JP3670877B2

JP3670877B2 - Artificial quartz manufacturing method and artificial quartz and quartz wafer

Info

Publication number: JP3670877B2
Application number: JP7079599A
Authority: JP
Inventors: 俊彦加賀見; 信行菅谷; 純史高橋
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2019-03-16
Also published as: JP2000264786A

Description

【０００１】
【産業上の技術分野】
本発明は人工水晶の製造方法を産業上の技術分野とし、特に育成中に生ずる水晶種子のエッチチャンネルの長さを短くし、水晶種子に対するエッチチャンネルの体積比を小さくした育成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（発明の背景）人工水晶は水熱合成法によって水晶種子が育成され、圧電素子や光学素子の原材料として利用される。これらの一つに例えば弾性表面波素子の圧電基板（以下、表面波用基板とする）がある。表面波用基板は人工水晶を例えばＳＴカットと呼ばれる角度でウェハー状に切断し、さらにこれを個々の複数のチップ状に切断して形成される。近年では、生産性にすぐれた水晶ウェハが望まれている。
【０００３】
（従来技術の一例）第５図は人工水晶の製造方法（概略）を説明する模式図である。
人工水晶はオートクレーブ（金属筒炉）１内で、水熱合成法によって育成される。通常では、バッフル板（対流制御板）２で仕切られた上方に水晶種子３を下方にラスカ（屑水晶）４を配置し、育成溶液５としての水酸化ナトリウム（NaOH）溶液を注入する。オ−トクレ−ブ１はヒータ６によって加熱され、水晶種子側は３００〜３５０℃、ラスカ側は３６０〜４００℃の温度に制御される。なお、符号７は金属蓋、同１７は圧力計である。
【０００４】
このようなものでは、ラスカ４が育成溶液５中に飽和分まで溶解し、オートクレーブ１内の温度差による対流によって、水晶種子３の周囲に接近する。そして、水晶種子３の周囲での温度低下により、育成溶液中の過飽和状態となったSiO₂分子が水晶種子３に析出して、３方晶系の人工水晶に成長する。
【０００５】
水晶種子３は、用途等によって、結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸方向に長い角棒や平板状のものが適用される。そして、人工水晶を表面波用基板に適用する場合の水晶種子３は、一般に、種水晶原石から切出され、主面（Ｘ−Ｙ面）がＺ軸に直交するＺ板と称される、Ｙ軸方向に長い水晶板が適用される（第６図）。
【０００６】
Ｚ板の水晶種子３が前述のように育成されると、特にＺ軸及びＸ軸方向に成長される（第７図）。一般には、Ｘ軸方向に成長した領域では不純物を多く含むことからこの部分を切断除去して、Ｚ軸（厚み）の中心に水晶種子３を両側に成長領域８（ａｂ）を含む角柱水晶体８とする（第８図）。
【０００７】
表面波用基板は、結晶軸（ＸＹＺ）のＹ軸に直交するＸ−Ｚ主面がＸ軸を中心としてＹ軸からＺ軸方向へ４２゜４５’回転した角度（通称ＳＴカット）で切断される（第９図）。なお、回転して新たにできた軸をＹ’Ｚ’軸とする。
【０００８】
通常では、水晶種子３を含む角柱水晶体８を前述のＳＴカットで水晶ウェハ９に切断し（第１０図）、さらに例えば軸方向を示す切欠部１６を−Ｘ軸方向に設け、中央付近に水晶種子３を含む円板状として研磨する（第１１図）。そして、写真印刷技術により、水晶ウェハ９に図示しない複数の櫛歯状電極（ＩＤＴ電極）を形成した後、個々の表面波用基板に分割する（未図示）。
【０００９】
このようなものでは、水晶ウェハ９に複数のＩＤＴ電極を形成した後、個々に分割すればよいので、個々の表面波用基板にＩＤＴ電極を形成する場合に比較して生産性を数段と高めることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
（従来技術の問題点）しかしながら、上記水晶ウェハ９は中心部付近に水晶種子３を含む。水晶種子３は完全な結晶構造が望まれるが、結晶の一部に格子欠陥を有する。格子欠陥には、点欠陥及び線状欠陥等があり、水晶種子３をＺ板とした場合には、特に結晶軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）のＺ軸方向への線状欠陥を多く含む。
【００１１】
そして、オートクレーブ１内での温度上昇時には、線状欠陥部が育成溶液（この場合はNaOH）によって優先的にエッチングを受け、水晶種子３のＺ軸方向に板面を貫通するエッチチャンネル１０を生じる（第１２図）。但し、水晶種子３のエッチチャンネル１０の表面は育成中に閉塞される。
【００１２】
したがって、第１３図及び第１４図（ａｂ）に示すように、角柱水晶体８を切断した水晶ウェハ９は中央部付近に斜めの貫通孔１０ａを両側には穴（非貫通孔）１０ｂを生ずる。なお、第１３図は角柱水晶体の切断図、第１４図（ａ）は水晶ウェハ９の平面図、同図（ｂ）は同断面図である。
【００１３】
そして、特に貫通孔１０ａを有する場合には、櫛歯状電極の形成時にフォトレジスト液や空気の漏れを生じ、加工時に障害を来たす問題があった。なお、エッチチャンネル１０は種子水晶３（角柱水晶体８）を貫通しないまでも中心を越えると、斜めに切断される水晶ウェハ９に貫通孔１０ａを形成しやすくする。
【００１４】
一般には、水晶種子の厚み（Ｚ軸方向）は約１〜２．５ｍｍであり、水晶ウェハ９の厚みは概ね０．５ｍｍ程度に設定される。したがって、水晶ウエハ９の厚みが例えば０．７〜１．７ｍｍ以上あれば、エッチチャンネル１０は厚みの中に埋設され、水晶ウェハ９に貫通孔１０ａを形成しない。しかし、この場合には、角柱水晶体８から得られる水晶ウェハ９の枚数が少なくなり、生産性を悪化させる。
【００１５】
また、水晶種子３の厚みを例えば０．６ｍｍ以下にすると、エッチチャンネル１０は水晶ウェハ９の厚みの中に埋設されて貫通孔１０ａを形成しない。しかし、この場合は、水晶種子３の厚みが小さくて育成溶液５に溶解してしまう虞があるとともに人工水晶への育成に時間を要する問題があった。
【００１６】
このことから、例えば育成前に、水晶種子３の両主面（Ｘ−Ｙ面）から電界拡散により金や銀を格子欠陥内に埋設して、育成溶液５によるエッチングを防止する方法がある。しかし、これは装置も大がかりで経済性に欠ける問題があった。
【００１７】
（発明の目的）本発明は、育成中に生ずるエッチチャンネルの進行を抑止して水晶種子に対する体積比を小さくし、生産性、経済性に優れた人工水晶の製造方法及びこれによる人工水晶並びに水晶ウェハを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水晶のαーβ転移点温度未満の温度で水晶種子を加熱処理した後、水熱合成法により水晶種子から人工水晶に育成したことを基本的な解決手段とする。
【００１９】
【作用】
本発明では、育成前に水晶種子を加熱したので、実験例に示すように育成溶液によるエッチチャンネルの進行を抑止する。以下、本発明の一実施例を実験結果により説明する。
【００２０】
【実施例】
この実施例では、水晶原石から切出した厚みが１．２ｍｍのＺ板を水晶種子３とする（前第６図参照）。そして、先ず、水晶種子３を加熱処理する。加熱処理は大気中として、連続１０時間５００℃の温度に加熱保持する。但し、温度上昇及び下降時間はともに３時間とする。次に、加熱処理した水晶種子３を前述したオートクレーブ１内に搬入し、水熱合成法により育成する。
【００２１】
加熱処理に際しては、第１図に示したように、ヒータ１１を外周に有する円筒状の石英管１２内に水晶種子３を保持し、石英管１２内の温度を熱電対１３により検出して、温度制御装置１４により内部温度を制御した。図中の符号１５は石英管１２の支持台である。
【００２２】
第２図はこのような加熱処理による水晶種子を育成した従来例（前第１２図）と比較した人工水晶の断面図である。すなわち、人工水晶中の水晶種子３には、Ｚ軸方向にエッチチャンネル１０自体は存在するが、両主面側からの長さが短く両主面側の表面近傍で留まる。
【００２３】
ちなみに、本実験では両主面側から発生したエッチチャンネルのうち、５０％以上のものがその長さを約０．２５ｍｍ以下とする。これに対し、従来の非加熱処理のものは殆ど全てのエッチチャンネル１０が両主面を貫通する。
【００２４】
第３図はこのような加熱処理した水晶種子３による人工水晶を前述のように角柱水晶体８に形成し、さらにＳＴカットで水晶ウェハ９に切断する場合の一部断面である。第４図（ａｂ）は、ＳＴカットで切断された水晶ウェハ９における水晶種子３の断面図である。
【００２５】
これらの図から明らかなとおり、長さ０．２５ｍｍ以下のエッチチャンネル１０は、厚み１．２ｍｍの水晶種子３の表面に露出「第４図（ａ）」あるいは厚みの中に埋設「同図（ｂ）」されるのみで、水晶ウェハ３の厚みを貫通することはない。したがって、水晶ウェハ９に複数のＩＤＴ電極を形成する際、フォトレジスト液や空気の漏れを生ずることがないので、作業を確実に遂行できる。
【００２６】
また、これらに付随して以下の効果が得られる。すなわち、エッチチャンネル１０の長さが短くなるので、エッチチャンネル１０による空間部の水晶種子３に対する体積比を減少する。したがって、水晶ウェハ９の水晶種子部分も実用に耐える良好な圧電特性（振動特性）を得て、これを例えば表面波用基板に適用できる。
【００２７】
なお、従来においては、水晶種子部分はエッチチャンネル１０による多数の貫通孔１０ａ及び穴部１０ｂが存在する。したがって、これらの水晶種子３に対する体積比が多くて良好な振動特性を得ることができず、水晶種子部分は使用しないのが通例であり、使用したとしても歩留りが悪かった。
【００２８】
【他の事項】
上記実施例では、加熱条件として加熱保持温度を例えば５００℃としたが、基本的には水晶の圧電性が損われるとされるα−β転移点温度（５７３℃）を上限温度とすればよい。また、加熱保持時間は１０時間としたが、これは加熱保持温度にも依存して加熱保持温度が高ければ時間は短く、低ければ長くなる。したがって、加熱保持温度及び保持時間は結果としてのエッチチャンネル１０の許容状態によって任意に設定できる。
【００２９】
なお、傾向としては加熱温度が高く時間が長いほど、エッチチャンネル１０の長さ及び径は小さくなる。そして、加熱温度を高温及び長時間にすれば、エッチチャンネル１０の全てを実質的に０（圧電特性をエッチチャンネルが無いものと同等）にすることが可能である。
【００３０】
また、オートクレーブ１内における水晶種子３の加熱温度は３００〜３５０℃であるので、育成前の水晶種子３の加熱温度の下限温度は概ね３００℃であると考えられる。但し、前述のように３００℃以下であっても保持時間を十分に長くすれば、総合の熱量によって格子欠陥部の歪みが熱によって解消されることもあるので、これ以下の温度例えば２００℃程度であっもその効果は期待できる。
【００３１】
また、水晶ウェハ９は表面波用基板用（ＳＴカット）として説明したが、これに限らず例えば主面がＹ軸からＺ軸方向へ３５゜１５’回転したＡＴカット等の水晶振動子（発振子、共振子等）用であったとしても適用できる。また、ヒータ１１を設けた石英管１２にて水晶種子３を加熱したが、例えば電気炉、恒温槽によって加熱してもよく、水晶種子３が実質的に高温に維持されていればよい。
【００３２】
また、育成溶液はNaOHとしたが、例えばNa_２CO_３の場合であったとしても、エッチチャンネルを生ずる場合には有効であり、これらを排除するものではない。要するに、本発明では、水晶種子３を実質的に加熱した後育成して、エッチチャンネル１０の水晶種子３に対する体積比を小さくすることを趣旨とするもので、このような趣旨に基づくものは加熱手段等にはよらず、本発明の技術的範囲に属する。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、水晶のαーβ転移点温度未満の温度で水晶種子を加熱処理した後、水熱合成法により水晶種子から人工水晶に育成したので、育成中に生ずるエッチチャンネルの進行を抑止して水晶種子に対する体積比を小さくし、生産性及び経済性に優れた人工水晶の製造方法を及びこれによる人工水晶並びに水晶ウェハを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明する水晶種子の加熱制御装置の図である。
【図２】本発明の一実施例を説明する人工水晶の断面図である。
【図３】本発明の一実施例を説明する角柱水晶体の切断図である。
【図４】本発明の一実施例を説明する水晶ウェハの断面図である。
【図５】従来例を説明するオートクレーブの図である。
【図６】従来例を説明するＺカットの切断方位図である。
【図７】従来例を説明する人工水晶のＹ軸方向から見た平面図である。
【図８】従来例を説明する角柱水晶体の図である。
【図９】従来例を説明するＳＴカットの切断方位図である。
【図１０】従来例を説明する角柱水晶体の切断図である。
【図１１】従来例を説明する水晶ウェハの平面図である。
【図１２】従来例を説明する人工水晶の断面図である。
【図１３】従来例を説明する角柱水晶体の断面図である。
【図１４】従来例を説明する水晶ウェハの平面図及び断面図である。
【符号の説明】
１オ−トクレ−ブ、２バッフル板、３水晶種子、４ラスカ、５育成溶液、６、１１ヒータ、７金属蓋、８角柱水晶体、８ａ、８ｂ成長領域、９水晶ウェハ、１０エッチチャンネル、１２石英管、１３熱電対、１４温度制御装置、１５支持台、１６切欠部、１７圧力計．[0001]
[Industrial technical field]
The present invention relates to an artificial crystal manufacturing method as an industrial technical field, and more particularly to a growth method in which the length of an etch channel of a crystal seed generated during growth is shortened and the volume ratio of the etch channel to the crystal seed is reduced.
[0002]
[Prior art]
(Background of the Invention) An artificial quartz crystal is cultivated by a hydrothermal synthesis method and used as a raw material for a piezoelectric element or an optical element. One of these is, for example, a surface acoustic wave element piezoelectric substrate (hereinafter referred to as a surface wave substrate). The surface wave substrate is formed by cutting an artificial crystal into a wafer shape at an angle called ST cut, for example, and further cutting it into a plurality of individual chips. In recent years, crystal wafers with excellent productivity have been desired.
[0003]
(Example of Prior Art) FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a method (outline) for producing an artificial quartz crystal.
The artificial quartz is grown in the autoclave (metal cylinder furnace) 1 by a hydrothermal synthesis method. Normally, a crystal seed 3 is placed above the baffle plate (convection control plate) 2 and a laska (scrap crystal) 4 is placed below, and a sodium hydroxide (NaOH) solution as a growth solution 5 is injected. The autoclave 1 is heated by a heater 6 and is controlled to a temperature of 300 to 350 ° C. on the crystal seed side and 360 to 400 ° C. on the Lasker side. Reference numeral 7 is a metal lid, and 17 is a pressure gauge.
[0004]
In such a case, the Lasca 4 is dissolved in the growing solution 5 up to the saturation, and approaches the periphery of the crystal seed 3 by convection due to a temperature difference in the autoclave 1. Then, due to the temperature drop around the crystal seed 3, the supersaturated SiO ₂ molecules in the growing solution are precipitated on the crystal seed 3 and grow into a trigonal artificial crystal.
[0005]
As the crystal seed 3, a rectangular bar or a flat plate that is long in the Y-axis direction of the crystal axis (XYZ) is applied depending on the application. Then, the crystal seed 3 in the case of applying the artificial quartz crystal to the surface wave substrate is generally called a Z plate that is cut out from the raw quartz crystal and the main surface (XY plane) is orthogonal to the Z axis. A quartz plate long in the Y-axis direction is applied (FIG. 6).
[0006]
When the crystal seed 3 of the Z plate is grown as described above, it is grown particularly in the Z-axis and X-axis directions (FIG. 7). In general, since a region grown in the X-axis direction contains a large amount of impurities, this portion is cut and removed, and a prismatic crystalline lens 8 including crystal seeds 3 at the center of the Z-axis (thickness) and growth regions 8 (ab) on both sides. (FIG. 8).
[0007]
The surface wave substrate is cut at an angle (commonly known as ST cut) in which the XZ main surface orthogonal to the Y axis of the crystal axis (XYZ) rotates about the X axis by 42 ° 45 ′ from the Y axis to the Z axis. (FIG. 9). In addition, the axis | shaft newly formed by rotating is set as a Y'Z 'axis | shaft.
[0008]
Normally, the prismatic crystal 8 including the crystal seed 3 is cut into the crystal wafer 9 by the above-mentioned ST cut (FIG. 10), and further, for example, a notch 16 indicating the axial direction is provided in the −X axis direction, and the crystal is located near the center. Polished as a disk containing the seed 3 (FIG. 11). Then, a plurality of comb-like electrodes (IDT electrodes) (not shown) are formed on the crystal wafer 9 by photographic printing technology, and then divided into individual surface wave substrates (not shown).
[0009]
In such a case, since a plurality of IDT electrodes are formed on the crystal wafer 9 and then divided individually, the productivity is several steps compared to the case of forming IDT electrodes on individual surface wave substrates. Can be increased.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
(Problem of the prior art) However, the crystal wafer 9 includes the crystal seed 3 near the center. The crystal seed 3 is desired to have a complete crystal structure, but has a lattice defect in a part of the crystal. Lattice defects include point defects, linear defects, and the like, and when the crystal seed 3 is a Z plate, it includes many linear defects particularly in the Z-axis direction of the crystal axes (X, Y, Z).
[0011]
When the temperature in the autoclave 1 rises, the linear defect portion is preferentially etched by the growth solution (in this case, NaOH), and an etch channel 10 penetrating the plate surface in the Z-axis direction of the crystal seed 3 is generated. (FIG. 12). However, the surface of the etch channel 10 of the crystal seed 3 is blocked during the growth.
[0012]
Accordingly, as shown in FIGS. 13 and 14 (ab), the crystal wafer 9 obtained by cutting the prismatic crystal 8 has an oblique through hole 10a near the center and holes (non-through holes) 10b on both sides. 13 is a sectional view of a prismatic crystalline lens, FIG. 14 (a) is a plan view of the crystal wafer 9, and FIG. 13 (b) is a sectional view thereof.
[0013]
In particular, when the through-hole 10a is provided, there is a problem that a photoresist solution or air leaks during the formation of the comb-like electrode, resulting in trouble during processing. If the etch channel 10 does not penetrate through the seed crystal 3 (the prismatic crystal 8), the etch channel 10 makes it easier to form a through hole 10a in the crystal wafer 9 that is cut obliquely if it passes the center.
[0014]
In general, the thickness of the crystal seed (Z-axis direction) is about 1 to 2.5 mm, and the thickness of the crystal wafer 9 is set to about 0.5 mm. Therefore, if the thickness of the quartz wafer 9 is, for example, 0.7 to 1.7 mm or more, the etch channel 10 is embedded in the thickness and the through hole 10 a is not formed in the quartz wafer 9. However, in this case, the number of crystal wafers 9 obtained from the prismatic crystal 8 is reduced, which deteriorates productivity.
[0015]
If the thickness of the crystal seed 3 is set to 0.6 mm or less, for example, the etch channel 10 is embedded in the thickness of the crystal wafer 9 and does not form the through hole 10a. However, in this case, there is a problem that the crystal seed 3 is thin and may be dissolved in the growth solution 5 and it takes time to grow the artificial crystal.
[0016]
From this, for example, there is a method of preventing etching by the growth solution 5 by embedding gold or silver in lattice defects by electric field diffusion from both main surfaces (XY plane) of the crystal seed 3 before the growth. However, this has a problem that the apparatus is large and is not economical.
[0017]
(Object of the Invention) The present invention suppresses the progress of etch channels that occur during growth, reduces the volume ratio to the crystal seed, and has excellent productivity and economy. An object is to provide a wafer.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The basic solution of the present invention is that the crystal seed is heated from a crystal seed to an artificial crystal by a hydrothermal synthesis method after heat treatment at a temperature lower than the α-β transition temperature of the crystal.
[0019]
[Action]
In the present invention, since the crystal seed is heated before the growth, the progress of the etch channel by the growth solution is suppressed as shown in the experimental example. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described based on experimental results.
[0020]
【Example】
In this embodiment, a Z plate having a thickness of 1.2 mm cut out from a quartz crystal is used as the crystal seed 3 (see FIG. 6 above). First, the crystal seed 3 is heat-treated. The heat treatment is carried out in the atmosphere and kept at a temperature of 500 ° C. for 10 hours continuously. However, the temperature rise and fall times are both 3 hours. Next, the heat-treated crystal seed 3 is carried into the autoclave 1 described above and grown by a hydrothermal synthesis method.
[0021]
In the heat treatment, as shown in FIG. 1, the crystal seed 3 is held in a cylindrical quartz tube 12 having a heater 11 on the outer periphery, and the temperature in the quartz tube 12 is detected by a thermocouple 13. The internal temperature was controlled by the temperature controller 14. Reference numeral 15 in the figure is a support for the quartz tube 12.
[0022]
FIG. 2 is a cross-sectional view of an artificial quartz compared with a conventional example (previous FIG. 12) in which crystal seeds are grown by such heat treatment. That is, in the crystal seed 3 in the artificial quartz, the etch channel 10 itself exists in the Z-axis direction, but the length from both principal surface sides is short and stays in the vicinity of the surfaces on both principal surface sides.
[0023]
By the way, in this experiment, 50% or more of the etch channels generated from both main surface sides have a length of about 0.25 mm or less. On the other hand, in the conventional non-heat-treated one, almost all the etch channels 10 penetrate both main surfaces.
[0024]
FIG. 3 is a partial cross-section in the case where an artificial crystal made of such a heat-treated crystal seed 3 is formed on the prismatic crystal 8 as described above and further cut into the crystal wafer 9 by ST cut. FIG. 4 (ab) is a cross-sectional view of the crystal seed 3 in the crystal wafer 9 cut by the ST cut.
[0025]
As is clear from these figures, the etch channel 10 having a length of 0.25 mm or less is exposed on the surface of the crystal seed 3 having a thickness of 1.2 mm (FIG. 4A) or embedded in the thickness “FIG. b) ", and does not penetrate the thickness of the quartz wafer 3. Therefore, when a plurality of IDT electrodes are formed on the quartz wafer 9, there is no leakage of the photoresist liquid or air, so that the operation can be reliably performed.
[0026]
In addition, the following effects can be obtained. That is, since the length of the etch channel 10 is shortened, the volume ratio of the space portion to the crystal seed 3 by the etch channel 10 is reduced. Accordingly, the crystal seed portion of the crystal wafer 9 can also be obtained with good piezoelectric characteristics (vibration characteristics) that can withstand practical use, and can be applied to, for example, a surface wave substrate.
[0027]
Conventionally, the crystal seed portion has a large number of through-holes 10 a and holes 10 b formed by the etch channel 10. Therefore, the volume ratio with respect to these crystal seeds 3 is large and good vibration characteristics cannot be obtained, and the crystal seed part is usually not used, and even if used, the yield is poor.
[0028]
[Other matters]
In the above embodiment, the heating holding temperature is set to 500 ° C. as the heating condition, but basically the α-β transition temperature (573 ° C.) at which the piezoelectricity of the crystal is impaired may be set as the upper limit temperature. . The heating and holding time is 10 hours, which depends on the heating and holding temperature, and the time is shorter when the heating and holding temperature is higher and longer when the heating and holding temperature is lower. Therefore, the heating holding temperature and holding time can be arbitrarily set according to the allowable state of the resulting etch channel 10.
[0029]
As a tendency, the length and diameter of the etch channel 10 become smaller as the heating temperature is higher and the time is longer. If the heating temperature is set to a high temperature and a long time, all of the etch channels 10 can be made substantially zero (the piezoelectric characteristics are equivalent to those having no etch channel).
[0030]
Moreover, since the heating temperature of the crystal seed 3 in the autoclave 1 is 300-350 degreeC, it is thought that the minimum temperature of the heating temperature of the crystal seed 3 before growing is about 300 degreeC. However, as described above, if the holding time is made sufficiently long even if it is 300 ° C. or less, the distortion of the lattice defect part may be eliminated by heat due to the total amount of heat, so a temperature below this, for example, about 200 ° C. But the effect can be expected.
[0031]
Further, the quartz wafer 9 has been described as a surface wave substrate (ST cut). However, the quartz wafer 9 is not limited to this. For example, a quartz resonator (oscillation) such as an AT cut whose main surface rotates 35 ° 15 ′ from the Y axis to the Z axis. Even if it is for a child, a resonator, etc., it can be applied. In addition, although the quartz seed 3 is heated by the quartz tube 12 provided with the heater 11, it may be heated by, for example, an electric furnace or a thermostatic bath, as long as the quartz seed 3 is maintained at a substantially high temperature.
[0032]
Further, although the growth solution is NaOH, for example, even in the case of Na ₂ CO ₃ , it is effective when an etch channel is formed, and these are not excluded. In short, in the present invention, the crystal seed 3 is grown after being substantially heated, and the purpose is to reduce the volume ratio of the etch channel 10 to the crystal seed 3. It belongs to the technical scope of the present invention regardless of the means.
[0033]
【The invention's effect】
In the present invention, since the crystal seed is heated from the crystal seed to the artificial crystal by the hydrothermal synthesis method after the crystal seed is heated at a temperature lower than the α-β transition temperature of the crystal, the progress of the etch channel that occurs during the growth is suppressed. Thus, it is possible to provide a method for producing an artificial quartz crystal having a small volume ratio with respect to the crystal seed, which is excellent in productivity and economy, and an artificial quartz crystal and a quartz wafer produced thereby.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram of a crystal seed heating control apparatus for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an artificial quartz for explaining one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cutaway view of a prismatic lens for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a crystal wafer for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram of an autoclave for explaining a conventional example.
FIG. 6 is a Z cut cut orientation diagram for explaining a conventional example.
FIG. 7 is a plan view of an artificial quartz, as viewed from the Y-axis direction, explaining a conventional example.
FIG. 8 is a diagram of a prismatic crystalline lens for explaining a conventional example.
FIG. 9 is a cut orientation diagram of an ST cut for explaining a conventional example.
FIG. 10 is a cutaway view of a prismatic crystalline lens for explaining a conventional example.
FIG. 11 is a plan view of a crystal wafer for explaining a conventional example.
FIG. 12 is a cross-sectional view of an artificial quartz for explaining a conventional example.
FIG. 13 is a cross-sectional view of a prismatic crystalline lens for explaining a conventional example.
14A and 14B are a plan view and a cross-sectional view of a crystal wafer for explaining a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 autoclave, 2 baffle plate, 3 crystal seed, 4 laska, 5 growth solution, 6, 11 heater, 7 metal lid, 8 prismatic crystal, 8a, 8b growth region, 9 crystal wafer, 10 etch channel, 12 Quartz tube, 13 Thermocouple, 14 Temperature control device, 15 Support base, 16 Notch, 17 Pressure gauge.

Claims

The carried-in crystal seeds in an autoclave in the process for producing an artificial quartz be produced by growing me by the hydrothermal synthesis method, in the crystal seed than the crystal α over β transition temperature prior to loading the autoclave A method for producing an artificial quartz crystal, wherein the crystal seed subjected to the heat treatment is brought into the autoclave and grown after the heat treatment.

After heating the quartz seed before loading the autoclave with α over β transition temperature of less than the temperature of the crystal, it produced a crystal seeds the heat treatment was grown by hydrothermal synthesis method and carried into the autoclave An artificial quartz crystal including the crystal seed, and 50% or more of etch channels of the crystal seed generated in the Z-axis direction of the crystal axis (XYZ) do not reach the center in the Z-axis direction. An artificial quartz characterized by

A quartz crystal wafer produced by cutting the artificial crystal manufactured by the manufacturing method of claim 1 or the artificial crystal of claim 2, wherein an XZ principal plane perpendicular to the Y axis of the crystal axis (XYZ) is centered on the X axis. A quartz wafer that is cut by rotating in the Y-axis direction from the Y-axis.