JP2022181230A - 圧電性単結晶基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノッチを有する両面が鏡面研磨された圧電性単結晶基板の表裏の判別を確実に実施できる圧電性単結晶基板及びその製造方法を提供すること。【解決手段】圧電性単結晶基板は、外周部が面取り形状であり、外周部にノッチを有する圧電性単結晶基板であって、外周部において、圧電性単結晶基板の中心を基準として、結晶方位方向に形成した第１のノッチと、第１のノッチと非対称となる位置に第２のノッチを有し、第２のノッチは、第１のノッチに対し表面粗さが相違し且つ目視判別が可能なノッチである。【選択図】図１

Description

本発明は、圧電性単結晶基板及びその製造方法に関する。

単結晶から得られる基板は、様々な材料として用いられている。例えば、タンタル酸リチウム（ＬＴ）単結晶から得られるタンタル酸リチウム単結晶基板（ＬＴ単結晶基板）やニオブ酸リチウム（ＬＮ）単結晶から得られるニオブ酸リチウム単結晶基板（ＬＮ単結晶基板）等の圧電性単結晶基板（単結晶基板）は、移動体通信機器に用いられる電気信号ノイズ除去用の表面弾性波素子（ＳＡＷフィルター）の材料として用いられている。

ＬＴ単結晶やＬＮ単結晶は、主にチョクラルスキー法で製造されており、通常、高融点の貴金属ルツボを用い、電気炉中で育成され所定の冷却速度で冷却された後、電気炉から取り出される。育成された単結晶には、熱応力による残留歪みを取り除くため、融点に近い均熱下での熱処理、更に単一分極とするためのポーリング処理、すなわち、単結晶を室温からキュリー温度以上の所定温度まで昇温させ、単結晶に電圧を印加し、電圧を印加したままキュリー温度以下の所定温度まで降温させた後、電圧印加を停止して室温まで冷却する一連の処理が施される。育成された単結晶は、ポーリング処理後、外形を整えるために外表面が研削され、円柱状に加工された単結晶インゴットからウエハ状の単結晶基板へと加工される。

円柱状の単結晶インゴットを加工する手順としては、通常、円筒研削工程、スライス工程、ベベル工程、ラッピング工程、ポリッシュ工程等の機械加工が順に行われる。また、ラッピング工程とポリッシュ工程との間に、エッチングが行われる場合もある。上記のような機械加工等を経て、単結晶インゴットからウエハ状の単結晶基板が製造される。

従来、直径１５０ｍｍφ以下の単結晶基板では図９に示すように結晶方位識別のため外周上の所定の位置にオリエンテーションフラット（ＯＦ）と呼ばれる直線部分が設けられていた。また、加工工程での表裏判定のためや両面鏡面基板の表裏判定のためにインデックスフラット（ＩＦ）と呼ばれるＯＦよりも短い直線部分が設けられていた。

しかしながら、直径１５０ｍｍφを超える単結晶基板ではＯＦ、ＩＦを設けると基板からデバイスを切り出す際の有効面積が減少すること、大口径化した単結晶基板では必然的に重量が増加し、しかもＯＦやＩＦを設けてなる単結晶基板をデバイス作製工程でスピンコータ等により高速回転させることにより加工した時には、ＯＦやＩＦが欠けていることに伴うトラブルが発生することがわかってきた。すなわち、ＯＦやＩＦを設けて成る単結晶基板は、当然ながらその外周が完全な円形でなく、ＯＦやＩＦが切り欠けられている。このような外周が切り欠けられている単結晶基板をスピンコータ等により高速回転した時には偏荷重が発生し、それに伴いそのスピンコータのロータへ真空吸着させていた単結晶基板が高速回転で離脱したり、飛散したりするというトラブルが発生する。

そこで、ＯＦやＩＦを設けて成る図９に示す単結晶基板に代えて、Ｖ字形状のノッチを設けて成る図１０に示す単結晶基板が開発された。この単結晶基板は、ＯＦに代わる結晶方位識別法として単結晶基板の外周の一端に切り込み加工をしたノッチを設けたものである。

ノッチを有する単結晶基板は、例えば、特許文献１に記載されるような以下の手順で加工される。円筒研削工程で単結晶の表面を円筒研削し、円柱状の単結晶インゴット（インゴット）に加工するとともに、インゴットの側面の特定の方向にＶ字形状の溝を形成する（この溝がインゴットをスライスした時の仮ノッチとなる）。スライス工程でインゴットをワイヤーソーで遊離砥粒を用いて円盤状の基板になるようにスライスする。ベベル工程において、スライス工程で得られた仮ノッチが形成された基板を、回転可能な基板研削用ステージ上に保持させ、基板を回転させたままステージを回転砥石に接近させて基板の外周部の端面の面取りを行う。面取り作業終了後、ステージの回転を停止するとともにステージを回転砥石から離し、回転砥石の代わりにノッチ研削用砥石を回転させるとともに、ステージをノッチ形成位置に接近させてノッチを形成する。ノッチの形成が終了した後、ラッピング工程で表裏両面を遊離砥粒を用いてラッピング加工し、エッチング工程で加工歪を除去し、その後、ポリッシュ工程で表面を片面鏡面研磨する。

上記のような、表面側を鏡面研磨し、裏面側を鏡面研磨しない圧電性単結晶基板の場合、その表裏の判別を、研磨度合いを目視することにより行うことができる。

特許４１５１１５５号公報

一方、近年においては、ＳＡＷフィルタはますます高性能化されてきている。このような高性能化したＳＡＷフィルタは圧電性単結晶基板上に描画される回路の線幅が精密化してきており、このため回路パターン露光時の線幅の精度を向上させるために圧電性単結晶基板にはその平坦度を一段と向上させる要求がなされている。圧電性単結晶基板の平坦度を一段と向上させるために、近年の圧電性単結晶基板では、その両面を同時に鏡面研磨することが多くなってきた。しかし、このように両面を鏡面研磨した圧電性単結晶基板ではその表裏の判別が表面の研削度合いでは判別できないという問題が起こった。

従来、ＯＦやＩＦを設けた単結晶基板は、ＯＦを基準にＩＦの位置により表裏を判別することができる。このため、両面を鏡面研磨した圧電性単結晶基板であっても、常にＯＦとＩＦが存在するため、容易に基板の表裏（表の面と裏面）の判別が可能である。

一方、ノッチを設けた単結晶基板は、両面を鏡面研磨した場合、表面・裏面の外観は全く同一であるため、その表裏の判別ができないという問題が起こる。

そこで、本発明は、ノッチを有する圧電性単結晶基板の表裏の判別を容易に確実に実施でき、特に、ノッチを有する両面が鏡面研磨された圧電性単結晶基板の表裏の判別を確実に実施できる圧電性単結晶基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の態様によれば、外周部が面取り形状であり、外周部にノッチを有する圧電性単結晶基板であって、外周部において、圧電性単結晶基板の中心を基準として、結晶方位方向に形成した第１のノッチと、第１のノッチと非対称となる位置に第２のノッチを有し、第２のノッチは、第１のノッチに対し表面粗さが相違し且つ目視判別可能なノッチである、圧電性単結晶基板が提供される。

また、本発明の態様の圧電性単結晶基板において、第２のノッチは、圧電性単結晶基板の中心を基準として第１のノッチとなす角度が４５°以下である構成でもよい。また、第２のノッチは、半透明である構成でもよい。また、圧電性単結晶基板は、両面が鏡面である構成でもよい。

また、本発明の態様によれば、圧電性単結晶基板の製造方法であって、外周部にベベル加工が施された圧電性単結晶の薄板に対し、外周部において、薄板の中心を基準として結晶方位方向に第１のノッチを形成し、第１のノッチと非対称となる位置に、第１のノッチに対し表面粗さが相違し且つ目視判別が可能な第２のノッチを形成することを含む、圧電性単結晶基板の製造方法が提供される。

本発明によれば、ノッチを有する圧電性単結晶基板の表裏の判別を容易に確実に実施でき、特に、ノッチを有する両面が鏡面研磨された圧電性単結晶基板の表裏の判別を確実に実施できる圧電性単結晶基板及びその製造方法を提供することができる。

（Ａ）及び（Ｂ）は、実施形態に係る圧電性単結晶基板の一例を示す図である。（Ａ）は平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）に示すＡ方向に視た側面図である。 実施形態に係る圧電性単結晶基板の製造方法の一例を示すフローチャートである。 円筒研削工程の一例を示す図である。 溝形成工程の一例を示す図である。 マーキング工程の一例を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。 スライス工程の一例を示す図である。 ベベル工程の一例を示す図であり、（Ａ）は、薄板の外周部の上端をベベル加工する状態を示す図であり（Ｂ）及び（Ｃ）はベベル加工後の薄板の外周部の例を示す図であり、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は平面図である。 ラッピング工程及びポリッシュ工程の一例を示す図である。 従来のＯＦ付き単結晶基板の一例を示す図である。 従来のノッチ付き単結晶基板の一例を示す図である。 ＬＴ単結晶基板の一例を示す図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更することができる。なお、各図面においては、適宜、一部又は全部が模式的に記載され、縮尺が変更されて記載される。また、以下の説明において、「Ａ～Ｂ」との記載は、「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。

圧電性単結晶基板は、上記のように、表面弾性波素子（ＳＡＷフィルタ）の材料として用いられている。ＳＡＷフィルタは、例えば、基板主面方位４２°ＲＹ前後で加工されたＬＴ単結晶基板や主面方位１２８°ＲＹ前後で加工されたＬＮ単結晶基板が用いられている。ここで、例えば、４２°ＲＹとは、図１１に示すように、Ｘ軸を回転軸として、Ｙ－Ｚ平面においてＹ軸からＺ軸方向に４２°回転させた方向である。このような方位に対して垂直に加工された基板を、主面方位４２°ＲＹの基板と呼ぶ。このような単結晶基板は、結晶軸に傾きがあり所定の結晶方位の面のみを使用するため、基板の表裏を識別する必要がある。ＯＦやＩＦを設けた単結晶基板は、ＯＦを基準にＩＦの位置により表裏を判別することができる。このため、両面を鏡面研磨した圧電性単結晶基板であっても、常にＯＦとＩＦが存在するため、容易に単結晶基板の表裏（表の面と裏面）の判別が可能である。

しかしながら、上述したように、基板の大口径化に伴い、ＯＦやＩＦの代わりのノッチ付きの基板が増えてきているが、ノッチ付きの基板では、表裏の判別が難しい場合があった。特に、両面が鏡面研磨されたノッチ付きの基板では、表裏を判定することは不可能であった。

本実施形態に係る圧電性単結晶基板は、上記のように表裏判定が不可能であるといった問題があった両面が鏡面研磨されたノッチ付きの基板においても、簡単に表裏を判定できるものである。以下、本実施形態に係る圧電性単結晶基板について説明する。図１（Ａ）及び（Ｂ）は、実施形態に係る圧電性単結晶基板の一例を示す図である。（Ａ）は平面図である。（Ｂ）は、（Ａ）に示すＡ方向に視た側面図である。

本実施形態に係る圧電性単結晶基板ＣＰＸ（以下「単結晶基板」と略す場合もある。）は、外周部１０が面取り形状であり、外周部１０にノッチ１１を有する圧電性単結晶基板であって、外周部１０において、圧電性単結晶基板ＣＰＸの中心を基準として、結晶方位方向に形成した第１のノッチ１１と、第１のノッチ１１と非対称となる位置に第２のノッチ１２を有し、第２のノッチ１２は第１のノッチ１１に対し表面粗さが相違し目視判別が可能なノッチであることを特徴としている。

本実施形態の単結晶基板ＣＰＸに用いられる圧電性単結晶は、タンタル酸リチウム（ＬＴ）単結晶（ＬＴ単結晶）、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）単結晶（ＬＮ単結晶）等の圧電性を有する単結晶である。

本実施形態の単結晶基板ＣＰＸの外周部１０は、基板の割れやチッピング防止のため、ベベル加工が施されたベベル加工面となっている。外周部１０は、ベベル加工により、面取り形状となっている。面取り形状は、角部が面取りされる形状であれば、特に限定されず、例えば、ベベル形状、Ｒ形状、曲面状、テーパ状等である。ベベル加工は、上記の面取り形状にする加工である。ベベル加工は、砥石等による研削加工によって行われる。

本実施形態の単結晶基板ＣＰＸでは、この単結晶基板ＣＰＸの外周部１０の一部に、２ヵ所ノッチを設けている。本実施形態の単結晶基板ＣＰＸは、第１のノッチ１１と第２のノッチを有する。第１のノッチ１１は、基板の外周部１０において、所定の結晶方位の方向に形成される。第１のノッチ１１の形状は、特に限定はなく、目視で認識可能な形状であればよい。第１のノッチ１１の形状は、例えば、断面形状がＶ字状でもよいし、Ｕ字状でもよい。第１のノッチ１１の深さは、特に限定はないが、０．７ｍｍ～１．５ｍｍであるのが好ましい。

第２のノッチ１２は、第１のノッチ１１同様に基板の外周部１０において、第１のノッチ１１と非対称となる位置に形成される。第１のノッチ１１の位置から基板の中心Ｃを基準として１８０°の方向Ｐ１（図１（Ａ）参照）以外の位置に形成されればよい。言い換えれば、第２のノッチ１２の位置は、単結晶基板ＣＰＸの中心Ｃを基準として、第１のノッチ１１と非対称となる位置であれば、特に限定はない。

なお、第２のノッチ１２の位置は、単結晶基板ＣＰＸの中心Ｃを基準として第１のノッチ１１となす角度θ１が４５°以下の位置に形成することが好ましい。更に、第２のノッチ１２の位置は、第１のノッチ１１から１ｃｍから３ｃｍ離れた距離Ｌ１の円周上（外周部１０上）の位置であることがより好ましい。第１のノッチ１１および第２のノッチ１２は、近接して形成することで同一視野内になり、単結晶基板の表裏を容易に識別することができる。

第２のノッチ１２の形状は、特に限定はない。第２のノッチ１２の形状は、第１のノッチ１１と同様に、例えば、断面形状がＶ字状でもよいし、Ｕ字状でもよい。第２のノッチ１２の深さは、特に限定はないが、０．７ｍｍ～１．５ｍｍであるのが好ましい。第１のノッチ１１と第２のノッチ１２の形状は、形状を変えても良いし、同一の形状でもよい。なお、第１のノッチ１１と第２のノッチ１２で形状を変えることは、単結晶基板の表裏を、より容易に識別することができるため、より好ましい。

第１のノッチ１１と第２のノッチ１２は、それぞれの表面粗さが相違し、目視判別できるノッチである。単結晶基板ＣＰＸの外周部１０は、ベベル加工により、面取り形状となっている（図１（Ｂ）参照）。

ベベル加工は、砥石等による研削加工によって行われる。この時の研削面は、一般的にくすんだ不透明な面である。ノッチを形成する加工面は、ベベル加工に用いる砥石を用いて加工するため、ベベル加工した研削面と同様の面となる。

そこで、本実施形態では、第１のノッチ１１と第２のノッチ１２のどちらか一方のノッチを加工する時に用いる砥石の番手を替え、第１のノッチ１１と第２のノッチ１２の加工面の表面状態を変えることを特徴としている。

単結晶基板ＣＰＸの外周部１０は、ベベル加工により、砥石の番手が＃８００程度で行われており、表面状態はノッチ部を含めてくすんだ不透明な面である。このため、目視で判別がしやすいように、第１のノッチ１１と第２のノッチ１２の加工面のうちの一方の加工面は、砥石の番手を高番手の砥石を使用することで、表面状態を半透明にすることが好ましい。言い換えれば、第１のノッチ１１の表面粗さ及び第２のノッチ１２の表面粗さは、一方が不透明で、他方が半透明であるのが好ましい。なお、ノッチの表面状態（表面粗さ）は、視認して判別ができる程度の差があれば特に限定はない。例えば、第１のノッチ１１と第２のノッチ１２の加工に用いる砥石は、一方の砥石の番手＃８００に対して、他方の砥石の番手を高番手にする場合＃１２００以上が好ましく、＃１５００以上＃２０００以下がより好ましく、この時の表面粗さはＲａで０．０５μｍ～０．１μｍとなる。

前述したように、単結晶基板ＣＰＸの表裏の判別は、ノッチの大きさ等を変更することでも可能であるが、ノッチの大きさは０．７ｍｍ～１．５ｍｍであり、この範囲内での大きさ変更（相違）では、目視による判別では一見では難しい。しかし、本実施形態のように、ノッチ部（第１のノッチ１１と第２のノッチ１２の総称したものを「ノッチ部」と称す）の表面状態による判別、特に不透明と半透明の場合は視認による判別がより容易である。また、単結晶基板ＣＰＸにおいて、第１のノッチ１１及び第２のノッチ１２は、上記のような表面状態の変更（相違）とともに、ノッチの大きさの変更（相違）を組み合わせることは、ノッチの判別（識別）がさらに容易になるため、より好ましい。

上記のように、本実施形態に係る単結晶基板ＣＰＸは、外周部１０において、圧電性単結晶基板ＣＰＸの中心Ｃを基準として、結晶方位方向に形成した第１のノッチ１１と、第１のノッチ１１と非対称となる位置に第２のノッチ１２を有し、第２のノッチ１２は第１のノッチ１１に対し表面粗さが相違し且つ目視判別が可能なノッチである。なお、本実施形態の単結晶基板ＣＰＸにおいて、上記以外の構成は、任意の構成である。本実施形態に係る単結晶基板ＣＰＸは、第１のノッチ１１及び第２のノッチ１２の相対位置と表面状態により、単結晶基板ＣＰＸの表裏の判別を確実に実施することができる。特に、本実施形態に係る単結晶基板ＣＰＸは、従来では目視により表裏の判別が不可能であった両面が鏡面研磨された基板においても、基板の表裏を確実に判別することができる。本実施形態に係る単結晶基板は、基板の表裏判別を確実に実施できるため、表面と裏面を間違えたことにより表面弾性波素子等の材料として使用できないという問題を防止することができる。

なお、単結晶基板ＣＰＸの表面又は裏面の状態は、特に限定されない。例えば、単結晶基板ＣＰＸにおいて、表面又は裏面は、鏡面であってもよいし、鏡面でなくてもよい。単結晶基板ＣＰＸの表面及び裏面が鏡面である場合、上記のように従来では目視により表裏を判定することが不可能であった基板の表裏を確実に判定することができるので、本実施形態に係る単結晶基板ＣＰＸの効果がより顕著となる。また、単結晶基板ＣＰＸの表面又は裏面が鏡面でない場合でも、基板の表裏を確実に判定することができるので、例えば製造工程中における表面と裏面の間違えを防止することができる。

以下、本実施形態の単結晶基板の製造方法の一例を説明する。図２は、単結晶基板の製造方法の一例を示すフローチャートである。なお、以下に説明する単結晶基板の製造方法は、一例であって、本実施形態の単結晶基板の製造方法を限定するものではない。また、本実施形態の単結晶基板の製造方法では、上述の本実施形態の単結晶基板で説明した事項は適用可能であり、適宜、その説明を省略又は簡略化する。また、本実施形態の単結晶基板の製造方法で説明した事項は、上述の本実施形態の単結晶基板においても適用可能であるとする。

本実施形態の単結晶基板の製造方法は、図２に示すように、円筒研削工程Ｓ１と、溝形成工程Ｓ２と、マーキング工程Ｓ３と、スライス工程Ｓ４と、ベベル工程Ｓ５と、ラッピング工程Ｓ６と、ポリッシュ工程Ｓ７と、を備える。

（円筒研削工程Ｓ１）
図３は、円筒研削工程Ｓ１の一例を示す図である。円筒研削工程Ｓ１は、育成された圧電性単結晶のインゴット（以下、インゴットと略す）の側面（円柱側面、外周面）に円筒研削を施し、外径が整えられた単結晶インゴットＣ１を得る工程である。円筒研削は、公知の方法により実施することができる。なお、本実施形態の単結晶基板の製造方法は、円筒研削工程Ｓ１を備えなくてもよい。例えば、本実施形態の単結晶基板の製造方法は、予め製造された円筒研削が施された圧電性単結晶インゴットを用いて実施することができる。

（溝形成工程Ｓ２）
図４は、溝形成工程Ｓ２の一例を示す斜視図である。溝形成工程Ｓ２は、円筒研削が施されたインゴットＣ１の側面に対して、所定の溝１４を形成する工程である。溝１４は、インゴットＣ１の側面を研削加工することによって溝を形成する等の公知の方法により実施することができる。

溝１４は、インゴットＣ１の中心軸ＡＸ１方向に延びるように形成される。溝１４は、第１のノッチ１１となる第１の溝１４ａと、第２のノッチ１２となる第２の溝１４ｂの２ヵ所形成する。第１の溝１４ａは、所定の結晶方位を示す位置に形成され、所定の結晶方位の識別に用いられる。第２の溝１４ｂは、第１の溝１４ａと非対称となる位置に形成される。第２の溝１４ｂは、第１の溝１４ａの位置から１８０°方向以外の位置であれば、言い換えれば、第２の溝１４ｂの位置は、単結晶Ｃ２の中心ＡＸ１を基準として、第１の溝１４ａと非対称となる位置であれば、特に限定はない。なお、第２の溝１４ｂの位置は、単結晶の中心ＡＸ１を基準として第１の溝１４ａとなす角度θ１が４５°以下の位置になるように形成することが好ましい。更に、第２の溝１４ｂの位置は、第１の溝１４ａから１ｃｍから３ｃｍ離れた円周上（外周部１０上）の位置であることがより好ましい。

第１の溝１４ａ及び第２の溝１４ｂは、ベベル工程Ｓ５により除去されずに残り、最終的に所定の結晶方位の識別等に用いられる第１のノッチ１１、第２のノッチ１２（図１（Ａ）参照）となる部分である。第１のノッチ１１、第２のノッチ１２は、それぞれ、第１の溝１４ａと第２の溝１４ｂの形状を元に、ベベル工程Ｓ５により最終形状に加工される。第１の溝１４ａ及び第２の溝１４ｂの深さ及びベベル工程Ｓ５における取り代は、第１の溝１４ａ及び第２の溝１４ｂがベベル工程Ｓ５により除去されず、ベベル工程Ｓ５の後に第１のノッチ１１及び第２のノッチ１２となるように調整されている。ＬＴ単結晶の場合、第１の溝１４ａは、図１１に示す＋Ｘ方向の結晶方位を示すように形成される。

第１の溝１４ａと第２の溝１４ｂの断面形状は、それぞれ、図４に示すように、Ｖ字状であるのが好ましい。なお、第１の溝１４ａと第２の溝１４ｂの断面形状は、Ｖ字状に限定されず、例えばＵ字状等でもよい。第１の溝１４ａと第２の溝１４ｂの深さは、特に限定はないが、例えば０．７ｍｍ～１．５ｍｍであるのが、認識容易性及び加工ロスの等の観点から好ましい。また、第１の溝１４ａと第２の溝１４ｂで、形状を変更してもよい。

（マーキング工程Ｓ３）
図５（Ａ）及び（Ｂ）は、マーキング工程の一例を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。マーキング工程Ｓ３は、インゴットＣ１の側面（外周面）に、インゴットＣ１の軸ＡＸ１に対して溝１４（第１の溝１４ａ及び第２の溝１４ｂ）と非対称である部分にマークＭ１を形成する工程である。

マークＭ１は、第１の溝１４ａや第２の溝１４ｂの底部よりも外周側に形成されている。マークＭ１は、基板の表裏の判別が可能な位置に形成される。例えば、マークＭ１は、図５（Ｂ）に示す第１の溝１４ａの位置から中心軸ＡＸ１周り回転させた角度をθ２としたときに、θ２が１８０°となる位置でなく且つ第２の溝１４ｂと干渉しない位置に配置される。これにより、第１の溝１４ａと第２の溝１４ｂとマークＭ１との位置関係（相対位置）から基板の表裏を判定することが可能となる。第１の溝１４ａ及び第２の溝１４ｂとマークＭ１が、中心軸ＡＸ１を基準に対称な位置である場合、後に説明するスライス工程Ｓ４後において、基板の表裏の判別が困難になる。マークＭ１の位置は、特に限定されないが、第１の溝１４ａまたは第２の溝１４ｂからマークＭ１までの距離Ｌ２（図５（Ｂ）参照）が１～５ｃｍであると、表裏の判別がし易いため好ましい。例えば、図５（Ｂ）に示す例の場合、後述するスライス工程Ｓ４後の薄板ＣＰ１における第１の溝１４ａ及び第２の溝１４ｂに対するマークＭ１の位置が、時計周り方向の場合は表面、反時計周り方向の場合は裏面となり、基板の表裏の判別が容易となる。なお、マークＭ１の位置は、基板の表裏を判別可能な位置であれば、限定されない。

マークＭ１の形成（マーキング）の方法は、特に限定はない。例えば、マークＭ１は、レーザーマーカー加工、ブラスト加工、ペンによる塗料の塗布等の方法を用いることができる。例えば、レーザーマーカー加工の場合、ＣＯ２レーザー（λ＝１０．６μｍ）、ＹＡＧレーザー（λ＝１．０６μｍ）、ＹＶＯ４ ＳＨＧレーザー（λ＝５３２ｎｍ）、ＹＡＧ 第四高調波レーザー（λ＝２６５ｎｍ）を用いることができる。また、ブラスト加工であれば＃４０００程度のＦＯ砥粒を用いたサンドブラスト加工等を用いることができる。本実施形態での上記マーキングは、後工程のスライス工程Ｓ４後に、表裏の識別が可能で、かつ、後工程のベベル工程Ｓ５で除去できればよいため、ペンによる塗料（インク）の塗布によりマーキングを行うことが、加工工数も少なく好ましい。上記マーキングにおいて、ペン及び塗料（インク）の種類は、特に限定されないが、例えばマジック等のペンを用いることができる。ペンによるマーキングの場合、マークＭ１の位置及び大きさの限定はないが、例えば、インゴットＣ１の側面に第２の溝１４ｂから時計周り方向に２ｃｍ離れた位置に、太さ５ｍｍで、マジックなどのペンにてマーキングを行いマークＭ１を形成してもよい。

（スライス工程Ｓ４）
図６は、スライス工程Ｓ４の一例を示す図である。スライス工程Ｓ４は、第１の溝１４ａ及び第２の溝１４ｂとマークＭ１とが形成されたインゴットＣ２をスライスし、薄板ＣＰ１に加工する工程である。スライス工程Ｓ４は、公知の方法で実施することができる。スライス工程Ｓ４は、例えば、マルチワイヤソー装置等の公知のワイヤソー装置により実施することができる。スライス工程Ｓ４により形成される薄板ＣＰ１には、第１の溝１４ａと第２の溝１４ｂとマークＭ１とが形成されている。これにより、スライス工程Ｓ４により形成される薄板ＣＰ１は、基板の表裏の識別が可能となる。例えば、第２の溝１４ｂから時計周り方向に２ｃｍ離れた位置にペン（塗料、インク）等を用いてマーキングを行った場合、第２の溝１４ｂに対してマークＭ１の位置が時計周りの方向にある場合は表面、反時計周りの方向の場合は裏面であり、基板の表裏の判別は容易である。

（ベベル工程Ｓ５）
図７（Ａ）から（Ｃ）は、ベベル工程Ｓ５の一例を示す図であり、（Ａ）は、薄板の外周部の上端をベベル加工する状態を示す図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）はベベル加工後の薄板の外周部の例を示す図であり、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は平面図である。ベベル工程Ｓ５は、薄板ＣＰ１の外周部１０を面取りし、第１のノッチ１１及び第２のノッチ１２を形成し、マークＭ１を除去する工程である。ベベル工程Ｓ５では、薄板ＣＰ１の外周部１０を研削し、第１の溝１４ａと第２の溝１４ｂの位置に、第１のノッチ１１と第２のノッチ１２を形成する加工が行われる。ベベル工程Ｓ５により、図７（Ｃ）に示す第１のノッチ１１と第２のノッチ１２が形成され、且つ、マークＭ１が除去された薄板ＣＰ３を得ることができる。なお、この薄板ＣＰ３は、上述した本実施形態の単結晶基板ＣＰＸに含まれる。

ベベル工程Ｓ５は、従来のべべル加工に用いる装置と同様の装置を用いて実施することができる。ベベル工程Ｓ５は、例えば、図７（Ａ）に示すように、コアディスクの周面の溝にリング状の面取り用砥石３２が固着された装置が用いられる。ベベル工程Ｓ５では、図７（Ａ）に示すように、基板保持台３１に保持された薄板ＣＰ１の外周部１０を、回転する面取り用砥石３２の上側の傾斜面に押し当て薄板ＣＰ１の上縁の角部を研削したのち、基板保持台３１を所定量だけ下降させて、薄板ＣＰ１の下縁の角部を面取り用砥石３２の下側の傾斜面に押し当て研削する。これにより、薄板ＣＰ１の外周部の面取り加工が施され、マークＭ１が除去された薄板ＣＰ２が得られる。

ノッチ部（第１のノッチ１１及び第２のノッチ１２）の加工は、外周部の面取り加工が施された薄板ＣＰ２の回転を止めて、第１の溝１４ａ及び第２の溝１４ｂ位置に所定の形状の砥石を用いて加工することにより形成する。この第１のノッチ１１（第１の溝１４ａ）及び第２のノッチ１２（第２の溝１４ｂ）を加工する時、どちらか一方を砥石の番手が違う砥石を用いて加工する。一方の砥石の番手は、高番手の砥石を使用することが好ましい。高番手の砥石を用いることにより、上記したように、第１のノッチ１１と第２のノッチ１２との表面状態（表面粗さ）を相違させるように形成することができ、表面粗さの相違を視認することにより、基板の表裏（第１のノッチ１１と第２のノッチ１２）を目視による判別が可能となる。中でも、第１のノッチ１１及び第２のノッチ１２のいずれかの表面状態を半透明にする（表面粗さが小さくなるように加工する）ことで、視認により第１のノッチ１１と第２のノッチ１２を容易に判別ができ、その結果、基板の表裏を容易に判別することができる。例えば、第１の溝１４ａを番手＃８００の砥石を用いて加工し第１のノッチ１１を形成し、第２の溝１４ｂを番手＃１２００以上の砥石、好ましくは＃１５００以上＃２０００以下の砥石を用いて加工して第２のノッチ１２を形成してもよい。第１のノッチ１１及び第２のノッチ１２の形成に用いる砥石の番手に差を付けることで、加工後の第１のノッチ１１及び第２のノッチ１２の表面状態が変わり、表面粗さが相違するように形成することができ、その結果、視認により容易に第１のノッチ１１と第２のノッチ１２との判別（基板の表裏の判別）ができる。上記の加工により、第２のノッチ１２が、第１のノッチ１１に対し表面粗さが相違し且つ目視判別が可能なノッチが形成された薄板ＣＰ３が得られる。この薄板ＣＰ３は、上記下本実施形態の圧電性単結晶基板ＣＰＸに含まれる。

ベベル工程Ｓ５では、上記したように、マークＭ１を除去するように、取り代が調整される。ベベル工程Ｓ５における取り代は、特に制限はないが、加工によるロスを低減させる観点から、取り代が少ないほど好ましい。マークＭ１が、上記のペン（塗料、インク）により形成される場合、ベベル加工による取り代を少なくすることができ、容易であるため、好ましい。

（ラッピング工程Ｓ６）
図８は、ラッピング工程Ｓ６、及び、ポリッシュ工程Ｓ７の一例を示す平面図である。ラッピング工程Ｓ６は、ベベル工程Ｓ５で得られた薄板ＣＰ３を研磨し、表面形状及び厚さを調整する工程である。

本実施形態では、ベベル工程Ｓ５以降の工程では、ベベル工程で形成された第１のノッチ１１と第２のノッチ１２とにより、基板の表裏を判別することができる。すなわち、本実施形態では、ベベル工程Ｓ５以降の工程は、目視により基板の表裏を容易に判別した後に実施することができる。

ラッピング工程Ｓ６は、基板の表裏を判別した後に実施することができる。ラッピング工程Ｓ６は、公知のラッピング加工の方法により実施することができる。例えば、ラッピング工程Ｓ６は、両面ラッピング装置を用いることができる。ラッピング工程Ｓ６の条件は、特に制限されない。

ラッピング工程Ｓ６の後、基板の表面形状及び厚さが調整された薄板ＣＰ４が得られる。薄板ＣＰ４は、第１のノッチ１１及び第２のノッチ１２を備える。薄板ＣＰ４は、上記した本実施形態の単結晶基板ＣＰＸに相当する。

ラッピング工程Ｓ６の後、必要に応じてエッチング工程（エッチング処理）を行ってもよい。エッチング工程では、加工歪を除去する工程である。エッチング工程は、例えば、酸を用いたケミカルエッチングである。エッチング工程のエッチング量には、第１のノッチ１１及び第２のノッチ１２の表面粗さが相違し目視により識別可能であれば、特に制限はない。

（ポリッシュ工程Ｓ７）
ポリッシュ工程Ｓ７は、ラッピング加工が施された薄板ＣＰ４に対し、薄板の主面Ｆ又は両面Ｆ、Ｒ（図１（Ｂ）参照）を鏡面に研磨するポリッシュ加工を行う工程である。本例のポリッシュ工程Ｓ７は、ラッピング工程Ｓ６により表面形状及び厚さが調整された薄板ＣＰ４の主面Ｆ側又は両面（主面Ｆ、裏面Ｒ）を鏡面研磨する工程である。ポリッシュ工程Ｓ７により得られた薄板ＣＰ５は、上記第１のノッチ１１及び第２のノッチ１２を有し、両面に鏡面研磨面を有する基板である。この薄板ＣＰ５は、上記した本実施形態の単結晶基板ＣＰＸに相当する。

なお、ポリッシュ工程Ｓ７は、公知の片面ポリッシュ装置又は両面ポリッシュ装置を用いて実施することができる。片面ポリッシュ装置は、例えば、薄板の裏面をブロックに貼付け、ブロックを片面ポリッシュ装置のヘッドに固定して薄板下側（薄板表面側）を研磨布を貼り付けた下定盤に押し当て、薄板の表面と研磨布との間に研磨液を供給し、薄板と研磨布を回転させて薄板の片面を鏡面加工する装置である。

以上のように、本実施形態の圧電性単結晶基板の製造方法は、外周部にベベル加工が施された圧電性単結晶の薄板に対し、外周部において、薄板の中心を基準として結晶方位方向に第１のノッチ１１を形成し、第１のノッチ１１と非対称となる位置に、第１のノッチ１１に対しと表面粗さが相違し且つ目視判別が可能な第２のノッチ１２を形成することを含む。なお、本実施形態の圧電性単結晶基板の製造方法において、上記以外の構成は、任意の構成である。本実施形態の圧電性単結晶基板の製造方法によれば、ノッチを有する圧電性単結晶基板の表裏の判別を容易に確実に実施でき、特に、ノッチを有する両面が鏡面研磨された圧電性単結晶基板の表裏の判別を確実に実施できる圧電性単結晶基板及びその製造方法を提供することができる。

以下に、本発明の実施例を示してさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
圧電性単結晶として直径２１０ｍｍのタンタル酸リチウム単結晶３６°ＲＹ育成インゴットを用意した。このインゴットを４２°ＲＹ面で面出しを行い、直径２０１ｍｍφに円筒研削した。円筒研削したインゴットに対して、図１１の＋Ｘ方向に深さ１ｍｍのＶ字状の第１の溝１４ａ（Ｖ溝）を設け、第１の溝１４ａの位置から中心軸ＡＸ１周り回転させた角度をθ１としたときに、θ１が２０°となる位置に深さ１ｍｍのＶ字状の第２の溝１４ｂ（Ｖ溝）を設けるとともに表面から見て第２の溝１４ｂから時計方向に２ｃｍ離れた位置に太さ５ｍｍでマジックにてマーキングを行った。スライス工程でワイヤーソー切断装置を用いてスライスし５８０μｍ厚の薄板８０枚を得た。ベベル工程で直径２００．０５ｍｍφに研削し、第１の溝１４ａ及び第２の溝１４ｂの位置にノッチ加工を行った。この際、第１の溝１４ａを番手＃８００の砥石を用い、第２の溝１４ｂを番手＃１５００の砥石を用いてそれぞれ加工し、第１のノッチ１１と第２のノッチ１２を形成した。第１のノッチ１１の表面粗さはＲａ０．３μｍであり、第２のノッチ１２の表面粗さはＲａ０．０５μｍであった。表面状態は、第１のノッチ１１は不透明であり、第２のノッチ１２は半透明で視認が容易であった。ラッピング工程でＧＣ＃１０００を用いて表裏面をそれぞれ２５μｍ研磨した。エッチング工程で０．５μｍエッチングを行い、ポリッシュ工程で表面および裏面を各１５μｍ鏡面研磨を行った。上記により、第１のノッチ１１と、第１のノッチ１１と非対称となる位置に第２のノッチ１２を有し、第２のノッチ１２が第１のノッチ１１に対し表面粗さが相違し且つ目視判別が可能な圧電性単結晶基板ＣＰＸを得た。

得られた圧電性単結晶基板ＣＰＸデバイス形成装置に投入したところ、８０枚全てが表面（主面）にデバイスが形成されており、表裏間違いは１枚も見られなかった。

［比較例１］
圧電性単結晶として直径２１０ｍｍのタンタル酸リチウム単結晶３６°ＲＹ育成インゴットを用意した。このインゴットを４２°ＲＹ面で面出しを行い、直径２０１ｍｍφに円筒研削した。円筒研削したインゴットに対して、図１１の＋Ｘ方向に深さ１ｍｍのＶ字状の溝（Ｖ溝）を設けたとともに表面から見てＶ溝から時計方向に２ｃｍ離れた位置に太さ５ｍｍでマジックにてマーキングを行った。スライス工程でワイヤーソー切断装置を用いてスライスし５８０μｍ厚の薄板８０枚を得た。スライス後の表面のＶ溝付近にマジックでマーキングを行った。ベベル工程で直径２００．０５ｍｍφに研削し、Ｖ溝の位置にノッチ加工を行った。ラッピング工程でＧＣ＃１０００を用いて表裏面をそれぞれ２５μｍ研磨した。エッチング工程で０．５μｍエッチングを行い、ポリッシュ工程で表面および裏面を各１５μｍ鏡面研磨を行った。上記により圧電性単結晶基板を得た。

得られた圧電性単結晶基板をデバイス形成装置に投入したところ、８０枚中５枚で裏面にデバイスが形成されており、表裏間違いは５枚であった。

上述の実施例及び比較例の結果から、本実施形態に係る圧電性単結晶基板は、第１のノッチと第２のノッチの相対位置及び表面状態により、ノッチを有する圧電性単結晶基板の表裏の判別を確実に実施することができることが確認され、従来では目視により表裏の判別が不可能であったノッチを有する両面が鏡面研磨された基板においても、基板の表裏を確実に実施することができることが確認される。

なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態等で説明した態様に限定されない。上述の実施形態等で説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態等で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態等で引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。

本発明によれば、ノッチ付き両面研磨圧電性単結晶基板のデバイス工程で表裏間違いによる不良を防止できる。

Ｃ１、Ｃ２：圧電性単結晶インゴット
ＣＰ１～ＣＰ２：薄板（圧電性単結晶薄板）
ＣＰＸ、ＣＰ３～ＣＰ５：圧電性単結晶基板
１０：外周部
１１：第１のノッチ
１２：第２のノッチ
１４：溝
１４ａ：第１の溝
１４ｂ：第２の溝

Claims (5)

1. 外周部が面取り形状であり、前記外周部にノッチを有する圧電性単結晶基板であって、
   前記外周部において、前記圧電性単結晶基板の中心を基準として、結晶方位方向に形成した第１のノッチと、前記第１のノッチと非対称となる位置に第２のノッチを有し、
   前記第２のノッチは、前記第１のノッチに対し表面粗さが相違し且つ目視判別が可能なノッチである、圧電性単結晶基板。
2. 前記第２のノッチは、前記圧電性単結晶基板の中心を基準として前記第１のノッチとなす角度が４５°以下である、請求項１記載の圧電性単結晶基板。
3. 前記第２のノッチは、半透明である、請求項１又は請求項２に記載の圧電性単結晶基板。
4. 前記圧電性単結晶基板は、両面が鏡面である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の圧電性単結晶基板。
5. 圧電性単結晶基板の製造方法であって、
   外周部にベベル加工が施された圧電性単結晶の薄板に対し、前記外周部において、前記薄板の中心を基準として結晶方位方向に第１のノッチを形成し、
   前記第１のノッチと非対称となる位置に、前記第１のノッチに対し表面粗さが相違し且つ目視判別が可能な第２のノッチを形成することを含む、圧電性単結晶基板の製造方法。

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