JPH10245299A - ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜の切断方法 - Google Patents

ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜の切断方法

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JPH10245299A
JPH10245299A JP5163097A JP5163097A JPH10245299A JP H10245299 A JPH10245299 A JP H10245299A JP 5163097 A JP5163097 A JP 5163097A JP 5163097 A JP5163097 A JP 5163097A JP H10245299 A JPH10245299 A JP H10245299A
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JP
Japan
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cutting
cut
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bismuth
single crystal
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JP5163097A
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English (en)
Inventor
Kenji Ishikura
賢二 石蔵
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 液相エピタキシャル法により育成された厚さ
200μm以上のビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶
膜を高い歩留まりで切断する手段を提供する。 【解決手段】 ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶
膜を粘着テープに張り付けてダイシングマシーンで細か
く切断するに際し、切しろを含む切断サイズの2倍のサ
イズ幅で短冊状に切断し、90度回転させて所望サイズ幅
に切断し、逆方向に90度回転させて元の位置に戻し所望
サイズに切断する。 【効果】 チッピングが大幅に抑制された。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光アイソレータや光サ
ーキュレータなどのファラデー回転子に用いられるビス
マス置換希土類鉄ガーネット単結晶に関し、詳しくは、
非磁性ガーネット基板の片面に育成された厚さが 200μ
m以上の、ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶厚膜
のよりチッピングの少ない切断方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、光ファイバ通信や光計測の発展は
めざましいものがある。この光ファイバ通信や光計測で
は多くの場合、信号源として半導体レーザが使用されて
いる。しかし、半導体レーザは、光ファイバ端面などか
ら反射して再び半導体レーザ自身に戻ってくるところの
所謂反射戻り光があると、発振が不安定になるという重
大な欠点がある。そのため半導体レーザの出射側に光ア
イソレータを設けて反射戻り光を遮断し、半導体レーザ
の発振を安定化させることが行われている。
【0003】光アイソレータは偏光子、検光子、ファラ
デー回転子およびファラデー回転子を磁気的に飽和させ
るための永久磁石からなる。光アイソレータの中心的な
機能を担うファラデー回転子には、主に液相エピタキシ
ャル法で育成されるビスマス置換希土類鉄ガーネット単
結晶、例えば (HoTbBi)3Fe5O12あるいは(LuTbBi)3(FeA
l)5O12 などが用いられている。半導体レーザの発振波
長は様々であるが、長距離の光ファイバ通信では、石英
光ファイバが低損失を示す1.31μm帯や1.55μm帯(長
波長帯と呼ばれている)が採用されている。この波長に
対応したファラデー回転子(回転角45度)の厚さは、例
えば(HoTbBi)3Fe5O12 の場合、1.31μm でおおよそ 250
μm、1.55μmで360μm程度である。
【0004】通常一般に、液相エピタキシャル(以下
「LPE」と記す)法によるビスマス置換希土類鉄ガー
ネット単結晶(以下「BIG」と記す)厚膜育成は、以
下のように行われる。まず、縦型管状炉からなるLPE
装置の中央に貴金属製の坩堝を備えつける。そして、希
土類鉄ガーネット成分の酸化物、例えば酸化第二鉄や希
土類酸化物と、酸化鉛、酸化ほう素、および酸化ビスマ
スからなるフラックス成分を坩堝に仕込む。そして 1,0
00℃程度の高温でこれら酸化物を溶解させ、ビスマス置
換希土類鉄ガーネット単結晶厚膜育成用の融液とする。
その後、融液温度を800 ℃前後に降下させ過飽和状態に
保つ。次に、基板ホルダーに固定した非磁性ガーネット
基板をLPE炉上部から徐々に降下させ、融液と接触さ
せる。融液と接触した基板を回転させながら基板上にガ
ーネット単結晶をエピタキシャル成長させる。所定の厚
さにガーネット単結晶を育成した後、基板を融液から数
センチ程度引き上げる。そして高速で基板を回転させ、
ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶厚膜に付着した
融液の大部分を振り切った後、LPE炉から引き上げ
る。
【0005】LPE炉から引き上げられたBIG膜は10
mm×10mm程度の大きさに分割された後、研磨によって所
定の厚さ(通常ファラデー回転角が45度をなすような厚
さ)に仕上げられる。研磨に際しては基板は除去される
ことが多い。研磨によって所定の厚さに仕上げられたB
IG膜は光アイソレータ用ファラデー回転子に見合った
大きさに切断される。通常光アイソレータ用ファラデー
回転子の大きさは 1mm×1mm から 3mm×3mm まで種々さ
まざまである。
【0006】10mm×10mm程度の大きさに分割されたBI
G膜を 1mm×1mm から 3mm×3mm まで種々さまざまな大
きさに細かく切断する手段としては、通常ダイシングマ
シーンが用いられる。BIG膜をダイシングマシーンで
切断する場合、何らかの手段での固定が必要である。固
定方法として、シリコンウエハやガラスなどの堅い材質
の上にワックスで固定して切断する方法(以下「ワック
スカット法」と略称する)と粘着テープに固定する方法
(以下「テープカット法」と略称する)がある。前者
は、切断後のワックス除去が難しい操作であり量産性に
課題がある。後者は、粘着テープの種類を選択すること
により、細かく切断されたBIG膜をピックアップ装置
(テープの下から針で切断品を突き上げ、かつ切断品を
バキュームで吸い上げるという装置)で、粘着材の付着
の問題もなく、簡単に取り出すことができるという特徴
がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、テープ
カット法で厚さが 200μm以上のBIG膜を切断する
と、添付の図1に示すようなチッピング(テープへの粘
着面側の切断箇所からの欠け)が 150μm以上にもなる
という重大な欠点を抱えている。チッピングが大きい
と、光学有効面積が減少するとか、光アイソレータを組
み立てる際のBIG膜の固定強度が不十分になるなどの
問題が生じ、歩留り低下となるので、チッピングはでき
るだけ小さいことが望ましい。
【0008】ワックスカット法ではチッピングは大きな
問題とはなっていない。チッピングの発生におけるワッ
クスカット法とテープカット法の差は、主にBIG膜を
固定するワックスと粘着テープの相違にある。この相違
が如何なる機構で大きいチッピングを発生させるものと
なるかは定かではないが、いずれにしろチッピングを大
幅に小さくした切断方法を見出す必要がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本願発明者らは、膜厚が
200μm以上のBIG膜のテープカット法におけるチッ
ピングの問題を解決するため、テープの種類、粘着法、
切断手順、その他を鋭意検討した結果、本発明を完成し
た。すなわち、本発明は、液相エピタキシャル法により
育成された厚さ 200μm以上のビスマス置換希土類鉄ガ
ーネット単結晶膜を粘着テープに張り付けダイシングマ
シーンで 2mm×2mm 以下の大きさに切断するに際し、切
しろを含んだ所望切断サイズの2倍のサイズ幅で短冊状
に切断し、90度回転させて所望サイズ幅に切断し、つい
で90度回転を戻して所望の切断サイズ幅に切断すること
特徴とするビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜の
切断方法である。
【0010】本発明の切断方法を添付の図で説明すれ
ば、予め10mm×10mm角程度の大きさに切断し、研磨、反
射防止処理などを行ったBIG膜(以下、適宜「ワー
ク」と記す)を粘着テープに張り付けてダイシングマシ
ーンに固定する。切断は、まず、ワークを切しろを含ん
だ所望サイズ幅の2倍の大きさに切断(チャンネル3)
して短冊状とする(図2の上)。次に、ダイシングマシ
ーンのワークを固定したステージを90度回転させた後、
ワークを所望サイズ幅に切断する(チャンネル2、図2
の中)。その後、ダイシングマシーンのステージを先ほ
どとは逆向きに90度回転させ(最初の位置に戻して)、
チャンネル3の切断ライン間を切断し(チャンネル
1)、所望のサイズ幅とする(図2の下)。
【0011】本発明を実施するに際し、10mm×10mm角程
度の大きさのBIG膜 (ワーク) を、直接、所望サイズ
幅に切断する方法や、切しろを含んだ所望サイズ幅の2
倍の大きさに切断(チャンネル3)後に、所望サイズ幅
に切断 (チャンネル1)した場合、チッピングが増すの
で好ましくない。
【0012】本発明を実施するに際し、ワークを固定す
る粘着テープとしては、粘着力が大きくワークを強固に
固定可能なこと、更に切断後に細かく切断されたワーク
を容易に取り出すことが可能なように、加熱、光照射、
電子線照射、その他の手段によりその粘着力を大幅に消
失するものが好ましい。これらの中で、紫外線を照射す
ることでテープの粘着性が低下する紫外線効果型テープ
(以下「UVテープ」と記す)が簡便で最も好ましいも
のとして挙げられる。
【0013】本発明は、通常、ダイシングマシーン(外
周刃式の切断機)を使用して行う。外周刃(ブレード)
としてはセラミックス切断用としてのものであれば特に
制限はないが、通常、ダイアモンド固定外周刃式の切断
機を使用する。切断機のブレードは、BIG膜の切しろ
を出来るだけ少なくするという意味で100μm以下の厚
さのものが好ましい。また、あまりブレードが薄いと、
ブレード自体の強度と寿命が短くなるので40μm以上が
好ましい。
【0014】また、切断の際の切断スピード(高速回転
しているブレードとワークとの切り込み並びに切断方向
の相対速度)の好ましい範囲は、毎秒 0.3〜2mm であ
る。切断スピードが 0.3mm未満では切断時間が長くなり
装置稼働率が低下する。切断スピードが 2.0mmを越える
とチッピングが増えるので好ましくない。
【0015】
【実施例】以下、本発明を実施例によって、その実施態
様と効果を具体的に、かつ詳細に説明するが、以下の例
は、具体的に説明するものであって、本発明の実施態様
や発明の範囲を限定するものとしては意図されていな
い。 実施例1 容量 3,000mlの白金製ルツボに、酸化鉛(PbO, 4N) 5,50
0g、酸化ビスマス(Bi2O3, 4N) 5,500g、酸化第2鉄(Fe2
O3, 4N) 765g、酸化ほう素(B2O3, 5N) 200g 、酸化テル
ビウム(Tb4O7, 3N) 34.0g 、酸化ホルミウム(Ho2O3, 3
N) 45.0g を仕込んだ。これを精密縦型管状電気炉の所
定の位置に設置し、1,000 ℃に加熱溶融して十分に攪拌
して均一に混合したのち、融液温度 779℃にまで冷却し
てビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶育成用融液と
した。
【0016】ここに得られた融液表面に、常法に従っ
て、厚さが 500μmで格子定数が1.2497±0.02nmの 3イ
ンチ(111)ガーネット単結晶[(GdCa)3(GaMgZr)5O12] 基
板の片面を接触させ、融液温度を 779℃に維持しなが
ら、22時間のエピタキシャル成長を行い、厚さ 398μm
で、Ho1.1Tb0.7Bi1.2Fe5O12 の組成を有するビスマス置
換希土類鉄ガーネット単結晶厚膜(以下「BIG1」と記
す)を作製した。
【0017】このBIG1を10.5mm×10.5mmの大きさに分割
し、27枚の分割品を得た(以下「分割品1 」と記す)。
27枚の分割品1 の内、任意に23枚を選択して以下の処理
行った。まず、分割品1 の基板を研磨によって除去し、
波長1.55μmにおけるファラデー回転角がほぼ45度を示
すように厚さを調整し、波長1.55μmに対応する反射防
止膜を両面に施して、波長1.55μm用の10.5mm×10.5mm
の大きさのファラデー回転子23個を得た(以下「定型品
1 」と記す)。これらの平均厚さは 362μmであった。
【0018】この定型品1 23個から任意の 5個を選択し
て 1.0mm×1.0mm の大きさの切断に供した。切断に際し
て用いた粘着テープ (ダイシングテープ) は 古河電工
社製のUVテープUC-110M-120(厚さ 120μm)、切断装
置はディスコ社製ダイシングマシーン2SP/6T、使用した
ブレードはディスコ社製NBC-ZB1060(ブレード厚さ50μ
m、直径50mm)である。切断に際して、ブレードの移動
速度は1秒当たり 0.4mmとした。定型品1 5個から 1.0
mm×1.0mm の大きさのファラデー回転子が 405個得られ
た。このうちチッピング不良は13個であった。なお、チ
ッピングの大きさが 1OOμm以上をチッピング不良とし
た。
【0019】比較例1 実施例1で得られた定型品1 の残り18個から任意の 5個
を選択し、 1.0mm×1.0mm の大きさの切断に供した。切
断は実施例の切断方法ではなく、最初から所望サイズの
大きさに切断する方法で完全切断を行った。その結果、
1.55μm用で 1.0mm×1.0mm の大きさのファラデー回転
子 405個が得られた。このうちチッピング不良品は44個
であった。
【0020】実施例2 実施例1 で得られた定型品1 の残り13個から任意の 5個
を選択し、 1.5mm×1.5mm の大きさの切断に供した。切
断は実施例1と同様の方法で行った。その結果、1.55μ
m用で 1.5mm×1.5mm の大きさのファラデー回転子 180
個が得られた。このうちチッピング不良品は 5個であっ
た。なお、チッピングの大きさが 150μm以上をチッピ
ング不良とした。
【0021】比較例2 実施例1で得られた定型品1 の残り 8個からデー回転子
から任意の 5個を選択し、 1.5mm×1.5mm の大きさの切
断に供した。切断は実施例の切断方法ではなく、最初か
ら所望サイズの大きさに切断する方法で完全切断を行っ
た。その結果、1.55μm用で 1.5mm×1.5mm の大きさの
ファラデー回転子 180個が得られ、このうちチッピング
不良品は14個であった。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、光アイソレータ用ファ
ラデー回転子に使用される厚さが 200μm以上のビスマ
ス置換希土類鉄ガーネット単結晶厚膜を、粘着テープに
貼って細かく切断してもチッピングによる不良が抑制さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】テープカット法による大きいチッピングの発生
例を示す模式図である。
【図2】チッピング不良を抑制する切断方法を示す模式
図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液相エピタキシャル法により育成された
    厚さ 200μm以上のビスマス置換希土類鉄ガーネット単
    結晶膜を粘着テープに張り付けダイシングマシーンで 2
    mm×2mm 以下の大きさに切断するに際し、切しろを含ん
    だ所望切断サイズの2倍のサイズ幅で短冊状に切断し、
    90度回転させて所望サイズ幅に切断し、ついで90度回転
    を戻して所望の切断サイズ幅に切断すること特徴とする
    ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜の切断方法。
JP5163097A 1997-03-06 1997-03-06 ビスマス置換希土類鉄ガーネット単結晶膜の切断方法 Ceased JPH10245299A (ja)

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