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JP2015050616A - Quartz wafer - Google Patents

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JP2015050616A
JP2015050616A JP2013180788A JP2013180788A JP2015050616A JP 2015050616 A JP2015050616 A JP 2015050616A JP 2013180788 A JP2013180788 A JP 2013180788A JP 2013180788 A JP2013180788 A JP 2013180788A JP 2015050616 A JP2015050616 A JP 2015050616A
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JP
Japan
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axis
crystal
wafer
quartz
cut
Prior art date
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Pending
Application number
JP2013180788A
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Japanese (ja)
Inventor
飯田 浩章
Hiroaki Iida
浩章 飯田
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.)
Kyocera Crystal Device Corp
Original Assignee
Kyocera Crystal Device Corp
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Publication date
Application filed by Kyocera Crystal Device Corp filed Critical Kyocera Crystal Device Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce occurrence of cracking even if cooling from the highest temperature.SOLUTION: From a crystal substance of artificial quartz, a flat sheet of Z-cut is cut out at a cut angle in a direction orthogonal to the Z axis, out of the crystal axes of the quartz, i.e., X axis, Y axis and Z axis, and parallel with the X axis and Y axis. For example, irregularities on a surface cut out by wrapping process are reduced, arithmetic average roughness Ra of the surface becomes Ra≤0.2 μm by the polishing process, and the outer peripheral edge of a parallel plate is chamfered.

Description

本発明は、平板に形成された水晶ウェハに関する。   The present invention relates to a quartz wafer formed on a flat plate.

従来より、集積回路素子(以下、「IC」という場合がある。)や圧電薄膜部品を製造する場合に、薄く形成された板状のウェハが用いられる。この板状のウェハは、例えば、薄く加工された石英ガラス(例えば、特許文献1参照)やセラミック(例えば、特許文献2参照)が用いられる。
この板状のウェハの表面に電子回路パターンや圧電部品を形成するための薄膜が設けられる場合がある。
この薄膜を設ける場合、800°〜1000°の高温で成膜することとなる。
Conventionally, a thin plate-like wafer is used when manufacturing an integrated circuit element (hereinafter also referred to as “IC”) or a piezoelectric thin film component. As this plate-like wafer, for example, thinly processed quartz glass (for example, see Patent Document 1) or ceramic (for example, see Patent Document 2) is used.
In some cases, a thin film for forming an electronic circuit pattern or a piezoelectric component is provided on the surface of the plate-like wafer.
When this thin film is provided, the film is formed at a high temperature of 800 ° to 1000 °.

国際公開第00/063956号International Publication No. 00/063956 特開2004−282514号公報JP 2004-282514 A

しかしながら、従来のような板状のウェハでは、最高温度から冷却すると収縮が起こり、板状のウェハが割れることがあった。
そこで、本発明は、前記課題を解決し、最高温度から冷却してもクラックの発生を軽減することができる水晶ウェハを提供することを課題とする。
However, in a conventional plate-like wafer, when it is cooled from the maximum temperature, it contracts and the plate-like wafer may break.
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a crystal wafer that can reduce the occurrence of cracks even when cooled from the maximum temperature.

前記課題を解決するため、本発明は、水晶ウェハであって、人工水晶の結晶体からZカットの平板で切り出され、表面の算術平均粗さRaがRa≦0.2μmとなることを特徴とする。
また、本発明は、前記平板の外周縁が面取りされていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is a quartz wafer, which is cut out from a crystal of artificial quartz with a Z-cut flat plate, and has an arithmetic average roughness Ra of Ra ≦ 0.2 μm. To do.
Further, the present invention is characterized in that the outer peripheral edge of the flat plate is chamfered.

このような水晶ウェハによれば、人工水晶の結晶体からZカットの平行平板で切り出され、表面の算術平均粗さRaがRa=0.2μm以下となることにより、表面の凹凸を起点としたクラックの発生を軽減しつつ、水晶の結晶軸であるX軸、Y軸、Z軸のうちZ軸と直交しX軸Y軸と平行となる方向のカットアングルであるZカットされた平行平板となっているので、水晶の原子結合の状態において均等に空隙が形成された状態となっているため最高温度から冷却してもクラックの発生を軽減することができる。   According to such a quartz wafer, it is cut out from an artificial quartz crystal by a Z-cut parallel plate, and the arithmetic average roughness Ra of the surface is Ra = 0.2 μm or less, so that the surface unevenness is the starting point. A Z-cut parallel plate that is a cut angle in a direction perpendicular to the Z-axis and parallel to the X-axis Y-axis among the X-axis, Y-axis, and Z-axis that is the crystal axis of the crystal while reducing the occurrence of cracks Therefore, since the voids are uniformly formed in the atomic bond state of the crystal, the occurrence of cracks can be reduced even when cooled from the maximum temperature.

本発明の実施形態に係る水晶ウェハの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the crystal wafer which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る主面側の水晶ウェハの結晶構造の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the crystal structure of the crystal wafer of the main surface side which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る側面側の水晶ウェハの結晶構造の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the crystal structure of the crystal wafer of the side surface which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る主面側の水晶ウェハの結晶構造を切断した状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state which cut | disconnected the crystal structure of the crystal wafer of the main surface side which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る側面側の水晶ウェハの結晶構造を切断した状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state which cut | disconnected the crystal structure of the crystal wafer of the side surface which concerns on embodiment of this invention.

次に、本発明を実施するための最良の形態(以下、「実施形態」という。)について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各構成要素について、状態をわかりやすくするために、誇張して図示している。また、主面を最も広い面とその面と平行する面とし、この主面を囲う面を側面とする。   Next, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. Note that each component is exaggerated for easy understanding of the state. Moreover, let the main surface be the widest surface and a surface parallel to the surface, and let the surface surrounding this main surface be a side surface.

図1に示すように、本発明の実施形態に係る水晶ウェハ10は、例えば、円盤状に形成されており、所定の位置にオリエンテーション・フラット(以下、「オリフラ」という。)が設けられている。   As shown in FIG. 1, a crystal wafer 10 according to an embodiment of the present invention is formed in a disk shape, for example, and is provided with an orientation flat (hereinafter referred to as “orientation flat”) at a predetermined position. .

この水晶ウェハ10は、所定の厚みを有しかつ、平面視で円形形状に形成された平板となっている。
平板の水晶ウェハ10の所定の部分にはオリフラが設けられており、水晶の結晶軸の方向がわかるようになっている。
例えば、水晶ウェハ10の主面は、水晶の結晶軸の一つであるZ軸と直交しており、X軸及びY軸と平行になっている。このとき、オリフラは、Y軸と平行となるように設けられる。
The quartz wafer 10 is a flat plate having a predetermined thickness and formed in a circular shape in plan view.
A predetermined portion of the flat crystal wafer 10 is provided with an orientation flat so that the direction of the crystal axis of the crystal can be known.
For example, the main surface of the crystal wafer 10 is orthogonal to the Z axis, which is one of crystal axes of the crystal, and is parallel to the X axis and the Y axis. At this time, the orientation flat is provided so as to be parallel to the Y axis.

このような水晶ウェハ10は、図2〜図5に示すように、水晶の結晶構造が格子状に原子レベルの大きさの穴(隙間)12が開いているので、加熱による膨張が起きても穴12が縮小することで膨張によるクラックの発生を防ぐことができ、また、加熱による膨張から冷却による縮小が起きても、穴12が元の大きさに戻ることによりクラックの発生を軽減することができる。   As shown in FIGS. 2 to 5, such a crystal wafer 10 has holes (gap) 12 of atomic size in a lattice shape in the crystal structure of the crystal. The generation of cracks due to expansion can be prevented by reducing the size of the holes 12, and the occurrence of cracks can be reduced by returning the holes 12 to their original size even if the expansion is reduced by cooling from the expansion due to heating. Can do.

例えば、本発明の実施形態に係る水晶ウェハ10は、図2及び図4に示すように、Z軸方向に貫通した穴12が格子状に空いている状態となっている。また、本発明の実施形態に係る水晶ウェハ10は、図3及び図5に示すように、X軸方向にも空間を形成した状態となっている。これにより、加熱により水晶ウェハ10が膨張してもこれら穴12の空間が狭まり結晶構造を維持させ、また冷却により水晶ウェハ10が縮小してもこれら穴12の空間が元に戻るため、結晶構造が維持されることとなると考えられる。これにより、本発明の実施形態に係る水晶ウェハ10は、加熱後に冷却を行ってもクラックの発生を軽減することができる。   For example, as shown in FIGS. 2 and 4, the crystal wafer 10 according to the embodiment of the present invention is in a state in which holes 12 penetrating in the Z-axis direction are vacant in a lattice shape. Moreover, as shown in FIGS. 3 and 5, the crystal wafer 10 according to the embodiment of the present invention is in a state where a space is also formed in the X-axis direction. As a result, even if the crystal wafer 10 expands due to heating, the space of these holes 12 is narrowed to maintain the crystal structure, and even if the crystal wafer 10 contracts due to cooling, the space of these holes 12 returns to its original state. Will be maintained. Thereby, the crystal wafer 10 according to the embodiment of the present invention can reduce the occurrence of cracks even if it is cooled after heating.

この水晶ウェハ10の主面の表面11は、算術平均粗さRaがRa≦0.2μmとなっている。
ここで、算術平均粗さRaがRa≦0.2μmとしたことにより、表面11上の凹凸によるクラックの発生を軽減することができる。
なお、算術平均粗さRaがRa>0.2μmとなる場合、表面の凹凸の境目からクラックが生じる恐れがある。
The surface 11 of the main surface of the quartz wafer 10 has an arithmetic average roughness Ra of Ra ≦ 0.2 μm.
Here, when the arithmetic average roughness Ra is set to Ra ≦ 0.2 μm, it is possible to reduce the occurrence of cracks due to unevenness on the surface 11.
When the arithmetic average roughness Ra is Ra> 0.2 μm, cracks may occur from the boundary between the surface irregularities.

本発明の実施形態に係る水晶ウェハ10は、以下の方法で製造することができる。
例えば、図示しないが、人工水晶の結晶体を所定の厚さで切断して板状の水晶ウェハを形成する。この段階の水晶ウェハは、切断後の加工により主面の表面が荒れた状態となっている。
この水晶ウェハを例えば両面研磨機を用いて、#800番〜#1700番の粗さの研磨剤を用いて水晶ウェハ主面を研磨して、水晶ウェハ主面の大きな凹凸を減少させるラッピング工程を行う。このときの水晶ウェハの算術平均粗さRaは、例えば、0.4μm≦Ra≦0.8μmとなっている。
ラッピング工程が行われた水晶ウェハは、例えば、#3000番の砥石を用いて算術平均粗さRaがRa≦0.2μmとなるまで研磨するポリッシュ工程を行う。
The crystal wafer 10 according to the embodiment of the present invention can be manufactured by the following method.
For example, although not shown, a crystal body of artificial quartz is cut at a predetermined thickness to form a plate-shaped quartz wafer. The quartz wafer at this stage is in a state where the surface of the main surface is roughened by the processing after cutting.
A lapping process is performed in which the quartz wafer main surface is polished using a polishing agent having a roughness of # 800 to # 1700 using a double-side polishing machine to reduce large irregularities on the quartz wafer main surface. Do. At this time, the arithmetic average roughness Ra of the quartz wafer is, for example, 0.4 μm ≦ Ra ≦ 0.8 μm.
The quartz wafer subjected to the lapping process is subjected to a polishing process using a # 3000 grindstone, for example, until the arithmetic average roughness Ra becomes Ra ≦ 0.2 μm.

また、本発明の実施形態に係る水晶ウェハ10は、例えば、1150°まで加熱し、所定の時間までこの温度を維持した後に、緩やかに温度を下げて例えば室内温度まで冷却するのが好ましい。ここで、温度を下げる場合は、温度低下の割合を一定にするか又は関数的にゆるやかな曲線を描くように冷却するのが良い。   In addition, the quartz wafer 10 according to the embodiment of the present invention is preferably heated to, for example, 1150 ° and maintained at this temperature for a predetermined time, and then gradually lowered to cool to, for example, the room temperature. Here, when the temperature is lowered, it is preferable that the rate of the temperature drop is made constant or cooled so as to draw a functionally gentle curve.

このようにすることにより、本発明の実施形態に係る水晶ウェハ10は、人工水晶の結晶体からZカットの平行平板で切り出され、表面の算術平均粗さRaがRa=0.2μm以下となることにより、表面の凹凸を起点としたクラックの発生を軽減しつつ、水晶の結晶軸であるX軸、Y軸、Z軸のうちZ軸と直交しX軸Y軸と平行となる方向のカットアングルであるZカットされた平行平板となっているので、水晶の原子結合の状態において均等に空隙が形成された状態となっているため最高温度から冷却してもクラックの発生を軽減することができる。   By doing so, the quartz wafer 10 according to the embodiment of the present invention is cut out from the crystal body of the artificial quartz crystal by a Z-cut parallel plate, and the arithmetic average roughness Ra of the surface is Ra = 0.2 μm or less. This reduces the occurrence of cracks starting from unevenness on the surface, and cuts in the direction perpendicular to the Z axis and parallel to the X axis among the X, Y, and Z axes that are the crystal axes of the crystal Since it is a Z-cut parallel plate that is an angle, the gaps are evenly formed in the atomic bond state of the crystal, so that the generation of cracks can be reduced even when cooled from the maximum temperature. it can.

10 水晶ウェハ
11 表面
12 穴
10 Crystal wafer 11 Surface 12 Hole

Claims (2)

人工水晶の結晶体からZカットの平板で切り出され、表面の算術平均粗さRaがRa≦0.2μmとなることを特徴とする水晶ウェハ。   A quartz wafer characterized by being cut out from an artificial quartz crystal by a Z-cut flat plate and having an arithmetic average roughness Ra of Ra ≦ 0.2 μm. 前記平板の外周縁が面取りされていることを特徴とする請求項1の水晶ウェハ。   The quartz wafer according to claim 1, wherein an outer peripheral edge of the flat plate is chamfered.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113414890A (en) * 2021-06-08 2021-09-21 江苏富乐德石英科技有限公司 Processing method of quartz product for vacuum sealing
CN113478331A (en) * 2021-05-10 2021-10-08 中山市海晶电子有限公司 Quartz wafer trimming barrel diameter capable of reducing resonator resistance and trimming method thereof

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