JP7447537B2 - タンタル酸リチウム基板の製造方法とタンタル酸リチウム基板 - Google Patents

Description

本発明は、タンタル酸リチウム結晶を用いてタンタル酸リチウム基板を製造する方法に係り、特に、焦電性に起因した素子製造プロセスでの歩留まり低下が抑制され、かつ、素子製造プロセスの露光工程等において素子品質に影響を与えることのないタンタル酸リチウム基板の製造方法とタンタル酸リチウム基板に関するものである。

タンタル酸リチウム（以下、ＬＴと略称することがある）結晶は、融点が約１６５０℃、キュリー温度が約６００℃の強誘電体であり、この結晶を用いて製造されたタンタル酸リチウム基板は、主に、携帯電話の送受信用デバイスに用いられる表面弾性波（ＳＡＷ）フィルター材料として適用されている。

そして、携帯電話の高周波化、各種電子機器の無線ＬＡＮであるBluetooth（登録商標）（２．４５ＧＨｚ）の普及等により、２ＧＨｚ前後の周波数領域のＳＡＷフィルターが今後急増すると予測されている。

上記ＳＡＷフィルターは、ＬＴ等の圧電材料で構成された基板上に、Ａｌ、Ｃｕ等の金属薄膜で一対の櫛型電極が形成された構造となっており、この櫛型電極がデバイスの特性を左右する重要な役割を担っている。また、上記櫛型電極は、圧電材料上にスパッタリングにより金属薄膜を成膜した後、露光工程やエッチング工程等を含むフォトリソグラフ技術により一対の櫛型パターンを残して不要な部分を除去することで形成される。

また、上記ＬＴ単結晶は、産業的には、主にチョクラルスキー法によって、酸素濃度が数％～２０％程度の窒素－酸素混合ガス雰囲気の電気炉中で育成されており、通常、高融点のイリジウム坩堝が用いられ、育成されたＬＴ単結晶は電気炉内で所定の冷却速度で冷却された後、電気炉から取り出して得られている。尚、ＬＴ単結晶の育成方法については、上記チョクラルスキー法に限定されず、他の公知の育成方法、例えば、引き下げ法が用いられることもある。

育成されたＬＴ結晶は、無色透明若しくは透明度の高い淡黄色を呈している。育成後、結晶の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熱処理を行い、更に単一分極とするためのポーリング処理、すなわち、ＬＴ結晶を室温からキュリー温度以上の所定温度まで昇温し、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した後、電圧印加を停止して室温まで冷却する一連の処理を行う。ポーリング処理後、結晶の外径を整えるために外周研削されたＬＴ結晶（インゴットと称する）は、スライス、ラップ、ポリッシュ工程等の機械加工を経て基板となる。最終的に得られた基板はほぼ無色透明で、その体積抵抗率はおよそ１０¹⁴～１０¹⁵Ω・ｃｍ程度である。

このような従来の方法で得られた基板では、表面弾性波素子（ＳＡＷフィルター）製造プロセスにおいて、ＬＴ結晶の特性である焦電性のため、プロセスで受ける温度変化によって電荷が基板表面にチャージアップし、これにより生ずる放電が原因となって基板表面に形成した櫛型電極が破壊され、更には基板の割れ等を生じて素子製造プロセスでの歩留まり低下が起きている。

そこで、ＬＴ結晶の焦電性による不具合を解消するため、導電率を増大させる技術がいくつか提案されている。例えば、特許文献１では、容器内に充填されたアルミニウム粉末（Ａｌ粉）と酸化アルミニウム粉末（Ａｌ₂Ｏ₃粉）との混合粉中に基板の状態に加工されたＬＴ結晶（以下、「基板形状のＬＴ結晶」とし、熱処理後の「ＬＴ基板」と区別する）を埋め込んで熱処理（還元処理）する方法が提案され、特許文献２では、容器内に充填されたＡｌ粉とＡｌ₂Ｏ₃粉との混合粉中に基板形状のＬＴ結晶を埋め込み、大気圧雰囲気下の加熱炉内に上記容器を配置した後、加熱炉内に不活性ガスを連続的に給排しながら熱処理（還元処理）する特許文献１の改良法が提案されている。尚、導電性を増大させたＬＴ基板は、酸素空孔が導入されたことにより光吸収を起こすようになる。そして、観察されるＬＴ基板の色調は、透過光では赤褐色系に、反射光では黒色に見えるため、導電性を増大させる還元処理は黒化処理とも呼ばれており、このような色調の変化現象を黒化と呼んでいる。

特許第４０６３１９１号公報 特開２０１９－１１２２６７号公報

ところで、表面弾性波素子（ＳＡＷフィルター）の製造分野においては、ＬＴ結晶の焦電性に起因した素子製造プロセスでの歩留まり低下を抑制するため、ＬＴ基板の体積抵抗率を１×１０¹⁰Ω・ｃｍ～１×１０¹¹Ω・ｃｍ程度に設定したい要請があり、基板形状のＬＴ結晶をＡｌ粉とＡｌ₂Ｏ₃粉との混合粉中に埋め込んで熱処理（還元処理）する特許文献１～２の方法により体積抵抗率が１×１０¹⁰Ω・ｃｍ程度のＬＴ基板を製造することが可能となっている。但し、導電性を増大させたＬＴ基板においては、酸素空孔が導入されて光吸収を起こすため、導電性が増大するに従いＬＴ基板の透過率は減少する。

他方、ＬＴ基板の上記透過率に関しては、素子製造プロセスにおいてＬＴ基板の透過率が素子品質に影響を与えるため、所定の範囲内に調整される必要がある。

このため、焦電性に起因したＬＴ基板の割れ等を防止することを目指してＬＴ基板の体積抵抗率を闇雲に下げることは好ましくない。

本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、焦電性に起因した素子製造プロセスでの歩留まり低下が抑制され、かつ、素子製造プロセスの露光工程等において素子品質に影響を与えることのないＬＴ基板の製造方法とＬＴ基板を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明者は、以下のような技術分析を行った。

まず、表面弾性波素子（ＳＡＷフィルター）を製造する場合、ＬＴ基板の外周縁部から内側５ｍｍ程度の部位（領域）は、通常、素子材料として使用しないため、外周縁部から５ｍｍ程度内側領域の透過率が他より低く設定されたとしても露光工程等において素子品質に影響を与えることがないことが分かった。また、表面弾性波素子（ＳＡＷフィルター）の製造プロセスにおいて焦電性に起因してＬＴ基板の割れ等が起こり易い部位を調べたところ、ＬＴ基板の外周部（すなわち、ＬＴ基板の外周縁部とその近傍領域）であることが確認され、焦電性に起因したＬＴ基板の割れを防止するにはＬＴ基板における上記外周部の導電性を増大させることが有効であることも分かった。

更に、Ａｌ粉とＡｌ₂Ｏ₃粉との混合粉中に基板形状のＬＴ結晶を複数枚埋め込んで熱処理（還元処理）する上記特許文献１～２の方法において、ＬＴ結晶の外周縁部は、ＬＴ結晶間に介在する混合粉中のＡｌ粉に加えてＬＴ結晶の外周縁部と容器の内壁間に介在する混合粉中のＡｌ粉の寄与も受けるため、ＬＴ結晶の中央部に較べて外周縁部は還元が進んでおり、還元処理後におけるＬＴ基板の外周縁部とその近傍領域の体積抵抗率はＬＴ基板の中央部に較べて低くなっていることが確認された。

そこで、ＬＴ結晶の外周縁部に対する混合粉中におけるＡｌ粉の上記寄与を考慮し、焦電性に起因するＬＴ基板の割れが抑制され、露光工程等において素子品質に影響を与えることのないＬＴ基板を製造できるＬＴ結晶の埋め込み条件を調べたところ、以下のような技術的発見をするに至った。すなわち、Ａｌ粉とＡｌ₂Ｏ₃粉との混合粉中に複数枚埋め込まれるＬＴ結晶間の距離をＬ（ｍｍ）、ＬＴ結晶の外周縁部と容器内壁間との距離をＬ１（ｍｍ）とした場合、（Ｌ１／Ｌ）を「１．５を超え３．５以下」の範囲に設定することにより、焦電性に起因するＬＴ基板の割れが抑制され、露光工程等において素子品質に影響を与えることのないＬＴ基板が得られることを見出すに至った。本発明はこのような技術分析により完成されたものである。

すなわち、本発明に係る第１の発明は、
タンタル酸リチウム結晶を用いてタンタル酸リチウム基板を製造する方法であって、容器内に充填されたアルミニウム粉末と酸化アルミニウム粉末との混合粉中に基板の状態に加工されたタンタル酸リチウム結晶（以下、「基板形状のタンタル酸リチウム結晶」とし、熱処理後の「タンタル酸リチウム基板」と区別する）を埋め込み、かつ、大気圧雰囲気下の加熱炉内に上記容器を配置した後、上記加熱炉内に不活性ガスを連続的に給排しながらタンタル酸リチウム結晶のキュリー温度未満の温度で熱処理してタンタル酸リチウム基板を製造する方法において、
上記混合粉中に複数枚埋め込まれる基板形状のタンタル酸リチウム結晶間の距離をＬ（ｍｍ）とし、基板形状のタンタル酸リチウム結晶外周縁部と上記容器の内壁間との距離をＬ１（ｍｍ）とした場合、
Ｌ１／Ｌが、１．５を超え３．５以下の範囲を満たすように設定し、
体積抵抗率が１×１０ ¹⁰ Ω・ｃｍ～１×１０ ¹¹ Ω・ｃｍ、中央部の波長６００ｎｍにおける透過率が４０％～６０％かつ外周部の波長６００ｎｍにおける透過率が中央部の上記透過率より５％以上低いタンタル酸リチウム基板を製造することを特徴とする。

また、第２の発明は、
第１の発明に記載のタンタル酸リチウム基板の製造方法において、
上記Ｌ１／Ｌが２以上３以下の範囲を満たすことを特徴とする。

第３の発明は、
第１の発明または第２の発明に記載のタンタル酸リチウム基板の製造方法において、
上記混合粉中に複数枚埋め込まれる基板形状のタンタル酸リチウム基板間の距離Ｌが、０．５ｍｍ～１０ｍｍの範囲を満たすことを特徴とする。

第４の発明は、
第１の発明～第３の発明のいずれかに記載のタンタル酸リチウム基板の製造方法において、
上記不活性ガスがアルゴンガスで、かつ、加熱炉内に連続的に給排されるアルゴンガスの流量が０．５～５Ｌ／ｍｉｎの範囲を満たすことを特徴とする。

次に、第５の発明は、
タンタル酸リチウム基板において、
素子材料として使用される中央部の波長６００ｎｍにおける透過率が４０％～６０％の範囲で、外周部の波長６００ｎｍにおける透過率が中央部の上記透過率より５％以上低いことを特徴とする。

本発明方法によれば、
アルミニウム粉末と酸化アルミニウム粉末との混合粉中に複数枚埋め込まれる基板形状のタンタル酸リチウム結晶間の距離をＬ（ｍｍ）とし、基板形状のタンタル酸リチウム結晶外周縁部と容器の内壁間との距離をＬ１（ｍｍ）とした場合、Ｌ１／Ｌが、１．５を超え３．５以下の範囲を満たす条件でタンタル酸リチウム結晶が上記混合粉中に埋め込まれている。

このため、タンタル酸リチウム基板の外周縁部とその近傍の体積抵抗率について焦電性に起因した基板の割れが抑制される低いレベル（すなわち、導電率が高いレベル）に設定でき、かつ、素子材料として使用される中央部の透過率についても素子製造プロセスの露光工程等において素子品質に影響を与えないレベルに調整することができる。

従って、焦電性に起因した素子製造プロセスでの歩留まり低下が抑制され、かつ、素子製造プロセスの露光工程等において素子品質に影響を与えることのないタンタル酸リチウム基板を提供できる効果を有する。

アルミニウム粉末と酸化アルミニウム粉末との混合粉中に基板形状のタンタル酸リチウム結晶を埋め込んだ複数の容器が大型容器に収容された状態を示す説明図。 上記容器内に充填されたアルミニウム粉末と酸化アルミニウム粉末との混合粉中に複数枚のタンタル酸リチウム結晶が埋め込まれた状態を示す説明図。

以下、本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。

本発明は、焦電性に起因した表面弾性素子製造プロセスでの歩留まり低下が抑制され、かつ、表面弾性素子製造プロセスの露光工程等において素子品質に影響を与えることのないＬＴ基板の改良に関するものである。

すなわち、表面弾性素子として使用しないＬＴ基板の外周縁部とその近傍の体積抵抗率について、焦電性に起因した基板の割れが抑制される低いレベル（すなわち、導電率が高いレベル）に調整できると共に、表面弾性素子材料として使用するＬＴ基板中央部の透過率について、表面弾性素子製造プロセスの露光工程等において素子品質に影響を与えることのないレベル（例えば、波長６００ｎｍにおける透過率が４０％～６０％）に調整可能なＬＴ基板とその製造方法に関する。

以下、図面を用いて本発明に係るＬＴ基板の製造方法について説明する。

図１はアルミニウム粉末（Ａｌ粉）と酸化アルミニウム粉末（Ａｌ₂Ｏ₃粉）との混合粉中に基板形状のＬＴ結晶を埋め込んだ複数の容器が大型容器に収容された状態を示す説明図、図２は容器内に充填されたＡｌ粉とＡｌ₂Ｏ₃粉との混合粉中に複数枚の上記ＬＴ結晶が埋め込まれた状態を示す説明図である。

図１に示すように、ステンレス製の容器１内にＡｌ粉とＡｌ₂Ｏ₃粉との混合粉２を充填し、この混合粉２中に基板形状のＬＴ結晶３を等間隔で複数枚埋め込み、同様にして構成した複数の容器１をまとめて大型容器４の中に収容し、かつ、大型容器４を加熱炉（図示せず）内に配置した後、以下の熱処理（還元処理）を施す。

熱処理（還元処理）時の加熱炉内は、真空雰囲気、不活性ガスで満たされた封止雰囲気、不活性ガスが連続的に給排される大気圧雰囲気等に設定されるが、真空雰囲気や不活性ガスで満たされた封止雰囲気とした場合、加熱炉内の熱分布が一か所に溜まってＬＴ基板に還元ムラを生ずることがある。このため、熱処理（還元処理）時の加熱炉内は、不活性ガスが連続的に給排される大気圧雰囲気とすることが好ましい。大気圧雰囲気とした場合、密閉手段や減圧処理装置等を加熱炉に設ける必要がないため設備コストの削減も図れる。また、不活性ガスとしてはアルゴン、窒素ガス等が使用できる。尚、加熱炉内に連続的に給排する不活性ガスの流量は、不活性ガスがアルゴンである場合、０．５～５Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。

そして、大気圧雰囲気の加熱炉内にアルゴン等の不活性ガスを連続的に給排しながら、加熱炉を３５０℃～ＬＴ結晶のキュリー温度（約６００℃）未満の温度まで昇温し、所定の時間保持し、その後、室温まで降温させて還元処理を完了する。

上記熱処理（還元処理）により、体積抵抗率が１×１０¹⁰Ω・ｃｍ～１×１０¹¹Ω・ｃｍ程度、波長６００ｎｍにおける透過率が４０％～６０％であるＬＴ基板が得られる。

［ステンレス製容器１の内径サイズ］
ところで、図２に示すステンレス製容器１の内径サイズを変更することにより、ＬＴ結晶３の外周縁部における還元条件を適宜調整することができる。

すなわち、Ａｌ粉とＡｌ₂Ｏ₃粉との混合粉２中に複数枚埋め込まれる基板形状のＬＴ結晶３間の距離をＬ（ｍｍ）、基板形状のＬＴ結晶３外周縁部とステンレス製容器１の内壁間との距離をＬ１（ｍｍ）とした場合、ステンレス製容器１の内径サイズを変更することで、ＬＴ結晶３間の上記距離Ｌに対するＬＴ結晶３外周縁部とステンレス製容器１の内壁間との距離Ｌ１の比率、すなわち（Ｌ１／Ｌ）を任意に調整することができ、これにより、ＬＴ結晶３の外周縁部における還元条件を適宜調整することができる。

本発明においては、距離Ｌに対する距離Ｌ１の比率、すなわち（Ｌ１／Ｌ）が１．５を超え３．５以下の範囲を満たすようにステンレス製容器１の内径サイズとＬＴ結晶３の埋め込み条件を適宜調整することを要する。

ここで、ＬＴ結晶３の還元は、ＬＴ結晶３周辺の不活性ガス中に含まれる微量の酸素と上記混合粉２中のＡｌ粉との反応によりＬＴ結晶３周辺の酸素分圧が大きく低下することにより起こると考えられている。そして、熱処理（還元処理）時において、ＬＴ結晶３の外周縁部は、ＬＴ結晶３間に介在する混合粉２中のＡｌ粉に加え、上述したようにＬＴ結晶３の外周縁部と容器１の内壁間に介在する混合粉２中のＡｌ粉の寄与も受けるため、ＬＴ結晶３の中央部に較べて酸素分圧の低下が更に大きくなり、これにより外周縁部の還元が更に進んで外周縁部とその近傍領域の体積抵抗率が中央部に較べて低い（すなわち導電率が高い）ＬＴ基板を製造することが可能となる。

そして、表面弾性波素子（ＳＡＷフィルター）を製造する場合、上述したようにＬＴ基板の外周縁部から内側５ｍｍ程度の部位（領域）は素子材料として使用しないため、外周縁部から５ｍｍ程度内側までの透過率が他より低く設定（他の部位より体積抵抗率が低いため外周縁部から５ｍｍ程度内側までの透過率は低くなっている）されても素子品質に影響を与えることがない。

また、焦電性に起因してＬＴ基板の割れ等が起こり易い部位は、上述したようにＬＴ基板の外周部（ＬＴ基板の外周縁部とその近傍領域）であるため、外周縁部とその近傍領域の体積抵抗率を低下させる（すなわち導電率を高くさせる）ことで、焦電性に起因したＬＴ基板の割れも抑制することが可能となる。

但し、上記距離Ｌに対する距離Ｌ１の比率、すなわち（Ｌ１／Ｌ）が１．５以下の場合、中央部に較べて外周縁部とその近傍領域の体積抵抗率が低い（導電率が高い）ＬＴ基板を製造することが難しくなる。他方、上記比率（Ｌ１／Ｌ）が３．５を超える場合、ＬＴ結晶３の外周縁部と容器１の内壁間に介在する混合粉２中のＡｌ粉の寄与が強くなり、この結果、外周縁部から５ｍｍ程度内側領域を超えた部位の体積抵抗率も低くなってしまうため、素子材料として使用できる面積が小さくなる不都合を生ずる。このため、上記距離Ｌに対する距離Ｌ１の比率、すなわち（Ｌ１／Ｌ）は１．５を超え３．５以下の範囲を満たすことが必要で、より好ましくは（Ｌ１／Ｌ）が２以上３以下であることが望ましい。

また、本発明に係るＬＴ基板の外周縁部とその近傍領域は、中央部に較べその体積抵抗率が低く（導電率が高く）調整されており、これに伴い、ＬＴ基板の外周縁部とその近傍領域の波長６００ｎｍにおける透過率も中央部に較べて５％以上低下している。しかし、ＬＴ基板の外周縁部とその近傍領域は、上述したように素子材料として使用しないため、素子品質に影響を与えることはない。

［基板形状のＬＴ結晶３間の距離Ｌ（ｍｍ）］
次に、Ａｌ粉とＡｌ₂Ｏ₃粉との混合粉２中に複数枚埋め込まれる基板形状のＬＴ結晶３間の距離Ｌ（ｍｍ）については、ＬＴ結晶間に充填される混合粉の均一性および生産性の観点から０．５ｍｍ～１０ｍｍがよい。ＬＴ結晶間の距離Ｌが１０ｍｍを超えた場合、混合粉中に埋め込まれるＬＴ結晶の枚数が減少するため生産性に劣る不都合があり、また、上記ＬＴ結晶間の距離Ｌが０．５ｍｍ未満の場合、混合粉中にＬＴ結晶を埋め込む際、均一に混合粉を均せなくなるため条件のバラツキを生ずる不都合がある。このため、混合粉中に埋め込まれるＬＴ結晶間の距離Ｌ（ｍｍ）は０．５ｍｍ～１０ｍｍがよく、好ましくは１．５ｍｍ～５ｍｍがよく、より好ましくは２～３ｍｍである。

以下、本発明の実施例について比較例も挙げて具体的に説明するが、本発明の技術範囲は下記実施例によって何ら限定されるものではない。

［加熱炉の構成］
実施例１～２と比較例で用いられる加熱炉には給気口と排気口が設けられている。また、加熱炉内に配置されるステンレス製容器にはアルミニウム粉末（Ａｌ粉）と酸化アルミニウム粉末（Ａｌ₂Ｏ₃粉）との混合粉が充填され、かつ、一般的に市販されているアルゴンガス（酸素分圧は１×１０^-6ａｔｍ程度）が給気口を介し加熱炉内に連続的に供給されると共に、排気口を介してアルゴンガス（不活性ガス）が加熱炉外へ連続的に排気されて、加熱炉内は大気圧雰囲気下に調整されている。尚、加熱炉内に給排されるアルゴンガスの流量は２Ｌ／ｍｉｎに設定されている。

［ＬＴ結晶の育成とインゴットの加工等］
コングルエント組成の原料を用い、チョクラルスキー法により、直径４インチであるＬＴ単結晶の育成を行った。育成雰囲気は、酸素濃度約３％の窒素－酸素混合ガスである。得られたＬＴ結晶のインゴットは、透明な淡黄色であった。尚、本実施形態に係るＬＴ基板の製造方法に用いるＬＴ結晶の育成方法については、上記チョクラルスキー法に限定されず、他の公知の育成方法、例えば、引き下げ法を用いてもよい。

ＬＴ結晶のインゴットに対し、熱歪み除去のための熱処理と単一分極とするためのポーリング処理を行った後、外周研削、スライス、および研磨を行って４２゜ＲＹ（Rotated Y axis）の基板の状態に加工されたＬＴ結晶とした。

得られた４２゜ＲＹのＬＴ結晶は、無色透明で、体積抵抗率は１×１０¹⁵Ω・ｃｍ、キュリー温度は６０３℃であった。

［実施例１］
内径が１１２ｍｍφのステンレス製円筒容器に充填された１０重量％のアルミニウム粉末（Ａｌ粉）と９０重量％の酸化アルミニウム粉末（Ａｌ₂Ｏ₃粉）との混合粉中に、基板の状態に加工された直径１００ｍｍφ、厚さ２８０μｍのＬＴ結晶を３ｍｍの間隔で２５枚埋め込み、かつ、ＬＴ結晶が埋め込まれたステンレス製円筒容器を上記加熱炉内に配置した後、給気口を介し市販されている上記アルゴンガス（酸素分圧は１×１０^-6ａｔｍ程度）を加熱炉内に供給した。

上記条件から、ＬＴ結晶間距離Ｌ（ｍｍ）は３．０ｍｍ、ＬＴ結晶外周縁部と容器内壁間距離Ｌ１（ｍｍ）は（１１２ｍｍ－１００ｍｍ）／２＝６．０ｍｍ、比率（Ｌ１／Ｌ）は２．０（表１、表２参照）となる。

そして、２Ｌ／ｍｉｎの流量で上記アルゴンガスを大気圧雰囲気下の加熱炉内に連続的に給排し、５８０℃、２０時間の熱処理（還元処理）を行った。

熱処理を行った合計２５枚のＬＴ結晶について、処理後のＬＴ基板における中央部と外周部の体積抵抗率と透過率をそれぞれ測定した。

更に、体積抵抗率と透過率の測定がなされた各ＬＴ基板について、片面ポリッシュを施して、各ＬＴ基板の厚さを２００μｍにした後、２７０℃に急加熱した際のＬＴ基板の割れ率を調べた。

尚、体積抵抗率はＪＩＳ Ｋ－６９１１に準拠した３端子法により測定し、透過率は透過率測定器により測定した。

また、体積抵抗率と透過率は、測定した２５枚のＬＴ基板の平均値、加熱による割れ率は、［（割れが発生したＬＴ基板の枚数／２５枚のＬＴ基板）×１００（％）］として算出した。更に、加熱試験は、焦電性によるＬＴ基板の割れを判断する加速試験とした。

測定した結果を、表１、表２に示す。

［実施例２］
上記ステンレス製円筒容器の内径が１１８ｍｍφである以外は、実施例１と同一の条件によりＬＴ結晶の熱処理（還元処理）を行った。

ＬＴ結晶外周縁部と容器内壁間距離Ｌ１（ｍｍ）は（１１８ｍｍ－１００ｍｍ）／２＝９．０ｍｍ、比率（Ｌ１／Ｌ）は３．０（表１、表２参照）となる。

体積抵抗率、透過率、加熱試験の結果を、表１、表２に示す。

［比較例］
上記ステンレス製円筒容器の内径が１０６ｍｍφである以外は、実施例１と同一の条件によりＬＴ結晶の熱処理（還元処理）を行った。

ＬＴ結晶外周縁部と容器内壁間距離Ｌ１（ｍｍ）は（１０６ｍｍ－１００ｍｍ）／２＝３．０ｍｍ、比率（Ｌ１／Ｌ）は１．０（表１、表２参照）となる。

体積抵抗率、透過率、加熱試験の結果を、表１、表２に示す。

［確認］
（１）実施例１
（1-1）ＬＴ結晶外周縁部と容器内壁間距離Ｌ１（ｍｍ）が６．０ｍｍに設定されている実施例１では、比率（Ｌ１／Ｌ）＝６．０／３．０＝２．０となり、本発明の「１．５を超え３．５以下」なる条件を満たしている。

（1-2）このため、素子材料として使用するＬＴ基板中央部の体積抵抗率が２．５×１０¹⁰（Ω・ｃｍ）、波長６００ｎｍにおける透過率が４８％に調整される一方、素子材料として使用しないＬＴ基板外周部の体積抵抗率が１．８×１０¹⁰（Ω・ｃｍ）、波長６００ｎｍにおける透過率が３９％になっている。

（1-3）すなわち、ＬＴ基板外周部の体積抵抗率について、焦電性に起因した基板の割れが抑制される低いレベル（１．８×１０¹⁰Ω・ｃｍ）に設定され、かつ、素子材料として使用する中央部の透過率についても素子製造プロセスの露光工程等において素子品質に影響を与えないレベル（波長６００ｎｍにおける透過率が４８％）に調整されている。

（1-4）この結果、加熱時の割れ率が２％（表２参照）と低く、焦電性に起因した素子製造プロセスでの歩留まり低下が抑制され、素子製造プロセスの露光工程等において素子品質に影響を与えることのないＬＴ基板であることが確認される。

（２）実施例２
（2-1）ＬＴ結晶外周縁部と容器内壁間距離Ｌ１（ｍｍ）が９．０ｍｍに設定されている実施例２でも、比率（Ｌ１／Ｌ）＝９．０／３．０＝３．０となり、本発明の「１．５を超え３．５以下」なる条件を満たしている。

（2-2）このため、素子材料として使用するＬＴ基板中央部の体積抵抗率が２．４×１０¹⁰（Ω・ｃｍ）、波長６００ｎｍにおける透過率が４７％に調整される一方、素子材料として使用しないＬＴ基板外周部の体積抵抗率が０．８×１０¹⁰（Ω・ｃｍ）、波長６００ｎｍにおける透過率が１３％になっている。

（2-3）すなわち、ＬＴ基板外周部の体積抵抗率について、焦電性に起因した基板の割れが抑制される低いレベル（０．８×１０¹⁰Ω・ｃｍ）に設定され、かつ、素子材料として使用する中央部の透過率についても素子製造プロセスの露光工程等において素子品質に影響を与えないレベル（波長６００ｎｍにおける透過率が４７％）に調整されている。

（2-4）この結果、加熱時の割れ率が１％（表２参照）と低く、焦電性に起因した素子製造プロセスでの歩留まり低下が抑制され、素子製造プロセスの露光工程等において素子品質に影響を与えることのないＬＴ基板であることが確認される。

（３）比較例
（3-1）ＬＴ結晶外周縁部と容器内壁間距離Ｌ１（ｍｍ）が３．０ｍｍに設定されている比較例では、比率（Ｌ１／Ｌ）＝３．０／３．０＝１．０となり、本発明の「１．５を超え３．５以下」なる条件を満たしていない。

（3-2）このため、素子材料として使用するＬＴ基板中央部の体積抵抗率が２．３×１０¹⁰（Ω・ｃｍ）、波長６００ｎｍにおける透過率が４７％に調整される一方、素子材料として使用しないＬＴ基板外周部の体積抵抗率も２．５×１０¹⁰（Ω・ｃｍ）、波長６００ｎｍにおける透過率が４８％になっている。

（3-3）すなわち、ＬＴ基板外周部の体積抵抗率について、焦電性に起因した基板の割れが抑制される低いレベル（２．５×１０¹⁰Ω・ｃｍ）に設定されていない。

（3-4）この結果、加熱時の割れ率が５％（表２参照）と高く、焦電性に起因した素子製造プロセスでの歩留まり低下を抑制できないことが確認される。

本発明によれば、焦電性に起因した素子製造プロセスでの歩留まり低下が抑制され、素子製造プロセスの露光工程等において素子品質に影響を与えることのないタンタル酸リチウム基板を製造できるため、ＳＡＷフィルター用の基板材料に用いられる産業上の利用可能性を有している。

１ ステンレス製容器
２ 混合粉
３ 基板形状のＬＴ結晶
４ 大型容器

Claims (5)

1. タンタル酸リチウム結晶を用いてタンタル酸リチウム基板を製造する方法であって、容器内に充填されたアルミニウム粉末と酸化アルミニウム粉末との混合粉中に基板の状態に加工されたタンタル酸リチウム結晶（以下、「基板形状のタンタル酸リチウム結晶」とし、熱処理後の「タンタル酸リチウム基板」と区別する）を埋め込み、かつ、大気圧雰囲気下の加熱炉内に上記容器を配置した後、上記加熱炉内に不活性ガスを連続的に給排しながらタンタル酸リチウム結晶のキュリー温度未満の温度で熱処理してタンタル酸リチウム基板を製造する方法において、
   上記混合粉中に複数枚埋め込まれる基板形状のタンタル酸リチウム結晶間の距離をＬ（ｍｍ）とし、基板形状のタンタル酸リチウム結晶外周縁部と上記容器の内壁間との距離をＬ１（ｍｍ）とした場合、
   Ｌ１／Ｌが、１．５を超え３．５以下の範囲を満たすように設定し、
   体積抵抗率が１×１０ ¹⁰ Ω・ｃｍ～１×１０ ¹¹ Ω・ｃｍ、中央部の波長６００ｎｍにおける透過率が４０％～６０％かつ外周部の波長６００ｎｍにおける透過率が中央部の上記透過率より５％以上低いタンタル酸リチウム基板を製造することを特徴とするタンタル酸リチウム基板の製造方法。
2. 上記Ｌ１／Ｌが２～３の範囲を満たすことを特徴とする請求項１に記載のタンタル酸リチウム基板の製造方法。
3. 上記混合粉中に複数枚埋め込まれる基板形状のタンタル酸リチウム基板間の距離Ｌが、０．５ｍｍ～１０ｍｍの範囲を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載のタンタル酸リチウム基板の製造方法。
4. 上記不活性ガスがアルゴンガスで、かつ、加熱炉内に連続的に給排されるアルゴンガスの流量が０．５～５Ｌ／ｍｉｎの範囲を満たすことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載のタンタル酸リチウム基板の製造方法。
5. 素子材料として使用される中央部の波長６００ｎｍにおける透過率が４０％～６０％の範囲で、外周部の波長６００ｎｍにおける透過率が中央部の上記透過率より５％以上低いことを特徴とするタンタル酸リチウム基板。

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