JP2781341B2 - 酸化物単結晶膜の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気光学単結晶膜等の
酸化物単結晶膜を形成する製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃ ) 単結
晶、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃ ）単結晶が、オ
プトエレクトロニクス用材料として期待されている。ニ
オブ酸リチウム単結晶等からなる基板の上に、液相エピ
タキシャル法によってニオブ酸リチウム薄膜を得ること
が知られている。例えば、「Appl. Phys.Letters 」 Vo
l.26 No.1 (1975)の第８〜１０頁の記載によれば、タ
ンタル酸リチウム単結晶基板上に液相エピタキシャル法
によってニオブ酸リチウム単結晶薄膜を形成している。
「Mat. Res. Bull」 Vol.10(1975) の第１３７３〜１
３７７頁の記載によれば、ニオブ酸リチウム単結晶基板
上に液相エピタキシャル法によってニオブ酸リチウム単
結晶薄膜を形成している。「J. Appl. Phys．」 Vo
l.70, No.5,（ 1991 ）の第２５３６〜２５４１頁によ
れば、酸化マグネシウムをドープしたニオブ酸リチウム
単結晶基板上に、液相エピタキシャル法によってニオブ
酸リチウム単結晶薄膜を形成している。

【０００３】液相エピタキシャル法における成膜方法を
説明する。まず、例えばニオブ酸リチウム（溶質）とＬ
ｉＶＯ₃ （溶融媒体）とを仕込んで混合する。この溶融
体の仕込み組成に対応する飽和温度をＴ₀ とする。この
溶融体の温度を、飽和温度Ｔ₀ よりも高温で保持し、ニ
オブ酸リチウムとＬｉＶＯ₃ とを均一に溶融させる。次
いで、溶融体の温度を、飽和温度Ｔ₀ よりも低い温度ま
で冷却して溶融体を過冷却状態とする。過冷却状態の溶
融体に対して、基板を接触させ、基板の表面にニオブ酸
リチウム単結晶膜を液相エピタキシャル成長させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、実際の製造工
程において、次の問題が発生することが判明した。即
ち、液相エピタキシャル法によりニオブ酸リチウム単結
晶膜を作製する場合には、溶融体にニオブ酸リチウム単
結晶基板を接触させた後、基板を上昇させて溶融体から
引き上げるが、このときに基板にクラックが多発するこ
とが判った。例えば、本発明者は、特開平５─３３０９
７７号公報や特開平５─５８７３３号公報に記載されて
いる方法に従って、ニオブ酸リチウム単結晶基板を保持
し、膜を形成した。特開平５─３３０９７７号公報の方
法では、脚部を非可とう性とし、脚部の下側端部に溝を
形成し、この溝に、基板の外周縁部を係合させている。
特開平５─５８７３３号公報の方法では、３本の脚部な
いしアームにそれぞれ基板をはめこむための溝を形成
し、このアームの少なくとも内側に、突起を設けてい
る。しかし、溶融体に基板７を接触させた後、基板７を
上昇させて溶融体から引き上げると、図１２に示すよう
に、基板７の下側面７ｃの方から見ると、クラック２６
が発生していた。

【０００５】本発明の課題は、ニオブ酸リチウム単結晶
膜等の酸化物単結晶膜を液相エピタキシャル法によって
形成するのに際して、酸化物単結晶基板を上昇させて酸
化物溶融体から引き上げる段階で、基板にクラックが発
生したり、結晶性が劣化したりするのを、防止すること
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、酸化物単結晶
基板の周縁部を複数の腕部によって保持し、この際各腕
部から前記単結晶基板を挟む方向に圧力を加えることが
できるように各腕部を付勢し、前記単結晶基板を酸化物
溶融体に接触させて酸化物単結晶膜を形成し、次いで単
結晶基板を溶融体から引き上げて回転させることによ
り、単結晶基板に付着した溶融体を減らすことを特徴と
する、酸化物単結晶膜の製造方法に係るものである

【０００７】

【作用】本発明者は、前記した現象について詳細に検討
した結果、次の結論に至った。即ち、溶融体にニオブ酸
リチウム単結晶基板７を接触させた後、この基板７を上
昇させて溶融体から引き上げるのに際しては、基板７上
に溶融体が残留する。ニオブ酸リチウム単結晶膜等の電
気光学単結晶基板の場合には、基板７上に残留した溶融
体が固化する際に基板７に加わる応力、基板７と溶融媒
体との熱膨張率の違いに起因する応力、あるいは焦電に
よって、基板７にクラック２６が発生するものと考えら
れる。

【０００８】本発明者は、実際に、基板上における溶融
体の残留状況を詳細に調べた結果、溶融体は、主とし
て、基板を保持する保持具ないしホルダーと基板との間
に、残留することが判った。この結果、図１２に示すよ
うに、クラック２６は、主として基板７と保持部２５ｃ
との接触部分を起点として、発生したものと考えられ
る。

【０００９】そこで、本発明者は、基板７に付着した溶
融体を除去するために、基板７を上昇させて溶融体から
引き上げた直後に、直ちに基板を高速で回転し、遠心力
によって溶融体を振り切ることを試みた。この方法は、
基板７に付着した溶融体を除去する上ではかなり有効で
あった。しかし、特に基板７と保持具との間に残留した
溶融体は除去が難しく、これを、基板の回転によって除
去するためには、非常な高速、例えば８００ｒｐｍを越
える高速度で、基板を回転させる必要があった。

【００１０】しかし、このような高速度で基板を回転さ
せることは、実際には困難であった。即ち、基板をアー
ムで保持する際に基板の水平度を確保することが困難で
あり、また、基板とアームとの間で隙間やがたつきが生
じやすかった。特に、基板を高速度で回転させようとす
ると、基板の回転状態のバランスが失われて回転状態に
うねりが発生し、基板が落下することが多く、回転数を
大きくすることが困難であったし、基板の各部分に不均
一に押圧力が加わり、基板上の単結晶膜の結晶性が劣化
し易かった。しかも、実際の量産を可能とするために
は、基板の平面的寸法を大きくする必要があるが、こう
した大寸法の基板を高速度で、中心がぶれないように回
転させることは、非常に困難であった。

【００１１】以上の知見を基にして、本発明者は、単結
晶基板の周縁部を複数の腕部によって保持し、各腕部を
付勢して各腕部から単結晶基板を挟む方向に圧力を加
え、単結晶基板を回転させながら上昇させることを試み
た。この結果、各腕部を付勢して各腕部から単結晶基板
を挟む方向に圧力を加えているので、基板と腕部との間
で隙間やがたつきが生じなくなったし、基板の各部分に
加わる押圧力が均一になった。

【００１２】しかも、基板を高速度で回転させた場合に
は、基板の各腕部からの押圧力がそれぞれほぼ等しくな
るように、基板の回転の中心の位置が調整される調心作
用がある。従って、基板の回転状態のバランスが良好に
保持され、基板の落下や、無理な押圧力による膜の結晶
性の劣化を、防止することができた。特に、４００ｒｐ
ｍ以上の高い回転数で基板を回転させることもできるよ
うになった。

【００１３】本発明は、異方性の電気光学単結晶基板の
上に、液相エピタキシャル法によって、電気光学単結晶
膜を形成する方法について、特に好適である。なぜな
ら、前記したように、電気光学単結晶基板には特にクラ
ックが発生し易いからである。この原因については、ニ
オブ酸リチウム単結晶等の場合には、基板を構成する単
結晶が異方性であり、基板の厚さ方向と基板の平面方向
とでは、結晶性が異なっている。こうした異方性を有す
る基板においては、基板の表面に残留した溶融体が固化
する際に、クラックが発生し易いものであろう。

【００１４】また、本発明者は、上記の方法が他の酸化
物単結晶基板に対して適用できることを確認した。本発
明者は、ガドリニウム─ガリウムガーネット基板上に、
ＹＩＧ（イットリウム─鉄ガーネット）単結晶膜を液相
エピタキシャル法によって形成する研究を行っていた。
この場合には、溶融体の溶融媒体として、ＰｂＯ─Ｂｉ
₂ Ｏ₃ ─Ｂ₂ Ｏ₃ を使用し、９００°Ｃ程度で成膜し、
厚さ１００〜５００μｍ程度の単結晶膜を形成してい
る。この成膜直後の段階では、育成されたガーネット単
結晶膜上に、フラックスとガーネットとの混合物からな
る固相が析出し、固着している。従来は、次の段階で、
単結晶基板の表面を研磨加工することにより、単結晶膜
の凹凸をなくし、同時に溶融媒体からなる固相を除去す
る研磨加工工程が必要であった。

【００１５】しかし、本発明によって酸化物単結晶基板
を回転させ、溶融媒体を振り切ることによって、溶融媒
体を酸化物単結晶基板から除去し、鏡面をえることがで
きた。この結果、溶融媒体からなる固相を除去する研磨
加工工程が不要になった。しかも、溶融媒体を酸化物単
結晶基板から除去できるほど高速で基板を回転させて
も、前記したように、基板の回転状態のバランスが良好
に保持され、基板の落下や、無理な押圧力による膜の結
晶性の劣化を、防止することができた。

【００１６】

【実施例】本発明において、腕部を支点を中心として回
動可能なように取り付け、単結晶基板の保持部に対して
支点の反対側において腕部に重りを取り付け、この重り
の重量によって腕部に生ずる回転トルクで腕部を付勢す
ることができる。この場合には、基板を溶融体に接触さ
せる段階では重りの重量に応じた回転トルクのみが腕部
に加わるが、基板の回転速度を上昇させるのにつれて、
重りに加わる遠心力が大きくなり、この遠心力によるト
ルクが更に腕部及び基板へと加わる。ここで、溶融体に
基板を接触させるときには、基板が回転しておらず、又
は基板の回転速度が小さいので、基板を強く保持する必
要は特になく、基板の押圧力は小さくてもよい。この一
方、基板を高速度で回転させる際には、基板を保持する
保持力ないし押圧力を大きくして基板のずれを防止する
必要がある。

【００１７】この点、基板の回転速度を上昇させるのに
つれて、重りに加わる遠心力が大きくなるように構成し
ているので、基板を溶融体に接触させる段階では押圧力
を小さくしても、高速回転時に十分な押圧力を得ること
ができる。従って、特に液相エピタキシャル成長の時点
において、膜の結晶性への悪影響を小さくすることがで
きるので、この結晶性が向上する。

【００１８】また、弾性復元力によって腕部を付勢する
ことができる。特に、環状の付勢用具に複数の弾性復元
材を設け、各弾性復元材に接触子を固定し、各接触子に
よって腕部を押圧でき、かつ腕部と接触子との接触位置
を変化させることによって腕部に対する押圧力を変化さ
せうるように構成することができる。この場合には、基
板の寸法が変化したときにも、容易に対応することがで
きる。

【００１９】また、腕部において基板と接触し、基板を
保持する保持部の形状は、特に制限されないが、単結晶
基板を前記溶融体に接触させるのに際して、腕部の単結
晶基板と接触する保持部分の先端がこの溶融体に接触し
ないように、単結晶基板の溶融体接触面から溶融体側へ
突出しない構成とすると、腕部と基板との隙間に溶融体
が付着するのを防止できる。基板自体に付着した溶融体
は、比較的に低い回転数で除去することができるので、
回転数の増大による単結晶膜の結晶性の劣化も防止する
ことができる。

【００２０】また、特に腕部の単結晶基板と接触する保
持部分に切り欠き部を形成することにより、単結晶基板
を回転させながら上昇させる際に、切り欠き部を通して
溶融体を飛散させうるように構成することができる。こ
の切り欠き部は、くし歯状であってもよく、貫通孔であ
ってもよい。これにより、腕部と基板との隙間に付着、
残留した溶融体を、低い回転数で容易に除去することが
できる。

【００２１】単結晶基板を溶融体から引き上げる際に、
単結晶基板を溶融体の表面に対して傾斜させることがで
きる。即ち、このときに単結晶基板が水平であると、単
結晶基板の下側面の全面にわたって溶融体が付着する。
しかし、このときに単結晶基板を傾斜させると、基板の
下側面が傾斜することにより、この下側面に沿って溶融
体が下方へと流動し、ルツボの方へと流下し易くなる。
従って、基板側に残留する溶融体の量、特に基板と腕部
との隙間に残留する溶融体の量が減少するので、溶融体
の除去が容易になる。この傾斜角度は、１°〜５°とす
ることが好ましい。

【００２２】単結晶基板と、単結晶膜とは，同一の物質
によって形成してよく、異なる物質によって形成するこ
ともできる。ただし、両者の格子定数が近くなければな
らない。電気光学単結晶としては、前記した理由から、
異方性の電気光学単結晶が好ましい。電気光学単結晶と
しては、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）単結晶、タ
ンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃ ）単結晶、ＬｉＮｂ_x
Ｔａ_1-x Ｏ ₃ 単結晶（０＜ｘ＜１）が好ましい。

【００２３】現在のところ、電気光学単結晶基板は、引
き上げ法によって製造されており、ニオブ酸リチウム単
結晶基板については、結晶性の良い光学グレードの単結
晶基板が得られている。しかし、現在の段階では、引き
上げ法により製造されるタンタル酸リチウム単結晶基板
は、ニオブ酸リチウム単結晶基板に比べて結晶性が悪
い。もともと結晶性が悪いタンタル酸リチウム単結晶基
板の上に、単結晶膜を形成しても、光学グレードのニオ
ブ酸リチウム単結晶基板上に作製した膜よりも優れた結
晶性を持つ単結晶膜を得るのは、困難である。

【００２４】この理由から、現段階では、光学グレード
のニオブ酸リチウム単結晶を基板として使用することが
好ましい。ただし、この問題は、引き上げ法による製造
技術の問題であるので、将来ニオブ酸リチウム単結晶基
板と同等の結晶性を持つ、光学グレードのタンタル酸リ
チウム単結晶基板が開発されれば、これを基板として好
ましく使用することができる。

【００２５】溶質がニオブ酸リチウム、タンタル酸リチ
ウム及びＬｉＮｂ_x Ｔａ _1-x Ｏ₃ からなる群より選ばれ
た１種以上の溶質である場合には、溶融媒体をＬｉＶＯ
₃ とＬｉＢＯ₂ とからなる群より選ばれた１種以上の溶
融媒体とすることが好ましい。この溶質と溶融媒体との
組み合わせを採用した場合には、溶融体の仕込み組成
は、溶質１０ｍｏｌ％─溶媒９０ｍｏｌ％〜溶質６０ｍ
ｏｌ％─溶媒４０ｍｏｌ％とすることが好ましい。

【００２６】図１は、ウエハー形状の単結晶基板７を保
持し、回転させている状態を示す斜視図であり、図２
は、図１の保持具の要部を示す模式図であり、図３は、
基板７を溶融体８に接触させている状態を模式的に示す
一部断面図である。例えば円柱形状の昇降部分１の下側
側周面に、金具２を例えば３箇所に取り付け、各金具２
に腕部４を取り付ける。この腕部４は、くの字形状に曲
がっており、腕部４の上部４ａ及び下部４ｂは、いずれ
も支点３を中心として昇降部分１から外側へと向かって
延びており、腕部４は支点３を中心として回動可能であ
る。上部４ａの先端に重り５が取り付けられており、下
部４ｂの下端に保持部６が形成されている。

【００２７】保持部６の形状は、ほぼ垂直である周縁挟
持部６ｂと、この周縁挟持部の下端から内側に突出した
基板支持部６ａとによって、構成されている。基板７を
保持する際には、図２に示すように、腕部４を矢印Ｂの
ように回動させ、基板７の周縁７ａを周縁挟持部６ｂの
内側に挟持する。この状態で、重り５に加わる重力によ
って、腕部４に矢印Ｂ方向の回転トルクが加わり、基板
が保持される。

【００２８】基板７を保持した後、昇降部分１を炉内で
降下させ、基板７の下側面７ｃを溶融体８に接触させ
る。この際には、２０ｒｐｍ程度の低速で基板７を回転
させることができる。次いで、基板７を上昇させ、２０
０ｒｐｍ以上の高速度で回転させて溶融体を振り切る。
この高速回転の際には、重り５には、重力だけではな
く、高速回転による遠心力が加わる。好ましくは、この
高速回転による溶融体８の除去を終えた後、基板７を３
〜６０ｒｐｍ程度の低速で回転させながら、炉内を上昇
させ、徐々に冷却させる。

【００２９】図４は、他の保持方法によって基板７を保
持している状態を概略的に示す斜視図であり、図５
（ａ）は、付勢用具８を示す平面図であり、図５（ｂ）
は、図４の保持具の要部を示す正面図である。

【００３０】付勢用具８の本体８ａは円環形状であり、
付勢用具８の内側に、例えば３箇所に凹部８ｂが形成さ
れており、各凹部８ｂに、付勢装置、例えばスプリング
コイル９が挿入及び固定されており、各付勢装置９の先
端部分に接触子１０が連結されている。保持具の昇降部
分１の下側側周面の例えば３箇所に、図１の保持具と同
様に金具２が設置されており、各金具２に腕部１１が回
動可能なように取り付けられている。

【００３１】各腕部１１の外側面に、水平な溝１２が所
定位置に形成されており、各腕部１１の下側に、図１に
示したような保持部６が設けられている。各保持部６に
よって、基板７が３方向から挟持され、保持されてい
る。各接触子１０の先端部分に爪１０ａが形成されてお
り、これらの各爪１０ａを、各溝１２にはめ合わせうる
ように、構成されている。そして、図４及び図５（ｂ）
において、付勢用具８の上下方向における位置を変更す
ると、各腕部１１と各接触子１０との接触位置が、上下
方向で変動する。そして、各接触子１０の位置は、基板
７の周縁部７ａよりも内側であり、腕部１１は、下側へ
と向かって広がるように傾斜しているので、付勢用具８
を下方に動かすと、接触子１０からの押圧力が大きくな
り、この結果基板７に対する押圧力も大きくなる。

【００３２】図６（ａ）、（ｂ）は、他の保持方法によ
って基板７を保持した状態を示す要部部分断面図であ
る。図１に示したものと同じ構成部材には、同じ符号を
付け、その説明は省略する。昇降部分１に軸１４を取り
付け、腕部１３の貫通孔１３ａに軸１４を挿通し、軸１
４の先端に押さえ１６を取り付ける。図６（ａ）に示す
ように、押さえ１６によってコイルスプリング９を押圧
し、次いで矢印Ｃ方向へとコイルスプリング９を復元さ
せ、図６（ｂ）に示すように基板７を保持する。

【００３３】図７（ａ）、（ｂ）は、更に他の保持方法
によって基板７を保持した状態を示す要部部分断面図で
ある。腕部１７に対して、他の腕部１５を取り付け、腕
部１７と１５とが、支点３Ａを中心として回動可能なよ
うにする。本実施例では、支点３Ａを基板７の周辺に取
り付けた。腕部１７に軸１４を取り付け、腕部１５の貫
通孔１５ａに軸１４を挿通し、軸１４の先端に押さえ１
６を取り付ける。図７（ａ）に示すように、押さえ１６
によってコイルスプリング９を押圧し、次いでコイルス
プリング９を復元させ、矢印Ｄ方向へと腕部１７を回動
させ、図７（ｂ）に示すように基板７を保持する。

【００３４】図８（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、他の形
状の保持部を示す部分断面図である。腕部の構成は特に
制限されないが、前記した図１〜図７に示した腕部を好
適に使用することができる。図８（ａ）に示す保持部２
０においては、保持部２０の内側に向かって周縁挟持部
２０ａと基板支持部２０ｂとが形成されており、周縁挟
持部２０ａの上に、基板７の上側面を位置決めするため
の位置決め用突起２０ｃが形成されている。

【００３５】図８（ｂ）に示す保持部２１においては、
腕部の下端に曲折部２１ａが設けられ、曲折部２１ａの
下に基板挟持部２１ｂが略水平方向に延びており、基板
挟持部２１ｂの先端面が基板７に接触している。これに
より、基板７を溶融体に接触させたときに、基板７の下
側面７ｃが溶融体に接触し、保持部２１が溶融体に接触
しないようにする。

【００３６】図９（ａ）、（ｂ）に示すようにして基板
７を保持することもできる。ウエハー形状の基板７の側
周縁７ａの例えば３箇所に、保持部２２を接触させ、各
保持部２２によって基板７を押圧し、基板７を挟持す
る。各保持部２２は、側周縁７ａの形状に追従できるよ
うに、ほぼ円弧形状をなしており、保持部２２に複数個
の貫通孔２３が形成されている。これにより、基板７を
回転させる際に、貫通孔２３を通して、特に基板７と保
持部２２との隙間に付着した溶融体を、飛散させうるよ
うに構成した。

【００３７】図９に示す各保持部２２をそれぞれ大型化
し、図１０に示すように角度の大きい保持部２４を使用
することができる。保持部２４においては、多数の貫通
孔２３が一定間隔で形成されている。基板７の側周縁７
ａのほぼ全周近くが、３つの保持部２４によって囲まれ
ている。

【００３８】図１１は、他の保持方法を模式的に示す部
分断面図である。昇降部分１の下側側周面に、金具２を
例えば３箇所に取り付け、各金具２に腕部３４を取り付
ける。この腕部３４は、くの字形状に曲がっており、腕
部３４の上部３４ｂ及び下部３４ｃは、いずれも支点３
を中心として、昇降部分１から外側へと向かって延びて
おり、腕部３４は支点３を中心として回動可能である。
上部３４ｂの上端に平坦部３４ａが形成されており、下
部３４ｃの下端に保持部６が形成されている。

【００３９】基板７を保持する際には、基板７の周縁７
ａを周縁挟持部６ｂの内側に挟持する。平坦部３４ａの
上に重り４０が支持されており、重り４０の重量によっ
て、腕部３４に回転トルクが加わり、基板７が保持され
る。こうした保持方法によれば、図１、図２に示す例と
は異なり、高速回転時にも、重り４０により加わる力は
変化しないので、基板７に加わる付勢力も変動しない。
なお、重り４０は、図１１において、垂直方向には移動
するが、回転時においても、水平方向には移動しないよ
うにする。例えば、昇降部分１の側面に凹部を数カ所に
形成し、また重り４０の内側面に突起を数カ所に形成
し、前記凹部と突起とを互いにはめ合わせ、この凹部と
突起との嵌合によって重り４０を昇降部分１に対して固
定し、重り４０が水平方向に移動しないようにすること
ができる。むろんこの際、重り４０は、昇降部分１の側
面に沿って、垂直方向にスライドしうるように、前記突
起と凹部とを形成する。このためには、凹部と突起とを
それぞれ、垂直方向に向かって延びる細長い溝として形
成することができる。また、重り４０は円環形状であっ
てよいが、各腕部３４に対してそれぞれ別体の重り４０
を設けることが好ましい。

【００４０】以下、具体的な実験結果について、例示す
る。 （比較例１） 特開平５─５８７３３号公報に記載され
た保持方法にほぼ従って、液相エピタキシャル法を実施
した。２０ｍｏｌ％ＬｉＮｂＯ₃ ─８０ｍｏｌ％ＬｉＶ
Ｏ₃ の溶融体を使用した。ルツボ内において、溶融体
を、１０００〜１３００°Ｃで３時間以上攪拌して十分
均一な状態とし、次いで温度を９６０°Ｃまで冷却し、
静置した。電気光学単結晶基板７としては、Ｚカットし
た厚さ１ｍｍの光学グレードニオブ酸リチウム単結晶基
板７を用いた。

【００４１】特開平５─５８７３３号公報に記載された
ように、３本の脚部にそれぞれ、基板７をはめこむため
の溝を形成し、各腕部の内側に突起を設けた。昇降部分
及び腕部はインコネルによって形成し、腕部の先端部分
は白金によって形成した。基板７を溝にはめ込んで保持
し、この保持状態で、基板７を、２０ｒｐｍで回転させ
ながら、降下速度１ｍｍ／分で、溶融体の液面上約５ｍ
ｍまで降下させた。ニオブ酸リチウム単結晶基板７と溶
融体との温度が平衡となるように、基板７を充分に予熱
した。

【００４２】次いで、溶融体の温度を９２５°Ｃまで下
げ、溶融体を過冷却状態とした後、基板７を５ｍｍ／分
の降下速度で下げ、基板７の下側面７ｃを、溶融体の液
表面に接触させ、成膜を行った。

【００４３】成膜終了後、ニオブ酸リチウム単結晶基板
７を、１００ｍｍ／分の上昇速度で溶融体から引き離
し、次いで、基板７を、１００ｒｐｍ又は２００ｒｐｍ
でそれぞれ３０秒間回転させた。その後、基板７を室温
までゆっくり冷却し、基板７表面に残った溶融体を水洗
して除去した。

【００４４】この結果、１００ｒｐｍ、２００ｒｐｍの
いずれの回転速度で基板７を回転させた場合にも、基板
の回転状態が不安定であってうねりが観察されたし、ま
た基板７にクラック２６が発生していた。

【００４５】（実施例１） 図１〜図３に示す保持方法
を使用して、比較例と同様にして液相エピタキシャル法
を実施した。昇降部分１及び腕部４の上部４ａ及び下部
４ｂはインコネルによって形成し、腕部４の先端にある
保持部６は白金によって形成した。この保持状態で、ニ
オブ酸リチウム単結晶基板７を、２０ｒｐｍで回転させ
ながら、降下速度１ｍｍ／分で、溶融体の液面上約５ｍ
ｍまで降下させた。ニオブ酸リチウム単結晶基板７と溶
融体との温度が平衡となるように、基板７を充分に予熱
した。溶融体の温度を９２５°Ｃまで下げ、溶融体を過
冷却状態とした後、基板７を５ｍｍ／分の降下速度で下
げ、基板７の下側面７ｃを、溶融体の液表面に接触さ
せ、成膜を行った。

【００４６】成膜終了後、ニオブ酸リチウム単結晶基板
７を、１００ｍｍ／分の上昇速度で溶融体から引き離
し、次いで、基板７を、６００ｒｐｍ又は８００ｒｐｍ
でそれぞれ３０秒間回転させた。その後、基板７を室温
までゆっくり冷却し、基板７表面に残った溶融体を水洗
して除去した。

【００４７】この結果、６００ｒｐｍ、８００ｒｐｍの
いずれの回転速度で基板７を回転させた場合にも、基板
７の回転状態は安定しており、中心のブレやうねりは見
られなかったし、基板７にクラック２６は発生しなかっ
た。

【００４８】（実施例２）実施例１と同様の実験を行っ
た。ただし、酸化テルビウム、酸化ビスマス、酸化鉄、
酸化鉛、酸化ボロンを混合し、加熱及び溶解させて得た
溶融体から、カルシウム、マグネシウム、ジルコニウム
置換ガドリニウム─ガリウム─ガーネット単結晶基板上
に、磁性ガーネット単結晶膜を液相エピタキシャル法に
よって形成した。

【００４９】溶融体を、十分に高い温度（１０００°
Ｃ）で２時間攪拌し、十分均一な液相の状態とした。前
記単結晶基板７を、２０ｒｐｍで回転させながら、降下
速度１ｍｍ／分で、溶融体の液面上約５ｍｍまで降下さ
せた。前記単結晶基板７と溶融体との温度が平衡となる
ように、基板７を充分に予熱した。溶融体の温度を７５
０°Ｃまで下げ、溶融体を過冷却状態とした後、基板７
を５ｍｍ／分の降下速度で下げ、基板７の下側面７ｃ
を、溶融体の液表面に接触させ、成膜を行った。

【００５０】成膜終了後、単結晶基板７を、１００ｍｍ
／分の上昇速度で溶融体から引き離し、次いで、基板７
を、５００ｒｐｍで３０秒間回転させた。その後、基板
７を冷却し、基板７の表面に残った溶融体を水洗して除
去することにより、研磨加工工程を経ることなく、鏡面
の単結晶基板を得ることができた。

【００５１】

【化１】Ｔｂ_2.6 Ｂｉ_0.4 Ｆｅ₅ Ｏ₁₂ の組成の膜が約１００μｍ成長した。この単結晶膜のＸ
線ロッキングカーブの半値幅を測定した。

【００５２】Ｘ線ロッキングカーブの半値幅について説
明する。単結晶基板及び単結晶膜の結晶性は、Ｘ線ロッ
キングカーブの半値幅によって評価することができる。
この半値幅が小さいほど、単結晶の結晶性が良好である
と判断できる。この値の絶対値そのものは、Ｘ線測定装
置において使用する基準結晶等によって変動するので、
絶対値を特定することはできない。

【００５３】しかし、液相エピタキシャル法により作製
される単結晶薄膜の結晶性は、単結晶基板の結晶性の影
響を強く受ける。従って、作製した単結晶膜の結晶性の
優劣を判断するには、使用した基板のＸ線ロッキングカ
ーブの半値幅を基準にしなければならない。特に、光学
グレードの単結晶基板は、現在引き上げ法によって作成
されているので、単結晶膜のＸ線ロッキングカーブの半
値幅が、光学グレードの単結晶基板のそれよりも小さい
ことが好ましい。

【００５４】この半値幅の測定は、五結晶法により、
（８８８）面の反射を用いて行った。入射Ｘ線としては
ＣｕＫα１を使用し、モノクロメータとしては、Ｇｅ単
結晶の（４４０）面を用いた。本発明者が使用した光学
グレードのカルシウム、マグネシウム、ジルコニウム置
換ガドリニウムガリウムガーネット単結晶基板のＸ線ロ
ッキングカーブの半値幅は、１２．１〜１２．４〔arc
sec 〕であったので、これを単結晶基板の結晶性の基準
とした。

【００５５】この結果、前記単結晶膜のＸ線ロッキング
カーブの半値幅は１０．５〔arc sec 〕であり、単結晶
基板の結晶性よりも優れていた。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、ニオブ酸リチウム単結
晶膜等の酸化物単結晶膜を、液相エピタキシャル法によ
って、酸化物単結晶基板上に形成するのに際して、酸化
物単結晶基板を上昇させて溶融体から引き上げる段階
で、基板にクラックが発生するのを、防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】重り５を使用して単結晶基板７を付勢すること
によって単結晶基板７を保持している状態を示す斜視図
である。

【図２】図１の保持装置の要部を概略的に示す模式的部
分断面図である。

【図３】図１の保持装置を用いて単結晶基板７を保持
し、単結晶基板７を溶融体８に接触させている状態を示
す概略図である。

【図４】他の保持方法によって単結晶基板７を保持して
いる状態を示す斜視図である。

【図５】（ａ）は、付勢用具８を示す平面図であり、
（ｂ）は、付勢用具８によって腕部１１及び単結晶基板
７を付勢している状態を説明するための模式図である。

【図６】（ａ）は、更に他の保持方法によって単結晶基
板７を保持する直前の状態の要部を概略的に示す部分断
面図であり、（ｂ）は、（ａ）において単結晶基板７を
保持している状態の要部を概略的に示す部分断面図であ
る。

【図７】（ａ）は、更に他の保持方法によって単結晶基
板７を保持する直前の状態の要部を概略的に示す部分断
面図であり、（ｂ）は、（ａ）において単結晶基板７を
保持している状態の要部を概略的に示す部分断面図であ
る。

【図８】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ単結晶基板７の保
持部の周辺を示す部分断面図である。

【図９】（ａ）は、更に他の保持部２２によって単結晶
基板７を保持している状態を概略的に示す部分断面図で
あり、（ｂ）は、（ａ）の保持部２２の斜視図である。

【図１０】更に他の保持部２４によって単結晶基板７を
保持している状態を概略的に示す部分断面図である。

【図１１】更に他の保持具３４によって基板７を保持し
ている状態を概略的に示す部分断面図である。

【図１２】単結晶基板７にクラック２６が発生した状態
を模式的に示す平面図である。

【符号の説明】

１ 保持具の昇降部分 ３ 支点 ４、１１、１
３、１５、１７、２５ 腕部 ５ 重り ６、２
０、２１、２２、２４、２５ｃ 保持部 ７ 単結晶
基板 ７ａ 単結晶基板の周縁部 ８ 溶融体
９ 弾性的付勢装置であるコイルスプリング １０
接触子 ２３ 保持部の貫通孔 ２６ クラック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大内 龍一 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日本碍子株式会社内 (72)発明者 川口 竜生 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日本碍子株式会社内 (72)発明者 今枝 美能留 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日本碍子株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−260689（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】酸化物単結晶基板の周縁部を複数の腕部に
   よって保持し、この際各腕部から前記単結晶基板を挟む
   方向に圧力を加えることができるように前記各腕部を付
   勢し、前記単結晶基板を溶融体に接触させて酸化物単結
   晶膜を形成し、次いで前記単結晶基板を溶融体から引き
   上げて回転させることにより、前記単結晶基板に付着し
   た前記溶融体を減らすことを特徴とする、酸化物単結晶
   膜の製造方法。
2. 【請求項２】前記腕部が支点を中心として回動可能なよ
   うに取り付けられており、前記単結晶基板の保持部に対
   して前記支点の反対側において前記腕部に重りが取り付
   けられており、この重りの重量によって前記腕部に生ず
   る回転トルクで前記腕部を付勢できるように構成されて
   いる、請求項１記載の酸化物単結晶膜の製造方法。
3. 【請求項３】弾性復元力によって前記腕部を付勢したこ
   とを特徴とする、請求項１記載の酸化物単結晶膜の製造
   方法。
4. 【請求項４】環状の付勢用具に複数の弾性復元材を設
   け、各弾性復元材に接触子を固定し、各接触子によって
   前記腕部を押圧でき、かつ前記腕部と前記接触子との接
   触位置を変化させることによって前記腕部に対する押圧
   力を変化させうるように構成したことを特徴とする、請
   求項３記載の酸化物単結晶膜の製造方法。
5. 【請求項５】重力によって前記腕部を付勢したことを特
   徴とする、請求項１記載の酸化物単結晶膜の製造方法。
6. 【請求項６】前記単結晶基板を前記溶融体に接触させる
   のに際して、前記腕部の前記単結晶基板と接触する保持
   部分の先端がこの溶融体に接触しないように、単結晶基
   板の溶融体接触面から溶融体側へ突出しない構成とした
   ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つの項に
   記載の酸化物単結晶膜の製造方法。
7. 【請求項７】前記腕部の前記単結晶基板と接触する保持
   部分に切り欠き部を形成することにより、前記単結晶基
   板を回転させながら上昇させる際に、前記切り欠き部を
   通して前記溶融体を飛散させうるように構成したことを
   特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つの項に記載の
   酸化物単結晶膜の製造方法。
8. 【請求項８】前記単結晶基板を前記溶融体に接触させた
   後、この単結晶基板を前記溶融体から分離する際に、前
   記単結晶基板を前記溶融体の表面に対して傾斜させるこ
   とを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つの項に記
   載の酸化物単結晶膜の製造方法。
9. 【請求項９】前記酸化物単結晶基板が電気光学単結晶基
   板であり、前記酸化物単結晶膜が電気光学単結晶膜であ
   ることを特徴とする、請求項１記載の酸化物単結晶膜の
   製造方法。