピングプレート18を使用
して、研磨加工することで、図16(b)に示している
ように、上部ラッピングプレート18にスウェードを張
った、ラッピングプレート18を使用し、下部ラッピン
グプレート17を、鉄などの金属板で出来ている、ラッ
ピングプレート17を使用した構成にして、研磨加工す
ることで、超鋼又は鉄などの金属で出来ている、第1の
加工補助具11の裏面を、金属板で出来ている、ラッピ
ングプレート17を使用して研磨加工する、条件になる
ので、ラッピングプレート17を形成している、金属板
の硬さと、第1の加工補助具11を形成している、金属
の硬さを、ほぼ同等とすることで、第1の加工補助具1
1の裏面は、出来るだけ、研磨加工が出来にくい、条件
となる、条件に設定して、上部ラッピングプレート18
に張っている、スウェードを使用して、研磨加工する
と、水晶板13の出来上り精度を、容易に高めることが
出来る。尚、両面研磨加工機械を使用して、図19に示
している形状の、水晶板13を研磨加工することが出来
ることで、水晶板13の出来上がりの、再現性又は、精
度が、極限まで高い精度の、水晶板13を、安いコスト
にて、多量に生産することが出来る利点もある。
Another important point in performing the above-mentioned polishing process is that when performing the polishing process, usually, a lapping plate on which a suede or a nonwoven fabric (hereinafter, referred to as a suede) is stuck on both sides. 17,
In the case of manufacturing a quartz plate 13 having a concave lens shape as shown in FIG. 19, for example, one surface is made of a metal plate such as iron, as shown in FIG.
The other side is polished using a lapping plate 18 on which a suede is pasted, so that the upper lapping plate 18 has a suede as shown in FIG. The lower lapping plate 17 is made of a metal plate such as iron using a lapping plate 18 and is polished to form a metal such as super steel or iron. The back surface of the first processing aid 11 is made of a metal plate, and is polished using a lapping plate 17. The metal plate forming the wrapping plate 17 is used. And the hardness of the metal forming the first processing aid 11 are made substantially equal, so that the first processing aid 1
The back surface of the upper lapping plate 18 is set under the conditions that the polishing process is difficult to perform as much as possible.
When a polishing process is performed using a suede, the finished accuracy of the crystal plate 13 can be easily increased. In addition, since the quartz plate 13 having the shape shown in FIG. 19 can be polished by using a double-side polishing machine, the reproducibility or accuracy of the finished quartz plate 13 is extremely high. There is also an advantage that a large amount of precision quartz plates 13 can be produced at low cost.

【0027】尚、図面は省略しているけれども、上記に
て説明した、研磨加工手段である、第1の加工補助具と
第2の加工補助具を使用して、形成した、加工補助具
の、他の使用方法としては、両面研磨加工機械以外の機
械である、片面研磨加工機械、又はその他の研磨加工機
械を使用しても、図18及び図19に示している、平板
形状、又は図26に示している形状の、凹レンズ形状の
水晶板13を、容易に、多量に、研磨加工することが出
来る。
Although not shown in the drawings, the processing auxiliary tool formed by using the first processing auxiliary tool and the second processing auxiliary tool as the polishing means described above is used. As another method of use, even if a single-side polishing machine, or another polishing machine, which is a machine other than the double-side polishing machine, is used, the flat plate shape or the figure shown in FIGS. The concave lens-shaped quartz plate 13 having the shape shown in FIG. 26 can be polished easily and in large quantities.

【0028】さらに、第1の加工補助具11と、第2の
加工補助具19を使用して、形成した、加工補助具を使
用して、図19に示しているような形状に、水晶板13
を、両面研磨加工機械、又は、片面研磨加工機械を使用
して、研磨加工する場合、図25又は、図32に示して
いるような、加工手段を使用して、あらかじめ凹レンズ
形状、又は平板形状に研削加工し、図26に示している
ような、凹レンズ形状に、水晶板13を、研削加工を行
なうか、又は、水晶板13の、中心部分に、マスクをか
けて、中心部分だけに、エキシマレーザーなどの、レー
ザー照射を行ない、最初の厚さが、例えば、40μmの
水晶板13の、中心部分だけを、例えば、1回の熱照射
パルスで、0.1μm程度の加工層を除去し、合計で、
200パルス程度の熱照射パルスを行ない、図4(a)
に示しているような、深さが、例えば、20μm程度
の、凹レンズ形状(逆MESA型)の形状に、レーザー
を使用して、加工するか、又は、フッ化水素酸、塩化ア
ンモニウムなどの、化学薬品を使用して、水晶板13を
化学的なWetエッチング加工し、水晶板13の、中心
部分だけを、凹レンズ形状に、加工を行うか、又は、フ
ッ素系ガスなどを使用した、イオンミーリング、又はプ
ラズマエッチングなどの加工手段を使用して、水晶板1
3の、中心部分だけを、凹レンズ形状に加工を行うか、
又は砂かけなどの加工手段を使用するか、又は、その他
の加工手段を使用して、水晶板13を、凹レンズ形状
に、加工を行った後、その後の加工行程として凹レンズ
形状に、加工した、水晶板13を、図13に示している
ような、加工補助具を使用して、研磨加工するか、又
は、図13に示しているような、加工補助具を使用する
ことなく、図20に示している、キャリア37を、直接
に使用して、水晶板13に、キャリア37を使用して、
水晶板13を、遊星運動させる、両面研磨加工機械を使
用して、水晶板13に形成している、加工変質層を除去
するために行う、仕上げの、研磨加工を行なう加工行程
とすると、図26、図45及び図46に示しているよう
な、精度の高い、凹レンズ形状又は平板形状の、水晶板
13を、短時間に、多量に、製造することが出来る。
Further, using the processing aids formed by using the first processing aid 11 and the second processing aid 19, the quartz plate is formed into a shape as shown in FIG. 13
When polishing using a double-side polishing machine or a single-side polishing machine, using a processing means as shown in FIG. 25 or FIG. 32, a concave lens shape or a flat plate shape is used in advance. 26, the quartz plate 13 is ground into a concave lens shape as shown in FIG. 26, or the grinding process is performed, or the center portion of the quartz plate 13 is masked, and only the center portion is Laser irradiation such as an excimer laser is performed, and only the central portion of the crystal plate 13 having an initial thickness of, for example, 40 μm is removed by, for example, one heat irradiation pulse to remove a processed layer of about 0.1 μm. , In total,
A heat irradiation pulse of about 200 pulses is performed, and FIG.
Is processed using a laser to form a concave lens shape (inverted MESA type) having a depth of, for example, about 20 μm, or is formed of hydrofluoric acid, ammonium chloride, or the like. Using a chemical, the crystal plate 13 is chemically wet-etched, and only the center portion of the crystal plate 13 is processed into a concave lens shape, or ion milling using a fluorine-based gas or the like. Or a crystal plate 1 using a processing means such as plasma etching.
3. Only the center part is processed into a concave lens shape,
Or, using a processing means such as sanding, or using other processing means, after processing the quartz plate 13 into a concave lens shape, as a subsequent processing step, processed into a concave lens shape, The crystal plate 13 is polished by using a processing aid as shown in FIG. 13, or without using a processing aid as shown in FIG. As shown, the carrier 37 is directly used, and the carrier 37 is used for the crystal plate 13.
Assuming that the crystal plate 13 is in a planetary motion, and a double-side polishing machine is used to perform a finishing and polishing process for removing a work-affected layer formed on the crystal plate 13 using a double-side polishing machine. 26, it is possible to produce a large number of highly accurate concave lens-shaped or flat-plate-shaped quartz plates 13 in a short time as shown in FIGS. 45 and 46.

【0029】上部及び下部のラッピングプレート17及
び18は、図20及び図21に示すように、スラリー
(遊離砥粒)の供給とともに回転させることで、第1の
加工補助具11を、載せたキャリア37を、太陽ギア3
9と、インターナルギア38の間に設置し、加工補助具
11を太陽ギア39の回りに、公転するとともに、自転
する、遊星運動をさせて、片面は、水晶板13の上の面
を、下部ラッピングプレート17を使用して研磨加工
し、第1の加工補助具11の、もう一方の片面は、上部
ラッピングプレート18を使用して研磨加工すると、極
く薄い水晶板13を、容易に研磨加工することができ
る。片面研磨加工機械を使用する場合も、上記の研磨加
工手段と、同じ手段にて、水晶板13を、研磨加工する
ことが出来る。
As shown in FIGS. 20 and 21, the upper and lower wrapping plates 17 and 18 are rotated together with the supply of the slurry (free abrasive grains), so that the carrier on which the first processing aid 11 is placed is placed. 37, sun gear 3
9 and the internal gear 38, the processing aid 11 revolves around the sun gear 39, and rotates and rotates in a planetary motion. When the other side of the first processing aid 11 is polished using the upper lapping plate 18, the extremely thin quartz plate 13 can be easily polished. can do. When a single-side polishing machine is used, the quartz plate 13 can be polished by the same means as the above-mentioned polishing means.

【0030】さらに、上記の手段にて、極く薄い水晶板
13を加工したあと(例えば、厚さが10μmの場合)
では、水晶板13が、極く薄いが為に、取り扱いに苦労
することと、水晶板13に電極を形成するのにも、困難
をともなうので、図22に示すように、絶緑体、又は非
絶縁体で出来ている、固定用枠48の中心に、水晶板1
3を設置し、ボンデイングマシンを使用して、極く細
い、金線49(例えば、18μm程度)を使用して、固
定用枠48に、水晶板13を固定する。水晶板13を、
固定用枠48に固定したあとは、図23(a)に示して
いるように、金線49に弛みがあるので、図23(b)
に示しているように、水晶板13の全面を、下から持ち
上げるか、又は、その他の手段にて、金線49の弛みを
是正して、金線49を、直線状態にはると、なおよい。
又、図22に示しているのは、図23に示しているよう
な手段にて、固定用枠48に、金線49を使用して、最
低、3つの方向から、水晶板13を固定すると、極く細
い、金線49を使用して、空中に、水晶板13を、固定
しているような状態になることで、水晶板13の振動
を、金線49が吸収するので、水晶の、特性を、極限ま
で、高めることが出来る。
Further, after processing the extremely thin quartz plate 13 by the above means (for example, when the thickness is 10 μm)
Then, since the crystal plate 13 is extremely thin, it is difficult to handle it, and it is difficult to form electrodes on the crystal plate 13. Therefore, as shown in FIG. At the center of the fixing frame 48 made of non-insulating material,
3 is set, and the crystal plate 13 is fixed to the fixing frame 48 using an extremely thin gold wire 49 (for example, about 18 μm) using a bonding machine. The crystal plate 13
After being fixed to the fixing frame 48, as shown in FIG.
As shown in the figure, when the entire surface of the crystal plate 13 is lifted from below or by other means, the slackness of the gold wire 49 is corrected, and the gold wire 49 is brought into a linear state. Good.
Also, what is shown in FIG. 22 is that when the crystal plate 13 is fixed to the fixing frame 48 from at least three directions by using the gold wire 49 by the means as shown in FIG. When the crystal plate 13 is fixed in the air using an extremely thin gold wire 49, the vibration of the crystal plate 13 is absorbed by the gold wire 49. The characteristics can be enhanced to the utmost.

【0031】さらに、図23に示しているように、水晶
板13を、固定用枠48に、金線49を使用して固定し
たあと、図24に示すように、水晶板13の中心部分に
電極を設けるために、水晶板13の中心部分の、極く一
部分だけを、金などを使用して、蒸着を行った後、その
蒸着した、水晶板13の中心部分に両面から、ボンデイ
ングマシンを使用して、水晶板13と、固定用枠48の
間を、金線49を使用して、結線し、此の金線49を、
水晶板13の中心に取り付ける、電極50として使用す
ることで、従来、使用している電極(例えば、水晶板の
表裏に蒸着して形成している電極)と、比較すると、水
晶板13の中心部分だけに、極く、細い金線49(18
μm位)を使用して、電極50を、形成することが出来
るので、水晶の特性を低下させることがない。
Further, as shown in FIG. 23, the quartz plate 13 is fixed to a fixing frame 48 using a gold wire 49, and then, as shown in FIG. In order to provide the electrodes, only a very small portion of the central portion of the quartz plate 13 is deposited using gold or the like, and then a bonding machine is attached to the deposited central portion of the quartz plate 13 from both sides. By using the gold wire 49, a connection is made between the quartz plate 13 and the fixing frame 48, and the gold wire 49 is
By using the electrode 50 attached to the center of the quartz plate 13 and using it as an electrode 50, the center of the quartz plate 13 is compared with an electrode conventionally used (for example, an electrode formed by vapor deposition on the front and back of the quartz plate). Only the part is extremely thin gold wire 49 (18
(approximately μm) can be used to form the electrode 50, so that the characteristics of the crystal are not reduced.

【0032】図25は、片側凹面の水晶板13を製造す
る装置を示すものである。図25において、11は第1
の加工補助具、19は第2の加工補助具、41は加工補
助具11,19を低速回転(例えば100〜300rp
m)させるモータ、43は研磨具44を高速回転(例え
ば5000rpm)させるモータである。研磨具44と
しては、フェルト、綿棒、バフ等の柔らかい器具を用
い、酸化セリウム又はGC又はダイヤモンド等の研磨剤
を使用して、1分間に1μm位、研磨していく。最初の
厚みが40μm程度の、円板状の水晶板を、図26に示
すように、中心が10〜2μmの厚みの、凹レンズ形状
の水晶板13に仕上げる。又、図25に示しているよう
な、構造の装置を使用して、水晶板13を、凹レンズ形
状に、加工することも出来る、此の場合に使用する、研
磨具44としては、ダイヤモンド砥粒を、電気メッキし
たホイルで出来ている、研磨具44を使用すると、容易
に、凹レンズ形状に、水晶板13を、加工することが出
来る。その後、凹レンズ形状に、加工した後の、水晶板
13の仕上げ工程を、両面研磨加工機械、又は片面研磨
加工機械を使用して、研磨加工すると、図43(b)に
示しているような、凹レンズ形状の水晶板13に、研磨
加工して、仕上ることが出来る。
FIG. 25 shows an apparatus for manufacturing a quartz plate 13 having a concave surface on one side. In FIG. 25, 11 is the first
, A reference numeral 19 denotes a second processing aid, and 41 denotes a low-speed rotation of the processing aids 11 and 19 (for example, 100 to 300 rpm).
m), a motor 43 for rotating the polishing tool 44 at a high speed (for example, 5000 rpm). As the polishing tool 44, a soft tool such as a felt, a cotton swab, a buff or the like is used, and a polishing agent such as cerium oxide, GC, or diamond is used to polish about 1 μm per minute. As shown in FIG. 26, a disk-shaped crystal plate having an initial thickness of about 40 μm is finished into a concave lens-shaped crystal plate 13 having a thickness of 10 to 2 μm at the center. Also, the quartz plate 13 can be processed into a concave lens shape by using an apparatus having a structure as shown in FIG. 25. The polishing tool 44 used in this case is a diamond abrasive. By using a polishing tool 44 made of electroplated foil, the quartz plate 13 can be easily processed into a concave lens shape. Then, when the finishing process of the quartz plate 13 after processing into the concave lens shape is polished using a double-side polishing machine or a single-side polishing machine, as shown in FIG. The quartz plate 13 having a concave lens shape can be polished and finished.

【0033】加工補助具としては、図25に示した構造
のほか、図27、図28及び図29に示すように、水
晶、超鋼、プラスチックス、石英、ガラス又はその他の
金属板を使用して、図中に示している平板形状の加工補
助具11a、又は加工補助具11bを製作して、斜線、
又は黒塗りにて示している部分を、松脂、パラフィンな
どを使用して、接着剤層59を形成して、平板形状、又
は凹レンズ形状を形成した、水晶板13を加工補助具に
固定して、水晶板13と加工補助具を、一体化した水晶
板13と加工補助具を、図16に示している、両面研磨
加工機械(ラップ盤)を使用して、片面のラッピングプ
レート17は加工補助具を研磨加工して、もう一方の片
面の、ラッピングプレート18は水晶板13を研磨加工
した後、水晶板13を加工補助具より剥離する構成に
て、水晶板13を研磨加工するならば、ラップ盤にて使
用する、キャリア37の厚さに関係なく、水晶板13
を、極く薄く、精度の高い加工が出来る、両面研磨加工
が出来る、両面研磨加工機械を使用して、片面研磨加工
を行なう手段とするか、又は片面研磨加工機械を使用す
るか、又は手作業による研磨加工を行なうか、又はその
他の研磨加工手段としてもよい。又、水晶板13を貼り
つけて研磨加工を行なうのに使用する、加工補助具11
a、11b及び11cを製作する素材としては、熱膨張
が同じ素材である、水晶を使用して加工補助具11a、
11b及び11cを製作すると、松脂、パラフィン、A
garoseなどを使用して貼り付ける場合に、70℃
から100℃前後に加熱しても、加工補助具11a、1
1b及び11cと、水晶板13の熱膨張率が全く同じな
ので、70℃から100℃に加熱しても、又急速に、常
温に冷却しても、水晶板13に応力が発生して、歪が発
生することがなくなる。水晶と、ほぼ熱膨張率が同じ素
材である、石英ガラスを使用して、加工補助具11a、
11b及び11cを製作してもよいが、出来るだけ、水
晶板13と熱膨張率が同じ、水晶を使用して、加工補助
具11a、11b及び11cを製作したほうが良い。
尚、加工補助具の構造としては、図27に示している加
工補助具11aよりも、図28に示している加工補助具
11bの形状のほうがよい、何故ならば、接着剤層59
(斜線の部分)を形成しているのが、加工補助具11a
は、水晶板13を加工補助具11aに固定するのに、水
晶板13の裏面の全面に塗布しているのに対して、加工
補助具11bの形状の場合には、水晶板13を加工補助
具11bに固定するのに、水晶板13の側壁の部分に接
着剤層59を形成して、水晶板13を加工補助具11b
に固定することで、水晶板13の側壁を保護することが
出来ることと、加工補助具11bと水晶板13との間に
接着剤層59が存在しないので、水晶板13を加工補助
具11bに密着させることが出来ることで、精度の高い
水晶板13の研磨加工を行うことが出来る。
As the processing aid, in addition to the structure shown in FIG. 25, as shown in FIGS. 27, 28 and 29, quartz, super steel, plastics, quartz, glass or other metal plates are used. Then, the flat-plate-shaped processing aid 11a or the processing aid 11b shown in the drawing is manufactured,
Alternatively, the part shown in black is formed by forming an adhesive layer 59 using rosin, paraffin, or the like, and fixing the quartz plate 13 having a flat plate shape or a concave lens shape to a processing aid. The quartz plate 13 and the processing aid are integrated with the crystal plate 13 and the processing aid using a double-side polishing machine (lapping machine) shown in FIG. If the quartz plate 13 is polished with a configuration in which the tool is polished and the other one surface, the lapping plate 18 polishes the quartz plate 13 and then peels off the quartz plate 13 from the processing aid, Regardless of the thickness of the carrier 37 used in the lapping machine, the quartz plate 13
Is a means of performing single-side polishing using a double-side polishing machine, capable of performing extremely thin processing with high precision, capable of performing double-side polishing, or using a single-side polishing machine, or Polishing by operation may be performed, or other polishing means may be used. Further, a processing aid 11 used for attaching a quartz plate 13 for polishing.
As a material for producing a, 11b, and 11c, a processing aid 11a using quartz, which is a material having the same thermal expansion,
When manufacturing 11b and 11c, rosin, paraffin, A
70 ° C when pasting using garose etc.
To about 100 ° C., the processing aids 11a, 1
1b and 11c, the crystal plate 13 has the same coefficient of thermal expansion. Therefore, even if the crystal plate 13 is heated from 70 ° C. to 100 ° C. or rapidly cooled to room temperature, stress is generated on the crystal plate 13 Will not occur. Using quartz glass, which is a material having substantially the same coefficient of thermal expansion as quartz, processing aids 11a,
11b and 11c may be manufactured, but it is better to manufacture the processing aids 11a, 11b and 11c using a crystal having the same thermal expansion coefficient as the quartz plate 13 as much as possible.
The structure of the processing aid 11b shown in FIG. 28 is better than that of the processing aid 11a shown in FIG.
(Shaded portion) is formed by the processing aid 11a.
Is applied to the entire back surface of the quartz plate 13 to fix the crystal plate 13 to the processing aid 11a, whereas in the case of the shape of the processing aid 11b, the quartz plate 13 is An adhesive layer 59 is formed on the side wall of the quartz plate 13 to fix the quartz plate 13 to the processing aid 11b.
By fixing the crystal plate 13 to the processing aid 11b, the side wall of the crystal plate 13 can be protected and the adhesive layer 59 does not exist between the processing aid 11b and the crystal plate 13. The close contact allows highly accurate polishing of the quartz plate 13.

【0034】また、図29に示している構造の形状の、
加工補助具11cを、水晶、石英ガラス、又は超鋼など
を使用して、溝52を形成した加工補助具11cの構造
の、加工補助具11cを使用すると、図28に示してい
る加工補助具11bよりも、下記の点でなおよい。 平板形状、又は凹レンズ形状を形成した水晶板13
の厚さが、10μmから80μm前後と、極く薄いの
で、溝52を形成した加工補助具11cを使用したほう
が、接着剤層59の厚さを厚く形成することが出来る構
造なので、極く薄い、水晶板13でも、水晶板13の側
壁を使用して、水晶板13を、加工補助具11cに固定
することが出来る構造であるからである。 加工補助具11cの構造は、接着剤層59の厚さ
を、いくらでも厚くすることが出来る構造であるので、
水晶板13が、極限まで、薄くなっても、加工補助具1
1cに固定することが出来る構造である。
Further, the structure shown in FIG.
When the processing aid 11c having the structure of the processing aid 11c in which the groove 52 is formed using quartz, quartz glass, or super steel as the processing aid 11c, the processing aid shown in FIG. 28 is used. It is still better than 11b in the following points. Quartz plate 13 with flat plate or concave lens shape
Is very thin, from about 10 μm to about 80 μm. The use of the processing aid 11 c having the groove 52 formed thereon allows the thickness of the adhesive layer 59 to be increased. This is because the crystal plate 13 also has a structure in which the crystal plate 13 can be fixed to the processing aid 11c using the side wall of the crystal plate 13. The structure of the processing aid 11c is a structure in which the thickness of the adhesive layer 59 can be increased arbitrarily.
Even if the crystal plate 13 is extremely thin,
1c.

【0035】次に、本発明の圧電素子の応用例として、
音響−電気変換器について説明する。従来の、地震探査
・予知には、現在、海洋観測、地下構造探査、地球磁気
観測、GPSによる観測、2点間の距離のレーザ測定に
よる、地核の移動測定などが行われているが、地震や津
波による、空気の振動を観測することも、一つの予知方
法である。
Next, as an application example of the piezoelectric element of the present invention,
The acoustic-electric converter will be described. Conventionally, seismic exploration and prediction include ocean observation, underground structure exploration, geomagnetic observation, observation by GPS, and measurement of the movement of the earth's core by laser measurement of the distance between two points. Observing the vibration of air due to an earthquake or tsunami is another predictive method.

【0036】空気の振動を、記録や分析が、容易な電気
信号に変換する手段として、集音マイクがあるが、雑音
を拾いやすく、目的の振動数の音波を検出することが困
難である。
As a means for converting the vibration of air into an electric signal which can be easily recorded and analyzed, there is a sound collecting microphone. However, noise is easily picked up, and it is difficult to detect a sound wave having a desired frequency.

【0037】図30(a)〜(e)は、本発明の圧電素
子を利用した、音響−電気変換器の、各実施例を示すも
のであり、水晶又は、ニオブ酸リチウム又は、その他の
単結晶又は、チタン酸バリウム又は、その他のセラミッ
クスなどの、圧電効果を有する材質からなる、円筒21
又は、円筒54の中央部に、受圧面22を形成し、その
受圧面22に、一対の電極23,24を形成し、電極2
3,24間の、誘起電圧を測定するための、増幅器25
を接続している。(電極23,24及び増幅器25は図
30(a)のみ図示している)。図30(a)は両凸レ
ンズ(bi−comvex)型、(b)は両凹レンズ
型、(c)は平面型、(d)は周囲にRを形成した平面
型、(e)は片凸(plano−convex)型を示
している。図30(a)に示しているように、栓55
を、2個使用して密封し、円筒21内部を密封して、A
室を形成し、円筒54内部を密封して、B室を形成し、
円筒21内部を密封した、A室内部も、又、円筒54内
部を密封した、B室内部も、ともに、減圧(出来れば真
空状態)した構造の、円筒21及び円筒54の、左右の
円筒21及び円筒54が、横軸方向及び縦軸方向の振動
を、キャッチすることで、円筒21及び円筒54の中心
部分に形成している、受圧面22を、円筒21及び円筒
54を形成しない場合に、比較すると、より強く受圧面
22が、振動をキャッチする構造になっている。なお、
上記の理由から、円筒21及び円筒54の、直径が小さ
くて、長さが長いほど、外部からの、振動を、受圧面2
2が、受けやすくなるので、精度の高い、圧力センサー
が出来ることになる。尚、A室、及びB室内部を減圧さ
せない場合には、不活性ガスを注入するとよい。
FIGS. 30A to 30E show embodiments of an acoustic-electric converter using the piezoelectric element of the present invention. A cylinder 21 made of a material having a piezoelectric effect, such as crystal or barium titanate or other ceramics
Alternatively, the pressure receiving surface 22 is formed in the center of the cylinder 54, and a pair of electrodes 23 and 24 are formed on the pressure receiving surface 22.
Amplifier 25 for measuring the induced voltage between 3, 24
Are connected. (Only the electrodes 23 and 24 and the amplifier 25 are shown in FIG. 30A). 30A is a biconvex lens (bi-comvex) type, FIG. 30B is a biconcave lens type, FIG. 30C is a planar type, FIG. (plano-convex) type. As shown in FIG.
Is sealed using two pieces, and the inside of the cylinder 21 is sealed.
A chamber is formed, the inside of the cylinder 54 is sealed, and a chamber B is formed,
The left and right cylinders 21 of the cylinders 21 and 54 both have a structure in which the inside of the cylinder 21 is sealed and the inside of the cylinder A is sealed, and the inside of the cylinder 54 and the inside of the chamber B are both decompressed (preferably in a vacuum state). And the cylinder 54 catches vibrations in the horizontal axis direction and the vertical axis direction, and forms the pressure receiving surface 22 formed in the center portion of the cylinder 21 and the cylinder 54, when the cylinder 21 and the cylinder 54 are not formed. In comparison, the pressure receiving surface 22 has a structure that catches vibration more strongly. In addition,
For the above reasons, the smaller the diameter and the longer the length of the cylinders 21 and 54 are, the more the vibration from the outside is generated by the pressure receiving surface 2.
2 is easy to receive, so that a highly accurate pressure sensor can be made. In addition, when not depressurizing the insides of the chambers A and B, it is preferable to inject an inert gas.

【0038】図31は、図30(a)及び(e)に示し
ている、上面図で、穴又は空間部分47を形成して、円
筒21及び円筒54の、左右の円筒21及び円筒54を
振動させた振動が、図30(a)及び(e)に示してい
る、Aの部分からBの部分に、又は、Bの部分からAの
部分に、円筒21及び円筒54を、振動させた振動が、
両端から、自由に移動することで、円筒21及び円筒5
4を振動させた振動(Aの部分を、振動させた振動と、
Bの部分を振動させた振動)が、円筒21及び円筒54
の、両端から、自由に、移動することで、Aの部分を振
動させた振動と、Bの部分を振動させた振動が、中心部
分において、共鳴して、共鳴現象を起すことで、穴又は
空間部分47を形成しない場合に、比較すると、より強
く、中心部分に形成している、受圧面22を振動させる
構造をしている。
FIG. 31 is a top view shown in FIGS. 30 (a) and 30 (e). The vibrated vibration caused the cylinder 21 and the cylinder 54 to vibrate from the portion A to the portion B or from the portion B to the portion A shown in FIGS. 30 (a) and 30 (e). Vibration
By freely moving from both ends, the cylinder 21 and the cylinder 5
Vibration (vibration of part A,
Vibration caused by vibrating the portion B) is caused by the cylinder 21 and the cylinder 54
By freely moving from both ends, the vibration that vibrated the portion A and the vibration that vibrated the portion B resonated in the center portion, causing a resonance phenomenon, and When the space portion 47 is not formed, the pressure receiving surface 22 formed in the center portion is vibrated stronger than the space portion 47 by comparison.

【0039】次に、受圧面22の形成方法について説明
する。基本的には、図32に示すように、水晶又は、チ
タン酸バリウム又は、ニオブ酸リチウム又は、その他の
セラミックスなどの、圧電効果を有する材質からなる、
材質の丸棒30を、旋盤などの加工機械のチャック31
で把持し、また金属球の表面に、ダイヤモンド砥粒を付
着させた、砥石32を先端に、回転自在に設けた、加工
工具33を、ツール保持具34で把持する。砥石32
は、図33に示すように、対向面がカットされた球体で
あり、支持アーム35の先端に、軸受け36を介して、
回転自在に取り付けられている。砥石32の周面には、
図34(a)及びそのA−A拡大断面図である、図34
(b)に示すように、V字状溝32aが形成されてお
り、溝32aの内壁の一方が、砥石32の中心を通る面
に含まれるような、方向性を有している。この砥石32
は、エアノズル40から、砥石32の周面に対して、接
線方向に噴射される、空気のジェット流により高速回転
(好ましくは8.000〜50.000rpm)され、
被研削面をゆっくりと時間を掛けて(例えば毎分1μ
m)削っていく。この研削時に、噴水ノズル41から、
水を噴射して、砥石32の冷却と、削り屑の排出を行
う。丸棒30は、砥石32が回転駆動されるとき、図3
2に示すように、軸心の回りに回転駆動され、従って砥
石32により、円形形状又は、円筒形状の穴が形成され
る。又、上記にて説明した、研削又は研磨加工の手段
の、他の利用方法としては、図36(e)に示している
ような、砥石32”を使用することで、図2、図3及び
図4に示しているような形状又は、その他の形状の、研
削又は研磨加工に応用することが出来る。
Next, a method of forming the pressure receiving surface 22 will be described. Basically, as shown in FIG. 32, quartz or barium titanate, lithium niobate or other ceramics, and other materials having a piezoelectric effect,
A round bar 30 made of a material is attached to a chuck 31 of a processing machine such as a lathe.
A processing tool 33 having a grindstone 32 with a diamond stone attached to the surface of a metal ball and a rotatably provided grinding wheel 32 at the tip is gripped by a tool holder 34. Whetstone 32
As shown in FIG. 33, is a sphere whose opposing surface is cut,
It is rotatably mounted. On the peripheral surface of the whetstone 32,
FIG. 34A is an enlarged cross-sectional view of FIG.
As shown in (b), a V-shaped groove 32a is formed, and one of the inner walls of the groove 32a has a directionality included in a plane passing through the center of the grindstone 32. This whetstone 32
Is rotated at high speed (preferably 8.000 to 50.000 rpm) by a jet stream of air, which is tangentially jetted from the air nozzle 40 to the peripheral surface of the grindstone 32,
Take the surface to be ground slowly (for example, 1μ
m) Sharpening. During this grinding, from the fountain nozzle 41
Water is injected to cool the grindstone 32 and discharge shavings. When the grindstone 32 is driven to rotate, the round bar 30
As shown in FIG. 2, a circular or cylindrical hole is formed by the grindstone 32 driven to rotate around the axis. As another method of using the grinding or polishing means described above, the use of a grindstone 32 ″ as shown in FIG. The shape shown in FIG. 4 or another shape can be applied to grinding or polishing.

【0040】尚、受圧面22の研磨面が凸状の場合は、
図36((a)は正面図、(b)は平面図)に示すよう
に、鼓型の砥石32’を使用する。受圧面22の研磨面
がフラットな場合は、図36(c)に示すような、フラ
ットな砥石32”を使用する。あるいは、図37に示す
ように、穴径よりもずっと小さい径の砥石32を用い、
図33に示す加工工具33と同じ、回転駆動を砥石32
に与える加工工具33を、NC装置などで受圧面の、曲
面に沿って移動させながら砥石32を回転させる。同時
に、チャック31を回転させて丸棒30を回転させなが
ら受圧面を加工する。又、穴又は空間部分47を形成す
る手段としては、図36(d)に示すような形状の砥石
32”を使用すると、保持部分47を残して、容易に、
穴又は空間部分47を加工することが出来る。又、穴又
は空間部分47を形成する手段としては、通常のダイヤ
モンドを電着した、ドリルを使用しても、穴又は、空間
部分47を形成することは、可能である。
When the polished surface of the pressure receiving surface 22 is convex,
As shown in FIG. 36 ((a) is a front view and (b) is a plan view), a drum-shaped whetstone 32 'is used. When the polished surface of the pressure receiving surface 22 is flat, a flat grindstone 32 ″ as shown in FIG. 36C is used. Alternatively, as shown in FIG. 37, a grindstone 32 having a diameter much smaller than the hole diameter. Using
The same as the machining tool 33 shown in FIG.
The grindstone 32 is rotated while moving the machining tool 33 given along with the NC device or the like along the curved surface of the pressure receiving surface. At the same time, the pressure receiving surface is machined while rotating the chuck 31 and the round bar 30. Also, if a grindstone 32 ″ having a shape as shown in FIG. 36D is used as a means for forming the hole or the space portion 47, the holding portion 47 is easily left,
Holes or space portions 47 can be machined. Also, as a means for forming the hole or the space portion 47, it is possible to form the hole or the space portion 47 by using a drill which is electrodeposited with ordinary diamond.

【0041】尚、円形形状の穴の加工には、通常の軸の
回りに回転する工具も使用でき、図38に示すような球
面形状の砥石や、図39に示す円板面形状の砥石も使用
できる。又、砥石32を使用して、研削加工が終了した
ならば、砥石32と同じ構造をした、研磨用の研磨用砥
石32””を、フェルト又は、バフなどの素材を使用し
て製作し、研磨用砥石32””と、砥石32を取り換え
て、研磨用砥石32””を使用して、研磨加工すると、
仕上加工が出来る。フェルト又は、バフで出来ている、
研磨用砥石32””の回転駆動の手段も、砥石32を回
転駆動させる手段と同じく、フェルト又は、バフに溝3
2(a)を形成して、エアノズル40を使用しての、回
転駆動とすると、容易に、研磨加工を行うことが出来
る。
For machining a circular hole, a tool rotating around a normal axis can also be used. A spherical grinding wheel as shown in FIG. 38 and a disk grinding wheel as shown in FIG. Can be used. When the grinding process is completed using the grindstone 32, a polishing grindstone 32 ″ ″ for polishing having the same structure as the grindstone 32 is manufactured using a material such as felt or buff, When the grinding wheel 32 "" is replaced with the grinding wheel 32 "" and the grinding is performed using the grinding wheel 32 "",
Finish processing is possible. Made of felt or buff,
The means for rotationally driving the grinding wheel 32 "" is the same as the means for rotating and driving the grinding stone 32, and the felt or buff is formed with grooves 3 in the felt or buff.
If 2 (a) is formed and the air nozzle 40 is used to perform the rotation drive, the polishing can be easily performed.

【0042】図40及び図41に示しているのは、図3
3に示している構造をした、研削及び研磨装置の製作図
である。実際に製作した、砥石32の直径は20mm
で、溝32(a)の深さは、1mmで、溝の数は、16
個形成した構造の、研削及び研磨装置に、エアノズル4
0から、砥石32の周面に対して、接線方向に、噴射し
た空気圧と、砥石32の回転数を、実測した実測値の、
回転数が下記の数字でる。 空気圧が、0.5気圧の場合の、砥石32の回転数
は、約12.200回転の回転数である。 空気圧が、1.0気圧の場合の、砥石32の回転数
は、約22.000回転の回転数である。 空気圧が、2.0気圧の場合の、砥石32の回転数
は、約37.500回転の回転数である。 空気圧が、3.0気圧の場合の、砥石32の回転数
は、約47.800回転の回転数である。 空気圧が、4.0気圧の場合の、砥石32の回転数
は、ベアリングが耐えることが出来る限界である、約5
0.000回転の回転数である。
FIGS. 40 and 41 show the state of FIG.
FIG. 4 is a production drawing of a grinding and polishing apparatus having the structure shown in FIG. The diameter of the whetstone 32 actually manufactured is 20 mm
The depth of the groove 32 (a) is 1 mm, and the number of grooves is 16
Air nozzle 4
From 0, the air pressure jetted in the tangential direction to the peripheral surface of the grindstone 32 and the rotational speed of the grindstone 32 are obtained by
The number of rotations is the following number. When the air pressure is 0.5 atm, the rotation speed of the grindstone 32 is approximately 12.200 rotations. When the air pressure is 1.0 atm, the rotation speed of the grindstone 32 is approximately 22,000 rotations. When the air pressure is 2.0 atm, the rotation speed of the grindstone 32 is approximately 37.500 rotations. When the air pressure is 3.0 atm, the rotation speed of the grindstone 32 is approximately 47.800 rotations. When the air pressure is 4.0 atm, the rotation speed of the grindstone 32 is about 5 which is the limit that the bearing can withstand.
This is the number of revolutions of 0.000 revolutions.

【0043】なお、図40及び図41に示している構造
の、研削及び研磨装置に、研削用の砥石32の変わり
に、鉄、アルミニウム、銅などの金属又は、バフ又は、
フェルト又は、ガラス又は、プラスチック又は、セラミ
ックス又は、その他の研磨用材質で、図36に示してい
る、研磨用砥石32””(e)を製作して、研磨用砥石
32””(e)と、研磨剤として、ダイヤモンドペース
ト又は、酸化セリウム又は、アルミナ又は、GC又は、
その他の研磨剤を使用して、図2(a),図3(a)及
び図4(a)に示しているような形状に、図32に示し
ている、加工方法を使用して、水晶などの圧電素材を、
研削と研磨加工を、同時に行う構成とする。研削と研磨
を、同時に行うことが出来る、理由としては、研磨用砥
石32””(e)の回転数を、ベアリングが耐えること
が出来る、限界である、50.000回転までの回転数
にて、研磨用砥石32””(e)を容易に、駆動させる
ことが出来るがために、研磨加工だけでも、極く短い時
間に、能率よく、研磨加工が出来るがために、極く薄
い、水晶などの圧電素材であれば、フェルト、バフ、鉄
などで出来ている、研磨用砥石32””(e)を使用し
て、研削と研磨加工の、2つの加工を、同時に行うこと
が出来る。
In the grinding and polishing apparatus having the structure shown in FIGS. 40 and 41, a metal such as iron, aluminum, or copper, or a buff or
36. A polishing grindstone 32 ″ ″ (e) shown in FIG. 36 is made of felt, glass, plastic, ceramics, or another polishing material, and the polishing grindstone 32 ″ ″ (e) is formed. , As an abrasive, diamond paste or cerium oxide or alumina or GC or
Using other abrasives, a crystal is formed into a shape as shown in FIGS. 2A, 3A and 4A by using the processing method shown in FIG. Such as a piezoelectric material,
Grinding and polishing are performed simultaneously. Grinding and polishing can be performed simultaneously because the rotation speed of the grinding wheel 32 "" (e) is limited to the rotation speed up to 50.000 rotations, which is the limit that the bearing can withstand. Since the grinding wheel 32 "" (e) can be easily driven, the polishing process can be performed efficiently and in a very short time only by the polishing process. With a piezoelectric material such as this, two processes of grinding and polishing can be performed simultaneously using a polishing grindstone 32 ″ ″ (e) made of felt, buff, iron, or the like.

【0044】図42(a)に示しているのは、角速度セ
ンサー又は、角速度センサーを製作するために、ニオブ
酸リチウム、又はニオブ酸カリウムなどの、圧電素材で
出来ている、圧電板57で出来ている、圧電板57の厚
い板、例えば、350μm位の、厚い板と、薄い圧電板
57、例えば、25μm位の板を、絶縁体で出来てい
る、接着剤層59を使用して、両面から、貼り合わせ
て、合板した、圧電板57を示している。
FIG. 42A shows an angular velocity sensor or a piezoelectric plate 57 made of a piezoelectric material such as lithium niobate or potassium niobate for manufacturing the angular velocity sensor. A thick plate of the piezoelectric plate 57, for example, a thick plate of about 350 μm, and a thin piezoelectric plate 57, for example, a plate of about 25 μm, are formed by using an adhesive layer 59 made of an insulator. 2 shows a piezoelectric plate 57 which is bonded and plywood.

【0045】図42(b)に示しているのは、図1に示
している、加工手段を使用して、圧電板57の、厚い板
の中心部分に、直径が3mm位の、円形形状の、凹レン
ズ形状(Inverted mesa型)に加工し、そ
の厚さを、25μmとして、接着剤層59を、挟んで、
合計50μmとした、静電容量型の、角速度センサーに
使用する、加工に成功した、例を示している。このニオ
ブ酸リチウム又は、ニオブ酸カリウムは大変に、加工が
難しい素材であるけれども、図1に示している、加工手
段を使用すれば、素材に、熱による影響を与えることな
く、高い精度にて、容易に加工することが出来る、こと
が判明した。ニオブ酸リチウムの場合、許容温度差とし
ては、20℃以内の温度差しか、許容温度差が許されな
い点が、加工が難しいところである。
FIG. 42B shows a circular plate having a diameter of about 3 mm on the center of the thick plate of the piezoelectric plate 57 by using the processing means shown in FIG. , Processed into a concave lens shape (Inverted mesa type), the thickness was set to 25 μm, and the adhesive layer 59 was sandwiched.
This example shows a case where the processing was successful, which was used for an electrostatic capacity type angular velocity sensor and had a total of 50 μm. Although this lithium niobate or potassium niobate is a material that is very difficult to process, if the processing means shown in FIG. 1 is used, the material is not affected by heat and can be processed with high accuracy. It can be easily processed. In the case of lithium niobate, processing is difficult because the allowable temperature difference is a temperature difference within 20 ° C. or the allowable temperature difference is not allowed.

【0046】図43(a)に示しているのは、水晶板1
3にレジストを塗布してマスキングして金属被膜、又は
その他の材質で出来ている被膜などを形成し、水晶板1
3にマスクをかけて、フッ化水素酸などを使用しての、
化学的なwetエッチング、又はC又はCHF
などのフッ素系ガス、又は塩素系ガスを使用したRIE
加工、又はその他の化学薬品を使用しての、エッチング
加工を行なった水晶板13の中心部分に、例えば、直径
が1.5mmの、凹レンズ形状(逆MESA形状)に、
化学的なwetエッチング加工,又はRIE加工を行っ
て形成した、水晶板13の形状を図示している。水晶板
13、又はその他の圧電素材を、フッ化水素酸などの、
化学薬品を使用してエッチング加工すると斜線にて示し
ている、外周部分の形状が、ムの字の形状(床掘り形
状)となり、蒸着を使用して、電極を形成する場合、斜
線の部分が、影となり、電極を形成することが出来にく
いという、欠点が、化学的なwetエッチング加工の欠
点である。又、RIE加工の場合でも、ムの字の形状に
はならないけれども、エッチング加工した表面に対し
て、ほぼ、直角となるので、RIE加工の場合でも、蒸
着を使用しての、電極を形成することが出来にくいとい
う欠点がある。
FIG. 43 (a) shows the quartz plate 1
3 is coated with a resist and masked to form a metal film or a film made of another material.
3 with a mask, using hydrofluoric acid, etc.
Chemical wet etching, or C 2 F 6 or CHF 3
Using fluorine-based gas or chlorine-based gas such as
At the center of the quartz plate 13 that has been processed or etched by using other chemicals, for example, into a concave lens shape (inverted MESA shape) having a diameter of 1.5 mm,
The shape of the quartz plate 13 formed by performing a chemical wet etching process or an RIE process is illustrated. Quartz plate 13 or other piezoelectric material, such as hydrofluoric acid,
When an etching process is performed using a chemical, the shape of the outer peripheral portion, which is indicated by diagonal lines, becomes a square shape (floor digging shape). The drawback of forming an electrode is that it is difficult to form an electrode, which is a disadvantage of the chemical wet etching process. Also, in the case of RIE processing, although it does not form a square shape, it is almost perpendicular to the etched surface, so even in the case of RIE processing, electrodes are formed using evaporation. There is a disadvantage that it is difficult to do.

【0047】図43(b)に示しているのは、図43
(a)にて説明した、化学的なwetエッチング加工の
欠点を修正するためと、RIE加工にて発生した、加工
変質層を除去する目的のために、図20に示している、
両面研磨加工機械を使用して、例えば、上部ラッピング
プレート18は、スウエード15を貼った、ラッピング
プレートを使用し、下部ラッピングプレート17は、錫
板、又は鉄などの、金属製のラッピングプレートを使用
するか、又は、両面とも、スウェード15を貼った、ラ
ッピングプレート17及びラッピングプレート18を使
用して、図43(a)に示している、水晶板13を凹レ
ンズ形状にエッチング加工した、水晶板13の凹レンズ
形状部分を、スウェード15を使用して、酸化セリウ
ム、ダイヤモンド、GCなどの研磨剤65を使用して、
研磨加工すると、図43(b)に示しているような、ス
ムーズライン53を形成することが出来ることが、第1
の利点である。さらに、第2の利点は,研磨剤65が、
凹レンズ形状の内部に、上下のラッピングプレート17
及び18の研磨圧力を受けて、溜まるがために凹レンズ
形状の内部を、上部ラッピングプレート18を使用し
て、どんどんと、段階的に、研磨加工することが出来る
ことと、下部ラッピングプレート17の、両面から、凹
レンズ形状を形成している表面と裏面を、同時に、研磨
加工することが出来ることで,極限まで,薄い、例え
ば、0.5μm程度(固有振動周波数約3GHz)まで
の、極く薄い、水晶板13を、研磨加工しても,保持部
分51の、厚さは、40μmから、30μm位の、厚さ
を、維持することが出来ることになり、極限まで薄くし
ても、凹レンズ部分の、強度の維持、およびハンドリン
グに困難を、伴うことがない。さらに,第3の利点は、
両面研磨加工機械を使用して、凹レンズ形状の研磨加工
を行うことが出来る。上記3つの利点が、化学的なWe
tエッチング加工と、両面研磨加工機械、又は片面研磨
加工機械又はその他の研磨加工手段を併用した、化学的
なWetエッチング・ポリシング(機械的な研磨加工)
を併用、又は化学的なWetエッチング・ポリシング・
エッチング(化学的なWet Etching)を併用
した、加工手段より、生まれる。尚、スウェード15を
使用して、図43(a)に示している、凹レンズ形状の
水晶板13を、両面研磨加工機械を使用して、研磨加工
した場合、ラッピングプレートにかける圧力により異な
るけれども、30μm位の段差のある、凹レンズ形状の
振動部分を、機械的に研磨加工を行なうことが出来る。
FIG. 43B shows the state of FIG.
In order to correct the disadvantages of the chemical wet etching process described in (a) and to remove the process-damaged layer generated by the RIE process, as shown in FIG.
Using a double-side polishing machine, for example, the upper wrapping plate 18 uses a wrapping plate with a suede 15 attached thereto, and the lower wrapping plate 17 uses a metal wrapping plate such as a tin plate or iron. 43, or using a lapping plate 17 and a wrapping plate 18 on both sides of which a suede 15 is stuck, and etching the quartz plate 13 into a concave lens shape as shown in FIG. The concave lens shape portion of the above, using a suede 15, using a polishing agent 65 such as cerium oxide, diamond, GC,
The polishing process can form a smooth line 53 as shown in FIG.
Is the advantage. Further, the second advantage is that the abrasive 65
Inside the concave lens shape, upper and lower wrapping plates 17
And 18, the inside of the concave lens shape can be polished steadily and stepwise using the upper lapping plate 18 to accumulate, and the lower lapping plate 17 Since the front and back surfaces forming the concave lens shape can be simultaneously polished from both surfaces, it is extremely thin, for example, as thin as 0.5 μm (natural vibration frequency about 3 GHz). Even if the quartz plate 13 is polished, the thickness of the holding portion 51 can be maintained in the range of 40 μm to about 30 μm. Without difficulty in maintaining strength and handling. Further, a third advantage is that
Using a double-side polishing machine, a concave lens shape can be polished. The above three advantages are due to the chemical We
Chemical wet etching and polishing (mechanical polishing) using both t-etching and a double-side polishing machine, a single-side polishing machine or other polishing means.
Or chemical wet etching / polishing
It is born from processing means that combines etching (chemical wet etching). When the concave lens-shaped quartz plate 13 shown in FIG. 43 (a) is polished by using the suede 15 using a double-side polishing machine, it depends on the pressure applied to the lapping plate. A vibrating portion having a concave lens shape having a step of about 30 μm can be mechanically polished.

【0048】図44(a)、(b)、(c)及び(d)
に示しているのは、RIE加工、又はプラズマエッチン
グ、又は化学的なWet Etching、又はその他
の手段を使用して、水晶板13に凹レンズ形状を形成し
た、加工面を、図13に示している、第1の加工補助具
11と、第2の加工補助具19を使用して形成した、加
工補助具11を使用して、水晶板13を保持し、第2の
加工補助具19を、超鋼、又は石英で出来ている、硬質
ガラスなどで製作した、加工補助具11を使用して、片
面は、凹レンズ形状に加工した水晶板13の裏面を、も
う一方の片面は、加工補助具11の一面を、図20及び
図21に示している、両面研磨加工機械、又は片面研磨
加工機械、又はその他の加工手段を使用して、上と下
の、両面から、同時に、研磨加工している状態を示して
いる。又、図44(d)に示しているのは、出来上がり
の寸法図を示している。尚、片面研磨加工機械を使用し
て、凹レンズ形状を形成した水晶板13を研磨加工する
場合には、凹レンズ形状を形成した面を、加工補助具1
1を使用して保持するか、又は直接に、ケンビ(研磨
盤)に、凹レンズ形状を形成した面を、接着剤などを使
用して貼りつけるか、又はその他の手段を使用して、ケ
ンビに取り付けて、凹レンズ形状を形成した裏面を、片
面研磨加工機械を使用して研磨加工すると、容易に、極
く薄い水晶板13を、研磨加工することが出来る。
FIGS. 44 (a), (b), (c) and (d)
FIG. 13 shows a processed surface in which a concave lens shape is formed on the quartz plate 13 using RIE processing, or plasma etching, or chemical wet etching, or other means. The crystal processing board 13 is held by using the processing aid 11 formed by using the first processing aid 11 and the second processing aid 19, and the second processing aid 19 is Using a processing aid 11 made of hard glass or the like made of steel or quartz, one surface is a back surface of a quartz plate 13 processed into a concave lens shape, and the other surface is a processing aid 11 20 and 21, using a double-side polishing machine, or a single-side polishing machine, or other processing means, from the upper and lower, both sides simultaneously polishing state Is shown. FIG. 44D shows a completed dimensional diagram. When polishing the quartz plate 13 having the concave lens shape using a single-side polishing machine, the surface having the concave lens shape is processed by the processing aid 1.
1 or by directly attaching the concave lens-shaped surface to a ken (polishing machine) using an adhesive or the like, or by using other means. When the back surface with the concave lens shape formed is polished using a single-side polishing machine, the extremely thin quartz plate 13 can be easily polished.

【0049】図44に示しているのを順番に説明する
と、下記の通りである。 図44(a)に示しているのは、水晶板13に、R
IE加工、又は化学的なwctエッチング手段を使用し
て、深さが15μmの凹レンズ形状を形成している。 図44(b)に示しているのは、図13に示してい
る、加工補助具11を使用して、凹レンズ形状を形成し
た面を、加工補助具11を使用して、水晶板13を保持
している。 図44(c)に示しているのは、機械的な研磨加工
手段を使用して、59.5μm削り取っている状態を示
している。この場合、機械的な手段だけで、59.5μ
mの、全てを、削り取ると、水晶板13に、歪が発生す
るので、最初に、RIE加工、又はプラズマエッチング
などのエッチング手段を使用して、59.0μm程の厚
さを、化学的な手段を使用して、削り落とした後、残り
の、0.5μm程を、機械的な、研磨加工手段を使用し
て削り落とすと、一切の歪が発生することがない、又R
IE加工にて発生した加工変質層を除去することが出来
る。 図44(d)に示しているのは、最終段階として、
再度、wetエッチング加工を使用して、微調整の修正
を行って、出来上がりとなる。
The operation shown in FIG. 44 will be described in order as follows. FIG. 44A shows that the quartz plate 13 has R
A concave lens shape having a depth of 15 μm is formed by using IE processing or chemical wct etching means. FIG. 44B shows a state where the concave lens shape is formed by using the processing aid 11 shown in FIG. 13 and the quartz plate 13 is held by using the processing aid 11. are doing. FIG. 44C shows a state where 59.5 μm is shaved off by using a mechanical polishing means. In this case, only by mechanical means, 59.5μ
When all of m are removed, distortion occurs in the quartz plate 13. First, a thickness of about 59.0 μm is chemically reduced using an etching means such as RIE processing or plasma etching. If the remaining about 0.5 μm is scraped off using a mechanical polishing means after being scraped off using any means, no distortion is generated.
The affected layer generated by the IE processing can be removed. FIG. 44 (d) shows the final stage.
Again, fine adjustment is corrected using wet etching, and the process is completed.

【0050】図45、又は図46に示しているのは、直
径が1.0inchで、厚さが80μmの厚さに、機械
研磨加工された水晶板13の基盤を、最初に、図45
(b)に示しているように、RIE加工、又はwetエ
ッチング加工にて、62μmを除去して、その後、図4
5(c)、及び図45(d)に示しているように、加工
補助具11と、両面研磨加工機械、又は片面研磨加工機
械を使用して、RIE加工、又はその他の化学的なエッ
チング加工を行うことで、発生した、数μmの凸凹、例
えば、6μmを、機械的な研磨加工を行うことで、精度
が高くて、極く薄い、例えば、10μm内外の、水晶板
13を加工することが出来る状態を示している。尚、最
終仕上げ工程では、出来るだけRIE加工は使用せず
に、化学的なWetエッチング加工、又は機械研磨加工
を最終仕上げの加工とすると、水晶板13の電気的な特
性が低下することなく、水晶板13の電気的な特性がよ
い。又、極く薄く(厚さが14μm前後)水晶板13
を、機械的な研磨加工を使用して加工した水晶板13な
らば、フッ化水素酸、NHHF、又はNFなどを使
用した、化学的なWet Etchingを使用して、
両側面から数μm除去しても、化学的なWet Etc
hingの欠点である、ピンホール(穴)が出来ること
はない利点がある。厚さが10μm内外となると、化学
的なWet Etchingを使用して加工すると、す
ぐに、ピンホールが出来るのが、化学的なWetEtc
hingの欠点であるからである。
FIG. 45 or FIG. 46 shows the base of the quartz plate 13 mechanically polished to a thickness of 1.0 μm and a thickness of 80 μm.
As shown in (b), 62 μm is removed by RIE processing or wet etching processing, and thereafter, FIG.
As shown in FIG. 5C and FIG. 45D, RIE processing or other chemical etching processing is performed using the processing aid 11 and a double-side polishing machine or a single-side polishing machine. By performing mechanical polishing of the irregularities of several μm, for example, 6 μm generated by performing the above, processing the quartz plate 13 with high accuracy and extremely thin, for example, inside and outside 10 μm. Is shown. In the final finishing step, if RIE processing is not used as much as possible and chemical wet etching processing or mechanical polishing processing is used as the final finishing processing, the electrical characteristics of the crystal plate 13 do not decrease, The electrical characteristics of the crystal plate 13 are good. Also, a very thin (thickness of about 14 μm) quartz plate 13
If the quartz plate 13 is processed using mechanical polishing, using chemical wet etching using hydrofluoric acid, NH 4 HF 2 , or NF,
Chemical Wet Etc even after removing several μm from both sides
There is an advantage that a pinhole (hole), which is a drawback of hin, cannot be formed. When the thickness becomes about 10 μm or less, a pinhole is formed immediately after processing using chemical Wet Etching.
This is because it is a disadvantage of hin.

【0051】図45(c)、及び図46(c)に示して
いる、第1の加工補助具11、及び11”は、鉄などの
金属を使用して製作し、第2の加工補助具19は、超鋼
などの金属を使用して製作するとよい。又、研磨加工機
械としては、片面研磨加工機械を使用してもよいし、両
面研磨加工機械、超音波加工機、又はその他の研磨加工
機械を使用してもよい。さらに、水晶板13を加工補助
具11、又は11”に固定する手段としては、加工補助
具11、又は11”に形成している孔16を使用して、
図面に示している矢印の方向に、真空吸着にて、加工補
助具11、又は11”の表面上に水晶板13を吸着させ
る構造としてもよい。尚、真空吸着を使用して、水晶板
13を、吸着させる構造とするには、片面研磨加工機械
を使用する以外には、構造上真空吸着にて、水晶板13
を加工補助具11、又は11”に吸着させて、機械的な
研磨加工を行うことは出来ない。ただし、真空吸着を使
用して、加工補助具11、又は11”の上面に、水晶板
13を吸着させる構造は、図面を省略している。
The first processing aids 11 and 11 ″ shown in FIGS. 45 (c) and 46 (c) are manufactured using a metal such as iron, and the second processing aids are used. It is good to manufacture using metal, such as super steel, as 19. Moreover, as a grinding | polishing machine, you may use a single-side grinding machine, a double-side grinding machine, an ultrasonic grinding machine, or other grinding | polishing. A processing machine may be used. Further, as a means for fixing the quartz plate 13 to the processing aid 11 or 11 ″, a hole 16 formed in the processing aid 11 or 11 ″ may be used.
The structure may be such that the quartz plate 13 is sucked on the surface of the processing aid 11 or 11 ″ by vacuum suction in the direction of the arrow shown in the drawing. In addition to using a single-side polishing machine, in order to make the crystal plate 13 attract, the quartz plate 13
Cannot be mechanically polished by adhering to the processing aid 11 or 11 ″. However, the crystal plate 13 is attached to the upper surface of the processing aid 11 or 11 ″ using vacuum suction. The structure for adsorbing is omitted from the drawings.

【0052】図45、又は図46に示しているのを加工
の順番に、実際に、行った実験結果から説明すると、図
45(b)及び、図46(b)に示しているように、R
IE加工にて、62μm除去すると、第1に、1μmか
ら6μm内外の加工変質層、又は凸凹が発生する、この
凸凹が発生する原因は、RIE加工を行なう以前の加工
である、図45(a)に示している、厚さが80μm
で、直径が1inchの水晶板13を、機械的な研磨加
工を行なうときに出来た、極く小さなキズ(例えば、、
0.01μm位)と、第2に、水晶板13に含まれてい
る、極く小さな不純物に対して、RIE加工によるイオ
ン粒子が激突を繰り返すことで、極く小さなキズと、極
く小さな不純物が、イオン粒子の激突により拡大した凸
凹である。又、この凸凹とは別に、RIE加工による加
工変質層の発生が起こる、これは水晶板13の表面上
が、イオン粒子の激突による高温にて、厚さとして0.
2μmから1μm内外、溶解するがために、石英となる
か、又はシリコンの単結晶となるか、又は使用したイオ
ン粒子と化合して化合物となるか、又は酸化物となっ
て、非晶質すなわちアモルファスとなって、水晶板13
としての結晶性がなくなる。上記2つの原因からなる加
工変質層を除去する目的にて、0.2μmから6μm内
外の凸凹を、機械的な、研磨加工を行って除去する目的
にて、第1の加工補助具11、又は11”と、第2の加
工補助具19を使用して製作した、加工補助具を使用す
る場合、第2の加工補助具19を製作する材質を、酸化
セリウムなどの研磨剤では、研磨加工が出来にくい材質
である、超鋼などの金属材料を使用して製作すると、水
晶板13の外周部分である、円型形状部分の円周部分
が、超鋼にて出来ている加工補助具19により保護され
て、研磨加工されるが為に、片面研磨加工機械を使用し
て研磨加工しても、例えば、ラッピングプレート盤とし
て、錫盤などの金属板に倣うと同時に、超鋼などで出来
ている、第2の加工補助具19が錫板の平行度、面積度
を、常時、修正しながら研磨加工を行なう効果があるの
で極限まで、平行度、及び面精度のよい加工を行うこと
が出来る。例えば、ラッピングプレートとして、錫板を
使用して、加工補助具19を、超鋼を使用して製作し
た、加工補助具19を使用して、水晶板13を図45
(d)、又は図46(d)に示しているように、6μm
内外を、片面研磨加工機械、又は両面研磨加工機械を使
用して研磨加工した場合の、平行度、及び面精度は、1
/100以内の誤差の範囲内にて加工が出来ることが判
明した、この加工方法を使用することにより、例えば、
2inch(約5.8cm)の基盤の研磨加工を、厚さ
5μmの、厚さの加工を行っても、平行度(傾斜角度)
は、5μm×1/100→0.05μm以内の誤差の範
囲内にて加工することが出来るので、水晶板13の電気
的な特性に影響を与えるほどの誤差ではない。さらに、
超鋼などの金属材料を使用して、水晶板13の外周を保
護するので、水晶板13の周辺部分に亀裂、又は破損が
発生しなくなる、加工方法の状態を図示している。尚、
RIE加工にて、水晶板13を62μm除去すると、第
1に、0.1μmから6μm内外の凸凹が発生するが、
この凸凹を除去するのは、機械的な研磨加工手段を使用
して除去するのが最も良いけれども、第2の原因にて発
生する、イオン粒子が水晶板13に激突することで発生
する、第2の原因にて発生する、加工変質層を除去する
手段としては、非晶質の厚さの部分が、せいぜい0.2
μmから1μm内外なので、フッ化水素酸などを使用し
た化学的なWet Etching加工の手段だけを使
用して、非晶質の部分を除去してもよい。
FIG. 45 or FIG. 46 will be described in the order of machining, based on the results of experiments actually performed. As shown in FIG. 45 (b) and FIG. 46 (b), R
When 62 μm is removed by the IE processing, first, a deteriorated layer or unevenness in the range of 1 μm to 6 μm is generated. The cause of the generation of the unevenness is processing before the RIE processing. ), The thickness is 80 μm
Then, the very small scratches (for example,
Second, the ion particles formed by the RIE process repeatedly collide with the extremely small impurities contained in the quartz plate 13 to produce very small scratches and very small impurities. Are irregularities enlarged by the collision of ion particles. In addition to the unevenness, a deteriorated layer is formed by RIE processing. The surface of the quartz plate 13 has a thickness of 0.1 mm at a high temperature due to collision of ion particles.
In order to dissolve inside and outside 2 μm to 1 μm, it becomes quartz, becomes a single crystal of silicon, or combines with the used ionic particles to form a compound, or becomes an oxide, and becomes amorphous, Become amorphous and crystal plate 13
Crystallinity is lost. The first processing aid 11 or the first processing auxiliary tool 11 for the purpose of removing irregularities inside and outside of 0.2 μm to 6 μm by mechanical polishing, for the purpose of removing the deteriorated layer due to the above two causes. 11 "and the second processing aid manufactured using the second processing aid 19, when using the processing aid, the material for manufacturing the second processing aid 19 is polished with an abrasive such as cerium oxide. When it is manufactured using a metal material such as super steel, which is a material that is difficult to produce, the outer peripheral portion of the quartz plate 13, the circumferential portion of the circular portion, is formed by the processing aid 19 made of super steel. Because it is protected and polished, even if it is polished using a single-side polishing machine, for example, as a lapping plate, it can be made of super steel, etc., while following a metal plate such as a tin plate The second processing aid 19 is the parallelism of the tin plate, Since the polishing process is always performed while correcting the integration, it is possible to perform processing with high parallelism and surface accuracy to the utmost extent. The tool 19 was manufactured using a super steel.
(D) or 6 μm as shown in FIG.
When the inside and outside are polished using a single-side polishing machine or a double-side polishing machine, the parallelism and surface accuracy are 1
It has been found that machining can be performed within an error range of / 100 or less. By using this machining method, for example,
Parallelism (tilt angle) even when polishing a 2 inch (about 5.8 cm) substrate and processing a thickness of 5 μm
Can be processed within an error range of 5 μm × 1/100 → 0.05 μm, so that the error is not enough to affect the electrical characteristics of the quartz plate 13. further,
A metal material such as a super steel is used to protect the outer periphery of the quartz plate 13, so that a state of a processing method in which cracks or breakage does not occur in a peripheral portion of the quartz plate 13 is illustrated. still,
When the quartz plate 13 is removed by 62 μm by RIE processing, firstly, irregularities inside and outside 0.1 μm to 6 μm are generated.
Although it is best to remove the unevenness by using mechanical polishing means, the second cause is that the ionic particles generated by the collision with the quartz plate 13 are generated. As means for removing the work-affected layer generated due to the cause of 2, the amorphous portion has a thickness of at most 0.2%.
Since the thickness is from about 1 μm to about 1 μm, the amorphous portion may be removed by using only a chemical wet etching process using hydrofluoric acid or the like.

【0053】上記の研磨加工に関しての説明は、片面研
磨加工機械を使用しての説明を行ったけれども、両面研
磨加工機械を使用して研磨加工する場合には、図44、
図45及び図46に示しているように、水晶板13を上
のラッピングプレート18(図16(B)参照)を使用
して研磨加工し、加工補助具11及び11”の下の面を
下のラッピングプレート17を使用して、上下方向の両
面から研磨加工を行うので、水晶板13を加工補助具1
1及び11”に固定する手段としては、接着剤を使用す
ることなく、ただ加工補助具11及び11”の上に置く
だけで、加工補助具11及び11”を形成している、第
2の加工補助具19を使用して、水晶板13の外周を保
護して、水晶板13を加工補助具11及び11”の上面
に置くだけで、固定して研磨加工を行うことが出来る。
尚、この両面研磨加工機械を使用しての研磨加工を行う
ときに使用する、加工補助具11及び11”には、真空
吸着を使用することが出来ないので、加工補助具11及
び11”に形成している孔16は必要ないことになる。
Although the description regarding the above-described polishing has been made using a single-side polishing machine, when polishing is performed using a double-side polishing machine, FIG.
As shown in FIGS. 45 and 46, the quartz plate 13 is polished using the upper lapping plate 18 (see FIG. 16B), and the lower surfaces of the processing aids 11 and 11 ″ are lowered. Polishing is performed from both sides in the vertical direction by using the lapping plate 17 of the above.
As a means for fixing to the processing aids 11 and 11 ", the second means for forming the processing aids 11 and 11" by simply placing them on the processing aids 11 and 11 "without using an adhesive is used. By using the processing aid 19 to protect the outer periphery of the crystal plate 13 and placing the crystal plate 13 on the upper surfaces of the processing aids 11 and 11 ″, the polishing can be performed while fixing the crystal plate 13.
In addition, since the vacuum suction cannot be used for the processing aids 11 and 11 ″ used when performing polishing using this double-side polishing machine, the processing aids 11 and 11 ″ are used. The formed hole 16 will not be needed.

【0054】さらに、両面研磨加工機械を使用して、研
磨加工する場合のラッピングプレート17及び18の材
質は、鉄などの金属で出来ている、加工補助具11及び
11”を研磨加工する、ラッピングプレート17は、加
工補助具11及び11”と同じ材質の、鉄などの金属を
使用して製作し、水晶板13を研磨加工するラッピング
プレート18は、スウェード15(パッド)などを貼っ
たラッピングプレート18を使用して、研磨加工を行う
と、図45に示しているように、超鋼などの金属で出来
ている加工補助具19は研磨加工されることなく、例え
ば、水晶板13だけが6μm前後、加工補助具19より
も、深く、研磨加工されるので、研磨加工の途中の水晶
板13が、加工補助具11より、飛び出すことがなくな
る。図45と図46に示している、水晶板13の相違点
は、図45及び図46に示している、水晶板13の研磨
加工を行う、ラッピングプレート18は、両方共にスウ
ェード15を貼っているラッピングプレート18を使用
しているけれども、図45に示している加工補助具11
を形成している、第2の加工補助具19の材質が、超鋼
などの金属であるのに対して、図46に示している加工
補助具11”を形成している、第2の加工補助具19の
材質は、石英などを素材とした、硬質ガラスを使用して
いることによる相違により、加工補助具11及び11”
を形成している、第2の加工補助具19の、高さ方向が
異なる、図45に示している、第2の加工補助具19
は、全く研磨加工されないのに対して、図46に示して
いる、第2の加工補助具19は、水晶板13の高さと同
じ高さに研磨加工されている。ただし、研磨剤として酸
化セリウムを使用することとする。その理由は、水晶板
13の材質と、第2の加工補助具19の材質が同じ石英
で出来ているからである。
Further, when the lapping plates 17 and 18 are polished using a double-sided lapping machine, the material of the lapping plates 17 and 18 is made of a metal such as iron. The plate 17 is made of a metal such as iron of the same material as the processing aids 11 and 11 ″, and the lapping plate 18 for polishing the quartz plate 13 is a wrapping plate with a suede 15 (pad) or the like. As shown in FIG. 45, when the polishing processing is performed using the metal 18, the processing aid 19 made of a metal such as super steel is not polished, for example, only the crystal plate 13 is 6 μm. Before and after, since the polishing processing is performed deeper than the processing aid 19, the crystal plate 13 in the middle of the polishing processing does not protrude from the processing auxiliary tool 11. The difference between the quartz plate 13 shown in FIG. 45 and FIG. 46 is that the lapping plate 18 for polishing the quartz plate 13 shown in FIG. 45 and FIG. Although the wrapping plate 18 is used, the processing aid 11 shown in FIG.
Although the material of the second processing aid 19 forming the second processing aid is a metal such as a super steel, the second processing forming the processing aid 11 ″ shown in FIG. The material of the auxiliary tool 19 is a processing aid 11 and 11 ″ due to the difference due to the use of hard glass made of quartz or the like.
The second processing aid 19 shown in FIG. 45 is different in the height direction of the second processing aid 19 forming
Is not polished at all, whereas the second processing aid 19 shown in FIG. 46 is polished to the same height as the quartz plate 13. However, cerium oxide is used as the polishing agent. The reason is that the material of the quartz plate 13 and the material of the second processing aid 19 are made of the same quartz.

【0055】図45及び図46に示している加工手段を
使用して、現在、両面研磨加工機械(ラップ盤ともい
う)を使用して製作することが出来ない、厚さである2
7μm(現在、製造することが出来る厚さの限界は24
μmから27μmとされているけれども、29μm位が
限界である)以下の、薄い水晶板13を製作する場合、
第1の加工手段として、図45(b)及び図46(b)
に示しているように、RIE加工を使用して、図45
(a)及び図46(a)に示しているように、80μm
の厚さに、機械研磨加工された、基盤の厚さの水晶板1
3の厚さを、62μm除去して、水晶板13の厚さを1
8μmの厚さにした後、第2の加工手段として、RIE
加工にて発生した、加工変質層、例えば、RIE加工に
て62μm除去した場合には、約0.2μmから6μm
の加工変質層が発生する、この約0.2μmから6μm
の加工変質層を、ラップ盤、又は片面研磨加工機械、又
はその他の機械研磨加工などの加工手段を使用して、機
械研磨加工にて除去するか、又は化学的なWet Et
chingの手段を使用して除去すると、水晶板13の
電気的な特性が改善される。
Using the processing means shown in FIGS. 45 and 46, the thickness 2 which cannot be manufactured at present using a double-side polishing machine (also called a lapping machine).
7 μm (currently, the limit of the thickness that can be manufactured is 24
When the thin quartz plate 13 below is manufactured, the thickness of the thin quartz plate 13 is set to about 29 μm.
FIGS. 45 (b) and 46 (b) show first processing means.
As shown in FIG.
As shown in FIG. 46A and FIG.
Plate with a base thickness machine-polished to a thickness of 1.
3 was removed by 62 μm, and the thickness of the quartz plate 13 was reduced to 1
After having a thickness of 8 μm, RIE is used as a second processing means.
In the case where 62 μm is removed by a RIE process, a deteriorated layer generated by the process, for example, about 0.2 μm to 6 μm
Of about 0.2 μm to 6 μm
Of the work-affected layer is removed by mechanical polishing using a processing means such as a lapping machine, a single-side polishing machine, or other mechanical polishing, or a chemical wet Et.
The electrical characteristics of the quartz plate 13 are improved by removing using the means of ching.

【0056】Reactive Ion Etchin
g(RIE)加工とは、真空中、又はほぼ真空中におい
て、イオン粒子を、数10kmから数100kmの速さ
に加速して、イオン粒子が水晶板13などの圧電素材、
又はその他の電子材料に激突することで発生する、運動
エネルギーを使用して、水晶板13などの表面を、極く
少量ずつ削り取る加工手段なので、イオン粒子が激突す
る水晶板13などの表面上においては、イオン粒子が激
突した瞬間には、水晶板13の表面上では、温度の上昇
が起こり、その高温の影響により、水晶板13の表面上
では、水晶板13が、極く少量ずつ溶解して、水晶板1
3の表面上では、キュリー温度(495℃位)以上の温
度上昇が起こり、水晶板13の表面上では、ガス化して
気化し、吹き飛んでいる現象が起こっている。上記のこ
とから、水晶板13などの結晶性、又は結晶方向のある
材質の場合、イオン粒子が激突した表面上では、極く薄
い非晶質、すなわちアモルファスとなって石英、又はシ
リコンの多結晶、又は使用したガスとの化合物である、
例えば、フッ素、又はアルゴンガス、又は塩素系ガスと
の化合物、又はその他の酸化物(結晶ではなくなるこ
と)の膜、又は水晶板13の表面上に酸化膜(例えば、
RIE加工にて10μm削除した場合、1/10から1
/100(0.1μmから1.0μm位の膜と考えると
よい)が形成されるが為に、圧電素材である、水晶板1
3などの電気的な特性が、極端に低下するので、RIE
加工を行なって加工を行なった後、その後の加工手段と
して、機械的な研磨加工、又は化学的なWet Etc
hing加工の手段を行わないと、電気的な特性が良
い、圧電素材及び電子材料を加工することは出来ない。
だけども、図45(e)及び図46(e)に示している
ように、両面から、1.0μmずつ位ずつ、RIE加工
を使用して削り取るのであれば、許容される範囲内であ
るけれども、仕上げ工程としてはなるべく、RIE加工
は使用せずにwetエッチングの加工手段を使用するほ
うがよい。尚、RIE加工の利点は、図45(b)及び
図46(b)に示しているような、62μm荒加工する
手段と、0.1μmから1μm内外を削り取る微調節用
の加工手段として使用するか、又は、図45(d)及び
図46(d)に示している、加工補助具11及び11”
と、RIE加工手段を組み合わせて、電気的な特性が良
い、機械的な研磨加工手段の利点と、欠点のあるRIE
加工の加工手段と、化学的なWet Etchingの
加工手段を交互に併用することで、機械的な研磨加工で
は出来なかった、図45(e)及び図46(e)に示し
ている段階にて、化学的なWet Etchingを使
用して、斜線の部分を、最終的に除去して出来た、水晶
板13の厚さが、10μm内外の1inch×1inc
h,又は2inch×2inchの丸形状、又は角形状
の、水晶板13の基盤を多量に安く量産することが出来
ることが、RIE加工と、加工補助具11及び11”を
併用しての、研磨加工を行なうことによる利点である。
上記の加工を可能としているのは、図45(b)及び図
46(b)に示しているように、第1の加工手段とし
て、RIE加工にて、水晶板13の、厚さが80μmの
基盤を、基盤に歪を一切、発生させることなく、62μ
m削り取って、荒加工ではあるが、厚さが、18μmの
厚さの、水晶板13を製作することが出来ることと、第
2の加工手段として、図45(d)及び図46(d)に
示している、加工補助具11及び11”を使用して、R
IE加工にて発生した、RIE加工の欠点である、加工
変質層(例えば、62μm削り取った場合、約0.2μ
mから6μm)を、(ただし、RIE加工にては、歪
は、ほとんど、発生しない)機械的な研磨加工手段に
て、研磨加工を行なって除去することにより、電気的な
特性を改善して、電気的な特性が良好な水晶板13を製
作することが出来る。さらに、電気的な特性が良好な、
水晶板13の基盤が出来れば、図51、図52、図53
及び図54に示している凹レンズ形状、又はPlano
−Convcx型形状、Concavo−Connve
x型形状、又はBi−Convex型形状、又はその他
の形状の、水晶板13の精度の高い製作にも利用するこ
とが出来る。
Reactive Ion Etchin
g (RIE) processing means that, in a vacuum or almost a vacuum, ion particles are accelerated to a speed of several tens km to several hundred km, and the ion particles are made of a piezoelectric material such as a quartz plate 13;
Or, using a kinetic energy generated by colliding with other electronic materials, the surface of the crystal plate 13 or the like is a processing means for scraping the surface in very small amounts. At the moment when the ion particles collide, the temperature rises on the surface of the quartz plate 13, and the quartz plate 13 melts very little by little on the surface of the quartz plate 13 due to the high temperature. And crystal plate 1
On the surface of No. 3, a temperature rise above the Curie temperature (approximately 495 ° C.) occurs, and on the surface of the quartz plate 13, a phenomenon of gasification, vaporization, and blowing off occurs. From the above, in the case of a material having crystallinity or a crystal direction such as the quartz plate 13, an extremely thin amorphous, that is, a polycrystal of quartz or silicon becomes amorphous on the surface where the ion particles collide. Or a compound with the gas used,
For example, a film of a compound with fluorine, an argon gas, or a chlorine-based gas, or another oxide (being not to be a crystal), or an oxide film (for example,
When 10 μm is deleted by RIE processing, 1/10 to 1
/ 100 (it is considered to be a film of about 0.1 μm to about 1.0 μm).
Since the electrical characteristics such as No. 3 are extremely deteriorated, RIE
After processing and processing, as a subsequent processing means, mechanical polishing or chemical Wet Etc
Unless the ching process is performed, it is impossible to process a piezoelectric material and an electronic material having good electrical characteristics.
However, as shown in FIG. 45 (e) and FIG. 46 (e), if the RIE process is performed on both sides by 1.0 μm at a time, it is within the allowable range. As a finishing step, it is better to use wet etching processing means without using RIE processing. The advantage of the RIE processing is that it is used as a means for roughing 62 μm and a processing means for fine adjustment for cutting the inside and outside of 0.1 μm to 1 μm as shown in FIGS. 45 (b) and 46 (b). Or the processing aids 11 and 11 ″ shown in FIGS. 45 (d) and 46 (d).
And RIE processing means are combined to provide the advantages and disadvantages of mechanical polishing processing means with good electrical characteristics.
By alternately using the processing means of processing and the processing means of chemical wet etching, at the stage shown in FIGS. 45 (e) and 46 (e), which could not be performed by mechanical polishing. The thickness of the quartz plate 13 obtained by finally removing the hatched portion by using chemical wet etching is 1 inch × 1 inc inside and outside 10 μm.
h or a 2 inch × 2 inch round or square base plate of the quartz plate 13 can be mass-produced in large quantities at low cost. This is achieved by polishing using both the RIE processing and the processing aids 11 and 11 ″. This is an advantage of performing the processing.
As shown in FIG. 45 (b) and FIG. 46 (b), the above processing is enabled by the RIE processing as the first processing means, when the thickness of the quartz plate 13 is 80 μm. 62μ without any distortion on the substrate
45 (d) and FIG. 46 (d), as a second processing means, it is possible to manufacture a quartz plate 13 having a thickness of 18 μm, though it is rough processing by removing m. Using the processing aids 11 and 11 ″ shown in FIG.
Degraded layer generated by IE processing, which is a defect of RIE processing (for example, about 0.2 μm
m to 6 μm) is removed by polishing using mechanical polishing means (however, almost no distortion occurs in RIE processing), thereby improving electrical characteristics. In addition, it is possible to manufacture the crystal plate 13 having good electric characteristics. Furthermore, the electrical characteristics are good,
If the base of the crystal plate 13 is formed, FIGS.
And the concave lens shape shown in FIG.
-Convcx type shape, Concavo-Connve
The present invention can also be used for highly precise production of the quartz plate 13 having an x-shape, a Bi-Convex-shape, or another shape.

【0057】図44、図45及び図46に示している、
加工補助具11を使用して、平板形状、又は凹レンズ形
状を形成した水晶板13の、平板形状、又は凹レンズ形
状を形成した面を保持して、平板形状、又は凹レンズ形
状を形成した、水晶板13の裏面と,加工補助具11の
一面を、両面研磨加工機械を使用して、上と下の,両面
から,同時に研磨加工すると、平板形状、又は凹レンズ
形状を形成した、水晶板13の一面は、一切、研磨加工
することがなく、平板形状、又は凹レンズ形状を形成し
た、裏面だけを研磨加工することが出来るので、下記の
ような利点がある。 両面研磨加工機械を使用して、極く薄く、平板形
状、又は凹レンズ形状を形成した、水晶板13の研磨加
工を行うことが出来る。 両面研磨加工機械を使用して、研磨加工しても、加
工補助具11を使用することで水晶板13に、平板形
状、又は凹レンズ形状を形成した一面は、一切、研磨加
工することなく、平板形状、又は凹レンズ形状を形成し
た裏面だけを、研磨加工することが出来るので、平板形
状、又は凹レンズ形状部分の、加工寸法精度が変化しな
い。 加工補助具11を使用することで、両面研磨加工機
械を使用して、片面研磨加工が出来るので、荒加工であ
る、ラップ加工から、ポリッシング加工である、研磨加
工をしても、平板形状、又は凹レンズ形状部分の、加工
寸法の精度が変化することがない。 加工補助具11を使用することで、片面研磨加工で
ありながら、両面研磨加工機械の利点である、平行精
度、平面精度を出すことが出来る。 加工補助具11を使用することで、RIE加工、又
は化学的な、エッチング加工の利点と、片面研磨加工機
械の利点と、両面研磨加工機械の利点の、両方の利点を
利用することが出来る。 加工補助具11を使用して、片面研磨加工を行うこ
とで、片面研磨加工機械の欠点がなくなる。
As shown in FIGS. 44, 45 and 46,
A quartz plate having a flat plate or concave lens shape formed by holding a flat plate or concave lens shape surface of a quartz plate 13 having a flat plate or concave lens shape by using a processing aid 11 When the back surface of the substrate 13 and one surface of the processing aid 11 are simultaneously polished from the upper and lower surfaces using a double-side polishing machine, one surface of the quartz plate 13 having a flat plate shape or a concave lens shape is formed. Since there is no polishing at all, and only the back surface having a flat plate shape or a concave lens shape can be polished, there are the following advantages. By using a double-side polishing machine, it is possible to polish the crystal plate 13 which is extremely thin and has a flat plate shape or a concave lens shape. Even if the polishing process is performed using a double-side polishing machine, the flat surface or the concave lens shape is formed on the quartz plate 13 by using the processing aid 11 without any polishing process. Since only the back surface on which the shape or the concave lens shape is formed can be polished, the processing dimensional accuracy of the flat plate shape or the concave lens shape portion does not change. By using the processing aid 11, single-side polishing can be performed using a double-side polishing machine, so that roughing, lapping, polishing, polishing, polishing, Or, the precision of the processing dimension of the concave lens shape portion does not change. By using the processing aid 11, it is possible to achieve the parallel accuracy and the planar accuracy, which are the advantages of the double-side polishing machine, while performing the single-side polishing. By using the processing aid 11, both the advantages of the RIE or chemical etching, the advantages of the single-side polishing machine, and the advantages of the double-side polishing machine can be utilized. By performing the one-side polishing using the processing aid 11, the disadvantage of the one-side polishing machine is eliminated.

【0058】図47に示しているのは、水晶板13の両
側から、RIE加工、プラズマ、又はその他の化学的
な、エッチング加工を行って製作した、両面が凹レンズ
形状をした、水晶板13を、図13に示している、加工
補助具11を使用することなく、両面研磨加工機械を使
用して、図20に示している、キャリア37を使用し
て、直接に、遊星運動をさせて、エッチング加工によ
る、加工変質層を、機械加工で除去している、加工状態
を示している。尚、図47(c)に示しているのは、出
来上がりの寸法図の一例である。又、両面を凹レンズ形
状に形成した水晶板13を、スウェード15を貼った、
ラッピングプレート17及びラッピングプレート18を
使用して、上下の方向から、研磨圧力をかけて、両面が
凹レンズ形状をした水晶板13を、両面研磨加工機械を
使用して研磨加工すると、図47(a)に示している形
状の、水晶板13の形状を、図47(c)に示している
形状の、水晶板13の形状に研磨加工を行なうことが出
来ることが判明した。
FIG. 47 shows a quartz plate 13 having a concave lens shape on both sides manufactured by RIE, plasma or other chemical etching from both sides of the quartz plate 13. 13, using the carrier 37 shown in FIG. 20 directly without using the processing aid 11, and by using the carrier 37 shown in FIG. The figure shows a processing state in which a damaged layer due to etching is removed by machining. FIG. 47 (c) shows an example of a completed dimensional diagram. In addition, a quartz plate 13 having both surfaces formed into a concave lens shape, a suede 15 was stuck thereon,
When the quartz plate 13 having a concave lens shape on both sides is polished using a lapping plate 17 and a lapping plate 18 to apply a polishing pressure from above and below, using a double-side polishing machine, FIG. It has been found that the shape of the quartz plate 13 having the shape shown in FIG. 47) can be polished to the shape of the quartz plate 13 having the shape shown in FIG.

【0059】図48に示しているのは、実際に、水晶板
13を製作する場合、2.0インチウエハーの、水晶板
13の表面上に、マスキングしてマスクを形成し、化学
的なWetエッチングを使用して、数百個から、数千個
の、平板形状、又は片面が凹レンズ形状、又は両面が凹
レンズ形状の水晶板13を形成し、その後、水晶板13
を切断して、水晶板13を、四角形状のままの状態にて
使用するか、又は丸の形状に、水晶板13を、切断加工
して使用する状態を示している。尚、図48(a)及び
(b)に示しているのは、丸の形状であるが、実際上は
4角の形状にて使用する場合もある。
FIG. 48 shows that when a quartz plate 13 is actually manufactured, a mask is formed by masking the surface of the quartz plate 13 of a 2.0-inch wafer, and chemical wet is performed. Using etching, hundreds to thousands of plate-shaped or concave lens-shaped quartz plates 13 on one side or concave lens shapes on both sides are formed.
Is cut, and the quartz plate 13 is used in a state of a square shape, or the quartz plate 13 is cut into a round shape and used. 48 (a) and 48 (b) show a round shape, but in practice there may be cases where a square shape is used.

【0060】図44、図45及び図46にて説明してい
る加工手段は、一個ずつの加工方法に関しての説明を行
っているけれども,実際には,図48に示しているよう
に、2.0インチウエハーの表面上に、レジストを塗布
してマスキングして、水晶板13にマスクをかけて、そ
の後、化学的なWet Etchingなどのエッチン
グ加工を行なって、一度に、多量のエッチングを行い、
多量にエッチングを行なって出来た、片面が凹レンズ形
状、又は両面が凹レンズ形状、又は平板形状、又はその
他の形状をした、水晶板13を、保持することが出来
る、加工補助具11、又は加工補助具11”、又は図4
9に示している、第3の加工補助具61を使用するか、
又はその他の形状をした、加工補助具を使用して、加工
するか、又は加工補助具11、又は加工補助具11”を
使用することなく、直接に、図20に示している、キャ
リア37を使用して、遊星運動をさせて、両面研磨加工
機械を使用して、両面から研磨加工を行なうか、又は片
面研磨加工機械を使用して研磨加工を行ったままとする
か、又は周波数の微調節を行なう目的にて、再度、化学
的なWetエッチング加工などのエッチング加工を行っ
た後、水晶板13を,1個ずつ、切断して、製作する
と、安いコストにて、精度の高い、水晶板13を、短時
間に、多量に、製作することが出来る。
Although the processing means described with reference to FIGS. 44, 45, and 46 describes the processing method one by one, actually, as shown in FIG. On the surface of the 0-inch wafer, a resist is applied and masked, a mask is applied to the quartz plate 13, and then etching such as chemical wet etching is performed, and a large amount of etching is performed at once.
A processing aid 11 or a processing aid capable of holding a quartz plate 13 having a concave lens shape on one side or a concave lens shape on both sides, or a flat plate shape, or another shape formed by performing a large amount of etching. Tool 11 ", or FIG.
9 using the third processing aid 61,
Alternatively, the carrier 37 shown in FIG. 20 is processed by using the processing aid or the processing aid 11 or the processing aid 11 ″ directly without using the processing aid 11 ″ in another shape. Using a double-sided polishing machine to perform polishing from both sides, or use a single-sided polishing machine to keep polishing, or use After performing another etching process such as a chemical wet etching process for the purpose of adjustment, the crystal plate 13 is cut and manufactured one by one to obtain a high-precision quartz crystal at a low cost. The plate 13 can be manufactured in a large amount in a short time.

【0061】図48(a)、(b)、(c)及び(d)
に示している、水晶板13を、1個ずつ、又は数100
個、又は数1,000個の凹レンズ形状を形成している
2インチの基盤(wafer)を研磨加工するときに
は、図49(a)及び(d)に示しているような、第3
の加工補助具61を、プラスチック、超鋼、鉄、又はそ
の他の金属、又はその他の素材を使用して、第3の加工
補助具61を製作して、第3の加工補助具61の空間部
分62に、水晶板13を、図49(c)及び(e)に示
しているように、空間部分62に、水晶板13を挿入し
た後、図20に示している、キャリア37を、直接に使
用して、水晶板13を、遊星運動をさせて、両面研磨加
工を行う加工工程としてもよい。尚、図49に示してい
るのは1個ずつの、水晶板13の研削加工と研磨加工を
併用した加工手段についての説明をしているけれども、
凹レンズ形状を、数10個から数100個、又は数1,
000個形成している、水晶板13の研削加工も、研磨
加工も、図49に示している場合の、水晶板13の研削
加工と研磨加工を併用した加工手段と全く同じである。
図49に示している、水晶板13の研磨加工の条件は、
凹レンズ形状を形成している裏面の研磨加工には、スウ
ェード15を貼っているラッピングプレート18を使用
して研磨加工を行ない、凹レンズ形状を形成している表
面の研磨加工は、鉄、又は錫板などの金属板のラッピン
グプレート17を使用して、研磨剤としては、極く小さ
い、ダイヤモンド、GC、又は酸化セリウムなどの研磨
剤を使用して研磨加工を行なうと、水晶板13を、第3
の加工補助具61の空間部分62に挿入(填め込む)す
ることで、水晶板13と、第3の加工補助具61が一体
となって合体する、合体した水晶板13と第3の加工補
助具61を、図20に示しているキャリア37を使用し
て、水晶板13と合体している第3の加工補助具61
を、遊星運動させることで水晶板13の外周に位置して
いる、超鋼などの金属で出来ている、第3の加工補助具
61が、常時、水晶板13と遊星運動することにより、
鉄、又は錫板などの金属で出来ている、下部のラッピン
グプレート17の平行度、面精度を常時、修正して高め
ているので、水晶板13の出来あがりの精度が、極限ま
で高い、精度の水晶板13の研磨加工が出来る効果が、
超鋼などで出来ている、第3の加工補助具61を使用す
ることにより生まれる。又、研磨剤として酸化セリウム
を使用した場合、下部のラッピングプレート17の材質
を、鉄、錫板などの金属で出来ている、ラッピングプレ
ート17を使用することで、ほとんど研磨加工が出来な
い条件として、上部のラッピングプレート18はスウェ
ード15を貼った、ラッピングプレート18を使用する
ことで、水晶板13と相性が良い酸化セリウムを使用し
て、上下のラッピングプレート17及び18を使用して
研磨加工を行なうと、9/10以上の厚さが、スウェー
ド15を貼っている上部のラッピングプレート18の面
だけが研磨加工されることになるので、図49(b)に
て示しているように、凹レンズ形状をしている水晶板1
3の、凹レンズ形状の裏面(フラット面)だけが研磨加
工されるが為に、水晶板13の振動部分だけが、段階的
に、極く薄く研磨加工されることになる。さらに、第3
の加工補助具61の高さと、凹レンズ形状をした水晶板
13の高さが同じでも、スウェード15を貼ったラッピ
ングプレート18を使用して研磨加工を行なうと、第3
の加工補助具61は超鋼で出来ているので、全く研磨加
工されなくても、第3の加工補助具61の内部に挿入し
ている水晶板13は、深さとして、15μm前後の厚さ
までの深さまでは研磨加工される、例えば、凹レンズ形
状の水晶板13の厚さが、当初80μmの厚さであれ
ば、80μm−15μm=65μm位の厚さまでは、第
3の加工補助具61と水晶板13の高さが同じでも、水
晶板13だけを厚さが65μm位までの厚さに研磨加工
を行なうことが出来る。
FIGS. 48 (a), (b), (c) and (d)
The quartz plates 13 shown in FIG.
When polishing a two-inch base (wafer) forming one or several thousand concave lens shapes, the third base as shown in FIGS. 49 (a) and (d) is used.
The third processing aid 61 is manufactured by using the processing aid 61 of plastic, super steel, iron, or other metal, or another material, and the space portion of the third processing aid 61 is manufactured. After the quartz plate 13 is inserted into the space portion 62 as shown in FIGS. 49C and 49E, the carrier 37 shown in FIG. The crystal plate 13 may be used as a processing step of performing a double-side polishing process by causing the crystal plate 13 to perform a planetary motion. Although FIG. 49 shows the processing means using both grinding and polishing of the quartz plate 13 one by one,
The shape of the concave lens is from several tens to several hundreds, or
Both the grinding process and the polishing process for forming the 000 crystal plates 13 are exactly the same as the processing means using both the grinding process and the polishing process for the crystal plate 13 in the case shown in FIG.
The conditions for polishing the quartz plate 13 shown in FIG.
The back surface forming the concave lens shape is polished using a lapping plate 18 on which a suede 15 is stuck, and the polishing process on the front surface forming the concave lens shape is an iron or tin plate. When the polishing process is performed using a lapping plate 17 made of a metal plate such as a metal plate and using a very small polishing agent such as diamond, GC, or cerium oxide as the polishing agent, the quartz plate 13 becomes the third
By inserting (inserting) into the space portion 62 of the processing auxiliary tool 61, the crystal plate 13 and the third processing auxiliary tool 61 are united integrally, and the combined crystal plate 13 and the third processing auxiliary are integrated. The tool 61 is connected to the third processing aid 61 which is combined with the quartz plate 13 by using the carrier 37 shown in FIG.
The third processing aid 61 made of metal such as super steel, which is located on the outer periphery of the crystal plate 13 by performing planetary motion, constantly performs planetary motion with the crystal plate 13,
Since the parallelism and surface accuracy of the lower wrapping plate 17 made of metal such as iron or tin plate are constantly corrected and increased, the accuracy of the finished quartz plate 13 is extremely high. The effect that the polishing process of the crystal plate 13 of
It is created by using a third processing aid 61 made of super steel or the like. When cerium oxide is used as an abrasive, the material of the lower wrapping plate 17 is made of a metal such as iron or tin plate. The upper lapping plate 18 is made of cerium oxide which is compatible with the quartz plate 13 by using the lapping plate 18 on which the suede 15 is stuck. The upper and lower lapping plates 17 and 18 are used for polishing. Then, only the surface of the upper wrapping plate 18 on which the suede 15 is stuck is polished to a thickness of 9/10 or more. Therefore, as shown in FIG. Quartz plate 1 in shape
Since only the concave lens-shaped back surface (flat surface) of No. 3 is polished, only the vibrating portion of the quartz plate 13 is polished extremely thinly stepwise. In addition, the third
Even if the height of the processing aid 61 is the same as the height of the quartz plate 13 having a concave lens shape, if the polishing is performed using the lapping plate 18 on which the suede 15 is stuck, the third
Since the processing aid 61 is made of super steel, the quartz plate 13 inserted into the third processing aid 61 has a depth of up to about 15 μm even if it is not polished at all. For example, if the thickness of the concave lens-shaped quartz plate 13 is initially 80 μm, the third processing auxiliary tool 61 is polished to a depth of about 80 μm−15 μm = 65 μm. Even if the quartz plate 13 has the same height, only the quartz plate 13 can be polished to a thickness of up to about 65 μm.

【0062】図49(c)に示している、水晶板13の
形状が、四角の形状で、この四角形状の、水晶板13を
挿入している、加工補助具61も、四角形状の空間部分
62を形成している、加工補助具61を使用して、研磨
加工を行うほうが、図49(e)に示している、丸い形
状の空間部分62を形成している、加工補助具61より
も、四角形状の、加工補助具61を使用して、キャリア
37を、直接に、使用して、遊星運動させたほうが、よ
り効果的に研磨加工することが出来る場合もある。
The quartz plate 13 shown in FIG. 49 (c) has a square shape, and the processing aid 61 into which the square quartz plate 13 is inserted is also a rectangular space. When polishing is performed using the processing aid 61 forming the processing aid 61, the processing aid 61 forming the round-shaped space portion 62 shown in FIG. In some cases, it is possible to perform the polishing more effectively by performing the planetary motion using the carrier 37 directly using the processing aid 61 having a square shape.

【0063】図50に示しているのは、水晶板13の真
上に、例えば、0.5mmの穴を形成した水晶板13で
出来ているマスク板63、又は石英又はタングステンシ
ーサイド又はその他の材質にて出来ている、マスク板6
3に、超音波加工機械などを使用して、0.5mmの穴
を形成したマスク板63を、水晶板13の真上に置い
て、水晶板13の上の方向から、RIE(Rcacti
vc Ion Etching)加工を行い、深さが1
5μmの凹レンズ形状を、水晶板13に形成している状
態を示している。何故、マスキング(金属被膜)の変わ
りに、マスク板63をマスキングの変わりに使用して、
水晶板13に、15μmから25μm以上の凹レンズ形
状を形成するかというと、水晶板13に、15μmから
25μm以上の、凹レンズ形状を形成する場合、露光手
段を使用したマスキングでは、金属被膜の厚さが、せい
ぜい、1μm前後の為に、水晶板13に15μm内外の
凹レンズ形状を形成する段階でも、マスキングの金属被
膜の厚さが、全くなくなり、0となるが為に役にたたな
いので、マスク板63に穴、例えば、0.5mmの穴を
形成した、マスク板63を使用して、水晶板13にマス
クをかけて、RIE加工を行う以外に、RIE加工を使
用して、水晶板13に、深さが15μm以上の凹レンズ
形状を形成することは不可能である。又、マスク板63
の素材としては、水晶、又は水晶と、同じ素材である石
英で出来ている、石英などが、水晶板13をRIE加工
する場合の、マスク板63として適当な素材である。何
故ならば、水晶、又は石英以外の素材を使用して、マス
ク板63を製作すると、水晶板13の表面上に、RIE
加工にて使用するフッ素ガスにより分解されて、プラズ
マ状態となった、他の物質が、水晶板13の表面上に付
着して、水晶板13の表面上に、凸凹が出来る現象が発
生するが為に、水晶板13の、精度の高い加工が不可能
となるので、マスク板63として、水晶、又は石英を使
用して、水晶板13の、マスク板63として使用してい
る状態を示している。悪い例として、例えば、パイレッ
クスで出来ている板などを、マスク板63として使用す
ると、パイレックスに含まれている、アルミニュウムな
どの物質が、フッ素ガスにて分解されて、アルミナなど
が出来て、水晶板13の表面上に付着して化合するよう
な、現象が起こるので、パイレックスなどは、使用する
ことが出来ない。尚、上記の手段以外に、ドライフィル
ム(デュボンMRCドライフィルム社の商品)を使用し
て、水晶板13の表面上に、レジストを貼りつける方法
でも、容易にマスキングすることは可能である、又、そ
の他の手段としては、直接に、水晶板13の表面上に、
レジストを塗布する方法でもマスキングすることは可能
である。
FIG. 50 shows a mask plate 63 made of, for example, a quartz plate 13 having a hole of 0.5 mm formed immediately above the quartz plate 13, or quartz or tungsten seaside or other material. Mask plate 6 made of
3, using an ultrasonic processing machine or the like, a mask plate 63 having a hole of 0.5 mm is placed right above the quartz plate 13, and RIE (Rcacti) is performed from above the quartz plate 13.
vc Ion Etching) processing, depth 1
A state in which a concave lens shape of 5 μm is formed on the quartz plate 13 is shown. Why use mask plate 63 instead of masking instead of masking (metal coating)
When forming a concave lens shape of 15 μm to 25 μm or more on the quartz plate 13, when forming a concave lens shape of 15 μm to 25 μm or more on the quartz plate 13, the thickness of the metal film is determined by masking using an exposure unit. However, at the stage of forming a concave lens shape inside and outside 15 μm on the quartz plate 13 because it is at most about 1 μm, the thickness of the metal coating of the masking is completely eliminated and becomes zero, but it is useless. In addition to masking the quartz plate 13 using the mask plate 63 in which holes, for example, 0.5 mm holes are formed in the mask plate 63 and performing RIE processing, 13, it is impossible to form a concave lens shape having a depth of 15 μm or more. Also, the mask plate 63
As a material for the crystal, quartz or the like made of quartz, which is the same material as quartz, is a suitable material for the mask plate 63 when the quartz plate 13 is subjected to RIE processing. This is because, when the mask plate 63 is manufactured using quartz or a material other than quartz, the RIE is performed on the surface of the quartz plate 13.
Another substance which is decomposed by the fluorine gas used in the processing and turned into a plasma state, adheres to the surface of the quartz plate 13, and a phenomenon occurs in which irregularities are formed on the surface of the quartz plate 13. For this reason, it is impossible to process the quartz plate 13 with high accuracy. Therefore, a state is shown in which quartz or quartz is used as the mask plate 63 and the quartz plate 13 is used as the mask plate 63. I have. As a bad example, for example, if a plate made of Pyrex is used as the mask plate 63, a substance such as aluminum contained in Pyrex is decomposed by fluorine gas to form alumina or the like, and quartz is formed. Pyrex or the like cannot be used because a phenomenon occurs such that it adheres and combines on the surface of the plate 13. It should be noted that, other than the above means, it is also possible to easily mask by a method of attaching a resist on the surface of the quartz plate 13 using a dry film (a product of Dubon MRC Dry Film Co., Ltd.). As other means, directly on the surface of the quartz plate 13,
Masking is also possible by a method of applying a resist.

【0064】図51及び図52に示しているのは、水晶
板13を、両面が凹レンズ形状、又は両面が凸レンズ形
状に、RIE加工、プラズマエッチング、又はその他
の、化学的なエッチング手段、を使用して、水晶板13
を凹レンズ形状に加工した後、その後の加工手段とし
て、機械的な研磨加工である、両面研磨加工機械、又は
片面研磨加工機械、又はその他の研磨加工手段を使用し
て、凹レンズ形状に、化学的なWetエッチング手段を
使用して形成した加工面の、加工変質層を、機械的な研
磨加工手段にて除去して、両面の平行精摩及び面精度を
出したままとするか、再度、RIE加工、プラズマエッ
チングなどの、化学的なWetエッチング手段を使用し
て、エッチング加工すると、エッチングの欠点である、
極く小さい、数μmの、凸凹が発生する、この凸凹を、
さらに、再度、機械的な、研磨加工にて除去すること
と、凹レンズ形状を形成している、水晶板13の裏面
を、エッチング加工と、機械的な研磨加工を併用するこ
とで、容易に、極限まで、水晶板13を、極く、薄く加
工することが出来る状態を示している。尚、図中、斜線
の部分は、エッチング加工と、両面研磨加工機械、又は
片面研磨加工機械を併用して、削り落としている部分を
図示している。上記のことを要約すると、水晶板13
を、RIE加工、又はその他の化学的なWetエッチン
グ手段、又は機械的な研削手段を使用して、凹レンズ形
状、又は凸レンズ形状に加工した後、機械的な、研磨加
工を行なうことにより、RIE加工、又は化学的なエッ
チング手段にて出来た、微小な凸凹を、除去して、平行
精度及び面精度を向上させることが出来る。RIE加
工、又は化学的なWetエッチング加工と、機械的な、
研磨加工と、エッチング加工を併用して水晶板13を、
極限まで、薄くしても、面精度を低下させることがな
く、水晶板13を、極限まで薄くしても、水晶板13
が、過度のエッチングにより、不純物が原因となって穴
があいたり、破損することがない。尚、図51及び図5
2に示している、片面又は両面が凹レンズ形状の、水晶
板13の加工手段としては、下記のような加工手段とし
てもよい。水晶板13を、片面又は両面から、ウエット
エッチングである、化学的なWetエッチング手段、又
は機械的な研削、又は研磨加工手段を使用して、水晶板
13を凹レンズ形状に加工した後、片面又は両面から、
図中、斜線にて示している部分を、Reactive
Ion Etching(RIE)加工を行って、両側
から、相似形状、又は相対的に縮小した後、RIE加工
によって発生した加工変質層を除去するために、機械的
な研磨加工を使用するか、又は化学的なWet Etc
hing加工を行なって、RIE加工によって発生した
加工変質層を除去することにより、電気的な特性が良好
で、しかも、水晶板13の厚さを、1μm以下の薄さに
加工することが出来る。
FIGS. 51 and 52 show that the quartz plate 13 is formed into a concave lens shape on both sides or a convex lens shape on both sides by using RIE processing, plasma etching, or other chemical etching means. And the crystal plate 13
After processing into a concave lens shape, as a subsequent processing means, a mechanical polishing process, using a double-side polishing machine, or a single-side polishing machine, or other polishing processing means, into a concave lens shape, chemical The deteriorated layer on the processed surface formed using a wet etching means is removed by a mechanical polishing means so that the parallel polishing and the surface accuracy of both surfaces are maintained, or the RIE is performed again. Etching using chemical wet etching means, such as processing and plasma etching, is a disadvantage of etching.
Very small, several μm, irregularities occur.
Furthermore, by removing the back surface of the quartz plate 13 forming the concave lens shape again by mechanically polishing and mechanically removing the back surface by using both polishing and mechanical polishing, This shows a state in which the crystal plate 13 can be processed extremely and thinly to the limit. In the drawings, hatched portions indicate portions that have been shaved off by using both etching and a double-side polishing machine or a single-side polishing machine. To summarize the above, the crystal plate 13
Is processed into a concave lens shape or a convex lens shape using RIE processing or other chemical wet etching means, or mechanical grinding means, and then mechanically polished to perform RIE processing. Alternatively, minute irregularities formed by chemical etching means can be removed to improve parallel accuracy and surface accuracy. RIE processing or chemical wet etching processing and mechanical,
The polishing plate and the etching process are used together to make the quartz plate 13
Even if the crystal plate 13 is made as thin as possible, the surface accuracy is not reduced.
However, holes are not formed or damaged due to impurities due to excessive etching. 51 and FIG.
The processing means for processing the quartz plate 13 shown in FIG. 2 having a concave lens shape on one or both sides may be the following processing means. After processing the quartz plate 13 into a concave lens shape from one surface or both surfaces using wet etching, chemical wet etching means, or mechanical grinding or polishing processing means, From both sides,
In the figure, the hatched portions are reactive.
After performing an Ion Etching (RIE) process and reducing a similar shape or a relatively reduced size from both sides, a mechanical polishing process is used to remove a deteriorated layer generated by the RIE process, or use a chemical polishing process. Wet Etc
By performing the hing process and removing the process-damaged layer generated by the RIE process, the electrical characteristics are good, and the thickness of the quartz plate 13 can be processed to a thickness of 1 μm or less.

【0065】さらに、図52(a)に示しているような
形状に、図1に示している、研削加工手段を使用して加
工した後、例えば、、図52(b)、(c)、(d)及
び(e)に示しているように、両面から、RIE加工の
加工手段を使用して、図中、斜線にて示している部分
を、RIE加工にて除去することにより、図52(a)
に示している形状と、全く同じ形状の相似形状に、両側
面からだけ、縮小して、極く薄くて、精度の高い、Bi
−Convex型形状に、図52(a)に示している寸
法の形状である、保持部分51の厚さが74,5μm
で、溝52の部分の厚さが24.5μmで、振動部分の
一番厚いところの厚さが26.5μmの形状を、図52
(f)に示しているように、保持部分51の厚さが5
0.5μmで、溝52の部分の厚さが0.5μmで、振
動部分の一番厚いところの厚さが1.5μmの形状に、
相似形状に縮小することが出来る状態を示している。
尚、その後の加工手段として、RIE加工によって発生
した加工変質層を、機械的な研磨加工を使用して除去す
るか、又は化学的なWet Etchingを使用して
除去する必要性はある。
Further, after processing into a shape as shown in FIG. 52 (a) using the grinding means shown in FIG. 1, for example, as shown in FIG. 52 (b), (c), As shown in FIGS. 52 (d) and (e), by using RIE processing means from both surfaces, the hatched portions in the figure are removed by RIE processing to obtain FIG. (A)
The shape shown in Fig. 7 is reduced to a similar shape exactly the same as the shape shown in Figs.
-In the Convex type shape, the thickness of the holding portion 51 having the size shown in FIG. 52 (a) is 74.5 μm.
FIG. 52 shows a shape in which the thickness of the groove 52 is 24.5 μm and the thickness of the thickest part of the vibrating part is 26.5 μm.
As shown in (f), the thickness of the holding portion 51 is 5
0.5 μm, the thickness of the groove 52 is 0.5 μm, and the thickness of the thickest part of the vibrating part is 1.5 μm.
The state which can be reduced to a similar shape is shown.
In addition, as a subsequent processing means, it is necessary to remove the deteriorated layer generated by the RIE processing by using a mechanical polishing process or by using a chemical wet etching.

【0066】図53及び図54に示しているのは、第1
の加工手段として、図53(a)、又は図54(a)に
示している水晶板13に、マスキングして金属被膜を形
成して、水晶板13の中心部分に、直径が0.5mm
の、凹レンズ形状に、中心部分だけを、RIE加工、又
はその他の化学的なWetエッチング手段を使用して形
成した後、第2の加工手段として、図1(a)に示して
いる、機械研磨加工手段を、仕上げの第2の加工手段と
するならば、第2の加工手段である、研削手段にて研削
を行う取りしろが少なくてすむので、短い時間で、片面
が凸レンズ型形状、又は両面が凸レンズ型形状で、しか
も、図中に示しているように、保持部分51とスムーズ
ライン53を形成している、両面が凸レンズ型形状、又
は一面が凹面で、他の一面が凸面の、凹凸レンズ型形状
を製作することが出来る状態を示している。さらに、図
54(c)に示している、Bi−Convex型形状
に、研削加工と、研磨加工を併用して加工した後、図5
4(c)に示しているBi−Convcx型形状の両側
面から、各々、9.25μmずつRIE加工にて、両側
面からエッチング加工にて、相似形状に縮小すると、図
54(d)の形状、又は図54(d’)の形状の、極く
薄くて、高精度のBi−Convex型形状の水晶共振
子を容易に製作することが出来る。さらに、RIE加工
にて、Bi−Convcx型形状を、相似形状に縮小し
た後の、Bi−Convex型形状を両面研磨加工機械
などの、機械的な研磨加工手段を使用して、Bi−Co
nvex型形状両側面から、研磨加工を行なうか、又は
化学的なWet Etchingなどの加工手段にて、
RIE加工による加工変質層を除去すると、電気特性が
よい水晶振動子が出来る。尚、図53及び図54に示し
ている加工手段の説明は、直径が2.0mmの水晶板1
3に関しての説明を行ったけれども、実際の加工は、直
径が1”inch×1”inch、又は2”inch×
2”inchの角形状、又は丸形状の水晶板13を使用
して、一度に多量に、製造することになる。
FIGS. 53 and 54 show the first embodiment.
As a processing means, a metal film is formed by masking the quartz plate 13 shown in FIG. 53 (a) or 54 (a), and the central portion of the quartz plate 13 has a diameter of 0.5 mm.
After forming only the center portion in the concave lens shape by using RIE processing or other chemical wet etching means, mechanical polishing shown in FIG. 1A is used as second processing means. If the processing means is the second processing means for finishing, the margin for performing the grinding by the grinding means, which is the second processing means, can be reduced, so that in one short time, one surface has a convex lens shape, or Both sides are convex lens-shaped, and as shown in the figure, forming a holding portion 51 and a smooth line 53, both sides are convex lens-shaped, or one surface is concave and the other is convex. This shows a state in which a concave-convex lens type shape can be manufactured. Further, after a grinding process and a polishing process are performed together to form a Bi-Convex shape shown in FIG.
FIG. 54 (d) shows the Bi-Convcx type shape shown in FIG. 54 (d), when it is reduced to a similar shape by RIE processing from both sides and etching from both sides by 9.25 μm each. Alternatively, an extremely thin and highly accurate Bi-Convex-type quartz resonator having the shape shown in FIG. 54 (d ′) can be easily manufactured. Further, after the Bi-Convcx type shape is reduced to a similar shape by RIE processing, the Bi-Convex type shape is subjected to Bi-Co using a mechanical polishing processing means such as a double-side polishing machine.
From both sides of the nvex type shape, polishing is performed, or by a processing means such as chemical wet etching.
When the affected layer is removed by the RIE process, a crystal oscillator having good electric characteristics can be obtained. The explanation of the processing means shown in FIG. 53 and FIG.
Although the explanation regarding 3 has been made, the actual processing is performed when the diameter is 1 "inch × 1" inch or 2 "inch ×
Using a 2 ″ inch square or round crystal plate 13, a large number of products are manufactured at a time.

【0067】図55(a)及び図56(a)に示してい
るのは、両面研磨加工機械を使用して、厚さが80μm
で、直径が1inchの角型形状の、両面が鏡面状態に
研磨加工された水晶板13を示している。図55(b)
及び図56(b)に示しているのは、図55(a)及び
図56(a)に示している、厚さが80μmの水晶板1
3の厚さを、RIE加工の加工手段を使用して、水晶板
13の片側面から68μm削り落として、水晶板13の
残りの厚さが12μm残っている状態を示している。図
55(c)に示しているのは、RIE加工の加工手段を
使用して、当初、厚さが80μmあった水晶板13の厚
さを、厚さが12μmの厚さに加工した水晶板13を、
RIE加工を行なった片側面からだけ、フッ化水素酸、
NHHF,又はHFなどを使用した、化学的なWe
t Etchingを行なって、RIE加工にて発生し
た加工変質層(非晶質の部分)を、1.5μm除去し
て、厚さが10.5μmで、直径が1inchの水晶板
13を加工している状態を示している。図56(c)に
示しているのは、RIE加工の加工手段を使用して、当
初、厚さが80μmあった水晶板13の厚さを、12μ
mの厚さに加工した水晶板13を、フッ化水素酸、NH
HF、又はHFなどの溶液中に入れて、RIE加工
を行なった片側面から1.5μmと、RIE加工を行な
わない、片側面から1.5μmの、両側面からトータル
で3μmを、化学的なWet Etchingを行なっ
て除去することにより、RIE加工にて発生した加工変
質層を、1.5μm除去することになり、結果として、
厚さが9μmで、直径が1inchの水晶板13を加工
している状態を示している。
FIG. 55 (a) and FIG. 56 (a) show that the thickness is 80 μm using a double-side polishing machine.
2 shows a quartz plate 13 having a square shape with a diameter of 1 inch and both surfaces of which are polished to a mirror surface. FIG. 55 (b)
56 (b) shows the quartz plate 1 having a thickness of 80 μm shown in FIGS. 55 (a) and 56 (a).
3 shows a state where the thickness of the crystal plate 13 is reduced by 68 μm from one side surface of the crystal plate 13 using the processing means of the RIE processing, and the remaining thickness of the crystal plate 13 remains 12 μm. FIG. 55 (c) shows a crystal plate obtained by processing the thickness of the crystal plate 13 having a thickness of 80 μm to a thickness of 12 μm by using RIE processing means. 13
Hydrofluoric acid, only from one side after RIE processing
Chemical We using NH 4 HF 2 or HF
By performing t Etching, a process-affected layer (amorphous portion) generated by the RIE process is removed by 1.5 μm, and a quartz plate 13 having a thickness of 10.5 μm and a diameter of 1 inch is processed. It shows the state where it is. FIG. 56 (c) shows that the thickness of the quartz plate 13 which was initially 80 μm was reduced to 12 μm by using the processing means of RIE processing.
The quartz plate 13 processed to a thickness of m
4 When placed in a solution such as HF 2 or HF, 1.5 μm from one side subjected to RIE processing, 1.5 μm from one side without RIE processing, and a total of 3 μm from both sides were chemically treated. By performing the basic Wet Etching, the affected layer generated by the RIE processing is removed by 1.5 μm. As a result,
This shows a state where a quartz plate 13 having a thickness of 9 μm and a diameter of 1 inch is being processed.

【0068】図55及び図56に示しているように、当
初、厚さが80μmあった水晶板13の厚さを、RIE
加工の加工手段を使用して68μm削り落として、水晶
板13の厚さを12μmとすると、RIE加工による、
フッ素系、又は塩素系の、イオン粒子が水晶板13に激
突するときに発生する高熱にて、水晶板13の表面上よ
り、0.2μmから1.0μm位までの深さの部分まで
の厚さの、水晶板13の表面上の表面層が、キュリー温
度以上の、高熱による影響によりダメージ層、加工変質
層(非晶質)となって、水晶板13の、電気的な特性が
大幅に低下する、この水晶板13の、電気的な特性を改
善する目的にて、当初、機械研磨加工にて出来ている、
厚さが80μmの水晶板13を、図55に示しているよ
うに、RIE加工を行なって68μm削り落として、厚
さを12μmとした水晶板13の、RIE加工を行なっ
た片側面から、又は図56に示しているように、RIE
加工を行なった片側面、及び機械研磨加工を行なったま
まの片側面の両面の全面を、フッ化水素酸などの溶液中
に入れて、化学的なWet Etchingを行なう
か、又は化学的なEtching溶液を霧の状態にし
て、噴霧することによる、化学的なWet Etchi
ngを行なって、RIE加工にて発生した、加工変質層
を厚さとして1.5μm程を、片側又は両側面から除去
することで、水晶板13が本来、持っている電気的な特
性を取り戻すことが出来ることが判明した。尚、RIE
加工にて発生した加工変質層を除去する手段としては、
図45及び図46に示しているように、機械的な研磨加
工手段を使用して、加工変質層を除去してもよいし、又
は小さく裁断、例えば、厚さが10μmの場合には、直
径が1.2mm、又は2.0mmの丸形状、又は角形状
に裁断して、超音波振動を使用した研磨加工、又はバレ
ル研磨加工などを使用してもよいし、図55及び図56
に示したように、フッ化水素酸、NHHF、又はH
Fなどの溶液中に、水晶板13を全面的に入れることに
よる、化学的なWet Etchingの加工手段を使
用して、RIE加工にて発生した加工変質層を除去して
もよい。
As shown in FIGS. 55 and 56, the thickness of the quartz plate 13 having a thickness of 80 μm was
When the thickness of the quartz plate 13 is reduced to 68 μm using the processing means of processing and the thickness of the quartz plate 13 is set to 12 μm,
Fluorine-based or chlorine-based, high heat generated when ion particles strike the quartz plate 13, the thickness from the surface of the quartz plate 13 to a depth of about 0.2 μm to about 1.0 μm. In addition, the surface layer on the surface of the quartz plate 13 becomes a damaged layer and a work-affected layer (amorphous layer) due to the influence of high heat at a temperature higher than the Curie temperature, and the electrical characteristics of the quartz plate 13 are greatly improved. For the purpose of improving the electrical characteristics of the quartz plate 13, the quartz plate 13 is initially formed by mechanical polishing.
As shown in FIG. 55, the quartz plate 13 having a thickness of 80 μm is RIE-processed to be cut down by 68 μm to form a quartz plate 13 having a thickness of 12 μm, from one side of the RIE-processed plate, or As shown in FIG.
The entire surface of the processed one side and both surfaces of the one side subjected to the mechanical polishing are put in a solution such as hydrofluoric acid and subjected to chemical wet etching or chemical etch. Chemical Wet Etchi by spraying the solution into a mist
ng is performed to remove the 1.5-μm thickness of the work-affected layer generated by the RIE process from one or both sides, thereby restoring the original electrical characteristics of the crystal plate 13. It turned out that we could do it. RIE
As means for removing the deteriorated layer generated during processing,
As shown in FIGS. 45 and 46, the mechanically damaged layer may be removed by using a mechanical polishing processing means, or may be cut into small pieces, for example, when the thickness is 10 μm, the diameter may be reduced. May be cut into a 1.2 mm or 2.0 mm round or square shape, and polishing using ultrasonic vibration or barrel polishing may be used.
, Hydrofluoric acid, NH 4 HF 2 , or H
The process-induced deterioration layer generated by the RIE process may be removed by using a processing means of chemical wet etching in which the quartz plate 13 is entirely placed in a solution such as F.

【0069】図57、図58、図59及び図60に示し
ているのは、まず、第1に、図57に示しているのは、
直径が2.89mmの、円型形状で、厚さが29.5μ
mで、両面ともに、両面研磨加工機械を使用して、鏡面
状態に研磨加工(ポリシング)した、平板形状の水晶板
13の周波数(56.595MHz)の特性を測定した
実測図を示している。第2に、図58に示しているの
は、RIE加工の加工手段を使用して、図57に示して
いる、水晶板13の片側面から、12.13μmを除去
して、水晶板13の厚さが、17.36μmとなった、
水晶板13の周波数(96.1599MHz)の特性を
測定した実測図を示している。第3に、図59に示して
いるのは、RIE加工の加工手段を使用して加工した、
水晶板13の表面上に発生した、凹凸及び加工変質層
(非晶質の部分)を除去する目的にて、図58に示して
いる水晶板13の、RIE加工を行なった片側面からだ
け、研磨剤として、酸化セリウムを使用して、機械的に
研磨加工を行ない、厚さとして、RIE加工の加工手段
にて発生した、加工変質層を除去するために、0.12
μmを除去して、水晶板13の厚さが、17.24μm
となった後の、水晶板13の周波数(96.8547M
Hz)の特性を測定した実測図を示している。第4に、
図60に示しているのは、図59に示している、水晶板
13の厚さが、17.24μmの、水晶板13の、加工
変質層を、より一段と除去する目的にて、再度、図59
に示している水晶板13を、研磨剤としては、第3の場
合と同じく、酸化セリウムを使用して、再度、4.96
μmの厚さを除去して、水晶板13の厚さが、12.2
6μmとなった後の、水晶板13の周波数(136.1
149MHz)の特性を測定した実測図である。
FIGS. 57, 58, 59 and 60 first show that FIG. 57 first shows
A circular shape with a diameter of 2.89 mm and a thickness of 29.5μ
m shows a measured diagram of the frequency (56.595 MHz) characteristic of a flat-plate-shaped quartz plate 13 that has been polished (polished) to a mirror surface using a double-side polishing machine for both surfaces. Secondly, FIG. 58 shows a case where 12.13 μm is removed from one side of the quartz plate 13 shown in FIG. The thickness became 17.36 μm,
FIG. 3 shows an actual measurement diagram in which characteristics of a frequency (96.1599 MHz) of the quartz plate 13 are measured. Thirdly, what is shown in FIG. 59 is that the RIE processing is performed using
For the purpose of removing irregularities and a work-affected layer (amorphous portion) generated on the surface of the quartz plate 13, only one side of the quartz plate 13 shown in FIG. Polishing is performed mechanically using cerium oxide as a polishing agent, and a thickness of 0.12 is used to remove a deteriorated layer generated by processing means of RIE processing.
μm, and the thickness of the quartz plate 13 becomes 17.24 μm
After that, the frequency of the quartz plate 13 (96.8847M
(Hz) is shown. Fourth,
FIG. 60 is a view again showing the crystal plate 13 with a thickness of 17.24 μm shown in FIG. 59 for the purpose of further removing the work-affected layer of the crystal plate 13. 59
The quartz plate 13 shown in (1) is again polished to 4.96 using cerium oxide as the polishing agent as in the third case.
By removing the thickness of μm, the thickness of the quartz plate 13 becomes 12.2.
After reaching 6 μm, the frequency of the quartz plate 13 (136.1
149 MHz).

【0070】上記のことを説明すると、まず、第1に、
図57に示している周波数の実測図は、副振動の発生も
少なく、平板形状の水晶板13としては、大変にすばら
しい波型の周波数を発振している。第2に、図58に示
しているのは、、RIE加工の加工手段を使用して、図
57に示している、厚さが29.5μmの水晶板13
を、12.13μmを除去した場合の、水晶板13の周
波数の波型を見ると、副振動が主振動の、すぐ近くに接
近しているが為に、水晶振動子としては、全く使用する
ことが出来ない、波型の水晶振動子としての発振状態を
示している。第3に、図59に示しているのは、図58
に示している、RIE加工の加工手段を使用して、1
2.13μmを除去したあとの水晶板13の、RIE加
工を行なった表面上から、研磨剤として、酸化セリウム
を使用して、0.12μmを機械的な研磨加工手段を使
用して、水晶板13の研磨加工を行なった後の、周波数
を測定した実測図である、図56に示している場合の波
型とは異なり、図59に示している波型は、副振動が主
振動より離れていることが判る。第4に、図60に示し
ているのは、図59に示している水晶板13を、再度、
研磨剤として、酸化セリウムを使用して、RIE加工を
行なった表面上から、厚さとして、4.96μmを機械
的な研磨加工手段を使用して、RIE加工の加工にて発
生した、加工変質層を除去した、水晶板13の周波数を
測定した実測図であるが、図60に示している周波数の
測定図と、図59に示している周波数の測定図を比較す
ると、図59に示している副振動が、図60に示してい
る、周波数の測定図から消滅していることが判る。上記
の結果から、RIE加工の加工手段を使用して、もとも
と、良い波型形状の周波数を発振していた、水晶板13
を加工すると、副振動が発生して、水晶振動子としては
使用することが出来ない、周波数の波型を発振すること
が判った、だけども、RIE加工を行なった、水晶板1
3の加工面を、再度、機械的な研磨加工を行なうことに
より、水晶板13の電気的な特性を改善することが出来
ることが判明した。
To explain the above, first, first,
In the frequency measurement diagram shown in FIG. 57, the occurrence of sub-vibration is small, and the plate-shaped quartz plate 13 oscillates a very wonderful wave-shaped frequency. Secondly, FIG. 58 shows that the crystal plate 13 having a thickness of 29.5 μm shown in FIG.
Looking at the waveform of the frequency of the crystal plate 13 when 12.13 μm is removed, the sub-vibration is very close to the main vibration, so it is completely used as a crystal vibrator. This shows an oscillating state as a wave-shaped crystal resonator that cannot perform the above operation. Third, what is shown in FIG.
Using the processing means of the RIE processing shown in FIG.
2. From the RIE-processed surface of the crystal plate 13 after removing 13 μm, cerium oxide was used as an abrasive, and 0.12 μm was mechanically polished using mechanical polishing means. The undulation shown in FIG. 59 is different from the undulation shown in FIG. 56 in that the sub-vibration is more distant from the main vibration. You can see that Fourth, what is shown in FIG. 60 is that the quartz plate 13 shown in FIG.
Using cerium oxide as an abrasive, 4.96 μm in thickness from the surface subjected to RIE processing using mechanical polishing processing means. FIG. 60 is an actual measurement diagram in which the frequency of the quartz plate 13 with the layer removed is measured. FIG. 59 shows a comparison between the measurement diagram of the frequency shown in FIG. 60 and the measurement diagram of the frequency shown in FIG. It can be seen that the sub-vibration has disappeared from the frequency measurement diagram shown in FIG. From the above results, using the processing means of the RIE processing, the crystal plate 13 which originally oscillated a good wave-shaped frequency was used.
Processing, a sub-vibration was generated, and it was found that it could not be used as a quartz oscillator and oscillated a wave shape of frequency. However, the RIE-processed quartz plate 1
It has been found that the electrical characteristics of the quartz plate 13 can be improved by mechanically polishing the machined surface 3 again.

【0071】上記のことから判断することが出来るの
は、両面研磨加工機械を使用して研磨加工した、図55
に示している水晶板13の波型は、すばらしく、良い波
型の周波数を、発振している、だけども水晶板13の、
周波数を高めるために、水晶板13の厚さを薄くする目
的にて、RIE加工の加工手段を使用して、水晶板13
を薄くすると、RIE加工による、加工変質層(水晶板
13の表面上が、極く一部分非晶質の膜となって、石
英、又はシリコンの多結晶、又はシリコンの酸化物、又
はその他の酸化物、又はその他の化合物となる)が発生
して、振動子としては、全く使用することが出来ない波
型の周波数の発振をすることになる。だけども、RIE
加工によって発生した、0.2μmから1.0μm内外
の加工変質層を、再度、機械的な研磨加工の加工手段を
使用して、除去することで、再度、すばらしく良い、周
波数の波型を発振する水晶振動子となることが判明し
た。このことにより、RIE加工の加工手段の欠点を補
う、機械的な研磨加工手段、又、化学的なWet Et
ching加工手段を使用しても、RIE加工の加工手
段の欠点を補うことは出来るが、化学的なWet Et
ching加工の加工手段よりは、機械的な研磨加工手
段を使用して、加工変質層を除去したほうが、より一段
と水晶本来の電気的な特性は良い。上記のことから、R
IE加工を併用する、ポリシング(機械的な研磨加工)
→RIE加工→ポリシング、又は化学的なWet Et
ching加工、又はRIE加工(微調節に使用する)
という、加工手段を使用することにより、かぎりなく薄
くて、かぎりなく、波型が良くて、かぎりなく、周波数
が高い、水晶振動子が、安い価格にて製作することが出
来ることになった、この加工技術は簡単な、加工技術で
あるが故に、地球上における、最後の、産業革命を起こ
すことになる技術でもある。尚、水晶板13の表面上
に、例えば、CF又はCなどのフッ素系のイオ
ン粒子、又は塩素系のイオン粒子を、超高速にて水晶板
13に激突させると、例えば、フッ素イオン粒子、又は
炭素粒子イオンが、水晶板13の表面上にて水晶(Si
)のO(酸素)と化学反応を起こして、水晶(S
iO)から酸素(O)を、珪素(Si)よりも、イ
オン化傾向が高く、さらに、超高速に加速されて、運動
エネルギーを与えられてポテンシャルの高い、フッ素イ
オン粒子が酸素(O又はO)を奪って、フッ素イオン
粒子と酸素(O又はO)が化学反応を起こして、フッ
素化合物、又はフッ素酸化物が、水晶板13の表面上に
出来て、水晶板13の表面上より、酸素(O又はO
が飛び出すことにより、水晶板13の表面上に、0.2
μm位から数μm位の、極く薄い、使用したガスとSi
の化合物、例えば、フッ素とSiOの化合物、又
はシリコンの単結晶、又はシリコンの多結晶(Si)、
又はシリコンの酸化物の膜が出来る、又イオン粒子が水
晶板13に激突するときの運動エネルギーによって発生
する高熱の影響により、水晶板13が溶解して石英(S
iO)となる場合もある。又、水晶板13の表面上に
出来るシリコン(Si)の単結晶、又はシリコンの多結
晶の膜、又は石英(SiO)、又はその他の、酸化物
の膜(加工変質層)の厚さは、イオン粒子が、秒速、数
kmの場合と、数10kmの場合と、数100kmの場
合と、数1,000kmの場合とでは、水晶板13の表
面上に出来る、加工変質層(膜)の厚さは異なるけれど
も、膜の厚さは、だいたい0.2μm位から5μm位ま
でである。
From the above, it can be judged that the polishing was performed using a double-side polishing machine, and FIG.
The wave shape of the quartz plate 13 shown in FIG.
In order to increase the frequency, the thickness of the quartz plate 13 is reduced by using RIE processing means for the purpose of reducing the thickness of the quartz plate 13.
When the thickness is reduced, the processing-affected layer (the surface of the quartz plate 13 becomes an amorphous film extremely partially, and is made of quartz, polycrystal of silicon, oxide of silicon, or other oxidation by RIE processing) , Or other compounds), and oscillates at a wave-shaped frequency that cannot be used as a vibrator at all. But RIE
By removing the affected layer of 0.2 μm to 1.0 μm generated by the processing again by using a mechanical polishing processing means, a wonderful and good frequency waveform is oscillated again. It turned out to be a quartz crystal oscillator. This makes it possible to compensate for the drawbacks of the processing means of the RIE processing by mechanical polishing processing means and chemical wet etching.
Although the use of the ching processing means can make up for the drawbacks of the processing means of the RIE processing, the chemical wet et
It is better to remove mechanically damaged layers by using a mechanical polishing means than a processing means of the ching processing, and the original electrical characteristics of the quartz are better. From the above, R
Polishing (mechanical polishing) using IE processing together
→ RIE processing → polishing or chemical Wet Et
Ching processing or RIE processing (used for fine adjustment)
By using the processing means, it was possible to manufacture a crystal oscillator that was as thin as possible, as much as possible, with a good wave shape, as much as possible, as high as possible, at a high frequency, at a low price. Since this processing technique is a simple processing technique, it is also the last technology on earth to cause an industrial revolution. When fluorine-based ion particles such as CF 4 or C 2 F 6 or chlorine-based ion particles are made to strike the crystal plate 13 at an extremely high speed on the surface of the crystal plate 13, for example, fluorine Ion particles or carbon particle ions are deposited on a quartz (Si)
O 2 ) undergoes a chemical reaction with O 2 (oxygen) to produce a crystal (S
Fluorine ion particles from iO 2 ) to oxygen (O 2 ) have a higher ionization tendency than silicon (Si), are further accelerated at a very high speed, are given kinetic energy, and have a high potential. O 2 ) is deprived, fluorine ion particles and oxygen (O or O 2 ) undergo a chemical reaction, and a fluorine compound or a fluorine oxide is formed on the surface of the quartz plate 13, More oxygen (O or O 2 )
Projecting, 0.2 mm on the surface of the quartz plate 13
Very thin, used gas and Si of about μm to several μm
A compound of O 2 , for example, a compound of fluorine and SiO 2 , or a single crystal of silicon, or a polycrystal of silicon (Si);
Alternatively, the quartz plate 13 is melted by the influence of high heat generated by kinetic energy when the ion particles collide with the quartz plate 13 due to the formation of a silicon oxide film and the quartz (S)
iO 2 ). The thickness of a silicon (Si) single crystal or silicon polycrystal film, quartz (SiO 2 ), or other oxide film (processed layer) formed on the surface of the quartz plate 13 is as follows. In the case where the ion particles are at a speed of several kilometers per second, several tens of kilometers, several hundreds of kilometers, and several thousand km, the processing-degraded layer (film) formed on the surface of the quartz plate 13 can be formed. Although the thickness is different, the thickness of the film is about 0.2 μm to about 5 μm.

【0072】図61、図62、図63及び図64に示し
ているのは、凹レンズ形状に、化学的なWet Etc
hing加工、又は機械的な加工、又はその他の加工手
段にて、凹レンズ形状に加工した、厚さが80μmで、
凹レンズ形状の深さが60μmで、直径が1inch以
上の角形状の水晶板13を、同じ厚さの、厚さが80μ
mで、直径が1inch以上の、凹レンズ形状に加工を
していない水晶板13の上に、松脂などの接着剤を使用
して貼り合わせた後、図16、図20及び図21に示し
ている、両面研磨加工機械(ラップ盤)を使用して、上
下のラッピングプレート17及び18を使用して、研磨
加工を行なうか、又は図63及び図64に示しているよ
うに、全く同じ形状の、凹レンズ形状に加工した水晶板
13の、凹レンズ形状を形成した表面と表面を、松脂な
どの接着剤を使用して貼り合わせた後、凹レンズ形状を
形成した水晶板13の裏面を、上下のラッピングプレー
ト17及び18を使用して研磨加工すると、貼り合わせ
る素材が、同じ水晶なので、熱膨張率が同一なことによ
り、加工途中において、歪が発生しない。さらに、凹レ
ンズ形状を形成した水晶板13に貼り合わせる素材とし
ては、水晶以外に、水晶の熱膨張率に近い石英ガラスで
もよい。尚、図62及び図64に示している、黒塗りの
部分は、凹レンズ形状を形成している凹レンズ形状の内
部に、松脂などの接着剤層59を注入して、水晶板13
に形成した、凹レンズ形状部分を補強している状態を示
している。
FIG. 61, FIG. 62, FIG. 63 and FIG. 64 show that a concave Wet lens has a chemical Wet Etc.
Hing processing, or mechanical processing, or other processing means, processed into a concave lens shape, the thickness is 80μm,
A prismatic quartz plate 13 having a concave lens shape having a depth of 60 μm and a diameter of 1 inch or more is formed with the same thickness and a thickness of 80 μm.
After bonding using an adhesive such as rosin on a quartz plate 13 which is not processed into a concave lens shape having a diameter of 1 inch or more and having a diameter of m, FIG. 16, FIG. 20 and FIG. Using a double-sided polishing machine (lapping machine), polishing is performed using upper and lower lapping plates 17 and 18, or as shown in FIGS. After bonding the surfaces of the quartz plate 13 processed into the concave lens shape with the concave lens shape to each other using an adhesive such as rosin, the back surface of the quartz plate 13 with the concave lens shape is attached to the upper and lower lapping plates. When polishing using 17 and 18, since the materials to be bonded are the same crystal, distortion does not occur during processing due to the same coefficient of thermal expansion. Further, as a material to be bonded to the quartz plate 13 having the concave lens shape, quartz glass having a thermal expansion coefficient close to that of quartz may be used instead of quartz. 62 and 64, an adhesive layer 59 such as rosin is injected into the concave lens shape forming the concave lens shape, and
2 shows a state in which the concave lens-shaped portion is reinforced.

【0073】図65、図66、図67、図68、図69
及び図70に示しているのは、図61に示している水晶
板13と同じ形状の、厚さが80μmで、凹レンズ形状
の深さが60μmで、直径が2.0mmの角形状の場合
と、直径が1inchの角形状の場合の2種類の、凹レ
ンズ形状を形成した水晶板13を、第1の加工補助具1
1及び11‘と、第2の加工補助具19を使用して形成
した加工補助具11の上に、凹レンズ形状を形成した加
工面を、第1の加工補助具11及び11’の上に、その
ままの状態にて載置(ただ置くだけ)するか、又は松
脂、又はパラフィン、又は寒天などのAgaroseな
どの接着剤を使用して、第1の加工補助具11及び1
1’の真上に、凹レンズ形状を形成した水晶板13を、
松脂などの接着剤を使用して貼りつけた後、図16に示
している、両面研磨加工機械を使用して、上下のラッピ
ングプレート17及び18を使用して、片面は凹レンズ
形状を形成している水晶板13の裏面を研磨加工し、も
う一方の片面は、第1の加工補助具11及び11’の裏
面を研磨加工することで、凹レンズ形状を形成してい
る、水晶板13の裏面だけを研磨加工することが出来る
ので、水晶板13に形成している、凹レンズ形状の寸法
を変化させることなく、極く薄く、小さい口径から、大
口径の基盤まで、研磨加工することが出来る。
FIGS. 65, 66, 67, 68, and 69
And FIG. 70 shows the same shape as the quartz plate 13 shown in FIG. 61, a thickness of 80 μm, a concave lens shape having a depth of 60 μm, and a square shape having a diameter of 2.0 mm. The two types of quartz plates 13 having a concave lens shape in the case of a square shape having a diameter of 1 inch are attached to the first processing aid 1.
1 and 11 ′, and the processing surface formed with the concave lens shape on the processing aid 11 formed using the second processing aid 19, and the processing surface formed with the concave lens shape on the first processing aid 11 and 11 ′, The first processing aids 11 and 1 are placed as they are (just put on) or using an adhesive such as rosin, paraffin, or agarose such as agar.
A quartz plate 13 having a concave lens shape is formed directly above 1 ′.
After sticking using an adhesive such as rosin, using a double-side polishing machine shown in FIG. 16, using upper and lower lapping plates 17 and 18 to form a concave lens shape on one side. The back surface of the crystal plate 13 is polished, and the other surface is polished on the back surfaces of the first processing aids 11 and 11 ′ to form a concave lens shape. Can be polished, so that a very thin and small-diameter substrate to a large-diameter substrate can be polished without changing the dimensions of the concave lens shape formed on the quartz plate 13.

【0074】図65及び図66に示しているのは、1個
ずつの加工に関しての説明をしているけれども、図6
7、図68、図69及び図70に示しているのは、直径
が1inchの角形状の基盤の形状を使用した場合の加
工に関しての説明をしている。尚、1inchの角形状
の基盤を使用した場合には、図中に示している、厚さが
61μmで、直径が2.0mmの角形状で、振動部分の
厚さが10μmから0.5μm位の、水晶振動子が、1
枚の1inchの基盤から、約56個の水晶振動子が出
来るので、基盤の直径が大きくなればなるほど、1個当
りの製造コストは安くなる。
FIG. 65 and FIG. 66 show the processing of each piece, but FIG.
7, FIG. 68, FIG. 69, and FIG. 70 describe the processing in the case where the shape of the square base having a diameter of 1 inch is used. When a 1-inch square substrate is used, the thickness is 61 μm, the diameter is 2.0 mm, and the thickness of the vibrating portion is about 10 μm to 0.5 μm, as shown in FIG. Of the crystal oscillator is 1
Approximately 56 quartz resonators can be made from one 1-inch substrate, so that the larger the diameter of the substrate, the lower the manufacturing cost per unit.

【0075】図67、図68、図69及び図70が異な
る相違点は、第2の加工補助具19の高さと、第2の加
工補助具19の材質が超鋼で出来ているのか、又は硬質
ガラスなどの材料にて出来ているのか、又は硬質ガラス
などの材料にて出来ているのかの相違点を示している。
図69及び図70に示しているのは、凹レンズ形状を形
成した水晶板13の、凹レンズ形状を形成した裏面と、
第2の加工補助具19を一緒に研磨加工している状態を
示しているのに対して、図67及び図68に示している
のは、凹レンズ形状を形成した水晶板13の高さより
も、第2の加工補助具19のほうを低くすることによ
り、第2の加工補助具19は研磨加工することなく、凹
レンズ形状を形成した水晶板13の裏面と、第1の加工
補助具11の裏面を研磨加工している状態を示してい
る。尚、図69に示している、第2の加工補助具19
は、水晶と同じ材質の石英などで出来ている、硬質ガラ
スを使用して出来ているのに対して、図70に示してい
る、第2の加工補助具19は、超鋼などの金属で出来て
いることによる、相違点を示している。超鋼を使用する
利点は、水晶板13の直径が大口径になっても、研磨加
工による、周辺のダレが起こらない。又、図67、図6
8、図69及び図70の(b)に示しているように、R
IE加工にて18μmを除去した後、残りの1μmを、
(d)に示しているように、機械的な研磨加工を行なう
構成としてもよい。(c)に示しているように、機械的
な研磨加工だけで、19μmの全部を研磨加工してもよ
いのはもちろんである。
67, 68, 69 and 70 are different from each other in that the height of the second processing aid 19 and the material of the second processing aid 19 are made of super steel or It shows the difference between a material such as hard glass and a material such as hard glass.
FIGS. 69 and 70 show the back surface of the quartz plate 13 having the concave lens shape, the concave lens shape being formed,
While the state in which the second processing aid 19 is polished together is shown, FIGS. 67 and 68 show that the height of the quartz plate 13 having the concave lens shape is larger than that of the crystal plate 13. By lowering the second processing aid 19, the second processing aid 19 is not polished, and the back surface of the quartz plate 13 having the concave lens shape and the back surface of the first processing aid 11 are not polished. Shows a state where polishing is performed. The second processing aid 19 shown in FIG.
Is made of hard glass made of quartz or the like of the same material as quartz, whereas the second processing aid 19 shown in FIG. 70 is made of metal such as super steel. Differences due to what is done are shown. The advantage of using a super steel is that even if the diameter of the quartz plate 13 becomes large, there is no peripheral sagging due to polishing. FIG. 67, FIG.
8, as shown in FIG. 69 and FIG.
After removing 18 μm by IE processing, the remaining 1 μm is
As shown in (d), a mechanical polishing process may be performed. As shown in (c), it is a matter of course that the entire 19 μm may be polished only by mechanical polishing.

【0076】図71、図72、図73、図74、図7
5、図76、図77及び図78に示しているのは、厚さ
が80μmで、直径が2.0mm、又は1inch以上
の角形状で、凹レンズ形状の深さが60μmの水晶板1
3を、図16、図20及び図21に示している、両面研
磨加工機械を使用して、上下のラッピングプレート17
及び18を使用して、キャリア37を直接に使用して、
荒研削加工から、仕上げの研磨加工を行なっている状態
を示している。図71及び図72に示しているのは、厚
さが80μmで、直径が2.0mmの角形状で、凹レン
ズ形状の深さが60μmの水晶板13を、上下のラッピ
ングプレート17及び18を使用して、荒研削加工か
ら、仕上げの研磨加工を行なうと、上部のラッピングプ
レート18にて加工する面積が4mm(2m×2m
→4mm)であるのに対して、下部のラッピングプレ
ート17にて加工する面積が3.75mm(4mm
−0.25mm=3.75mm)であるので、上下
のラッピングプレート17及び18にて、研磨加工を行
なう研磨加工の取りしろが、水晶板13に形成してい
る、凹レンズ形状を上にむけている場合と、凹レンズ形
状を下に向けている場合とでは、研磨圧力が、少し異な
る状態を示している。
FIGS. 71, 72, 73, 74, 7
5, FIG. 76, FIG. 77 and FIG. 78 show a quartz plate 1 having a thickness of 80 μm, a diameter of 2.0 mm, or a square shape of 1 inch or more, and a concave lens shape having a depth of 60 μm.
3 using upper and lower lapping plates 17 using a double-side polishing machine shown in FIGS. 16, 20 and 21.
And 18 using the carrier 37 directly
This shows a state in which a rough polishing process is being performed and a final polishing process is being performed. FIGS. 71 and 72 show a quartz plate 13 having a thickness of 80 μm, a square shape having a diameter of 2.0 mm, a concave lens shape having a depth of 60 μm, and upper and lower wrapping plates 17 and 18. Then, when the final polishing is performed from the rough grinding, the area to be processed by the upper lapping plate 18 is 4 mm 2 (2 mn × 2 m).
→ 4 mm 2 ), whereas the area processed by the lower lapping plate 17 is 3.75 mm 2 (4 mm 2).
−0.25 mm 2 = 3.75 mm 2 ), so that the upper and lower lapping plates 17 and 18 allow the polishing margin to be polished so that the concave lens shape formed on the quartz plate 13 is The polishing pressure is slightly different between the case where it is peeled off and the case where the concave lens shape is directed downward.

【0077】図71と、図72の図面が異なる相違点
は、図72に示しているのは、凹レンズ形状を形成した
水晶板13の、凹レンズ形状の内部に研磨加工を行なう
ことで、酸化セリウムなどの研磨剤65が水晶板13
の、凹レンズ形状の内部に、研磨圧力により、閉じ込め
られて、凹レンズ形状の内部を、自然に補強してくれる
が為に水晶板13の振動部分が、極く薄くなっても、破
損することなく補強した後、研削研磨加工を行なってい
るところの説明をしているところが異なる状態を示して
いる。
The difference between FIG. 71 and FIG. 72 is that FIG. 72 shows that the inside of the concave lens shape of the quartz plate 13 having the concave lens shape is polished to obtain cerium oxide. The abrasive 65 such as
However, the inside of the concave lens shape is confined by the polishing pressure, and the inside of the concave lens shape naturally reinforces. The state where the grinding / polishing process is performed after the reinforcement is described indicates a different state.

【0078】図73、図74、図75及び図76に示し
ているのは、図16、図20及び図21に示している、
両面研磨加工機械を使用して、上下のラッピングプレー
ト17及び18を使用して、研削研磨加工を行なう場合
に、上下のラッピングプレート17及び18に同じ加重
が加わり、上下のラッピングプレート17及び18にて
加工する、取りしろがほぼ同じ、取りしろになるように
するがために、凹レンズ形状を形成した水晶板13の、
凹レンズ形状を形成した表面が、上部のラッピングプレ
ート18と、下部のラッピングプレート17に、均等に
なるように割り振っている状態を示している。ラッピン
グプレート17及び18の上に、凹レンズ形状を形成し
た水晶板13の、凹レンズ形状を形成した表面と、凹レ
ンズ形状を形成している裏面を交互に並べることで、上
下のラッピングプレート17及び18に加わる、加重が
同一となるがために、凹レンズ形状を形成している表面
と、凹レンズ形状を形成している裏面の、取りしろが同
一となる状態を示している。尚、図74に示しているの
は、図72にて説明したように研磨剤65が、研磨圧力
により、自然に水晶板13に形成している凹レンズ形状
内部に閉じ込められて、凹レンズ形状内部を補強してい
る状態を示しているのに対して、図76に示しているの
は、凹レンズ形状内部に接着層59(黒く塗っている部
分)を形成して、凹レンズ形状内部を補強している状態
を示している。加工手段としては、接着層59を形成す
るよりも、研磨剤65を閉じ込めるほうがよい。
FIGS. 73, 74, 75 and 76 show FIGS. 16, 20 and 21, respectively.
When performing grinding and polishing using the upper and lower lapping plates 17 and 18 using a double-side polishing machine, the same weight is applied to the upper and lower wrapping plates 17 and 18 and the upper and lower wrapping plates 17 and 18 are applied. In order to make the margin almost the same, the margin of the crystal plate 13 with the concave lens shape
This shows a state where the surface on which the concave lens shape is formed is equally distributed to the upper wrapping plate 18 and the lower wrapping plate 17. By alternately arranging the concave lens-shaped surface and the concave lens-shaped front surface of the quartz plate 13 having the concave lens shape on the wrapping plates 17 and 18, the upper and lower wrapping plates 17 and 18 are arranged. This shows a state in which the clearance between the front surface forming the concave lens shape and the rear surface forming the concave lens shape is the same because the added weight is the same. Note that FIG. 74 shows that the abrasive 65 is naturally confined inside the concave lens shape formed on the crystal plate 13 by the polishing pressure as described with reference to FIG. FIG. 76 shows that the adhesive layer 59 (the portion painted black) is formed inside the concave lens shape to reinforce the concave lens shape. The state is shown. As a processing means, it is better to confine the abrasive 65 than to form the adhesive layer 59.

【0079】図73図74図75及び図76に示してい
るように、最初に、水晶板13に、凹レンズ形状を形成
した後、その後の加工手段として、両面研磨加工機械を
使用して、上下のラッピングプレート17及び18に、
同一の加重が加わるように、凹レンズ形状を形成した面
と、凹レンズ形状を形成した裏面を、交互に並べて研磨
加工すると、凹レンズ形状を形成した水晶板13だけを
加工している条件とはことなり、上下のラッピングプレ
ート17及び18に、同一の加重が加わることで、上下
のラッピングプレート17及び18にて加工した水晶板
13の、振動部分の厚さが均一となり、極く薄く精度が
高い、振動子を多量に、安いコストにて製造することが
出来る。だけども、図77及び図78に示しているよう
に、凹レンズ形状を形成した水晶板13を、同じ方向に
並べて、研削及び研磨加工を行なっても別に問題は起こ
らない。
As shown in FIGS. 73 and 74, first, after forming a concave lens shape on the quartz plate 13, the double-side polishing machine is used as a subsequent processing means. Wrapping plates 17 and 18
If the surface having the concave lens shape and the rear surface having the concave lens shape are alternately arranged and polished so that the same weight is applied, the condition for processing only the quartz plate 13 having the concave lens shape is different. By applying the same weight to the upper and lower lapping plates 17 and 18, the thickness of the vibrating portion of the quartz plate 13 processed by the upper and lower wrapping plates 17 and 18 becomes uniform, and the thickness is extremely thin and high in accuracy. A large number of transducers can be manufactured at low cost. However, as shown in FIGS. 77 and 78, no problem occurs even if the quartz plates 13 having the concave lens shapes are arranged in the same direction and subjected to grinding and polishing.

【0080】図79及び図80に示しているのは、両面
に凹レンズ形状を形成した水晶板13を、図71に示し
ているように、図16、図20及び図21に示してい
る、両面研磨加工機械を使用して、上下のラッピングプ
レート17及び18を使用して、研磨加工している状態
を示している。図72にて説明したように、図80に示
しているのは、水晶板13に形成している、両面の凹レ
ンズ形状内部に、上下のラッピングプレート17及び1
8の研磨圧力により、酸化セリウムなどの研磨剤65が
閉じ込められて、凹レンズ形状内部に、閉じ込められた
研磨剤65の摩擦抵抗により、段々と凹レンズ形状内部
が、上と下から研磨加工される状態を示している。
FIGS. 79 and 80 show a quartz plate 13 having concave lens shapes formed on both sides, as shown in FIG. 71, as shown in FIGS. This shows a state in which a polishing machine is used to polish using upper and lower wrapping plates 17 and 18. As described with reference to FIG. 72, what is shown in FIG. 80 is that upper and lower wrapping plates 17 and 1
A state in which the abrasive 65 such as cerium oxide is trapped by the polishing pressure of 8 and the inside of the concave lens is gradually polished from above and below by the frictional resistance of the trapped abrasive 65 inside the concave lens. ing.

【0081】図81、図82及び図83に示しているの
は、凹レンズ形状を形成した水晶板13の、凹レンズ形
状を形成した裏面からか、又は凹レンズ形状を形成した
表面からRIE加工の加工手段を使用して、19μm除
去した後、RIE加工を行なうことにより発生した、
0.25μmの加工変質層(酸化膜、又は化合物層、又
は非晶質層)を、図71にて説明しているように、両面
研磨加工機械を使用して除去するために、上下のラッピ
ングプレート17及び18を使用して研磨加工している
状態を示している。尚、図81及び図82に示している
ように、水晶板13に形成した凹レンズ形状を、上に向
けて、凹レンズ形状を形成した表面を、上部のラッピン
グプレート18を使用して、又凹レンズ形状を形成てい
る水晶板13の裏面を、下部のラッピングプレート17
を使用して研磨加工を行なう場合には、研磨加工を行な
う、取りしろが0.25μmと、極く少ないので、上下
のラッピングプレート17及び18ともに、スウェード
を貼ったラッピングプレート17及び18でもよいが、
出来れば、下部のラッピングプレート17を、鋳物など
で出来ている金属板を使用するか、又は錫などの金属板
で出来ているラッピングプレート17を使用して、上部
のラッピングプレート18は、パッド、スウェード15
などを貼ったラッピングプレート18を使用して、研磨
剤65としては酸化セリウムなどの研磨剤を使用して研
磨加工しても、振動部分の厚さが、0.5μmと、極く
薄いので、破損することなく、研磨加工することが出来
る。又、図83に示しているように、水晶板13に形成
した凹レンズ形状の、凹レンズ形状を形成している表面
と、裏面を交互に並べた場合には、上下のラッピングプ
レート17及び18ともに、スウェード15を貼ったラ
ッピングプレート17及び18を使用して研磨加工する
とよい。図82、図83に示しているのは、図72にて
説明しているように、酸化セリウムなどの研磨剤65が
水晶板13に形成している凹レンズ形状の内部に、上下
のラッピングプレート17及び18の、上下からの研磨
圧力により、研磨剤65が閉じ込められて、極く薄い振
動部分、厚さが0.5μmの、凹レンズ形状内部の、内
部圧力と研磨圧力の均衡状態が維持されるがために、上
下のラッピングプレート17及び18に、スウェード1
5を貼ったものを使用しても、又その他の金属板の、ラ
ッピングプレート17及び18を、使用しても、凹レン
ズ形状を形成した水晶板13を、極限まで、例えば、
0.1μm以下の厚さにまで、加工しても破損すること
はない。
FIG. 81, FIG. 82 and FIG. 83 show processing means for RIE processing from the back surface of the quartz plate 13 having the concave lens shape or the front surface having the concave lens shape. Generated by performing RIE processing after removing 19 μm using
Upper and lower lapping is performed to remove a 0.25 μm processing-affected layer (oxide film, or compound layer, or amorphous layer) using a double-side polishing machine as described in FIG. A state in which polishing is performed using the plates 17 and 18 is shown. As shown in FIGS. 81 and 82, the concave lens shape formed on the quartz plate 13 is turned upward, and the surface on which the concave lens shape is formed is formed using the upper wrapping plate 18. The lower surface of the quartz plate 13 forming the
In the case of performing the polishing process by using, the polishing process is performed. Since the margin is as small as 0.25 μm, both the upper and lower wrapping plates 17 and 18 may be the wrapping plates 17 and 18 on which the suede is pasted. But,
If possible, the lower wrapping plate 17 is made of a metal plate made of a casting or the like, or the wrapping plate 17 made of a metal plate such as tin is used. Suede 15
Even when using the lapping plate 18 with affixed thereon and polishing using a polishing agent such as cerium oxide as the polishing agent 65, the thickness of the vibrating portion is extremely thin, 0.5 μm. Polishing can be performed without breakage. As shown in FIG. 83, when the concave lens shape formed on the quartz plate 13 and the front surface forming the concave lens shape and the rear surface are alternately arranged, both the upper and lower wrapping plates 17 and 18 Polishing may be performed using the wrapping plates 17 and 18 to which the suede 15 is attached. FIGS. 82 and 83 show that an upper and lower wrapping plate 17 is provided inside a concave lens shape formed on a quartz plate 13 by an abrasive 65 such as cerium oxide as described in FIG. The polishing pressure from above and below 18 confines the abrasive 65 to maintain a balance between the internal pressure and the polishing pressure inside the concave lens shape having an extremely thin vibrating portion and a thickness of 0.5 μm. The suede 1 on the upper and lower wrapping plates 17 and 18
5 is used, or the wrapping plates 17 and 18 of other metal plates are used, even if the quartz plate 13 having the concave lens shape is formed to the limit, for example,
Even if processed to a thickness of 0.1 μm or less, there is no breakage.

【0082】[0082]

【発明の効果】凹レンズ形状に、化学的なWet Et
ching加工、又は機械的な加工、又はその他の手段
を使用して、凹レンズ形状に加工した水晶板を、直接
に、キャリアを使用して遊星運動させて、上下2枚のラ
ッピングプレートを使用して、凹レンズ形状を形成した
表面と、凹レンズ形状を形成している裏面を上下から同
時に、両面研磨加工機械を使用して、研削及び研磨加工
を行なうと、下記のような利点がある。第1点は、凹レ
ンズ形状を形成している深さの寸法だけ、水晶板の厚さ
が厚くなったことと、同じことになるので、振動部分だ
けは、極限まで薄く加工することが容易に出来る。第2
点は、振動部分以外の、外周部分である保持部分は、凹
レンズ形状を形成した深さの寸法だけ、厚い形状となる
ことになるので、例えば、振動部分が、0.1μm位と
薄くても、直接に、キャリアを使用して、ラップ盤を使
用しての、両面研磨加工が出来ることになる(キャリア
の限界は30μm前後)。第3点は、凹レンズ形状に加
工している水晶板の、凹レンズ形状を加工している表面
(おもてめん)と、凹レンズ形状を加工している裏面を
交互に、上下2枚のラッピングプレート上に、同じ割合
の、加重が、上下2枚のラッピングプレート上に加わる
ような、割合にて、凹レンズ形状を形成している水晶板
を、表面と、裏面を交互に並べることで、上下のラッピ
ングプレートに加わる加重は、全く同じ加重となるの
で、加工したときの取りしろの測定が容易になること
と、精度が高い、均一な加工が出来る。第4点は、上下
2枚のラッピングプレートに、同じ割合の加重が加わる
ように、交互に並べて、加重を調節することで、凹レン
ズ形状を、形成した水晶板の、凹レンズ形状を形成した
表面の、取りしろと、凹レンズ形状を形成した裏面の、
取りしろを、同じ寸法とすることが出来るので、外周部
分である保持部分(例えば、60μm位)の厚さが厚く
て、振動部分は、極限まで薄い(例えば、0.1μm位
までの薄い)、凹レンズ形状を形成した水晶振動子を、
安いコストにて、多量に加工することが出来る。第5点
は、凹レンズ形状を形成した、水晶板の凹レンズ形状内
部に、研磨剤が研磨圧力の作用により、自然に閉じ込め
られるが為に、凹レンズ形状内部を補強することによ
り、極限まで薄い、例えば、0.1μm以下(基本波
で、16GHZ以上の発振が出来る)の水晶振動子を、
精度よく製作することが出来る。以上、5点の効果が発
生する。尚、凹レンズ形状を形成した水晶板の、表面と
裏面を交互に並べなければ、研削、研磨加工が出来ない
わけではない、表面どうしでもよいし、裏面どうしでも
よい。又、凹レンズ形状を形成した内部に、松脂、Ag
aroseなどの接着剤を注入することで、凹レンズ形
状内部の、強度の補強を行なうことも出来る。
According to the present invention, a chemical Wet Et is formed in a concave lens shape.
Using a ching process, or a mechanical process, or other means, a quartz plate processed into a concave lens shape is directly planetary-moved using a carrier, and two upper and lower wrapping plates are used. Grinding and polishing using a double-side polishing machine at the same time from the top and bottom of the surface having the concave lens shape and the rear surface having the concave lens shape have the following advantages. The first point is that the thickness of the quartz plate is increased by the depth dimension forming the concave lens shape, which is the same as above. Therefore, it is easy to process only the vibrating part as thin as possible. I can do it. Second
The point is that the holding portion, which is the outer peripheral portion other than the vibrating portion, becomes thicker by the depth of the concave lens shape. For example, even if the vibrating portion is as thin as 0.1 μm, Thus, both sides can be directly polished using a carrier and a lapping machine (the limit of the carrier is around 30 μm). The third point is that the upper and lower lapping plates of the quartz plate processed into a concave lens shape are alternately formed with the front surface (omorimen) processing the concave lens shape and the back surface processing the concave lens shape. On the top, a quartz plate forming a concave lens shape is alternately arranged on the front and back sides in such a ratio that the weight is applied to the upper and lower wrapping plates at the same rate. Since the weight applied to the lapping plate is exactly the same, it is easy to measure the margin when processing, and it is possible to perform highly accurate and uniform processing. The fourth point is that the upper and lower wrapping plates are alternately arranged so that the same ratio of weight is applied thereto, and the weight is adjusted to adjust the weight so that the concave lens shape is formed on the quartz plate and the concave lens shape is formed on the surface. , And the back of the concave lens shape,
Since the size of the margin can be the same, the thickness of the holding portion (for example, about 60 μm) which is the outer peripheral part is large, and the vibration part is extremely thin (for example, thin to about 0.1 μm). , A quartz resonator with a concave lens shape,
It can be processed in large quantities at low cost. The fifth point is that since the abrasive is naturally confined inside the concave lens shape of the quartz plate formed by the concave lens shape by the action of the polishing pressure, by reinforcing the inside of the concave lens shape, it is as thin as possible, for example. , A crystal oscillator of 0.1 μm or less (oscillation of 16 GHz or more with a fundamental wave)
It can be manufactured with high accuracy. As described above, the five effects are generated. If the front and back surfaces of the quartz plate having the concave lens shape are not arranged alternately, grinding and polishing cannot be performed. The front and back surfaces may be used. Also, rosin, Ag,
By injecting an adhesive such as arose, the strength inside the concave lens shape can be reinforced.

【0083】平板形状、又は凹レンズ形状に加工してい
る水晶板を、第1の加工補助具と、第2の加工補助具を
使用して組み立てた加工補助具を使用して加工するか、
又は第3の加工補助具を使用して加工するか、又はその
他の形状の加工補助具と、両面研磨加工機械を組み合わ
せて使用し、研削、研磨加工を行なうと、極く薄い、平
板形状、又は振動部分が、極く薄い、凹レンズ形状に形
成している精度の高い水晶板を、安いコストにて、多量
に製作することが出来る。
A quartz plate processed into a flat plate shape or a concave lens shape is processed by using a processing aid assembled using a first processing aid and a second processing aid,
Or processing using a third processing aid, or processing aids of other shapes, using a combination of double-sided polishing machine, grinding and polishing, very thin, flat shape, Alternatively, it is possible to manufacture a large amount of highly accurate quartz plates in which the vibrating portion is formed in an extremely thin concave lens shape at a low cost.

【0084】溝を形成している、第1の加工補助具と、
円筒形状の形状をした、第2の加工補助具の、上記2つ
の部品を使用して組み立てた加工補助具であれば、2つ
の部品ともに、平板形状なので、両面研磨加工機械など
を使用した、平面研磨加工の研磨加工手段を使用して
の、研磨加工が容易に出来るので、かぎりなく、平行精
度が良くて、コストが安い、加工補助具を、簡単に製作
することが出来る。尚、加工補助具は消耗品なので、精
度が良くて、コストが安いことは重要なことである。
又、第3の加工補助具も、第2の加工補助具と同じ形状
なので、上記の理由と同様である。
A first processing aid forming a groove;
In the case of a processing aid assembled using the above-mentioned two parts of the second processing aid having a cylindrical shape, the two parts are flat, so a double-side polishing machine or the like was used. Since the polishing process can be easily performed by using the polishing means of the plane polishing process, it is possible to easily produce a processing auxiliary tool which has good parallel accuracy and low cost without limit. Since the processing aids are consumables, it is important that they have high accuracy and low cost.
In addition, the third processing aid has the same shape as the second processing aid, and thus has the same reason as described above.

【0085】RIE加工の加工手段を使用することな
く、水晶板の片側面上に、化学的なWet Etchi
ng加工の加工手段を使用して、凹レンズ型形状(逆M
ESA型形状)を形成した後、第1の加工補助具と、第
2の加工補助具を使用して形成した加工補助具を使用す
るか、又は第3の加工補助具を使用するか、又はその他
の形状の加工補助具を使用して、凹レンズ型形状を形成
した裏面と、加工補助具の一面の両面を、両面研磨加工
機械を使用して研磨加工すると、極限まで薄く、水晶板
に形成している振動部分を、研磨加工をすることが出来
ることになり、下記のような利点がある。 水晶板の振動部分を極限まで薄く研磨加工しても、
最初に化学的なWetEtching加工の加工手段に
て、凹レンズ型形状を形成しているので、外周部分が振
動部分より厚いので、ハンドリングに困難を伴うことが
ない、これにより極く薄い振動部分の研磨加工が出来
る。 RIE加工の加工手段を使用しなくても、水晶板に
歪を発生させることなく、1inchから2inch以
上の大口径の水晶板の研磨加工が出来る、歪が発生しに
くいのは、加工補助具に載置(ただ置くだけ)して研磨
加工が出来るからである。 RIE加工の加工手段では、イオン粒子が水晶板上
に、激突するときに発生する高熱による影響、及びイオ
ン粒子が、水晶板上に激突するときの衝撃による振動
で、水晶板上に、極く小さい綽(ヒビ)が発生すること
により、水晶板の結晶構造にダメージを与えるが、機械
的な研磨加工の加工手段は、水晶板の結晶構造に与える
ダメージは、ほとんど発生しない利点がある、又化学的
なWet Etching加工の加工手段は、RIE加
工の加工手段ほど、水晶板の結晶構造に、悪い影響は与
えない、けれども、機械的な研磨加工ほど電気的な特性
は良くない加工方法である。 上記の加工手段は、水晶板を極く薄く、研磨加工す
ることが出来る加工手段なので、加工補助具に載置する
だけでなく、加工補助具の表面上に、Agaroscな
どの寒天、松脂、又はパラフィンなどの接着剤を使用し
て貼り付けて研磨加工しても、極く薄く (例えば、1
μm内外の厚さ)研磨加工することが出来るので、振動
部分の直径は1μmの100倍あれば振動するので、長
さ方向の歪が、少々発生しても、問題とはならない。当
然、振動部分が厚いと、長さ方向の直径が大きくなるの
で、歪の影響も大きくなるので、歪は問題となる。これ
も振動部分を、極限まで薄くすることが出来る利点でも
ある。 Agaroseなどの寒天、松脂、又はパラフィン
などを使用して、凹レンズ型形状を形成した表面を、加
工補助具の表面上に貼り付ける場合、1枚の水晶板の表
面上に、複数個以上(例えば、数10個から数100
個)の、凹レンズ型形状を形成している水晶板を、加工
補助具の表面上に貼り付けるのでなければ、凹レンズ型
形状の内部の空気が、熱(70℃位)の影響により膨張
するので、1個ずつ加工補助具に貼り付けるのは、大変
に困難である。 化学的なWet Etching加工の加工手段
と、機械的な研磨加工の加工手段の2つの加工手段だけ
を使用して、水晶板を研磨加工するのであれば、水晶振
動子、又は水晶共振子としての、電気的な特性が良い、
周波数の波型を発振する。なるべくRIE加工の加工手
段は出来るだけ、使用しないほうがよいけれども、短い
時間使用するのであれば、別に問題はないし、又RIE
加工の加工手段を荒加工の加工手段と、微調節用の加工
手段として使用するのであれば、RIE加工の加工手段
は、すばらしい加工手段である。 上記の加工手段は、1inchから2inch以上
の水晶板(基盤)に対応することが出来るので、1枚の
水晶板から、数100個から数1、000個を、1枚の
水晶板より製作することが出来る加工技術でもある。
Without using the processing means of RIE processing, a chemical Wet Etchi
Using a processing means of ng processing, a concave lens type shape (inverted M
After forming the (ESA type shape), using the first processing aid and the processing aid formed using the second processing aid, or using the third processing aid, or Polishing both sides of the concave lens-shaped shape and one side of the processing aid using a double-sided polishing machine using a processing aid of another shape forms a crystal plate as thin as possible. The vibrating portion that is being polished can be polished, and has the following advantages. Even if the vibrating part of the quartz plate is polished as thin as possible,
First, since the concave lens shape is formed by the processing means of the chemical wet etching process, the outer peripheral portion is thicker than the vibrating portion, so that there is no difficulty in handling, thereby polishing the extremely thin vibrating portion. Can be processed. Even without using the processing means of RIE processing, it is possible to polish a large-diameter quartz plate of 1 inch to 2 inches or more without causing distortion in the quartz plate. This is because they can be placed (just placed) and polished. In the processing means of the RIE processing, the influence of the high heat generated when the ion particles collide with the quartz plate and the vibration caused by the impact when the ion particles collide with the quartz plate extremely reduce the size of the ion plate on the quartz plate. The occurrence of small cracks causes damage to the crystal structure of the quartz plate, but the mechanical polishing means has the advantage that damage to the crystal structure of the quartz plate hardly occurs. The processing means of the chemical wet etching processing is a processing method that does not have a bad influence on the crystal structure of the quartz plate as much as the processing means of the RIE processing, but has poor electrical characteristics as compared with the mechanical polishing processing. . The above processing means is a processing means capable of extremely thin and polishing the quartz plate, so that it is not only placed on the processing aid, but also on the surface of the processing aid, agar such as Agarosc, pine resin, or Even if it is pasted using an adhesive such as paraffin and polished, it is extremely thin (for example, 1
(Thickness inside and outside of μm) Since polishing can be performed, if the diameter of the vibrating portion is 100 times 1 μm, the portion vibrates. Therefore, even if a little distortion occurs in the length direction, there is no problem. Naturally, if the vibrating part is thick, the diameter in the length direction becomes large, so that the influence of the distortion also increases, so that the distortion becomes a problem. This is also an advantage that the vibration part can be made as thin as possible. When a concave lens-shaped surface is pasted on the surface of a processing aid using agar such as Agarose, rosin, or paraffin, a plurality of (for example, , Several tens to several hundred
Unless the quartz plate having the concave lens shape is attached to the surface of the processing aid, the air inside the concave lens shape expands due to heat (about 70 ° C.). It is very difficult to stick them one by one to the processing aid. If a quartz plate is polished by using only two processing means, a chemical wet etching processing means and a mechanical polishing processing means, a quartz oscillator or a quartz resonator may be used. Good electrical characteristics,
Oscillates a waveform of frequency. It is better not to use the RIE processing means as much as possible, but if it is used for a short time, there is no problem.
If the processing means for processing is used as a processing means for rough processing and a processing means for fine adjustment, the processing means for RIE processing is an excellent processing means. Since the above processing means can correspond to a quartz plate (base) of 1 inch to 2 inches or more, several hundred to several thousand pieces are manufactured from one quartz plate from one quartz plate. It is also a processing technology that can do it.

【0086】圧電素子被研磨物を、エッチング加工し
て、凹レンズ形状の形状に加工し、その後、両面研磨加
工機械、又は片面研磨加工機械又はその他の研磨加工手
段を使用して、仕上げの研磨加工することで、エッチン
グ加工で作ることが出来ない、スムーズラインを形成す
ることが出来るので、蒸着による電極の形成が容易とな
る。さらに、これにより、凹レンズ形状に加工した表面
と裏面の両面から、研磨加工することで、極く、薄く
て、周波数が高い水晶振動子の加工が出来ることと、副
振動が減少する利点がある。
The object to be polished by the piezoelectric element is etched and processed into a concave lens shape, and thereafter, a final polishing process is performed by using a double-side polishing machine, a single-side polishing machine or other polishing means. By doing so, it is possible to form a smooth line that cannot be formed by etching, and thus it is easy to form an electrode by vapor deposition. Furthermore, by this, by polishing from both the front surface and the back surface processed into a concave lens shape, there is an advantage that an extremely thin, high-frequency crystal resonator can be processed, and auxiliary vibration is reduced. .

【0087】圧電材料、特に水晶は硬脆材料であるため
に、加工方法は、ラッピング加工方法と、RIE加工に
よるエッチング、又は化学的なWetエッチング加工方
法、特に、化学的なWet Etchingに、限定さ
れ、薄片化に限度があった、そこで、両者の長所を活用
して、新しいRIE加工による、エッチング・ポリッシ
ング、又は化学的なWet Etchingを併用した
加工方法、又はRIE加工を使用した、エッチング・ポ
リッシング・化学的なWetエッチング併用の加工方法
の、水晶などの圧電素子加工技術を開発することで、厚
さが0.125μm(固有振動周波数約12.0GH
z)の超高性能、高周波用振動子の開発を行なうことが
出来た。さらに、RIE加工による、エッチング・ポリ
ッシング、又は化学的なWetEtching加工の併
用、又はRIE加工による、エッチング・ポリッシング
・化学的なWetエッチング加工、又はRIE加工の併
用を繰り返す、加工技術を使用することで、将来,0.
06μm台(固有振動周波数約24,0GHz)の発振
素子の開発も可能である。尚、水晶板を、極限まで、薄
くして、固有振動周波数を高めると、水晶板の、振動部
分の、直径は、振動部分の厚さの、100倍以上あれば
振動するので、固有振動周波数を高めれば、高めるほ
ど、振動部分の直径は小さくなるので、水晶板の面積
は、固有振動周波数に、比例して小さくなる。というこ
とは、振動数を高めれば、高めるほど、水晶板の面積当
りのコストは、安いコストにて、製作することが出来る
ことになる。さらに、振動数を、高めれば高めるほど、
高い付加価値の商品となる利点がある。
Since piezoelectric materials, especially quartz, are hard and brittle materials, the processing methods are limited to lapping and etching by RIE or chemical wet etching, particularly chemical wet etching. Therefore, there was a limit to thinning, so utilizing the advantages of both, etching and polishing by a new RIE process, a processing method combined with chemical Wet Etching, or etching and RIE processing By developing piezoelectric element processing technology such as quartz, which is a processing method that combines polishing and chemical wet etching, the thickness is 0.125 μm (natural vibration frequency about 12.0 GH).
z) Ultra high performance, high frequency vibrator was developed. Further, by using a processing technique that repeats the combined use of etching, polishing, or chemical wet etching by RIE processing, or the combined use of etching, polishing, chemical wet etching, or RIE processing by RIE processing. , Future, 0.
It is also possible to develop an oscillation element of the order of 06 μm (natural oscillation frequency of about 24,0 GHz). When the quartz plate is thinned to the limit and the natural vibration frequency is increased, the diameter of the vibrating portion of the quartz plate vibrates if it is 100 times or more the thickness of the vibrating portion. The higher the value, the smaller the diameter of the vibrating part, so the area of the quartz plate decreases in proportion to the natural vibration frequency. That is, as the frequency is increased, the cost per area of the quartz plate can be reduced at a lower cost. Furthermore, the higher the frequency, the higher
It has the advantage of being a high value-added product.

【0088】凹レンズ形状、又は凸レンズ形状、又は平
板形状に、RIE加工、又は化学的なWetエッチング
加工を行い、凹レンズ型形状、又は平板形状、又はその
他の形状を形成した面の裏面の加工を、RIE加工によ
るエッチング加工、又はその他のエッチング手段にて、
凹レンズ型形状、又は平板形状を形成した裏面から、裏
面の全面をある一定の厚さに、薄くした後、その後の加
工手段として、機械研磨加工を行って、水晶板を加工す
るのであれば、例えば、水晶板の厚さが、75μmの水
晶板に、深さが25μmの凹レンズ型形状を形成し、振
動部分の厚さを10μm残すと、残りが40μm残る、
この残りの40μmの内、35μmを、凹レンズ型形状
の裏面から、裏面からだけ、RIE加工、又はプラズマ
エッチング、又は化学的なWetエッチングなどの手段
にて、残っている40μmの内の、35μmを削り取っ
た後、残りの5μmを、機械加工で研磨加工すること
で、RIE加工、化学的なWet Etching、又
はプラズマエッチングなどで加工した後に出来る、数μ
mの凸凹(加工変質層)を、機械加工にて、削り落とし
て、加工面を、鏡面に研磨加工することが出来る。上記
の加工方法であれば、機械加工を行う部分は、5μm前
後だけ、研磨加工を行うことになるので、歪が、全く、
又はほとんど、発生しない利点がある。さらに、厚さが
75μm以上の場合、例えば、厚さが100μmの場合
でも、RIE加工による、エッチングにて削り落とす、
取りしろの部分が、厚さが75μmの場合には、35μ
mであったのが、厚さが100μmの場合では、60μ
mの厚さになるだけなので、RIE加工による、エッチ
ングにて削り落とす、厚さが35μmから60μmにな
っても、さほどの影響はない。何故ならば、RIE加工
による、エッチング加工で出来た数μmの凸凹を、その
後の機械研磨加工にて、鏡面加工を使用して、削り落と
すことが、出来るからである。この水晶板の厚さが、7
5μmの場合よりも、厚さが厚い、100μm以上の厚
さの水晶板のほうが(例えば、直径が2.0inch以
上の直径が大きい基盤)加工が、容易に出来る。水晶板
の、直径が大きくなれば、なるほど、水晶板の、厚さ
が、厚くなる。ということは、本考案の利点は、下記の
4点に要約することが出来る。 大口径2.0インチから3インチ以上の、水晶板の
基盤に対応することが出来るので、コストが安くて、し
かも付加価値の高い、高い周波数を発振する、発振子が
出来る。 水晶板の厚さが厚くなっても、全くか、ほとんど、
歪を発生させることなく、極く薄く加工する加工方法で
あるので、大口径2.0インチから3インチ以上薄い水
晶板(基盤)を製造することが出来る。 RIE加工による、エッチング・ポリシング併用、
又はRIE加工を使用した、エッチング・ポリシング・
化学的なWetエッチング、又はRIE加工を併用した
加工方法なので、極限まで、薄く、加工が出来る。 片面、又は両面に、精度の高い、凹レンズ形状、又
は凸レンズ形状を形成した加工を行うことが出来る、又
平板形状の加工も出来る。 上記の技術を達成可能とするには、出来上がりの、
水晶板の厚さが50μmから10μm前後の厚さなの
で、本考案の加工補助具を使用しなくてもよいが、精度
が高くて、コストが安い、水晶板を製作しようとすれ
ば、本考案の加工補助具を使用するほうが、容易に、極
く薄い、大口径の基盤である、2.0インチから3イン
チ以上の加工を行なうことが出来る。
RIE processing or chemical wet etching processing is performed on the concave lens shape, the convex lens shape, or the flat plate shape, and the processing of the back surface of the surface on which the concave lens shape, the flat plate shape, or another shape is formed is performed. In the etching process by RIE process or other etching means,
If the concave lens-shaped shape, or the back surface of the flat plate shape is formed, the entire surface of the back surface is reduced to a certain thickness, and then, as a subsequent processing means, mechanical polishing is performed to process the quartz plate. For example, when a quartz plate having a thickness of 75 μm and a concave lens shape with a depth of 25 μm formed on a quartz plate having a thickness of 75 μm and leaving the thickness of the vibrating portion at 10 μm, the remaining remains at 40 μm.
Of the remaining 40 μm, 35 μm of the remaining 40 μm was reduced from the back surface of the concave lens type shape by means such as RIE processing, plasma etching, or chemical wet etching only from the back surface. After shaving off, the remaining 5 μm is polished by mechanical processing, resulting in several μm after processing by RIE processing, chemical wet etching, plasma etching, or the like.
The unevenness of m (deteriorated layer) can be removed by machining, and the processed surface can be polished to a mirror surface. According to the above processing method, since the portion to be machined is polished only for about 5 μm, the distortion is completely
Or there is an advantage that hardly occurs. Furthermore, when the thickness is 75 μm or more, for example, even when the thickness is 100 μm, it is removed by etching by RIE processing.
35 μm if the margin is 75 μm
m was 60 μm when the thickness was 100 μm.
m, so that even if the thickness is reduced from 35 μm to 60 μm by etching by RIE processing, there is no significant effect. This is because irregularities of several μm formed by etching by RIE can be removed using mirror polishing in subsequent mechanical polishing. If the thickness of this quartz plate is 7
A quartz plate having a thickness of 100 μm or more (for example, a substrate having a diameter of 2.0 inches or more and a large diameter) can be processed more easily than a case of 5 μm. The larger the diameter of the quartz plate, the thicker the quartz plate. That is, the advantages of the present invention can be summarized in the following four points. Since it is possible to cope with a base of a quartz plate having a large diameter of 2.0 inches to 3 inches or more, an oscillator that oscillates at a high frequency with low cost and high added value can be obtained. Even if the thickness of the crystal plate becomes thicker, at all or almost,
Since it is a processing method of processing extremely thin without generating distortion, a crystal plate (base) thin with a large diameter of 2.0 inches to 3 inches or more can be manufactured. Etching and polishing combined by RIE processing,
Or etching / polishing using RIE processing
Since it is a processing method using both chemical wet etching and RIE processing, it can be processed as thin as possible. One side or both sides can be processed to form a concave lens shape or a convex lens shape with high precision, and a flat plate shape can also be processed. To be able to achieve the above technology,
Since the thickness of the quartz plate is around 50μm to 10μm, it is not necessary to use the processing aid of the present invention. However, if the precision is high and the cost is low, the present invention By using the processing aid of (1), processing of 2.0 inches to 3 inches or more, which is an extremely thin and large-diameter base, can be easily performed.

【0089】Plano−Convex型形状の場合
も、ある一定の形状の、Plano−Convex型形
状を形成しておけば、Plano−Convex型形状
を形成している面の、裏面から、RIE加工などのエッ
チング加工を行ない、エッチング加工と、片面研磨加工
機械、又はその他の研磨加工手段を併用して、Plan
o−Convex型形状の裏面を、加工、及び研磨加工
することで、容易に、極く薄い、Plano−Conv
ex型形状を形成することが出来る。さらに、Bi−C
onvex型形状の場合も、ある一定形状の、Bi−C
onvcx型形状を形成しておけば、Bi−Conve
x型形状を形成している面の、両面から、RIE加工な
どのエッチング加工を行うことで、相似形状に、両面か
ら、縮小して、極く薄い、Bi−Convex型形状を
形成した後、Bi−Convex型形状の、両側面か
ら、両面研磨加工機械を使用して、機械的に研磨加工を
行なうか、又は化学的なWet Etchingの加工
手段を使用して、RIE加工にて発生した、加工変質層
を削り取ることで、電気的な特性の良い、振動子を作る
ことが出来る。
In the case of the Plano-Convex shape, if a certain shape of the Plano-Convex shape is formed, RIE processing or the like is performed from the back surface of the Plano-Convex shape. Perform an etching process, and use the etching process in combination with a single-side polishing machine or other polishing means to make Plan
By processing and polishing the back surface of the o-Convex type shape, the Plano-Conv is extremely thin easily.
An ex-shaped shape can be formed. Furthermore, Bi-C
In the case of the ovex type shape, the Bi-C
If an onvcx type shape is formed, Bi-Conve
After performing an etching process such as RIE process from both surfaces of the surface forming the x-shaped shape, after forming an extremely thin Bi-Convex-shaped shape from both surfaces to a similar shape, Bi-Convex type shape, mechanically polished from both sides using a double-side polishing machine, or generated by RIE processing using chemical Wet Etching processing means, By removing the affected layer, a vibrator having good electrical characteristics can be manufactured.

【0090】Cなどのフッ素系ガス、又は塩素系
のガス、又はアルゴンなどのガスを使用して、RIE加
工技術にて、水晶板を、凹レンズ形状に加工する場合、
レジストを塗布し、マスキングして、厚さが厚い、金属
被膜を形成するか、又はその他の材質で出来ている、被
膜を形成するか、又は水晶板、又は石英板、又はタング
ステンシーサイド、又は鉄、又はその他の素材に超音波
加工などを使用して、例えば、0.5mm前後の穴を形
成した、水晶板、又は石英をマスク板として使用して、
水晶に15μm以上の凹レンズ形状を形成した後、RI
E加工にて発生した加工変質層(非晶質である、石英、
又はシリコンの単結晶、又はシリコンの多結晶、又はシ
リコンの酸化物、又はその他の酸化物に変化した、アモ
ルファス部分)を除去する為の、機械的な研磨加工を行
なうことで、RIE加工技術の欠点を補うことが出来る
ことにより、RIE加工技術を使用しても、水晶の電気
的な特性が、すばらしく良好で、周波数の高い水晶振動
子及び水晶共振子の製作が出来ることになった。尚、現
在の技術では、金属被膜のマスキングを使用して、RI
E加工を行うと、金属被膜の限界から、深さが、15μ
mの凹レンズ形状を形成することが限界であるけれど
も、本考案の、水晶板又は石英板又はその他の素材に、
例えば、0.5mm前後の、穴を形成した水晶板などを
マスク板として使用するならば、深さに限界がなくな
り、如何なる深さの凹レンズ形状でも形成することが出
来る利点がある。
When a quartz plate is processed into a concave lens shape by RIE using a fluorine-based gas such as C 2 F 6 or a chlorine-based gas or a gas such as argon,
Apply resist and mask to form thick, metallic coating or other material, forming coating, or quartz plate, or quartz plate, or tungsten seaside, or iron Or, using ultrasonic processing or other materials, for example, formed a hole of about 0.5mm, using a quartz plate, or quartz as a mask plate,
After forming a concave lens shape of 15 μm or more on quartz, RI
Degraded layer generated by E processing (amorphous quartz,
Or a mechanical polishing process to remove the amorphous portion which has been changed to a single crystal of silicon, a polycrystal of silicon, or an oxide of silicon, or another oxide). By compensating for the shortcomings, even if RIE processing technology is used, it is possible to manufacture a crystal resonator and a crystal resonator having excellent electric characteristics of a crystal, high frequency, and high frequency. It should be noted that the current technology uses a metal coating
When the E processing is performed, the depth is 15μ due to the limit of the metal film.
Although the limit is to form a concave lens shape of m, the quartz plate or quartz plate or other material of the present invention has:
For example, if a quartz plate or the like having a hole of about 0.5 mm with a hole is used as a mask plate, there is no limit to the depth, and there is an advantage that a concave lens shape of any depth can be formed.

【0091】水晶板の表面上にレジストを塗布して被膜
を形成する場合、デュポンMRCドライフィルム(株)
が発売している、商品名がリストンFRA063−50
(レジストの厚さ50μm)、リストンFRA063−
50×2(レジストの厚さ100μm)、又はリストン
FX−150(レジストの厚さ50μm)のドライフィ
ルムを、水晶板に貼り付けて、水晶板の表面上にレジス
トすると、簡単に水晶板の表面上にレジストを形成する
ことが出来る、その後、必要である部分、又は不必要な
部分を残すために、マスクをかけて、露光装置を使用し
て露光し、露光したあと必要な部分、又は不必要な部分
を炭酸ナトリウム及び水酸化ナトリウムなどの溶液を使
用して現像して除去した後、RIE加工の加工手段を使
用してエッチング加工した後、再度、仕上げの研磨加
工、又は化学的なWet Etchingの加工を行う
加工方法ならば、設備投資の資金が、極く、少ない資金
にて、多量に、極く薄くて、精度が高い、水晶振動子、
及び水晶共振子を製造することが出来る、ことになる利
点もある。
When a film is formed by applying a resist on the surface of a quartz plate, DuPont MRC Dry Film Co., Ltd.
Has been released, the product name is Liston FRA063-50
(Resist thickness 50 μm), Liston FRA063-
When a dry film of 50 × 2 (resist thickness 100 μm) or RISTON FX-150 (resist thickness 50 μm) is attached to a quartz plate and resist is applied on the quartz plate surface, the surface of the quartz plate can be easily obtained. A resist can be formed thereon, and thereafter, a mask is applied to expose a necessary portion or an unnecessary portion, and then exposed using an exposure apparatus. A necessary portion is developed and removed using a solution such as sodium carbonate and sodium hydroxide, and then etched using a processing means of RIE processing, and then again subjected to finishing polishing or chemical wet processing. If it is a processing method of performing Etching, the capital investment funds are extremely small, with a large amount, extremely thin, high precision, crystal oscillator,
There is also an advantage that a quartz resonator can be manufactured.

【0092】現在、ATカットの水晶で、直径が1in
ch、又は2inchの場合、水晶板の厚さは、最も薄
いもので、75μm位が、製造の限界で、この75μm
が、最も薄い、厚さのものである、多量生産にて、極く
薄い水晶振動子を製作しようとすれば、ATカットの場
合、直径が2インチの基盤を使用することになる。ここ
で問題が起こる、極く薄くて、精度が高くて、周波数が
高い、水晶振動子を製作することと、多量生産にて、水
晶振動子を安く製作することとは、相反する関係にあ
る。上記の問題を、解決する手段として、水晶板を、極
く薄く加工するのに、本考案の加工補助具を単独にて使
用するか、又は水晶板を、極く薄く加工する目的のため
に、加工補助具とRIE加工を併用して、RIE加工
と、機械的な研磨加工を、併用して、RIE加工と、機
械的な研磨加工を行うことで、直径が2インチの場合
で、厚さが75μmに、製造の限界がある、基盤の厚さ
を、10μmから20μm以下の厚さで、直径が、2イ
ンチの基盤を作ることが出来ると、その後の加工で、凹
レンズ形状を形成する場合に、化学的なWetエッチン
グ、又はRIE加工により、除去する凹レンズ形状を形
成するときの深さを、浅くすることが出来ることで、凹
レンズ形状に形成する、水晶振動子を形成する振動部分
の面精度が一段と向上する。又、本考案の加工補助具を
使用することで、基盤の厚さが、10μm程度の、直径
が2インチの基盤を作ることが、容易に出来るので、片
面又は両面が凹レンズ形状の形状に加工することなく、
平板形状のままの形状にて、高い周波数(例えば、AT
カットで、水晶板の厚さが10μmの場合、167MH
Z)の水晶振動子が、安価に、多量に、RIE加工、又
は化学的なウェットエッチング加工と、ポリシング加工
を併用した加工方法にて製造することが出来る利点もあ
る。
At present, it is an AT-cut crystal having a diameter of 1 inch.
In the case of ch or 2 inch, the thickness of the quartz plate is the thinnest, about 75 μm, but at the manufacturing limit, this 75 μm
However, if it is attempted to produce an extremely thin quartz crystal unit in mass production, which is the thinnest and thickest, then in the case of the AT cut, a base having a diameter of 2 inches will be used. The problem here is that making a crystal unit that is extremely thin, high in accuracy and high in frequency is incompatible with manufacturing a crystal unit at low cost in mass production. . As a means to solve the above problem, to process the crystal plate extremely thinly, use the processing aid of the present invention alone, or for the purpose of processing the crystal plate extremely thinly. By using RIE processing and mechanical polishing in combination with the processing aid and RIE processing, and performing RIE processing and mechanical polishing, the thickness is 2 inches in diameter. The thickness of the substrate is 75 μm, and there is a manufacturing limit. When the thickness of the substrate is 10 μm to 20 μm or less and the diameter of the substrate is 2 inches, a concave lens shape is formed by subsequent processing. In such a case, the depth of forming the concave lens shape to be removed by chemical wet etching or RIE processing can be reduced, so that the vibrating portion forming the quartz crystal resonator is formed in the concave lens shape. Surface accuracy is further improved. In addition, by using the processing aid of the present invention, it is easy to make a base having a thickness of about 10 μm and a diameter of 2 inches, so that one or both sides can be processed into a concave lens shape. Without doing
High frequency (for example, AT
When the thickness of the quartz plate is 10 μm by cutting, 167 MH
There is also an advantage that the quartz oscillator of Z) can be manufactured inexpensively and in large quantities by a processing method using a combination of RIE processing or chemical wet etching processing and polishing processing.

【0093】現在の時点では、水晶板の直径が、1イン
チから2インチの場合、水晶の厚さは約75μmに、製
造の限界がある、又、水晶の直径が3mm前後の場合
の、水晶の厚さは、約24μmに製造の限界があるが、
本考案の加工補助具を使用しての、両面研磨加工機械、
又は片面研磨加工機械などの、機械的な研磨加工と、R
IE加工、又は化学的なWetエッチングである、化学
的なエッチング手段を併用することで、上記の限界を解
決することが出来る。上記のような製造の限界を、本考
案の加工補助具を使用した、機械研磨加工の手段を使用
するか、又は加工補助具を使用しないでもよい、機械研
磨加工手段である、例えば、フロートポリシング研磨加
工方法、又はその他の研磨加工方法と、RIE加工、又
は化学的なWetエッチングを併用して、(機械研磨加
工→RIE加工→機械研磨加工)、(又は機械研磨加工
→RIE加工→機械研磨加工→化学的なWet Etc
hing加工)行うことで、直径が1インチから2イン
チの場合の基盤でも、容易に、厚さが10μm前後の、
厚さの水晶板を製作することが出来るので、下記のよう
な利点がある。 1インチから2インチ以上の基盤でも、厚さが10
μm内外の、平板の水晶板が加工出来るので、167M
Hz以上の水晶振動子を多量に安く製造することが出来
る。 現在は、直径が3mmの場合でも、24μmに製
造の限界があるので、せいぜい、約70MHz前後に、
製造の限界がある。 機械的な研磨加工と、RIE加工と、化学的なWe
t Etchingを交る互に併用す加工方法なので、
研磨加工による歪が発生しない利点もある。 水晶板の出来上がりの、平行度、及び面精度がよ
い。 この加工手段は、水晶以外の圧電素材にも利用する
ことが出来る。
At the present time, when the diameter of the quartz plate is 1 inch to 2 inches, the thickness of the quartz is about 75 μm, and there is a manufacturing limit. Also, when the diameter of the quartz is around 3 mm, Has a manufacturing limit of about 24 μm,
Double-side polishing machine using the processing aid of the present invention,
Or mechanical polishing, such as a single-side polishing machine, and R
The above limitation can be solved by using a chemical etching means, ie, IE processing or chemical wet etching. The limitation of the production as described above, using the processing aid of the present invention, using a mechanical polishing means or may not use the processing aid, is a mechanical polishing processing means, for example, float polishing Using a polishing method or another polishing method in combination with RIE processing or chemical wet etching, (mechanical polishing processing → RIE processing → mechanical polishing processing), (or mechanical polishing processing → RIE processing → mechanical polishing) Processing → Chemical Wet Etc
ing processing), even on a substrate with a diameter of 1 inch to 2 inches, the thickness is easily around 10 μm,
Since a quartz plate having a thickness can be manufactured, there are the following advantages. Even if the substrate is 1 inch to 2 inches or more, the thickness is 10
Since a flat quartz plate inside and outside of μm can be processed, 167M
It is possible to manufacture a large number of crystal resonators at Hz or more at a low price. At present, even if the diameter is 3 mm, there is a manufacturing limit of 24 μm, so at most around 70 MHz,
There are manufacturing limitations. Mechanical polishing, RIE, and chemical We
Since it is a processing method that is used together with t Etching,
There is also an advantage that distortion due to polishing does not occur. The parallelism and surface accuracy of the finished quartz plate are good. This processing means can be used for piezoelectric materials other than quartz.

【0094】現在、直径が1インチから2インチの場合
の水晶板の場合、水晶の厚さは、75μm以下の、水晶
板を製作することは出来ない。水晶板の厚さが、75μ
mに製造の限界があるが為に、その後の、加工手段であ
る、化学的なwetエッチングにて、無理な、過度のエ
ッチングを行うので、穴(ピンホール)が発生したりす
るけれども、直径が2インチの場合で、水晶板の厚さが
10μmから20μm内外の厚さの、水晶板を製造する
ことが出来ると、その後の、エッチング加工による取り
しろが少ないので、水晶板に与える影響が小さくなるこ
とにより、極く薄くて、精度が高い加工が出来る。さら
に、直径が、1インチから2インチの場合で、水晶板の
厚さが、10μmから20μm内外の、極く薄い水晶板
を製造するには、加工補助具を使用しての、両面研磨加
工機械、又は片面研磨加工機械、又はその他の研磨加工
手段と、Cなどのフッ素ガスを使用した、RIE
加工、又は化学的なwetエッチング加工を併用して、
交互に繰り返すことで、機械研磨加工による、取りしろ
(研磨加工を行う厚さ)を、出来るだけ、小さくして、
RIE加工などのエッチング加工にて、出来るだけ、取
りしろを、大きくすることで、革命的に、極く薄くて、
直径が大きくて、精度の高い、水晶板である、水晶振動
子を、容易に、多量に製作することが出来る。さらに、
水晶板の直径が、例えば、1インチで、厚さが10μm
の水晶板(基盤)が出来ると、厚さが10μmの場合だ
と、水晶板の直径は、100倍の直径があれば、振動子
として振動するので、1mm×1mmの面積があればよ
いことになり、厚さが、10μmで、直径が1インチの
水晶板(基盤)が出来ると、167MHzの水晶振動子
が、1インチの水晶板、1枚の水晶板から、400個以
上の水晶振動子が出来ることになるので、極端に、安く
て、精度が高い、水晶振動子の製造が出来ることにな
る。尚、水晶板の厚さが、10μmで、直径が1インチ
から2インチの基盤が出来ると、ダイシングソーなどの
機械を使用して、切断することなく、半導体を製造する
手段と同じく、レジストを塗布するか、又はドライフィ
ルム(デュポンMRCドライフィルム社製)を使用して
レジストし、直径が1mmの、丸型形状にレジストし
て、露光したあと、必要な部分のレジストを残して、そ
の後、RIE加工の加工手段を使用して、直径が1mm
の丸型形状に刳り貫く加工手段を使用するならば、直径
が如何に小さくても、如何に、出来上がりの個数が多く
ても、簡単に丸型形状、又は4角型形状、又はその他の
形状に刳り貫くことが出来る、これも、水晶板が、極く
薄い(厚さが10μm前後)が為に、RIE加工を使用
して、短い時間にて、刳り貫くことが可能となる加工方
法である、又水晶振動子及び水晶共振子としての形状と
しては、丸型形状の形状が、最も良い波型の周波数を発
振する形状でもある。
At present, in the case of a quartz plate having a diameter of 1 inch to 2 inches, a quartz plate having a thickness of 75 μm or less cannot be manufactured. 75μ thick quartz plate
Although there is a manufacturing limit to m, a subsequent processing means, chemical wet etching, causes excessive and excessive etching, so that a hole (pinhole) is generated. Is 2 inches, and if a quartz plate with a thickness of 10 μm to 20 μm can be manufactured, there is little margin for the subsequent etching process. By reducing the size, extremely thin and highly accurate processing can be performed. Furthermore, in order to manufacture an extremely thin quartz plate having a diameter of 1 inch to 2 inches and a thickness of the quartz plate of about 10 μm to 20 μm, double-side polishing using a processing aid is required. RIE using a machine, or a single-side polishing machine, or other polishing means, and a fluorine gas such as C 2 F 6
Processing, or chemical wet etching together,
By alternately repeating, the margin (thickness for polishing) by mechanical polishing is reduced as much as possible,
By making the margin as large as possible by etching processing such as RIE processing, it is revolutionary, extremely thin,
A large number of crystal resonators having a large diameter and high precision, which is a crystal plate, can be easily manufactured. further,
The diameter of the quartz plate is, for example, 1 inch and the thickness is 10 μm
If the crystal plate (base) is made with a thickness of 10 μm, if the diameter of the crystal plate is 100 times the diameter, it will vibrate as a vibrator, so it only has to have an area of 1 mm x 1 mm. When a crystal plate (base) having a thickness of 10 μm and a diameter of 1 inch is formed, a crystal oscillator of 167 MHz can generate 400 or more crystal vibrations from a 1-inch crystal plate and a single crystal plate. Since it is possible to produce a crystal unit, it is possible to manufacture an extremely inexpensive, highly accurate crystal unit. When the thickness of the quartz plate is 10 μm and a substrate having a diameter of 1 to 2 inches is formed, the resist can be cut using a machine such as a dicing saw without cutting, similarly to the means for manufacturing a semiconductor. Apply or resist using a dry film (manufactured by DuPont MRC Dry Film Co., Ltd.), resist in a round shape with a diameter of 1 mm, and after exposure, leave the necessary part of the resist. Using the processing means of RIE processing, the diameter is 1mm
No matter how small the diameter, no matter how large the number of finished pieces, it is easy to use a round shape, a square shape, or any other shape This is also a processing method that allows the quarrying to be performed in a short time using RIE processing because the quartz plate is extremely thin (thickness is about 10 μm). As for the shape of the quartz resonator and the quartz resonator, a round shape is also a shape that oscillates the best wave-shaped frequency.

【0095】水晶板、又はシリコン、又はガリウムヒ
素、又はその他の電子材料を、機械的な研磨加工を行な
う場合、本考案の加工補助具を使用して、横方向の保
持、及び動きは、加工補助具を形成している、第2の加
工補助具、又は第3の加工補助具の側壁部分を、ストッ
パーとして、使用して保持し、縦方向の保持、及び動き
を、真空の吸着力を使用して、水晶板などを加工補助具
に固定するのであれば、極く弱い、真空の吸着力を使用
しても、水晶板などを、加工補助具に、加工補助具の保
持力と真空吸着の吸着力を併用して保持することが出来
るので、極く弱い、真空の吸着力にて、水晶板などを、
加工補助具に吸着することが出来ることで、真空の吸着
力による、応力の発生が、極く小さいので、水晶板に与
える歪が、極く小さくなることになり、真空の吸着力を
使用することが出来る。これも、加工補助具と、真空の
吸着力の、2つの効果を併用することで、水晶板を加工
補助具に固定して、水晶板を片面研磨加工機械を使用し
て、機械的に、研磨加工することが出来る利点となる。
When a quartz plate, or silicon, gallium arsenide, or other electronic material is mechanically polished, the lateral holding and movement can be performed by using the processing aid of the present invention. The side wall portion of the second processing auxiliary tool or the third processing auxiliary tool, which forms the auxiliary tool, is used as a stopper to be held, and the vertical holding and the movement are controlled by the vacuum suction force. If a crystal plate or the like is fixed to the processing aid by using it, even if a very weak vacuum suction force is used, the crystal plate etc. Because it can hold the suction force of suction together, it can be used to
Since it can be absorbed by the processing aid, the stress generated by the vacuum suction force is extremely small, so the distortion given to the quartz plate becomes extremely small, and the vacuum suction force is used. I can do it. Also, by using the two effects of the processing aid and the vacuum suction force together, the quartz plate is fixed to the processing aid, and the quartz plate is mechanically machined using a single-side polishing machine. This is an advantage that can be polished.

【0096】極く薄い、水晶板を研磨加工するのに、溝
を形成した、加工補助具を使用して、水晶板を固定する
場合、水晶板の側壁に接着剤層を形成して、水晶板を加
工補助具に固定するならば、水晶板の厚さに関係なく、
接着剤層の厚さを、厚くすることが出来るので、接着剤
層が薄くなっても剥離することがない。
When the extremely thin, quartz plate is polished and the quartz plate is fixed by using a processing aid having grooves formed therein, an adhesive layer is formed on a side wall of the quartz plate to form a quartz plate. If you fix the plate to the processing aid, regardless of the thickness of the quartz plate,
Since the thickness of the adhesive layer can be increased, the adhesive layer does not peel even when the adhesive layer becomes thin.

【0097】第1の加工補助具と、第2の加工補助具を
使用して形成した、加工補助具を使用して、水晶板を研
磨加工すると、水晶板を加工補助具に、全く接着剤を使
用することなく、加工補助具に水晶板を固定して、両面
研磨加工機械を使用して研磨加工することが出来るの
で、接着剤を使用することにより起こる、歪の発生が起
こらないので、精度の高い加工を行うことが出来る。
When the quartz plate is polished using the processing aid formed by using the first processing aid and the second processing aid, the crystal plate is attached to the processing aid with no adhesive. Without using, a quartz plate can be fixed to the processing aid and polished using a double-sided polishing machine, so that the occurrence of distortion caused by using an adhesive does not occur, High-precision processing can be performed.

【0098】水晶などの圧電素材を、RIE加工にて加
工を行う場合には、フッ素系ガスとしては、C
フッ素系ガスとアルゴンガスを混合したガスを使用する
と、加工表面の出来上がりの精度は、CFなどより
も、Cを使用したほうが、一段と表面精度の出来
上がり精度がよい。
When a piezoelectric material such as quartz is processed by RIE, if a mixed gas of a fluorine-based gas of C 2 F 6 and an argon gas is used as the fluorine-based gas, the finished surface of the processed surface is obtained. The use of C 2 F 6 as compared to CF 4 or the like has a much higher surface finish accuracy.

【0099】RIE加工を使用して水晶板などの圧電素
材、又はその他の電子材料を加工すると、イオン粒子が
激突する、水晶板などの表面上においては、イオン粒子
が激突した瞬間には、イオン粒子の運動エネルギーの作
用により、水晶板の表面上においては、極く少量ずつ、
水晶板が溶解して、水晶板の表面上では、キュリー温度
(495℃位)以上の温度上昇が起こり、水晶板の表面
上では、水晶板が、ガス化して気化し、水晶板の粒子
が、フッ素系のイオン粒子、又は塩素系のイオン粒子、
又はアルゴンなどのイオン粒子、又はその他のイオン粒
子などと、化学的に反応して、吹き飛んでいる現象が起
こっているが為に、水晶板などの結晶軸、及び結晶方向
のあるものが、イオン粒子が加速されて激突した、水晶
板の表面上では、極く薄い非晶質(結晶ではなくなるこ
と)の膜が、水晶板の表面上に形成されるので、圧電素
材である、水晶板などの電気的な特性が、極端に低下す
る現象が起こる、この現象を解決する手段としては、イ
オン粒子が激突して水晶板上に発生した、極く薄い非晶
質の膜、又は酸化膜(部分)を、機械的な研磨加工手段
を使用して除去するか、又は化学的なWet Etch
ingなどの化学的なエッチング手段を使用して、水晶
板の表面上に形成されている、非晶質の部分を除去する
ことにより、水晶板の電気的な特性を改善して、水晶
板、本来の電気的な特性を発揮することが出来る。尚、
水晶板の表面上に発生した、非晶質の部分を除去する手
段としては、化学的なWet Etchingよりも、
機械的な研磨加工手段を使用して、非晶質の部分を除去
するほうが、製造工程上から考えると、歩留まりはよい
けれども、歩留まりを考えなければ、化学的なWet
Etchingを使用して、非晶質の部分を除去するほ
うが容易である。だけども、周波数を、微調節する、微
調節の手段としては、RIEの加工手段、又は化学的な
Wet Etchingの手段も利用して、微調節をす
る必要性はある、けれども、水晶板の電気的な特性が最
もよい加工手段としては、機械的な研磨加工手段が、水
晶板の電気的な特性を発揮することが出来るので、出来
るだけ、最終仕上げ工程にては、機械的な研磨加工手段
を使用するほうがよいが、極く少量の取りしろならば、
化学的なWetEtchingを使用しても、又RIE
加工を使用して微調節しても、水晶板の電気的な特性
は、ほとんど低下しないので、最終仕上げ工程にては、
化学的なWet Etching、又はRIE加工を使
用してもよい。
When a piezoelectric material such as a quartz plate or other electronic material is machined by RIE processing, ion particles collide. On the surface of a quartz plate or the like, the ion Due to the effect of the kinetic energy of the particles, on the surface of the quartz plate,
The quartz plate is melted, and a temperature rise above the Curie temperature (about 495 ° C.) occurs on the surface of the quartz plate. On the surface of the quartz plate, the quartz plate is gasified and vaporized, and the particles of the quartz plate become particles. , Fluorine-based ion particles, or chlorine-based ion particles,
Or, due to the chemical reaction with ion particles such as argon, or other ion particles, etc., and the phenomenon of blowing has occurred. On the surface of the quartz plate where the particles were accelerated and collided, an extremely thin amorphous (non-crystalline) film is formed on the surface of the quartz plate, so a piezoelectric material such as a quartz plate A phenomenon in which the electrical characteristics of the material extremely deteriorates occurs. As a means for solving this phenomenon, an extremely thin amorphous film or an oxide film ( Portion) is removed using mechanical polishing means or by chemical Wet Etch.
The electrical characteristics of the quartz plate are improved by removing the amorphous portion formed on the surface of the quartz plate by using a chemical etching means such as ing. Original electrical characteristics can be exhibited. still,
As a means for removing the amorphous portion generated on the surface of the quartz plate, rather than chemical wet etching,
It is better to remove the amorphous portion by using a mechanical polishing processing means from the viewpoint of the manufacturing process, but the yield is better.
It is easier to remove the amorphous portion using Etching. However, it is necessary to finely adjust the frequency by using RIE processing means or chemical wet etching means as a means of finely adjusting or finely adjusting the frequency. As the polishing means with the best mechanical characteristics, the mechanical polishing means can exert the electrical characteristics of the quartz plate. It is better to use
Using chemical WetEtching or RIE
Even if fine adjustment is made using processing, the electrical characteristics of the quartz plate hardly deteriorate, so in the final finishing process,
Chemical Wet Etching or RIE processing may be used.

【0100】現在の時点まで、RIE加工の加工手段
は、すばらしい、加工技術であるけれども、RIE加工
の加工手段が、電子材料、及び圧電材料業界、特に圧電
業界である、水晶業界において使用されていなかった原
因は、例えば、水晶板に、RIE加工を行なうと、イオ
ン粒子を光の速さに近い速さまでに、速くは加速出来な
いが、通常、RIE加工にて使用するイオン粒子は、電
極間に600V位の電圧で、電流としては240Wから
300W位の電流をかけて、イオン粒子を秒速数10k
mから数100kmの速さに、フッ素系、又は塩素系の
イオン粒子を加速して、水晶板の表面上に激突させる加
工手段であるが為に、イオン粒子が激突する、水晶板
の、極く薄い、表面上においては、イオン粒子が激突し
た瞬間においては、イオン粒子の運動エネルギーにより
発生する、数1、000℃(例えば、1、500℃から
3、000℃位の高温になる、ちなみに、水晶及び石英
が溶解する、溶解温度は1、140℃である)に達す
る、熱の影響で水晶板の表面上においては、水晶板の表
面上は溶解して、極く一部分ではあるが、水晶板の表面
上では、極く薄い、数μm(例えば、0,2μmから
1.0μm程度)の非晶質(結晶ではなくなり、非晶質
の石英、又はフッ素イオンが、水晶の酸素と化学反応を
起こすことにより出来る、シリコンの膜、又はその他の
酸化膜となる)の部分の、ダメージ層が出来ることで、
水晶本来の電気的な特性が、極端に、低下して、周波数
の、発振の波型の形状が悪くなる現象がおこる。さら
に、RIE加工を使用して、水晶板を加工したときに発
生する、加工変質層(非晶質の部分)は、水晶板を加工
した厚さには、少しは比例するけれども、ほとんど比例
しないで、例えば、水晶板を60μm削り取ったとき
も、10μmのときも、数μmのときも、加工変質層の
厚さは0.2μmから数μm前後で、全くといってもよ
いくらい、同じ厚さの加工変質層が発生する。ただし、
当初、機械研磨加工を行なったときに出来た、微小なキ
ズ、及び不純物が拡大して出来た凸凹は、削り取る厚さ
に比例して大きくなる、その割合は、RIE加工を使用
して、10μm削り取ったときに、約0.1μmから
1.0μm位の凸凹が出来るけれども、面積に対して5
%位の面積の割合なので、無視することが出来る面積で
もある、又、RIE加工の加工手段を使用して、水晶板
を加工したときに発生する凸凹(加工変質層)の太さ
は、イオン粒子を加速して、水晶板に激突させる速さ
が、秒速数kmの場合と、秒速数10kmの場合と、秒
速100kmの場合では、それぞれに凸凹の発生する太
さは異なるので、面精度を高めたい場合(加工変質層を
小さくしたい場合)には、イオン粒子の加速を、低速に
したイオン粒子を、水晶板に激突させると良い。だけど
も、イオン粒子を激突させることには変わりはないの
で、大なり小なり、凸凹(加工変質層)は発生する。上
記のことを解決する手段として、RIE加工により発生
した、水晶板の表面上に出来た、非晶質(加工変質層)
の部分を、機械的な研磨加工手段、又は化学的なWet
Etching手段を使用して除去することにより、
本来、水晶が持っている電気的な特性を発揮することが
出来る、ということが判明したことは、今後の水晶振動
子、及び水晶共振子などの、薄片化などの高精度の加工
を行なう加工技術の進展となるばかりでなく、電子材
料、及び圧電素材を加工する業界に与える影響は、はか
りしれない、加工技術の発展となり、ひいては、今後の
通信、電子業界に対して、基本波で、数10GHZ以上
の発振をすることが出来る、水晶振動子及び水晶共振子
を、容易に製作することが出来ることが判明したこと
は、今後、起こる革命的な、産業革命の、もととなる影
響を与えることになる加工技術である。尚、RIE加工
の加工手段にて、水晶板の表面上に発生した、加工変質
層(非晶質、又は酸化膜、又は化合物層)を除去する手
段としては、機械的な研磨加工手段として使用する機械
は、如何なる機械を使用してもよいし、又、水晶板の厚
さとして、0.1μmから1μm程度を除去すれば良い
ので、小さく裁断、例えば、厚さが10μmの場合に
は、直径が1.2mm、又は2mmの丸形状、又は角形
状に裁断して、超音波振動、又はバレル研磨などをする
か、又は人間の手作業でも、十分に、加工変質層を除去
することは出来る作業でもある。又、化学的なWet
Etchingの加工手段を使用しても、簡単に、加工
変質層を除去することが出来る作業でもあるが、水晶本
来の電気的な特性を、十分に発揮することが出来るの
は、機械的な研磨加工手段を使用して加工変質層を除去
するほうが、一段と電気的な特性が良い。
Up to the present time, the processing means of RIE processing is an excellent, processing technique, but the processing means of RIE processing is used in the electronic materials and the piezoelectric material industry, especially the quartz industry, which is the piezoelectric industry. For example, when RIE processing is performed on a quartz plate, ion particles cannot be accelerated to a speed close to the speed of light, but usually, the ion particles used in RIE processing are electrodes. A voltage of about 600 V is applied in between, and a current of about 240 W to about 300 W is applied to the ion particles at a speed of 10 k / sec.
The processing means for accelerating fluorine-based or chlorine-based ion particles at a speed of m to several hundred km and causing them to collide with the surface of the quartz plate. On the very thin surface, at the moment when the ion particles collide, the kinetic energy of the ion particles generates several thousand degrees Celsius (for example, the temperature rises to about 3000 degrees Celsius from 1,500 degrees Celsius. , Quartz and quartz are melted, the melting temperature is 1,140 ° C.), on the surface of the quartz plate due to heat, the surface of the quartz plate is melted, On the surface of the quartz plate, an extremely thin amorphous (eg, about 0.2 to 1.0 μm) amorphous (not crystalline) amorphous quartz or fluorine ion is chemically separated from the oxygen and quartz of the quartz. By reacting, Parts of the silicon film, or the other oxide film), the damaged layer can be,
A phenomenon occurs in which the original electrical characteristics of the crystal are extremely reduced, and the shape of the oscillation waveform is deteriorated. Further, the processing-affected layer (amorphous portion) generated when processing the quartz plate using the RIE process is slightly proportional to the processed thickness of the quartz plate, but hardly proportional thereto. Thus, for example, when the quartz plate is shaved off by 60 μm, when it is 10 μm, or when it is several μm, the thickness of the work-affected layer is about 0.2 μm to several μm, which is almost the same thickness. A work-affected layer occurs. However,
Initially, fine scratches and irregularities formed by enlarging impurities when mechanical polishing is performed increase in proportion to the thickness to be removed. The ratio is 10 μm using RIE processing. When scraping, irregularities of about 0.1 μm to 1.0 μm are formed.
%, Which is an area that can be neglected. Also, the thickness of the unevenness (deformed layer) generated when processing the quartz plate using the processing means of RIE processing is determined by the ion The speed at which the particles are accelerated and collided with the quartz plate is several km / sec, 10 km / sec, and 100 km / sec. When it is desired to increase the size (when it is desired to reduce the size of the affected layer), it is preferable that the acceleration of the ion particles be made to strike the crystal plate at a low speed. However, the collision of the ion particles is still the same, so that the size of the ion particles becomes larger or smaller, and irregularities (work-affected layers) occur. As a means for solving the above, an amorphous (work-affected layer) formed on the surface of a quartz plate generated by RIE processing
Of the part, mechanical polishing means, or chemical Wet
By removing using Etching means,
Originally, it was discovered that the electrical characteristics of quartz can be exhibited, which means that high-precision machining such as thinning of future quartz oscillators and quartz resonators will be performed. In addition to the development of technology, the impact on the industry of processing electronic materials and piezoelectric materials is incalculable, the development of processing technology, and in the future, the fundamental wave for the future communication and electronic industries, The fact that it has been found that a crystal resonator and a crystal resonator capable of oscillating at several tens of GHZ or more can be easily manufactured is a fundamental influence of a revolutionary and industrial revolution that will occur in the future. Is a processing technology that will give In addition, as a means for removing an affected layer (amorphous or oxide film, or a compound layer) generated on the surface of the quartz plate by the processing means of the RIE processing, a mechanical polishing means is used. Any machine may be used, and it is only necessary to remove about 0.1 μm to 1 μm as the thickness of the quartz plate, so it is cut small, for example, when the thickness is 10 μm, It is possible to cut the processed layer by ultrasonic vibration, barrel polishing, or the like by cutting it into a round shape or a square shape with a diameter of 1.2 mm or 2 mm, or even manually by humans. It can be done. Also, chemical Wet
Even if the etching means is used, it is possible to easily remove the deteriorated layer, but the electrical characteristics inherent in quartz can be sufficiently exhibited by mechanical polishing. The use of the processing means to remove the processing-damaged layer has better electrical characteristics.

【0101】上述したように、本発明によれば、従来困
難とされた厚みよりも、薄い、圧電素子及び、その加工
方法を提供することができ、これにより副振動の少な
い、振動子を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric element and a method of processing the piezoelectric element which are thinner than conventionally difficult thicknesses, thereby providing a vibrator with less auxiliary vibration. can do.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の加工方法の概略を示す説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory view showing an outline of a processing method of the present invention.

【図2】 水晶振動子の製作例1を示すもので、(a)
は振動子の断面形状、(b)は振動子のノマルスキマイ
クログラフ、(c)はリアクタンス周波数特性を示すも
のである。表材はATカットで、素材の厚みは103μ
m、径は5mm、加工寸法は厚さ25μm、曲率半径は
30mmである。
FIGS. 2A and 2B show a first example of manufacturing a quartz oscillator, and FIG.
7A shows a cross-sectional shape of the vibrator, FIG. 6B shows a Nomarski micrograph of the vibrator, and FIG. 6C shows a reactance frequency characteristic. The surface material is AT cut, the thickness of the material is 103μ
m, the diameter is 5 mm, the processing size is 25 μm in thickness, and the radius of curvature is 30 mm.

【図3】 水晶振動子の製作例2を示すもので、(a)
は振動子の断面形状、(b)はリアクタンス周波数特性
を示すものである。表材はATカットで、素材の厚みは
103μm、径は5mm、加工寸法は厚さ9μm、曲率
半径は200mmである。
FIGS. 3A and 3B show a second example of manufacturing a crystal unit, and FIG.
Shows the cross-sectional shape of the vibrator, and (b) shows the reactance frequency characteristics. The surface material is AT cut, the thickness of the material is 103 μm, the diameter is 5 mm, the processing size is 9 μm in thickness, and the radius of curvature is 200 mm.

【図4】 水晶振動子の製作例3を示すもので、(a)
は振動子の断面形状、(b)はリアクタンス周波数特性
を示すものである。表材はATカットで、素材の厚みは
77μm、径は5mm、加工寸法は厚さ27μmであ
る。
FIG. 4 shows a third example of manufacturing a quartz oscillator, in which (a)
Shows the cross-sectional shape of the vibrator, and (b) shows the reactance frequency characteristics. The surface material is AT cut, the thickness of the material is 77 μm, the diameter is 5 mm, and the processing size is 27 μm.

【図5】 表材はATカットで、厚みが厚い水晶振動子
のリアクタンス周波数特性図である。
FIG. 5 is a diagram showing a reactance frequency characteristic of a crystal resonator having an AT cut and a thick quartz resonator.

【図6】 表材はATカットで、厚みが厚い水晶振動子
のリアクタンス周波数特性図である。
FIG. 6 is a diagram showing a reactance frequency characteristic of a quartz crystal unit having a thick AT-cut surface material.

【図7】 表材はATカットで、厚みが薄い水晶振動子
のリアクタンス周波数特性図である。
FIG. 7 is a diagram showing the reactance frequency characteristics of a quartz crystal unit having a thin AT-cut surface material.

【図8】 表材はATカットで、厚みが薄い水晶振動子
のリアクタンス周波数特性図である。
FIG. 8 is a diagram showing a reactance frequency characteristic of a thin quartz crystal unit in which a surface material is AT-cut and has a small thickness.

【図9】 表材はATカットで、厚みがさらに薄い水晶
振動子のリアクタンス周波数特性図である。
FIG. 9 is a diagram showing the reactance frequency characteristics of a quartz oscillator having a thinner AT material and a thinner thickness.

【図10】表材はATカットで、厚みがさらに薄い水晶
振動子のリアクタンス周波数特性図である。
FIG. 10 is a diagram showing the reactance frequency characteristics of a quartz oscillator having a thinner AT material and a thinner thickness.

【図11】本発明の加工方法における第1の加工補助具
の断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of a first processing aid in the processing method of the present invention.

【図12】本発明の加工方法における第2の加工補助具
の断面図である。
FIG. 12 is a sectional view of a second processing aid in the processing method of the present invention.

【図13】第1の加工補助具に第2の加工補助具と水晶
板をセットした状態の断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view of a state in which a second processing aid and a quartz plate are set on the first processing aid.

【図14】本発明の加工装置の他の例を示す断面図であ
る。
FIG. 14 is a sectional view showing another example of the processing apparatus of the present invention.

【図15】本発明の加工装置の他の例を示す断面図であ
る。
FIG. 15 is a sectional view showing another example of the processing apparatus of the present invention.

【図16】本発明の加工装置をラッピングプレートに挟
んだ状態を示す断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a state where the processing apparatus of the present invention is sandwiched between lapping plates.

【図17】本発明の加工装置における、他の加工補助具
の平面図である。
FIG. 17 is a plan view of another processing aid in the processing apparatus of the present invention.

【図18】図13の加工補助具で製作された水晶板の断
面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view of a quartz plate manufactured using the processing aid of FIG.

【図19】図13の加工補助具で製作された水晶板の断
面図である。
19 is a cross-sectional view of a quartz plate manufactured using the processing aid of FIG.

【図20】ラッピングプレートの運動を示す平面図であ
る。
FIG. 20 is a plan view showing the movement of the wrapping plate.

【図21】ラッピングプレートの運動を示す平面図であ
る。
FIG. 21 is a plan view showing the movement of the wrapping plate.

【図22】本発明の実施例を示す上面図である。FIG. 22 is a top view showing an embodiment of the present invention.

【図23】本発明の実施例を示す断面図である。FIG. 23 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図24】本発明の実施例を示す断面図である。FIG. 24 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図25】本発明の加工装置の例を示す断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view showing an example of the processing apparatus of the present invention.

【図26】図25、又はその他の装置で製作された水晶
板の断面図である。
FIG. 26 is a cross-sectional view of a quartz plate manufactured by using FIG. 25 or another apparatus.

【図27】加工補助具の他の例を示す断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view showing another example of the processing aid.

【図28】加工補助具の他の例を示す断面図である。FIG. 28 is a cross-sectional view showing another example of the processing aid.

【図29】加工補助具の他の例を示す断面図である。FIG. 29 is a cross-sectional view showing another example of the processing aid.

【図30】本発明の実施例を示す断面図である。FIG. 30 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図31】本発明の実施例を示す上面図である。FIG. 31 is a top view showing an embodiment of the present invention.

【図32】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
である。
FIG. 32 is a sectional view showing a processing method according to an embodiment of the present invention.

【図33】本発明の実施例における加工工具を示す側面
図である。
FIG. 33 is a side view showing a working tool according to an embodiment of the present invention.

【図34】本発明の実施例における砥石の実施例を示す
側面図及びそのA−A断面図である。
FIG. 34 is a side view showing an example of a grindstone according to an example of the present invention and a sectional view taken along the line AA of the example.

【図35】本発明の実施例における加工された実施例を
示す断面図である。
FIG. 35 is a cross-sectional view showing a processed embodiment in the embodiment of the present invention.

【図36】本発明の実施例における砥石の他の例を示す
側面図及び平面図である。
FIG. 36 is a side view and a plan view showing another example of the grindstone in the embodiment of the present invention.

【図37】本発明の実施例における加工工具の他の例を
示す断面図である。
FIG. 37 is a sectional view showing another example of the working tool according to the embodiment of the present invention.

【図38】本発明の実施例における加工工具の他の例を
示す断面図である。
FIG. 38 is a sectional view showing another example of the working tool according to the embodiment of the present invention.

【図39】本発明の実施例における加工工具の他の例を
示す断面図である。
FIG. 39 is a sectional view showing another example of the working tool according to the embodiment of the present invention.

【図40】本発明の実施例における加工工具の、実際の
製作図を示す側面図及び上面図である。
FIG. 40 is a side view and a top view showing an actual production drawing of the working tool in the embodiment of the present invention.

【図41】本発明の実施例における加工工具の、実際の
製作図を示す拡大図の断面図及び側面図である。
FIG. 41 is an enlarged cross-sectional view and a side view showing an actual manufacturing drawing of the working tool according to the embodiment of the present invention.

【図42】本発明の実施例における加工された実施例を
示す断面図である。
FIG. 42 is a cross-sectional view showing a processed embodiment in the embodiment of the present invention.

【図43】本発明の実施例における加工された実施例を
示す断面図である。
FIG. 43 is a cross-sectional view showing a processed embodiment in the embodiment of the present invention.

【図44】図13の加工補助具で製作された水晶板の断
面図である。
FIG. 44 is a cross-sectional view of a quartz plate manufactured using the processing aid of FIG.

【図45】図13の加工補助具で製作された水晶板の断
面図である。
FIG. 45 is a cross-sectional view of a quartz plate manufactured using the processing aid of FIG. 13;

【図46】図14の加工補助具で製作された水晶板の断
面図である。
FIG. 46 is a cross-sectional view of a quartz plate manufactured using the processing aid of FIG.

【図47】本発明の実施例を示す断面図である。FIG. 47 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図48】本発明の実施例を示す上面図である。FIG. 48 is a top view showing the embodiment of the present invention.

【図49】本発明の実施例を示す上面図である。FIG. 49 is a top view showing the embodiment of the present invention.

【図50】本発明の実施例を示す断面図である。FIG. 50 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図51】本発明の実施例を示す断面図である。FIG. 51 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図52】本発明の実施例を示す断面図である。FIG. 52 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図53】本発明の実施例を示す断面図である。FIG. 53 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図54】本発明の実施例を示す断面図であるFIG. 54 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図55】本発明の実施例を示す断面図である。FIG. 55 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図56】本発明の実施例を示す断面図である。FIG. 56 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図57】素材はATカットで、厚みが、薄い、水晶振
動子のリアクタンス周波数特性図である。
FIG. 57 is a diagram showing a reactance frequency characteristic of a quartz oscillator which is made of an AT-cut material and has a small thickness.

【図58】素材はATカットで、厚みが、一段と薄い、
水晶振動子のリアクタンス周波数特性図である。
[FIG. 58] The material is AT cut, and the thickness is much thinner.
FIG. 3 is a diagram showing the reactance frequency characteristics of the crystal unit.

【図59】素材はATカットで、厚みが、一段と薄い、
水晶振動子のリアクタンス周波数特性図である。
[FIG. 59] The material is AT cut, and the thickness is much thinner.
FIG. 3 is a diagram showing the reactance frequency characteristics of the crystal unit.

【図60】素材はATカットで、厚みがさらに、一段と
薄い、水晶振動子のリアクタンス周波数特性図である。
FIG. 60 is a diagram showing a reactance frequency characteristic of a crystal unit, which is made of an AT-cut material and has a further thinner thickness.

【図61】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
及び上面図である。
FIG. 61 is a sectional view and a top view showing a processing method according to an embodiment of the present invention.

【図62】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
である。
FIG. 62 is a sectional view showing a processing method according to an embodiment of the present invention.

【図63】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
である。
FIG. 63 is a cross-sectional view showing a processing method according to an embodiment of the present invention.

【図64】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
である。
FIG. 64 is a cross-sectional view showing a working method according to an embodiment of the present invention.

【図65】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
及び上面図である。
FIG. 65 is a cross-sectional view and a top view showing a processing method according to an embodiment of the present invention.

【図66】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
及び上面図である。
FIG. 66 is a cross-sectional view and a top view showing a processing method according to an embodiment of the present invention.

【図67】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
及び上面図である。
FIG. 67 is a cross-sectional view and a top view showing a processing method according to an embodiment of the present invention.

【図68】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
及び上面図である。
FIG. 68 is a cross-sectional view and a top view showing a processing method according to an embodiment of the present invention.

【図69】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
及び上面図である。
FIG. 69 is a cross-sectional view and a top view showing a processing method according to an embodiment of the present invention.

【図70】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
及び上面図である。
70A and 70B are a cross-sectional view and a top view illustrating a processing method according to an embodiment of the present invention.

【図71】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
である。
FIG. 71 is a cross-sectional view showing a working method according to an embodiment of the present invention;

【図72】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
である。
FIG. 72 is a cross-sectional view showing a working method according to an embodiment of the present invention.

【図73】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
である。
FIG. 73 is a cross-sectional view showing a working method according to an embodiment of the present invention;

【図74】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
である。
FIG. 74 is a cross-sectional view showing a working method according to an embodiment of the present invention.

【図75】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
である。
FIG. 75 is a cross-sectional view showing the working method according to the embodiment of the present invention;

【図76】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
である。
FIG. 76 is a cross-sectional view showing the working method according to the embodiment of the present invention;

【図77】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
である。
FIG. 77 is a cross-sectional view showing the working method according to the embodiment of the present invention;

【図78】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
である。
FIG. 78 is a cross-sectional view showing a working method according to an embodiment of the present invention.

【図79】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
である。
FIG. 79 is a cross-sectional view showing a working method according to an embodiment of the present invention.

【図80】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
である。
FIG. 80 is a sectional view showing a processing method according to an embodiment of the present invention.

【図81】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
である。
FIG. 81 is a cross-sectional view showing a working method according to an embodiment of the present invention.

【図82】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
である。
FIG. 82 is a sectional view showing a processing method according to an embodiment of the present invention.

【図83】本発明の実施例による加工方法を示す断面図
である。
FIG. 83 is a cross-sectional view showing the working method according to the embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ボール砥石、2 主軸、3 円筒形状磁石、4 水
晶板、5 研削スピンドル、6 工具保持具、11 第
1の加工補助具、12 リング形状又は4角形状又はそ
の他の形状の溝又は段差、13 水晶板、14 円形状
又はその他の形状をした溝、15 スウェード、16
孔、17 下部ラッピングプレート、18 上部ラッピ
ングプレート、19 第2の加工補助具、21及び54
円筒、22 受圧面、23及び24 電極、25 増
幅器、30 丸棒、31 チャック、32,32’,3
2”,32”’及び32”” 研削又は研磨用砥石、3
2(a) 溝、33,33’及び33” 加工工具、3
4 ツール保持具、35支持アーム、36 軸受、37
キャリア、38 インターナルギア、39 太陽ギ
ア、40 エアノズル、41 噴水ノズル、42及び4
3 モータ、44研磨具、45 接着テープ、46 穴
又は空間部分、47 保持部分、48 固定用枠、49
金線、50 電極、51 保持部分、52 溝、53
スムーズライン、55 栓、56 保持部分、57
ダイヤモンド砥粒、58 圧電板、59 接着剤層、6
0 松脂、61 第3の加工補助具、62 空間部分、
63穴を形成したマスク板、64 穴、65 研磨剤、
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ball whetstone, 2 spindles, 3 cylindrical magnets, 4 quartz plates, 5 grinding spindles, 6 tool holders, 11 first processing aids, 12 ring or square or other shaped grooves or steps, 13 Quartz plate, 14 circular or other shaped grooves, 15 suede, 16
Hole, 17 lower lapping plate, 18 upper lapping plate, 19 second processing aid, 21 and 54
Cylinder, 22 pressure receiving surface, 23 and 24 electrodes, 25 amplifier, 30 round bar, 31 chuck, 32, 32 ', 3
2 ", 32"'and 32 "" grinding or polishing wheels, 3
2 (a) grooves, 33, 33 'and 33 "machining tools, 3
4 Tool holder, 35 support arm, 36 bearing, 37
Carrier, 38 internal gear, 39 sun gear, 40 air nozzle, 41 fountain nozzle, 42 and 4
3 motor, 44 polishing tool, 45 adhesive tape, 46 hole or space portion, 47 holding portion, 48 fixing frame, 49
Gold wire, 50 electrode, 51 holding part, 52 groove, 53
Smooth line, 55 stopper, 56 holding part, 57
Diamond abrasive, 58 piezoelectric plate, 59 adhesive layer, 6
0 rosin, 61 third processing aid, 62 space part,
Mask plate with 63 holes, 64 holes, 65 abrasives,

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // H03H 3/02 H01L 21/306 M D ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) // H03H 3/02 H01L 21/306 MD

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水晶板を、両面研磨加工機械、又は片面
研磨加工機械、又はその他の研磨加工機械を使用して、
研磨加工した水晶板(例えば、水晶板の厚さを80μm
として、水晶板の直径を2インチとする)を、片面、又
は両面から、RIE(Reactive Ion Et
ching)加工などの、化学的なエッチング加工を行
って、数10μm前後(例えば、60μmとする)を、
除去した後、RIE加工などの、化学的なエッチング加
工によって発生する数μmの凸凹(例えば、RIE加工
にて、60μm除去すると、約0.2μmから3μm
の、ダメージ層、又は加工変質層、又は凸凹が発生す
る)を、再度、両面研磨加工機械、又は片面研磨加工機
械、又はフロートポリシング機械、又はその他の研磨加
工手段によって研磨加工をする、水晶板などの圧電素
材、又はシリコン、ガリウムヒ素などの電子材料を加工
することを特徴とする、圧電素子の加工方法。
1. A quartz plate is polished using a double-side polishing machine, a single-side polishing machine, or another polishing machine.
Polished quartz plate (for example, the thickness of the quartz plate is 80 μm
RIE (Reactive Ion Et) from one side or both sides
(Ching) process or the like, and a chemical etching process is performed to reduce the number of
After the removal, irregularities of several μm generated by chemical etching such as RIE (for example, about 0.2 μm to 3 μm when removed by 60 μm by RIE)
Again, a damaged layer or a damaged layer, or unevenness is generated), and then polished again by a double-side polishing machine, a single-side polishing machine, a float polishing machine, or other polishing means. A method for processing a piezoelectric element, comprising processing a piezoelectric material such as silicon or an electronic material such as silicon or gallium arsenide.
【請求項2】 第1の加工補助具の上面に、リング形状
又は4角形状又はその他の形状の溝又は段差を形成し、
その溝又は段差の、深さよりも、やや高い、円筒形状又
はその他の形状の、硬質ガラス、又は鉄、又はその他の
素材などで出来ている、第2の加工補助具を、前記溝又
は段差に、はめ込み、前記第2の、加工補助具の、第1
の加工補助具、上面からの、突出高さと、同じか、又は
突出高さよりも、少し低いか、又は高い、円板状又はそ
の他の形状の、圧電素子被研磨物を設置し、前記圧電素
子被研磨物の上面にある上部ラッピングプレート(上の
上板)と、前記第1の加工補助具の下面にある下部ラッ
ピングプレート(下の上板)の、上下2枚のラッピング
プレートを使用し、極く、薄い加工物を、研磨加工する
ことを特徴とする、圧電素子の加工方法。
2. A ring or square or other shape groove or step is formed on the upper surface of the first processing aid,
The groove or step, a little higher than the depth, a cylindrical or other shape, hard glass, or iron, or other materials, the second processing aid, the groove or step, , Fit, the second of the processing aids, the first
A processing aid from the upper surface, the same as the protruding height, or slightly lower or higher than the protruding height, a disk-shaped or other shape, a piezoelectric element to be polished is installed, the piezoelectric element Using two upper and lower lapping plates, an upper lapping plate (upper upper plate) on the upper surface of the object to be polished and a lower lapping plate (lower upper plate) on the lower surface of the first processing aid, A method for processing a piezoelectric element, comprising polishing an extremely thin workpiece.
【請求項3】 前記第1の加工補助具の、上面に形成し
た、円形状又はその他の形状の溝又は段差に水溶液など
の液体を入れ、この液体に、前記圧電素子被研磨物下面
の、周囲が密着するように、前記圧電素子被研磨物を、
前記第1の加工補助具上に載置(ただ置くだけ)し、前
記液体の、表面張力を使用するか、又は氷結させること
で、前記第1の加工補助具と、前記圧電素子被研磨物と
を、固着することを特徴とする請求項2記載の圧電素子
の加工方法。
3. A liquid such as an aqueous solution is put into a circular or other shaped groove or step formed on the upper surface of the first processing aid, and the lower surface of the object to be polished of the piezoelectric element is placed in the liquid. The piezoelectric element to be polished so that the periphery is in close contact,
The first processing aid and the object to be polished are placed on the first processing aid by merely using the surface tension of the liquid or by freezing the liquid. 3. The method for processing a piezoelectric element according to claim 2, wherein
【請求項4】 前記第1の加工補助具の、上面に載置し
た水を含ませた、親水性薄板の上に、前記圧電素子被研
磨物を載置し、前記親水性薄板に含ませた、水の表面張
力を使用することで、前記第1の加工補助具と、前記圧
電素子被研磨物とを、固着することを特徴とする請求項
2ないし3のいずれかの項に記載の圧電素子の加工方
法。
4. The piezoelectric element to be polished is placed on a hydrophilic thin plate containing water placed on the upper surface of the first processing aid and is contained in the hydrophilic thin plate. 4. The method according to claim 2, wherein the first processing aid and the object to be polished are fixed to each other by using surface tension of water. 5. Processing method of piezoelectric element.
【請求項5】 前記第1の加工補助具に、複数の孔を形
成し、この孔に、水飴、蜂蜜、接着剤のボンド又はグリ
ース又はその他の接着剤などの、粘性物質を充填するこ
とで、前記圧電素子被研磨物下面を、前記粘性物質で密
着させるか、又は真空の吸着力を使用して、前記第1の
加工補助具と、前記圧電素子被研磨物とを、孔の面積だ
けで、接着剤、又は真空の吸着力を使用して、固着する
ことを特徴とする請求項2ないし4のいずれかの項に記
載の圧電素子の加方法。
5. A plurality of holes are formed in the first processing aid, and the holes are filled with a viscous substance such as starch syrup, honey, an adhesive bond or grease or other adhesive. The lower surface of the object to be polished is adhered with the viscous substance, or the first processing aid and the object to be polished are separated by the area of a hole by using a vacuum attraction force. The method according to any one of claims 2 to 4, wherein the fixing is performed using an adhesive or a vacuum suction force.
【請求項6】 前記第1の加工補助具と、第2の加工補
助具を、松脂、パラフィン、澱粉糊又はその他の接着剤
を使用して、固定することを特徴とする請求項2ないし
4のいずれかの項に記載の圧電素子の方法。
6. The first processing aid and the second processing aid are fixed using rosin, paraffin, starch paste, or another adhesive. The method of the piezoelectric element according to any one of the above items.
【請求項7】 前記第1の加工補助具を、硬質ガラス、
又は鉄などの、金属を使用して製作し、第2の加工補助
具を、超鋼又は、鉄又は、硬質ガラス又は、ガラスに類
似の素材を使用して、製作することを特徴とする、請求
項2ないし6のいずれかの項に記載の圧電素子の加工方
法。
7. The first processing aid is made of hard glass,
Or using a metal, such as iron, and manufacturing the second processing aid using a super-steel or iron or hard glass or a material similar to glass. A method for processing a piezoelectric element according to claim 2.
【請求項8】 圧電素子被研磨物にマスクをかけてマ
スキングし、中心部分だけを、例えば、CF、C
又はCHFなどを使用して、RIE加工、イオンミ
ーリング、又はプラズマエッチング、又はその他の化学
的なWetエッチング手段を使用して、平板形状、Bi
−Convex型形状又は凹レンズ形状(逆MESA形
状)に、加工した後、その後の加工手段として、両面研
磨加工機械、又は片面研磨加工機械又はフロートポリシ
ング機械又はその他の研磨加工手段を使用して、エッチ
ング加工を行った、加工面の表面、又は裏面の加工面
を、機械的に研磨加工を行うことを特徴とする圧電素子
の加工方法。
8. A mask is applied to the object to be polished with a mask by masking, and only the center portion is made of, for example, CF 4 , C 2 F.
6 or using such CHF 3, RIE processing, using an ion milling or plasma etching, or other chemical Wet etching means, a flat plate shape, Bi
After processing into a Convex type shape or a concave lens shape (inverted MESA shape), etching is performed using a double-side polishing machine, a single-side polishing machine, a float polishing machine or other polishing means as a subsequent processing means. A method for processing a piezoelectric element, comprising mechanically polishing a processed surface or a processed surface on a back surface.
【請求項9】 加工補助具に、水晶版を保持させて、片
面は水晶板の一面を研磨加工し、もう一方の片面は、加
工補助具の一面を、両面研磨加工機械を使用して、上と
下から、同時に研磨加工することで、両面研磨加工機械
を、片面研磨加工機械として使用する、圧電素子の研磨
加工方法。
9. A processing auxiliary tool holds a crystal plate, and one side is polished on one side of a quartz plate, and the other one side is processed on one side of a processing auxiliary tool using a double-side polishing machine. A method for polishing a piezoelectric element, wherein a double-side polishing machine is used as a single-side polishing machine by simultaneously polishing from above and below.
【請求項10】 凹レンズ形状に加工した水晶板の表
面、又は裏面を、加工補助具を使用して保持し、片面は
水晶板の凹レンズ形状の表面、又は裏面を、もう一方の
片面は、加工補助具の一面を、両面研磨加工機械を使用
して、上と下から、同時に研磨加工する、圧電素子の研
磨加工方法。
10. A front or back surface of a quartz plate processed into a concave lens shape is held by using a processing aid, one surface of which is a concave or convex surface of the quartz plate, and the other surface is processed. A polishing method for a piezoelectric element, wherein one side of an auxiliary tool is simultaneously polished from above and below using a double-side polishing machine.
【請求項11】 水晶板を凹レンズ形状に加工し、凹レ
ンズ形状に加工した面を、加工補助具を使用して保持
し、片面は凹レンズ形状に加工した裏面を、もう一方の
片面は、加工補助具の一面を、両面研磨加工機械を使用
して、上と下から、同時に研磨加工する、極く薄い、圧
電素子を加工する、圧電素子の研磨加工方法。
11. A quartz plate processed into a concave lens shape, a surface processed into a concave lens shape is held by using a processing aid, one surface is processed into a concave lens shape, and the other surface is processed into a concave lens shape. A polishing method for a piezoelectric element, in which an extremely thin, piezoelectric element is processed by simultaneously polishing one side of the tool from above and below using a double-side polishing machine.
【請求項12】 一面又は両面を、凹レンズ形状、Co
ncavo−Convex型形状、又はBi−Conv
ex型形状に加工した水晶板を、両面研磨加工機械を使
用して、上と下から、同時に研磨加工し、極く薄い、圧
電素子を加工する、圧電素子の研磨加工方法。
12. One or both surfaces are formed in a concave lens shape, Co
ncavo-Convex type shape or Bi-Conv
A polishing method for a piezoelectric element, in which an ex-shaped quartz plate is simultaneously polished from above and below using a double-side polishing machine to process an extremely thin piezoelectric element.
【請求項13】 凹レンズ形状に加工した水晶板の、凹
レンズ形状の内部に、松脂又はパラフィン又はその他の
樹脂を注入して、凹レンズ形状内部の強度を補強した、
水晶板を、両面研磨加工機械、又は片面研磨加工機械を
使用して、上と下から、同時に研磨加工するか、又は片
面研磨加工機械を使用して研磨加工する、圧電素子の研
磨加工方法。
13. A mortar, paraffin or other resin is injected into the concave lens shape of a quartz plate processed into a concave lens shape to reinforce the strength inside the concave lens shape.
A polishing method for a piezoelectric element, wherein a quartz plate is simultaneously polished from above and below using a double-side polishing machine or a single-side polishing machine, or is polished using a single-side polishing machine.
【請求項14】 加工補助具の材質を、酸化セリウムな
どの研磨剤では研磨が出来にくい、硬質ガラス、プラス
チックス、又は超鋼、又は鉄などの金属を使用して作
り、加工補助具の一面の加工が出来にくい条件とするこ
とを特徴とする請求項2ないし13のいずれかの項に記
載の圧電素子の研磨加工方法。
14. The material of the processing aid is made of hard glass, plastics, or a metal such as super steel or iron, which is hard to be polished with an abrasive such as cerium oxide. 14. The method for polishing a piezoelectric element according to claim 2, wherein a condition is set such that the processing is difficult.
【請求項15】 水晶板などの圧電素材を、凹レンズ形
状に、化学的なWet Etching、プラズマエッ
チング、又は機械加工などを使用して、凹レンズ形状に
加工した水晶板の凹レンズ形状部分に,松脂又はパラフ
ィン又は膠又はその他の樹脂を注入して、凹レンズ形状
内部の強度を補強した後、凹レンズ形状を形成している
表面と裏面を同時に、両面研磨加工機械を使用して研磨
加工する、圧電素子の研磨加工方法。
15. A resin material, such as quartz plate, is formed into a concave lens shape by chemical wet etching, plasma etching, machining, or the like. After injecting paraffin or glue or other resin to reinforce the strength inside the concave lens shape, the front and back surfaces forming the concave lens shape are polished at the same time using a double-side polishing machine. Polishing method.
【請求項16】 円筒の中央部に、水晶又は、ニオブ酸
リチウム、ニオブ酸カリウム又は、その他の単結晶又
は、チタン酸バリウム又は、圧電セラミックス又は、そ
の他のセラミックスなどの、圧電効果を有する材質から
なる受圧面を形成し、その受圧面に、一対の電極を形成
することを特徴とする圧電素子の加工方法。
16. A material having a piezoelectric effect such as quartz, lithium niobate, potassium niobate, or another single crystal, barium titanate, piezoelectric ceramics, or other ceramics is provided at the center of the cylinder. A method for processing a piezoelectric element, comprising: forming a pressure receiving surface; and forming a pair of electrodes on the pressure receiving surface.
【請求項17】 円筒と受圧面が、圧電効果を有する一
体の材質である請求項16記載の圧電素子の加工方法。
17. The method for processing a piezoelectric element according to claim 16, wherein the cylinder and the pressure receiving surface are made of an integral material having a piezoelectric effect.
【請求項18】 圧電効果を有する、材質からなる丸棒
の、両端部分から、それぞれ研削手段を用いて穴を開
け、前記丸棒の、中央部に、所定の厚みの受圧面を形成
し、さらに、その受圧面に、円筒の、左右から進入し
た、空気振動が、中央部分にて、共鳴することが出来る
ように、受圧面の外周部分に、左右から進入した、空気
振動が、行き来することが出来るように、穴又は空間部
分を形成して、円筒の左右から進入した、空気振動が、
円筒の中心部分にて、共鳴して、共鳴現象を起こし、中
心部分に位置する、受圧面を、より強く、振動させるこ
とを特徴とする圧電素子の加工方法。
18. A round bar made of a material having a piezoelectric effect, holes are drilled from both ends using a grinding means, and a pressure-receiving surface having a predetermined thickness is formed at the center of the round bar. Furthermore, the air vibrations, which have entered the outer peripheral portion of the pressure receiving surface from the left and right, come and go, so that the air vibration of the cylinder, which has entered the pressure receiving surface from the left and right, can resonate at the central portion. In order to be able to form a hole or space part, the air vibration entered from the left and right of the cylinder,
A method for processing a piezoelectric element, characterized by causing resonance at a central portion of a cylinder to cause a resonance phenomenon and causing a pressure-receiving surface located at the central portion to vibrate more strongly.
【請求項19】 圧電効果を有する、材質からなる丸棒
の、両端部から、それぞれ研削手段を用いて、円筒形状
の穴を開け、前記丸棒の、中央部に、所定の厚みの受圧
面を形成し、その受圧面に、一対の電極を設けて、外部
の空気振動を増幅した、電気信号を得ることを特徴とす
る圧電素子の加工方法。
19. A cylindrical hole is formed from both ends of a round bar made of a material having a piezoelectric effect by using a grinding means, and a pressure-receiving surface having a predetermined thickness is formed at the center of the round bar. Forming a pair of electrodes on a pressure receiving surface thereof to amplify external air vibration and obtain an electric signal.
【請求項20】 研削手段は、樽状の砥石の表面に溝を
形成し、その溝に空気、又は液体を噴射することで前記
砥石を回転させるか、またはその他の機械的な手段を使
用して、前記樽状の砥石を回転させるものである請求項
19記載の圧電素子の加工方法。
20. The grinding means forms a groove on the surface of the barrel-shaped grindstone, and rotates the grindstone by injecting air or liquid into the groove, or uses other mechanical means. 20. The method for processing a piezoelectric element according to claim 19, wherein the barrel-shaped grindstone is rotated.
【請求項21】 真球に近い鋼球を使用して、樽状の砥
石を形成する請求項19または20記載の圧電素子の加
工方法。
21. The method for processing a piezoelectric element according to claim 19, wherein the barrel-shaped grindstone is formed using a steel ball close to a true sphere.
【請求項22】 水晶板の中心部分に、金などの金属を
使用して、蒸着、又はメッキを行い、蒸着などの手段を
使用して、金属部分を形成している、水晶板の中心部分
に、細い金線を結線し、水晶板の電極として使用し、金
線を使用して、水晶板に電圧を印加する、圧電素子の加
工方法。
22. A central portion of the quartz plate, in which a metal such as gold is used for vapor deposition or plating on a central portion of the quartz plate, and a metal portion is formed using means such as vapor deposition. A method for processing a piezoelectric element, wherein a thin gold wire is connected and used as an electrode of a quartz plate, and a voltage is applied to the quartz plate using the gold wire.
【請求項23】 水晶板に、Bi−Convex型形
状、Plano−Convex型形状、及び凹レンズ型
形状(inverted−mesa型形状)に、機械研
磨加工、又は化学的なWetエッチング手段にて加工し
た後、Bi−Convex型形状、Plano−Con
vex型形状、Concavo−Convex型形状、
及び凹レンズ型形状を形成している面の、裏面、又は両
面から、再度、RIE加工、又は化学的なWetエッチ
ング加工を行って、Bi−Covex型形状、Plan
o−Convex型形状、及び凹レンズ型形状を、相似
形状、又は相対的に、縮小して、極く、薄く加工した
後、仕上げ工程の加工として、機械研磨加工をする、圧
電素子の加工方法。
23. A quartz plate is processed into a Bi-Convex type shape, a Plano-Convex type shape, and a concave lens type shape (inverted-mesa type shape) by mechanical polishing or chemical wet etching. , Bi-Convex type shape, Plano-Con
vex type shape, Concavo-Convex type shape,
RIE processing or chemical wet etching processing is again performed from the back surface or both surfaces of the surface forming the concave lens shape, and the Bi-Covex shape, Plan
A method for processing a piezoelectric element, wherein an o-Convex-shaped shape and a concave lens-shaped shape are reduced to a similar shape or relatively reduced, extremely thinned, and then mechanically polished as a finishing process.
【請求項24】 水晶板を、平板形状、又は凹レンズ型
形状、又はその他の形状に、RIE加工、又はその他の
化学的なWetエッチング加工手段にて加工した後、平
板形状、又は凹レンズ型形状を形成している面の、裏面
から、RIE加工、プラズマエッチング、又はその他の
化学的なエッチング手段にて、数10μm、削り落と
し、平板形状、又は凹レンズ型形状の裏面を、数10μ
m、RIE加工、又はその他のエッチング手段にて、削
り落とした加工面に出来た、1μmから数μmの凸凹
を、機械加工を使用して、0.2μmから数μm程、研
磨加工して、平板形状、又は凹レンズ型形状を形成して
いる裏面を、鏡面に研磨加工するために、加工補助具を
使用して加工するか、又は加工補助具を使用することな
く、平板形状、又は凹レンズ型形状の裏面を、片面研磨
加工機械、又は両面研磨加工機械、又はその他の研磨加
工手段を使用して、0.2μmから数μm、研磨加工し
て、鏡面仕上げの加工を行う、圧電素子の加工方法。
24. After processing the quartz plate into a flat plate shape, a concave lens shape, or another shape by RIE processing or other chemical wet etching processing means, the flat plate shape or the concave lens shape is formed. From the back surface of the formed surface, by RIE processing, plasma etching, or other chemical etching means, several tens of μm, shaved, flat plate, or concave lens-shaped back surface of several tens μm
m, RIE processing, or other etching means, the surface of 1μm to several μm formed on the machined surface that has been shaved off, using a mechanical process, about 0.2μm to several μm, polishing processing, In order to polish the back surface forming the flat plate shape or the concave lens type shape to a mirror surface, processing using a processing aid, or without using a processing aid, a flat plate shape or a concave lens type Polishing of the back side of the shape, using a single-side polishing machine, or a double-side polishing machine, or other polishing processing means, polishing from 0.2 μm to several μm, and mirror-finish processing, Method.
【請求項25】 水晶板、又は石英にて出来ている石英
板に穴を形成した、マスク板を、水晶板の上に置いて、
マスキング(金属被膜))の変わりとして使用し、Re
active Ion Etching(RIE)加工
を行い、水晶板に凹レンズ形状を形成することを特徴と
する圧電素子の加工方法。
25. A mask plate, in which holes are formed in a quartz plate or a quartz plate made of quartz, placed on the quartz plate,
Used as a substitute for masking (metal coating)
A method for processing a piezoelectric element, comprising: performing active ion etching (RIE) processing to form a concave lens shape on a quartz plate.
【請求項26】 水晶などの圧電材料を、RIE加工に
て加工する場合、CF、CHF又はCなどの
フッ素系ガスとアルゴンガスの混合ガスを使用すると、
水晶などの表面精度の加工精度がよいことを特徴とする
圧電素子の加工方法。
26. When a piezoelectric material such as quartz is processed by RIE, a mixed gas of a fluorine-based gas such as CF 4 , CHF 3 or C 2 F 6 and an argon gas is used.
A method for processing a piezoelectric element, characterized in that the processing accuracy of the surface accuracy of quartz or the like is good.
【請求項27】 一面又は両面を、凹レンズ形状に加工
した水晶板を、両面研磨加工機械を使用して、上と下か
ら、同時に研磨加工し、極く薄い、圧電素子を加工す
る、圧電素子の研磨加工方法。
27. Polishing a quartz plate having one or both sides processed into a concave lens shape from the top and bottom simultaneously using a double-side polishing machine to process an extremely thin piezoelectric element. Processing method.
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