JPH101391A - 強誘電体光学単結晶基板品の製造方法 - Google Patents
強誘電体光学単結晶基板品の製造方法Info
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- JPH101391A JPH101391A JP15702696A JP15702696A JPH101391A JP H101391 A JPH101391 A JP H101391A JP 15702696 A JP15702696 A JP 15702696A JP 15702696 A JP15702696 A JP 15702696A JP H101391 A JPH101391 A JP H101391A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】強誘電体光学単結晶基板上に強誘電体光学単結
晶膜を形成した製品において、単結晶膜の結晶性を一層
向上させ、また結晶性のバラツキを防止し、最も高品質
の単結晶膜を、安定して製造できるようにすること。 【解決手段】強誘電体光学単結晶基体と、基体上にエピ
タキシャル成長された強誘電体光学単結晶膜とを備えて
いる被処理体を、基体および単結晶膜に対する応力が除
去された状態で、基体および単結晶膜を構成する強誘電
体光学単結晶のキュリー温度以下で熱処理する。好適な
態様においては、エピタキシャル成膜装置内で、基体に
単結晶膜をエピタキシャル成長させて被処理体を得、こ
の被処理体を成膜装置から取り外した後、前記熱処理を
行う。
晶膜を形成した製品において、単結晶膜の結晶性を一層
向上させ、また結晶性のバラツキを防止し、最も高品質
の単結晶膜を、安定して製造できるようにすること。 【解決手段】強誘電体光学単結晶基体と、基体上にエピ
タキシャル成長された強誘電体光学単結晶膜とを備えて
いる被処理体を、基体および単結晶膜に対する応力が除
去された状態で、基体および単結晶膜を構成する強誘電
体光学単結晶のキュリー温度以下で熱処理する。好適な
態様においては、エピタキシャル成膜装置内で、基体に
単結晶膜をエピタキシャル成長させて被処理体を得、こ
の被処理体を成膜装置から取り外した後、前記熱処理を
行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、強誘電体光学単結
晶基板品の製造方法に関するものである。
晶基板品の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。
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。
【０００３】また、こうした単結晶の結晶性は、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。例えば、「J. Cryst. Growth．」 132 (1993) の
第４８〜６０頁の記載によれば、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を使用し、この基
板と同程度に小さい半値幅をもつニオブ酸リチウム単結
晶薄膜を作製している。
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。例えば、「J. Cryst. Growth．」 132 (1993) の
第４８〜６０頁の記載によれば、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を使用し、この基
板と同程度に小さい半値幅をもつニオブ酸リチウム単結
晶薄膜を作製している。
【０００４】液相エピタキシャル法による成膜工程は、
（１）成膜温度まで基板を昇温する工程、（２）溶融体
に基板をディッピングする工程、（３）基板を溶融体か
ら引き上げて室温まで冷却する工程、に大別される。こ
のうち、（２）のディッピング工程に関しては、溶融体
の組成、成膜温度、ディッピング時間、過冷却度などの
各パラメータと、基板上に形成された膜の品質（結晶
性、組成、耐光損傷特性等）との関連について、数多く
の報告がある。
（１）成膜温度まで基板を昇温する工程、（２）溶融体
に基板をディッピングする工程、（３）基板を溶融体か
ら引き上げて室温まで冷却する工程、に大別される。こ
のうち、（２）のディッピング工程に関しては、溶融体
の組成、成膜温度、ディッピング時間、過冷却度などの
各パラメータと、基板上に形成された膜の品質（結晶
性、組成、耐光損傷特性等）との関連について、数多く
の報告がある。
【０００５】（１）の基板の昇温工程では、１０〜１０
００℃／時間程度の昇温温度で、成膜温度まで単調に昇
温するのが一般的である。この場合、昇温速度が遅すぎ
ると、成膜温度まで昇温するのに長時間を要するため、
実用的ではない。また昇温温度が速すぎると、急激な温
度変化による熱歪み、クラック、結晶性の劣化を引き起
こす。これらのことから、基板品質が劣化しない程度に
迅速に昇温するのが望ましい。
００℃／時間程度の昇温温度で、成膜温度まで単調に昇
温するのが一般的である。この場合、昇温速度が遅すぎ
ると、成膜温度まで昇温するのに長時間を要するため、
実用的ではない。また昇温温度が速すぎると、急激な温
度変化による熱歪み、クラック、結晶性の劣化を引き起
こす。これらのことから、基板品質が劣化しない程度に
迅速に昇温するのが望ましい。
【０００６】（２）の冷却工程においては、基板とその
上に成長した膜とが一体となって温度変化を受けるた
め、基板と膜の格子不整合、熱膨張の差などによって、
膜の結晶性に極めて大きな影響を及ぼす。例えば、「Jo
urnal of Crystal Growth 」46 (1979) の３１４〜３２
２頁の記載によれば、成膜後の冷却速度を例えば３０℃
／ｍｉｎとすることにより、マイクロクラックの発生を
抑制できることが記載されている。例えば、特開平６−
７２７９４の記載によれば、液相エピタキシャル法によ
り薄膜を形成させた後、冷却を行うにあたり、基板のキ
ュリー温度付近において、この温度に保持するか、また
は０．１〜１℃／ｍｉｎで徐冷することにより、応力を
緩和してクラックの発生を抑制している。しかしなが
ら、これらの各文献に記載された各技術は、薄膜形成後
に、成膜温度から室温まで冷却する過程の冷却スケジュ
ールを工夫することによって、良質な膜を得ようとする
ものである。
上に成長した膜とが一体となって温度変化を受けるた
め、基板と膜の格子不整合、熱膨張の差などによって、
膜の結晶性に極めて大きな影響を及ぼす。例えば、「Jo
urnal of Crystal Growth 」46 (1979) の３１４〜３２
２頁の記載によれば、成膜後の冷却速度を例えば３０℃
／ｍｉｎとすることにより、マイクロクラックの発生を
抑制できることが記載されている。例えば、特開平６−
７２７９４の記載によれば、液相エピタキシャル法によ
り薄膜を形成させた後、冷却を行うにあたり、基板のキ
ュリー温度付近において、この温度に保持するか、また
は０．１〜１℃／ｍｉｎで徐冷することにより、応力を
緩和してクラックの発生を抑制している。しかしなが
ら、これらの各文献に記載された各技術は、薄膜形成後
に、成膜温度から室温まで冷却する過程の冷却スケジュ
ールを工夫することによって、良質な膜を得ようとする
ものである。
【０００７】本発明者は、特開平７−３１１３７０号公
報において、ディッピング工程での溶融体を固液共存状
態として成膜を行うことにより、結晶性の優れたエピタ
キシャル膜が作製できることを公開している。
報において、ディッピング工程での溶融体を固液共存状
態として成膜を行うことにより、結晶性の優れたエピタ
キシャル膜が作製できることを公開している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者が更
に検討を進めていると、新たに次の問題があることが判
明してきた。即ち、本発明者は、前記した方法によっ
て、結晶性の優れたエピタキシャル膜を、再現性良く作
製する方法を検討する過程で、基板の昇温、ディッピン
グ、冷却工程の各条件を一定にして、膜の結晶性を調べ
た結果、各条件を同一にしているのにもかかわらず、作
製された膜の結晶性にバラツキが見られることを発見し
た。
に検討を進めていると、新たに次の問題があることが判
明してきた。即ち、本発明者は、前記した方法によっ
て、結晶性の優れたエピタキシャル膜を、再現性良く作
製する方法を検討する過程で、基板の昇温、ディッピン
グ、冷却工程の各条件を一定にして、膜の結晶性を調べ
た結果、各条件を同一にしているのにもかかわらず、作
製された膜の結晶性にバラツキが見られることを発見し
た。
【０００９】本発明者は、このような結晶性のバラツキ
が生ずる原因を検討したが、原因は確定されなかった。
しかし、単結晶基板と単結晶膜とからなる被処理体をホ
ルダーによって保持し、ディッピングを行うが、この際
にホルダーから被処理体に対して付加される応力や、基
板面内での温度分布の不均一等が推定できる。
が生ずる原因を検討したが、原因は確定されなかった。
しかし、単結晶基板と単結晶膜とからなる被処理体をホ
ルダーによって保持し、ディッピングを行うが、この際
にホルダーから被処理体に対して付加される応力や、基
板面内での温度分布の不均一等が推定できる。
【００１０】本発明の課題は、強誘電体光学単結晶基板
上に強誘電体光学単結晶膜を形成した製品において、特
に基板以上に良質な結晶性を有する単結晶膜を形成する
のに際して、単結晶膜の結晶性にバラツキが発生するの
を防止し、常に高度の結晶性を有する単結晶膜を形成で
きるようにすることである。
上に強誘電体光学単結晶膜を形成した製品において、特
に基板以上に良質な結晶性を有する単結晶膜を形成する
のに際して、単結晶膜の結晶性にバラツキが発生するの
を防止し、常に高度の結晶性を有する単結晶膜を形成で
きるようにすることである。
【００１１】また、本発明の課題は、強誘電体光学単結
晶基板上に強誘電体光学単結晶膜を形成した製品におい
て、単結晶膜の結晶性を一層向上させることである。
晶基板上に強誘電体光学単結晶膜を形成した製品におい
て、単結晶膜の結晶性を一層向上させることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、強誘電体光学
単結晶基体と、この基体上にエピタキシャル成長された
強誘電体光学単結晶膜とを備えている被処理体を、基体
および単結晶膜に対する応力が解除された状態で、基体
および単結晶膜を構成する強誘電体光学単結晶のキュリ
ー温度以下で熱処理することを特徴とする、製造方法に
係るものである。
単結晶基体と、この基体上にエピタキシャル成長された
強誘電体光学単結晶膜とを備えている被処理体を、基体
および単結晶膜に対する応力が解除された状態で、基体
および単結晶膜を構成する強誘電体光学単結晶のキュリ
ー温度以下で熱処理することを特徴とする、製造方法に
係るものである。
【００１３】本発明者は、いったん成膜された結晶性の
劣る膜を、あらためてキュリー温度以下の温度でアニー
ル処理した結果、単結晶膜の結晶性が著しく向上するこ
とを見いだし、本発明を完成した。
劣る膜を、あらためてキュリー温度以下の温度でアニー
ル処理した結果、単結晶膜の結晶性が著しく向上するこ
とを見いだし、本発明を完成した。
【００１４】この理由は明確ではない。しかし、成膜工
程においては、強誘電体光学単結晶基板の上側と下側と
の間で温度差があるために、応力が加わる。強誘電体単
結晶基板上に作製された強誘電体光学単結晶からなるエ
ピタキシャル膜を、基板及び膜のキュリー温度以下の適
当な条件でアニール処理すると、成膜工程において蓄積
される応力等が解放され、本来得られるべき良好な結晶
性が実現されるものと思われる。なお、「基体および単
結晶膜に対する応力が解除された状態」とは、基体およ
び単結晶膜に対して積極的に機械的応力を加えていない
ことを意味しており、基体内や単結晶膜内の温度差に起
因する内部応力や重力等は問題としない。
程においては、強誘電体光学単結晶基板の上側と下側と
の間で温度差があるために、応力が加わる。強誘電体単
結晶基板上に作製された強誘電体光学単結晶からなるエ
ピタキシャル膜を、基板及び膜のキュリー温度以下の適
当な条件でアニール処理すると、成膜工程において蓄積
される応力等が解放され、本来得られるべき良好な結晶
性が実現されるものと思われる。なお、「基体および単
結晶膜に対する応力が解除された状態」とは、基体およ
び単結晶膜に対して積極的に機械的応力を加えていない
ことを意味しており、基体内や単結晶膜内の温度差に起
因する内部応力や重力等は問題としない。
【００１５】
【発明の実施の形態】強誘電体光学単結晶としては、ニ
オブ酸リチウム単結晶、タンタル酸リチウム単結晶、Ｌ
ｉＮｂx Ｔａ1-x Ｏ3 単結晶（０＜ｘ＜１）、Ｋ 3 Ｌｉ
2 Ｎｂ5 Ｏ1 5 、Ｋ3 Ｌｉ2 （Ｎｂ，Ｔａ）5 Ｏ1 5 お
よびこれらにＮｄ、Ｅｒ等を含むものが好ましい。
オブ酸リチウム単結晶、タンタル酸リチウム単結晶、Ｌ
ｉＮｂx Ｔａ1-x Ｏ3 単結晶（０＜ｘ＜１）、Ｋ 3 Ｌｉ
2 Ｎｂ5 Ｏ1 5 、Ｋ3 Ｌｉ2 （Ｎｂ，Ｔａ）5 Ｏ1 5 お
よびこれらにＮｄ、Ｅｒ等を含むものが好ましい。
【００１６】現在のところ、強誘電体光学単結晶は、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。
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。
【００１７】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。
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。
【００１８】強誘電体光学単結晶基板上に単結晶膜をエ
ピタキシャル成長法によって形成する工程には、特に制
限はない。しかし、特開平７−３１１３７０号公報に記
載されている方法が特に好ましい。
ピタキシャル成長法によって形成する工程には、特に制
限はない。しかし、特開平７−３１１３７０号公報に記
載されている方法が特に好ましい。
【００１９】この製造方法においては、溶質と溶融媒体
とを、ルツボ内に仕込んで混合し、この溶融体の温度
を、飽和温度よりも高温で保持し、溶質と溶融媒体とを
均一に溶融させる。次いで、溶融体の温度を、飽和温度
よりも低い固相析出温度まで冷却する。この状態では、
溶融体は、最初は過冷却状態となるが、この温度で十分
に長い時間保持すると、溶融体から固相が析出し、溶融
体が、液相と固相とに分離する。
とを、ルツボ内に仕込んで混合し、この溶融体の温度
を、飽和温度よりも高温で保持し、溶質と溶融媒体とを
均一に溶融させる。次いで、溶融体の温度を、飽和温度
よりも低い固相析出温度まで冷却する。この状態では、
溶融体は、最初は過冷却状態となるが、この温度で十分
に長い時間保持すると、溶融体から固相が析出し、溶融
体が、液相と固相とに分離する。
【００２０】次いで、溶融体の温度を下げて、液相を過
冷却状態にする。過冷却状態の液相に対して、基板を接
触させ、単結晶膜をエピタキシャル成長させる。
冷却状態にする。過冷却状態の液相に対して、基板を接
触させ、単結晶膜をエピタキシャル成長させる。
【００２１】本発明の好適な態様においては、エピタキ
シャル成膜装置内で基体に単結晶膜をエピタキシャル成
長させて被処理体を得、この被処理体を成膜装置から取
り外した後、基体および単結晶膜のキュリー温度以下で
熱処理する。このように、いったん成膜装置から取り外
して、基体に対して加わる応力を解除した状態で熱処理
を行うことによって、本発明の前記作用効果が一層顕著
になる。
シャル成膜装置内で基体に単結晶膜をエピタキシャル成
長させて被処理体を得、この被処理体を成膜装置から取
り外した後、基体および単結晶膜のキュリー温度以下で
熱処理する。このように、いったん成膜装置から取り外
して、基体に対して加わる応力を解除した状態で熱処理
を行うことによって、本発明の前記作用効果が一層顕著
になる。
【００２２】また、他の好適な態様においては、基体が
ニオブ酸リチウム単結晶からなり、単結晶膜が液相エピ
タキシャル成長されたニオブ酸リチウム単結晶またはニ
オブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶から
なり、熱処理を４００℃〜９００℃で行う。これが４０
０℃以上とすることによって、本発明による単結晶膜の
結晶性の改善の効果が特に顕著になる。また、熱処理温
度が９００℃を超えると、かえって結晶性が劣化してく
る傾向が見られたので、熱処理温度は９００℃以下であ
ることが好ましい。単結晶膜の結晶性を一層向上させる
という観点からは、熱処理温度を５００℃〜８００℃と
することが更に好ましく、５５０℃〜６００℃とするこ
とが一層好ましい。
ニオブ酸リチウム単結晶からなり、単結晶膜が液相エピ
タキシャル成長されたニオブ酸リチウム単結晶またはニ
オブ酸リチウム−タンタル酸リチウム固溶体単結晶から
なり、熱処理を４００℃〜９００℃で行う。これが４０
０℃以上とすることによって、本発明による単結晶膜の
結晶性の改善の効果が特に顕著になる。また、熱処理温
度が９００℃を超えると、かえって結晶性が劣化してく
る傾向が見られたので、熱処理温度は９００℃以下であ
ることが好ましい。単結晶膜の結晶性を一層向上させる
という観点からは、熱処理温度を５００℃〜８００℃と
することが更に好ましく、５５０℃〜６００℃とするこ
とが一層好ましい。
【００２３】また、熱処理時の最高温度での保持時間を
３０分間以上とすることによって、単結晶膜の結晶性の
改善の効果が特に顕著になった。ただし、熱処理時間が
長くなってくると、結晶性がかえって劣化してくる傾向
があった。具体的には、熱処理時間が１５時間を超える
と、基板と単結晶膜との格子定数のミスマッチ量が徐々
に減少してくるが、これは単結晶膜中のリチウム原子が
飛散するためであると考えられる。従って、熱処理時間
を２０時間以内とすることが好ましく、１５時間以内と
することが一層好ましい。これらの観点から、熱処理時
間を１〜１０時間とすることが、より一層好ましい。
３０分間以上とすることによって、単結晶膜の結晶性の
改善の効果が特に顕著になった。ただし、熱処理時間が
長くなってくると、結晶性がかえって劣化してくる傾向
があった。具体的には、熱処理時間が１５時間を超える
と、基板と単結晶膜との格子定数のミスマッチ量が徐々
に減少してくるが、これは単結晶膜中のリチウム原子が
飛散するためであると考えられる。従って、熱処理時間
を２０時間以内とすることが好ましく、１５時間以内と
することが一層好ましい。これらの観点から、熱処理時
間を１〜１０時間とすることが、より一層好ましい。
【００２４】エピタキシャル成長の段階では、溶質がニ
オブ酸リチウム、タンタル酸リチウム及びＬｉＮｂx Ｔ
ａ1-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ＬｉＶＯ3 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６０ｍｏｌ％─溶媒４０ｍｏｌ
％とすることが好ましい。
オブ酸リチウム、タンタル酸リチウム及びＬｉＮｂx Ｔ
ａ1-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ＬｉＶＯ3 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６０ｍｏｌ％─溶媒４０ｍｏｌ
％とすることが好ましい。
【００２５】溶質の割合が１０ｍｏｌ％よりも小さい場
合には、溶質─溶融媒体の擬二元系の相図において、液
相線の傾きが急になりすぎ、膜成長による溶融体の濃度
変化が大きくなり、成膜条件を安定して保つのが困難に
なる。溶質の割合が６０ｍｏｌ％よりも大きい場合に
は、飽和温度が高くなるため、成膜温度が高くなりすぎ
て、結晶性の良い単結晶膜を作製するのが困難になる。
合には、溶質─溶融媒体の擬二元系の相図において、液
相線の傾きが急になりすぎ、膜成長による溶融体の濃度
変化が大きくなり、成膜条件を安定して保つのが困難に
なる。溶質の割合が６０ｍｏｌ％よりも大きい場合に
は、飽和温度が高くなるため、成膜温度が高くなりすぎ
て、結晶性の良い単結晶膜を作製するのが困難になる。
【００２６】
【実施例】（実施例１） 基板として、３インチサイズの光学グレードのニオブ酸
リチウム単結晶ウエハーを使用した。この基板のＸ線ロ
ッキングカーブの半値幅は、いずれも６．８〜６．９
〔arc sec 〕であった。Ｘ線ロッキングカーブの半値幅
の測定は、二結晶法により、（００12）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、ＧａＡｓ単結晶の（４２２）面を
用いた。
リチウム単結晶ウエハーを使用した。この基板のＸ線ロ
ッキングカーブの半値幅は、いずれも６．８〜６．９
〔arc sec 〕であった。Ｘ線ロッキングカーブの半値幅
の測定は、二結晶法により、（００12）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、ＧａＡｓ単結晶の（４２２）面を
用いた。
【００２７】基板となるウエハーの外周部の３カ所を、
白金製のホルダーで保持し、水平ディッピング方式によ
って成膜を行った。Ｌｉ2 Ｏ：Ｎｂ2 Ｏ5 ：Ｖ2Ｏ5 ＝
５０ｍｏｌ％：１０ｍｏｌ％：４０ｍｏｌ％の溶融体を
使用した。この溶融体の飽和温度は、約９６０℃であっ
た。この溶融体を１０００°Ｃ〜１３００°Ｃで保持し
て、完全に均一に溶解させ、次いで、９１０°Ｃまで冷
却し、２４時間以上保持した。この間に、過飽和分のＬ
ｉＮｂＯ3 は、固相として析出し、液相部分は完全な飽
和状態になった。
白金製のホルダーで保持し、水平ディッピング方式によ
って成膜を行った。Ｌｉ2 Ｏ：Ｎｂ2 Ｏ5 ：Ｖ2Ｏ5 ＝
５０ｍｏｌ％：１０ｍｏｌ％：４０ｍｏｌ％の溶融体を
使用した。この溶融体の飽和温度は、約９６０℃であっ
た。この溶融体を１０００°Ｃ〜１３００°Ｃで保持し
て、完全に均一に溶解させ、次いで、９１０°Ｃまで冷
却し、２４時間以上保持した。この間に、過飽和分のＬ
ｉＮｂＯ3 は、固相として析出し、液相部分は完全な飽
和状態になった。
【００２８】次いで、この溶融体の温度を９０５℃と
し、Ｚカットした厚さ１ｍｍの前記ウエハーを、液相中
に浸漬し、単結晶膜を形成した。溶融体に対してウエハ
ーが接触する時間は、２０分間とした。次いで、ウエハ
ーを引き上げた。１０枚のウエハーについて単結晶膜を
形成した。単結晶膜の厚さは、いずれも１８〜２０μｍ
であった。
し、Ｚカットした厚さ１ｍｍの前記ウエハーを、液相中
に浸漬し、単結晶膜を形成した。溶融体に対してウエハ
ーが接触する時間は、２０分間とした。次いで、ウエハ
ーを引き上げた。１０枚のウエハーについて単結晶膜を
形成した。単結晶膜の厚さは、いずれも１８〜２０μｍ
であった。
【００２９】成膜工程の終了後（室温まで冷却後）、成
膜したウエハーをホルダーから取り外し、単結晶膜の結
晶性をＸ線ロッキングカーブの半値幅によって評価し
た。この評価結果を表１に示す。ただし、表１におい
て、１〜１０の番号は、それぞれ１０枚の各ウエハーに
対応している。
膜したウエハーをホルダーから取り外し、単結晶膜の結
晶性をＸ線ロッキングカーブの半値幅によって評価し
た。この評価結果を表１に示す。ただし、表１におい
て、１〜１０の番号は、それぞれ１０枚の各ウエハーに
対応している。
【００３０】その後、すべてのサンプルを、６００℃で
１０時間熱処理し、再度Ｘ線ロッキングカーブ測定を行
い、結晶性を評価した。この評価結果を表１に示す。
１０時間熱処理し、再度Ｘ線ロッキングカーブ測定を行
い、結晶性を評価した。この評価結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】表１に示す結果から判るように、同じ条件
下で成膜を行っても、単結晶膜の前記半値幅にはバラツ
キが見られた。即ち、試料番号２、３、５、６、７、
９、１０においては、ウエハーよりも高い結晶性を有す
る膜が形成されているが、試料番号４、８においては、
ウエハーの半値幅よりも膜の半値幅の方が大きくなって
いる。もっとも、光学グレードの単結晶のウエハーより
も高い結晶性を有する膜は、本発明者が、特開平７−３
１１３７０号公報の方法を開示する前には、エピタキシ
ャル成長法によって作製できなかったものであり、試料
番号４、８において生成した膜も、本分野で通常作製さ
れていた膜に比べると高い結晶性を有しているが、ウエ
ハーの結晶性には及ばなかった。
下で成膜を行っても、単結晶膜の前記半値幅にはバラツ
キが見られた。即ち、試料番号２、３、５、６、７、
９、１０においては、ウエハーよりも高い結晶性を有す
る膜が形成されているが、試料番号４、８においては、
ウエハーの半値幅よりも膜の半値幅の方が大きくなって
いる。もっとも、光学グレードの単結晶のウエハーより
も高い結晶性を有する膜は、本発明者が、特開平７−３
１１３７０号公報の方法を開示する前には、エピタキシ
ャル成長法によって作製できなかったものであり、試料
番号４、８において生成した膜も、本分野で通常作製さ
れていた膜に比べると高い結晶性を有しているが、ウエ
ハーの結晶性には及ばなかった。
【００３３】しかし、前記した熱処理後には、すべての
ウエハーについて、膜の半値幅が著しく向上しており、
かつ各ウエハー上の膜の結晶性にバラツキが見られなく
なった。例えば、アニール前において良好な結晶性であ
った試料２、３、６、７、１０（半値幅５．６〜５．９
秒）では、アニール処理を施した後も、結晶性に変化が
認められなかった。これと共に、アニール処理後はすべ
てのサンプルにおいて、膜の半値幅が５．６〜５．７秒
に向上した。
ウエハーについて、膜の半値幅が著しく向上しており、
かつ各ウエハー上の膜の結晶性にバラツキが見られなく
なった。例えば、アニール前において良好な結晶性であ
った試料２、３、６、７、１０（半値幅５．６〜５．９
秒）では、アニール処理を施した後も、結晶性に変化が
認められなかった。これと共に、アニール処理後はすべ
てのサンプルにおいて、膜の半値幅が５．６〜５．７秒
に向上した。
【００３４】（比較例１）実施例１と同様にして、ニオ
ブ酸リチウム単結晶ウエハー上にニオブ酸リチウム単結
晶膜を形成した。成膜終了後、ウエハーを室温まで冷却
し、ウエハーをホルダーに保持したまま、再度成膜装置
の温度を上げて、６００℃で１０時間保持した。次い
で、ウエハーをホルダーから取り外し、膜の前記半値幅
を測定した。１０枚のウエハーについて、前記の処理を
行った。この測定結果を表２に示す。ただし、表２に示
す試料番号１１〜２０は、各ウエハーに対応している。
ブ酸リチウム単結晶ウエハー上にニオブ酸リチウム単結
晶膜を形成した。成膜終了後、ウエハーを室温まで冷却
し、ウエハーをホルダーに保持したまま、再度成膜装置
の温度を上げて、６００℃で１０時間保持した。次い
で、ウエハーをホルダーから取り外し、膜の前記半値幅
を測定した。１０枚のウエハーについて、前記の処理を
行った。この測定結果を表２に示す。ただし、表２に示
す試料番号１１〜２０は、各ウエハーに対応している。
【００３５】
【表２】
【００３６】表２からわかるように、実施例１のアニー
ル前の例と同様に、結晶性のばらつきは改善されなかっ
た。
ル前の例と同様に、結晶性のばらつきは改善されなかっ
た。
【００３７】（実施例２）実施例１において、試料番号
４のウエハーおよび単結晶膜を取り出した。この単結晶
膜のアニール処理前の半値幅は、１０．８秒であった。
このウエハーを、約１０ｍｍ×１０ｍｍの寸法の正方形
状のサンプルに分割し、それぞれについてアニール温度
を変えて１０時間アニール処理を行い、アニール処理後
の半値幅を測定した。この測定結果を表３に示す。
４のウエハーおよび単結晶膜を取り出した。この単結晶
膜のアニール処理前の半値幅は、１０．８秒であった。
このウエハーを、約１０ｍｍ×１０ｍｍの寸法の正方形
状のサンプルに分割し、それぞれについてアニール温度
を変えて１０時間アニール処理を行い、アニール処理後
の半値幅を測定した。この測定結果を表３に示す。
【００３８】
【表３】
【００３９】この結果からわかるように、熱処理温度が
２００℃、３００℃の場合には効果が見られなかった
が、４００℃になると著しく半値幅が減少した。しか
し、熱処理温度が１０００℃になると、再び半値幅が上
昇してくる。この結果から、熱処理温度を５００℃〜９
００℃とすることが好ましく、６００℃〜８００℃とす
ることが一層好ましい。
２００℃、３００℃の場合には効果が見られなかった
が、４００℃になると著しく半値幅が減少した。しか
し、熱処理温度が１０００℃になると、再び半値幅が上
昇してくる。この結果から、熱処理温度を５００℃〜９
００℃とすることが好ましく、６００℃〜８００℃とす
ることが一層好ましい。
【００４０】（実施例３）実施例１と同様にして、ニオ
ブ酸リチウム単結晶ウエハー上にニオブ酸リチウム単結
晶膜を形成した。この膜の半値幅は７．０秒であった。
この試料を１０個に分割した。こうして得られた試料
を、表４に示す熱処理温度で１０時間熱処理し、得られ
た単結晶膜の半値幅を測定した。また、熱処理後の製品
について、基板と膜のＸ線の回折角度の差を測定し、
「格子ミスマッチ量」とした。これらの測定結果を、表
４に示す。
ブ酸リチウム単結晶ウエハー上にニオブ酸リチウム単結
晶膜を形成した。この膜の半値幅は７．０秒であった。
この試料を１０個に分割した。こうして得られた試料
を、表４に示す熱処理温度で１０時間熱処理し、得られ
た単結晶膜の半値幅を測定した。また、熱処理後の製品
について、基板と膜のＸ線の回折角度の差を測定し、
「格子ミスマッチ量」とした。これらの測定結果を、表
４に示す。
【００４１】
【表４】
【００４２】表４からわかるように、熱処理温度を５５
０℃〜６００℃とすることによって、半値幅が最も著し
く減少することがわかった。また、格子ミスマッチにつ
いては、熱処理温度が高くなるに従って、単調に増加す
ることがわかった。
０℃〜６００℃とすることによって、半値幅が最も著し
く減少することがわかった。また、格子ミスマッチにつ
いては、熱処理温度が高くなるに従って、単調に増加す
ることがわかった。
【００４３】（実施例４）実施例１と同様にして、ニオ
ブ酸リチウム単結晶ウエハー上にニオブ酸リチウム単結
晶膜を形成した。この膜の半値幅は７．０秒であった。
この試料を１０個に分割した。こうして得られた試料
を、６００℃で、表５に示す時間、熱処理し、得られた
単結晶膜の半値幅を測定した。また、熱処理後の製品に
ついて、基板と膜のＸ線の回折角度の差を測定し、「格
子ミスマッチ量」とした。これらの測定結果を、表５に
示す。
ブ酸リチウム単結晶ウエハー上にニオブ酸リチウム単結
晶膜を形成した。この膜の半値幅は７．０秒であった。
この試料を１０個に分割した。こうして得られた試料
を、６００℃で、表５に示す時間、熱処理し、得られた
単結晶膜の半値幅を測定した。また、熱処理後の製品に
ついて、基板と膜のＸ線の回折角度の差を測定し、「格
子ミスマッチ量」とした。これらの測定結果を、表５に
示す。
【００４４】
【表５】
【００４５】表５からわかるように、熱処理時間が５時
間であると最も半値幅が小さくなり、１０〜２０時間で
は半値幅はほぼ同じになり、３０時間になると半値幅が
若干上昇した。格子ミスマッチ量は、０〜１０時間で増
加し、１０〜２０時間でほぼ一定となり、２０〜３０時
間で減少することがわかった。
間であると最も半値幅が小さくなり、１０〜２０時間で
は半値幅はほぼ同じになり、３０時間になると半値幅が
若干上昇した。格子ミスマッチ量は、０〜１０時間で増
加し、１０〜２０時間でほぼ一定となり、２０〜３０時
間で減少することがわかった。
【００４６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、強
誘電体光学単結晶基板上に強誘電体光学単結晶膜を形成
した製品において、単結晶膜の結晶性を一層向上させる
ことができ、また結晶性のバラツキを防止し、安定し
て、最も高品質の単結晶膜を製造できる。
誘電体光学単結晶基板上に強誘電体光学単結晶膜を形成
した製品において、単結晶膜の結晶性を一層向上させる
ことができ、また結晶性のバラツキを防止し、安定し
て、最も高品質の単結晶膜を製造できる。
Claims (3)
- 【請求項１】強誘電体光学単結晶基体と、この基体上に
エピタキシャル成長された強誘電体光学単結晶膜とを備
えている被処理体を、前記基体および前記単結晶膜に対
する応力が解除された状態で、前記基体および前記単結
晶膜を構成する強誘電体光学単結晶のキュリー温度以下
で熱処理することを特徴とする、強誘電体光学単結晶基
板品の製造方法。 - 【請求項２】前記基体がニオブ酸リチウム単結晶からな
り、前記単結晶膜が液相エピタキシャル成長されたニオ
ブ酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム−タンタル
酸リチウム固溶体単結晶からなり、前記熱処理を４００
℃〜９００℃の条件で行うことを特徴とする、請求項１
記載の強誘電体光学単結晶基板品の製造方法。 - 【請求項３】エピタキシャル成膜装置内で前記基体に前
記単結晶膜をエピタキシャル成長させて被処理体を得、
この被処理体を前記成膜装置から取り外した後、前記基
体および前記単結晶膜のキュリー温度以下で熱処理する
ことを特徴とする、請求項１または２記載の強誘電体光
学単結晶基板品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15702696A JPH101391A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 強誘電体光学単結晶基板品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15702696A JPH101391A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 強誘電体光学単結晶基板品の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH101391A true JPH101391A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=15640568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15702696A Withdrawn JPH101391A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 強誘電体光学単結晶基板品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH101391A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1437427A1 (en) * | 2001-08-21 | 2004-07-14 | Japan Science and Technology Agency | Method for manufacturing in-plane lattice constant adjusting substrate and in-plane lattice constant adjusting substrate |
| EP1518947A2 (en) * | 2003-09-26 | 2005-03-30 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method of producing single-polarized lithium tantalate crystal and crystal thereby obtained. |
| US7323050B2 (en) | 2003-03-06 | 2008-01-29 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method of producing lithium tantalate crystal |
-
1996
- 1996-06-18 JP JP15702696A patent/JPH101391A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1437427A1 (en) * | 2001-08-21 | 2004-07-14 | Japan Science and Technology Agency | Method for manufacturing in-plane lattice constant adjusting substrate and in-plane lattice constant adjusting substrate |
| US7150788B2 (en) * | 2001-08-21 | 2006-12-19 | Japan Science And Technology Agency | Method for manufacturing in-plane lattice constant adjusting substrate and in-plane lattice constant adjusting substrate |
| EP1437427A4 (en) * | 2001-08-21 | 2008-05-28 | Japan Science & Tech Agency | METHOD FOR MANUFACTURING A SUBSTRATE ADJUSTING THE CRYSTALLINE NETWORK CONSTANT IN THE PLAN AND SUBSTRATE THUS OBTAINED |
| US7323050B2 (en) | 2003-03-06 | 2008-01-29 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method of producing lithium tantalate crystal |
| EP1518947A2 (en) * | 2003-09-26 | 2005-03-30 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method of producing single-polarized lithium tantalate crystal and crystal thereby obtained. |
| EP1518947A3 (en) * | 2003-09-26 | 2007-03-07 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method of producing single-polarized lithium tantalate crystal and crystal thereby obtained. |
| US7374612B2 (en) | 2003-09-26 | 2008-05-20 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method of producing single-polarized lithium tantalate crystal and single-polarized lithium tantalate crystal |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030902 |