WO2005103343A1

WO2005103343A1 - 圧電性酸化物単結晶の帯電抑制処理方法、および帯電抑制処理装置

Info

Publication number: WO2005103343A1
Application number: PCT/JP2005/008474
Authority: WO
Inventors: Kazutoshi Hotta; Kazuya Kanno; Daisaku Miyagawa; Masato Kurachi; Takeji Sasamata; Ietaka Sahashi
Original assignee: Yamaju Ceramics Co., Ltd
Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2005-11-03
Also published as: CN1950549A; DE602005027450D1; JP2005314137A; TW200535284A; EP1741809A4; JP4301564B2; EP1741809A1; EP1741809B1; KR100826995B1; TWI378160B; US20050284359A1; CN1950549B; KR20070008657A

Abstract

圧電性を損なうことなく、タンタル酸リチウム単結晶およびニオブ酸リチウム単結晶の帯電を抑制することのできる処理方法を提供する。また、その処理方法を簡便に実施できる処理装置を提供する。タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶から作製されたウエーハ５０と、アルカリ金属化合物を含む還元剤６０と、を処理容器２に収容し、処理容器２内を減圧下、２００℃以上１０００℃以下の温度に保持することにより、ウエーハ５０を還元することを特徴とする。

Description

明細書圧電性酸化物単結晶の帯電抑制処理方法、および帯電抑制処理装置

技術分野

本発明は、弾性表面波フィルタの圧電基板等として用いられる圧電性酸化物単結晶の帯電抑制処理方法、および帯電抑制処理装置に関するものである。背景技術

タンタル酸リチウム（L i T a〇₃) 単結晶、ニオブ酸リチウム（L i N b O 3 ) 単結晶は、圧電性酸化物単結晶として知られ、弾性表面波フィルタ（S AW フィルタ) の圧電基板等に使用されている。また、両単結晶は、非線形光学結晶として、大容量高速通信網の基幹部品である光変調器、波長変換素子等の光応用製品にも使用されている。両単結晶は、焦電性係数が大きく、抵抗が高いという特性を有する。そのため、わずかな温度変化により表面に電荷が発生する。そして、一旦発生した電荷は蓄積され、外部から除電処理を施さない限り帯電状態が続いてしまう。

例えば、光変調器は、光導波路または単結晶の内部に直接光を伝播させる。光を変調する場合には、単結晶に電場をかけて制御する。この際、電場をオフにしても単結晶の表面に電場が残ると、残存電荷により光が変調されてしまう。また、温度変化により表面に電荷が発生し、屈折率が変化してしまう。

一方、弾性表面波フィルタの製造工程には、圧電基板表面への電極薄膜の形成や、フォトリソグラフィでのプリべイクやポストべイク等、圧電基板の温度変化を伴う工程がいくつかある。そのため、タンタル酸リチウム単結晶やニオブ酸リチウム単結晶を圧電基板として用いる場合、弾性表面波フィルタの製造過程において、圧電基板における静電気の発生が問題となる。

圧電基板が帯電すると、圧電基板内で静電気放電が生じ、クラックや割れの原因となる。また、圧電基板表面に形成された電極が、静電気によりショートするおそれもある。さらに、製造過程にて生じる微細な金属粉や塵、埃等が、静電気により圧電基板表面に引き寄せられ、それらの粒子により電極がショートし、また、電極がォープン状態となることで破壊されるおそれもある。

このような圧電基板の帯電を考慮して、弾性表面波フィルタを製造する際には、種々の対策が講じられている。例えば、圧電基板表面の電荷の中和を図るィォナィザ一等の除電設備の設置や、塵等の粒子を測定するパーティクルカウンターや顕微鏡等の付帯設備の設置が挙げられる。また、弾性表面波フィルタの製造工程においては、電極薄膜を形成する前に、予め圧電基板の裏面に帯電除去を目的とした導電性膜を形成する導電性膜形成工程や、電極薄膜を形成した後に圧電基板を洗浄する再洗浄工程を加えることが行われている。

また、タンタル酸リチゥム単結晶やニオブ酸リチゥム単結晶自体の帯電を抑制' するという観点から、特許文献 1には、これらの単結晶から作製されたゥエーハを、還元性ガス雰囲気にて熱処理する方法が開示されている。また、特許文献 2 には、同ゥエーハに、金属を拡散させる方法が開示されている。

特許文献 1 ：特開平 1 1一 9 2 1 4 7号公報

特許文献 2 ：特開 2 0 0 4— 3 5 3 9 6号公報発明の開示

発明が解決しょうとする課題

例えば、タンタル酸リチウム単結晶のキュリー点は約 6 0 3 °Cである。そのため、タンタル酸リチウム単結晶を 6 0 0 °Cを超える高温に曝した場合、その圧電性が失われるおそれがある。つまり、タンタル酸リチウム単結晶の圧電性を考慮した場合には、高温で熱処理を行うことはできない。一方、タンタル酸リチウム単結晶から作製されたゥエーハを、還元性ガス中、 4 0 0〜6◦ 0 °C程度の比較的低温で熱処理しても、ゥエーハの表面のみが還元されるにすぎない。つまり、上記特許文献 1に記載された還元ガス中での熱処理では、タンタル酸リチウム単結晶の圧電性を損なわずに帯電を抑制することは難しい。

また、特許文献 2に示されるように、単結晶中に亜鉛等の金属を拡散させた場合には、他元素の混入によりキュリー点が変化し、圧電性が変化してしまう。カロえて、金属がゥエーハの表面に堆積するため、処理後にその堆積物を除去する必要がある。さらに、反応性の激しい金属を使用した場合には、還元度合いを調整することが不可能となる。

本発明は、このような実状を鑑みてなされたものであり、圧電性を損なうことなく、タンタル酸リチゥム単結晶およびニオブ酸リチウム単結晶の帯電を抑制することのできる処理方法を提供することを課題とする。また、その処理方法を簡便に実施できる処理装置を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

( 1 ) 本発明の圧電性酸化物単結晶の帯電抑制処理方法は、タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶から作製されたゥエーハと、アルカリ金属化合物を含む還元剤と、を処理容器に収容し、該処理容器内を減圧下、 2 0 0 °C以上 1 0 0 o °c以下の温度に保持することにより、該ゥエーハを還元することを特徴とする。

本発明の帯電抑制処理方法では、タンタル酸リチウム単結晶（以下、適宜「L T単結晶」と称す。）またはニオブ酸リチウム単結晶（以下、適宜「L N単結晶」と称す。 ) から作製されたゥエーハが、還元剤とともに減圧下、所定の温度に加熱保持される。還元剤を構成するアルカリ金属化合物は、所定の条件下で蒸発し、還元力の高い蒸気となる。この蒸気に曝されることで、ゥエーハは表面から順に還元される。そして、還元剤を供給し続けることにより、還元反応を連続的に進行させることができ、ゥエーハ全体を均一に還元することができる。また, 本発明の帯電抑制処理方法によれば、処理時間を従来の 1 0分の 1以下に短縮できるため、生産性が向上する。

還元によりゥエーハの抵抗は低下する。よって、還元されたゥエーハは、温度が変化しても電荷を生じ難い。また、仮にゥエーハ表面に電荷が発生しても速やかに自己中和して、電荷を除去することができる。このように、本発明の帯電抑制処理方法によれば、 L T単結晶または L N単結晶から作製されたゥエーハの帯電を、効果的に抑制することができる。

また、本発明の帯電抑制処理方法では、還元剤として比較的反応が穏やかなァルカリ金属化合物を用いる。このため、還元剤の取り扱いが容易であり、安全性も高い。また、還元剤の種類、使用量、配置形態、処理容器内の真空度、温度、および処理時間を適宜調整することによって、ゥエーハの還元度合レ、を制御することができる。

本発明の帯電抑制処理方法により処理されたゥエーハは、帯電し難いため、取り扱い易く安全である。また、同ゥエーハを圧電基板として弾性表面波フィルタを製造すれば、除電設備等の設置が不要となり、コストが大幅に削減できる。また、除電のための製造工程も不要となるため、生産性が向上する。さらに、同ゥエーハから圧電基板を作製することにより、保管時や使用中においても静電気による不良の発生が少ない弾性表面波フィルタを構成することができる。また、同ゥエーハを光変調器、波長変換素子等の光応用製品に使用した場合には、残存電荷による変調や、電荷の発生による屈折率の変化が抑制される。このため、光応用製品の信頼性が向上する。

( 2 ) 本発明の帯電抑制処理方法において、ゥエーハをタンタル酸リチウム単結晶から作製した場合には、該ゥエーハの還元を 2 0 0 °C以上 6 0 0 °C以下の温度で行うことが望ましい。

上述したように、 L T単結晶は、 6 0 0 °Cを超える高温に曝されると、その圧電性が失われるおそれがある。よって、 L T単結晶から作製されたゥエーハを還元する場合には、 6 0 0 °C以下の比較的低温で処理することが望ましい。本発明の帯電抑制処理方法では、還元性の高いアルカリ金属化合物を用いるため、 6 0 0 °C以下の温度でもゥエーハ全体を充分に還元することができる。このように、比較的低温で還元処理を行うことで、圧電性を損なうことなく、 L T単結晶および L N単結晶の帯電を抑制することができる。

( 3 ) 本発明の帯電抑制処理方法では、ゥエーハの還元を、 1 3 3 X 1 0―¹〜 1 3 3 X 1 0一⁷ P aの減圧下で行うことが望ましい。処理容器内の真空度を高くすることで、比較的低温下でも、アルカリ金属化合物を還元力の高い蒸気にすることができる。

( 4 ) L T単結晶や L N単結晶中の酸素は、リチウムとの結合力が強い。このため、還元処理では、酸素はリチウムと結合した状態、つまり酸化リチウムの状態で放出され易い。その結果、単結晶中の'リチウム濃度が減少し、リチウム：タンタル（ニオブ）比が変化することで、圧電性が変化するおそれがある。

したがって、還元剤として用いるアルカリ金属化合物をリチウム化合物とすることが望ましい。これより、還元剤から供給されるリチウム原子で、単結晶中の酸素を反応させることができる。このため、単結晶中のリチウム原子は放出され難い。よって、リチウム：タンタル（ニオブ）比は変化せず、圧電性が低下することはない。また、リチウムは、単結晶の構成成分であるため、他元素の混入による汚染の心配もない。

( 5 ) 本発明の帯電抑制処理方法では、アルカリ金属化合物からなる還元剤を用い、還元剤とゥエーハとを別々に配置して、またはゥエーハを還元剤に埋設してゥエーハの還元を行う態様を採用することができる。本態様では、還元剤としてアルカリ金属化合物の粉末、ペレット等を用いることができる。アルカリ金属化合物の粉末、ペレット等をそのまま使用できるため、本態様は実施し易い。また、ゥエーハを還元剤に埋設させた場合には、還元剤がゥエーハの表面に高濃度で接触する。よって、ゥエーハの還元をより促進することができる。

( 6 ) また還元剤として、アルカリ金属化合物が溶媒に溶解または分散したァルカリ金属化合物溶液を用いた場合には、還元剤とゥエーハとを別々に配置して、またはゥエーハを還元剤に浸漬して、または還元剤をゥエーハの表面に塗着して、ゥエーハの還元を行う態様を採用することができる。 .

本態様では、還元剤としてアルカリ金属化合物溶液を用いる。例えば、アル力リ金属化合物を有機溶媒に溶解または分散させたアルカリ金属化合物溶液は、加熱により有機ガスを発生する。この有機ガス中にアルカリ金属化合物の蒸気を充満させることで、アルカリ金属とゥエーハとの反応性を高めることができる。これより、ゥエーハ全体がむら無く還元される。また、ゥエーハを同溶液に浸漬させた場合、あるいは、同溶液をゥエーハの表面に塗着した場合には、還元剤がゥエーハの表面に高濃度で接触する。よって、ゥエーハの還元をより促進することができる。

( 7 ) 本発明の圧電性酸化物単結晶の帯電抑制処理装置は、タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶から作製されたゥエーハと、アルカリ金属化合物を含む還元剤と、を収容する処理容器と、該処理容器内を 2 0 0 °C以上 1 0 0 o °c以下の温度とする加熱手段と、該処理容器内を減圧する減圧手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の帯電抑制処理装置では、加熱手段により、処理容器内のゥエーハおよぴ還元剤が加熱される。また、減圧手段により処理容器内が減圧される。このように、本発明の帯電抑制処理装置によれば、上記本発明の帯電抑制処理方法を簡便に実施することができる。また、還元剤として、比較的反応が穏やかなアル力リ金属化合物を用いるため、本発明の帯電抑制処理装置は安全性が高い。なお、本発明の帯電抑制処理装置の好適な態様は、上述した本発明の帯電抑制処理方法に準ずる。

本発明の圧電性酸化物単結晶の帯電抑制処理方法では、還元剤を用い、所定の条件下でゥエーハを還元する。ゥエーハ全体を充分に還元することができるため、ゥエーハの帯電を効果的に抑制することができる。また、還元剤、処理条件等を適宜調整することによって、ゥエーハの還元度合いを制御することができる。本発明の帯電抑制処理装置は、ゥエーハと還元剤とを収容する処理容器と、加熱手段と、減圧手段と、を備える。本発明の帯電抑制処理装置によれば、上記本発明の帯電抑制処理方法を簡便に実施することができる。図面の簡単な説明

図 1は本発明の第一実施形態である帯電抑制処理装置の概略図である。

図 2は処理容器中のゥエーハの配置状態を示すモデル図である（第一実施形態）。

図 3は処理容器中のゥエーハおよび還元剤の配置状態を示すモデル図である (第二実施形態）。

図 4は処理温度と体積抵抗率との関係を示すグラフである（実施例 1 1〜 1 5 ) 。

図 5は処理温度と体積抵抗率との関係を示すグラフである（実施例 1 6、 1 7 ) 。

図 6は処理圧力と体積抵抗率との関係を示すグラフである（実施例 2 1〜 2 5 ) 。図 7は処理時間と体積抵抗率との関係を示すグラフである（実施例 3 1〜 3 4 ) 。符号の説明

1 ：帯電抑制処理装置

2 ：処理容器

3 ：ヒータ（加熱手段）

4 ：真空ポンプ（減圧手段）

5 0 ：ゥエーハ 5 1 ：ゥエーハカセットケース 5 2 ：容器

6 0 ：塩化リチウム粉末（還元剤） 6 1 ：シャーレ

6 2 ：炭酸リチウム溶液（還元剤）発明を実施するための最良の形態

以下に、本発明の帯電抑制処理装置の実施形態を詳しく説明する。また、本発明の帯電抑制処理装置の実施形態を説明する中で、本発明の帯電抑制処理方法についても併せて説明する。

( 1 ) 第一実施形態

まず、本実施形態である帯電抑制処理装置の構成を説明する。図 1に、帯電抑制処理装置の概略を示す。また、図 2に、処理容器中のゥエーハの配置状態をモデルで示す。図 1に示すように、帯電抑制処理装置 1は、処理容器 2と、ヒータ 3と、真空ポンプ 4とを備える。

処理容器 2は、石英製である。処理容器 2の一端には配管が接続される。接続された配管を通して、処理容器 2中の排気が行われる。処理容器 2には、ゥエーハ 5 0および塩ィ匕リチウム粉末 6 0が収容される。 .

ゥエーハ 5 0は、石英製のゥエーハカセットケース 5 1にて支持される。ゥェーハ 5 0は、 4 2 ° Y— X c u tの L T単結晶からなる。ゥエーハ 5 0の直径は 4インチ（約 1 0 . 1 6 c m) 、厚さは 0 . 5 mmである。ゥエーハ 5 0は、約 5 mmの間隔で 5 0枚配置される。

塩化リチウム粉末 6 0は、ゥエーハ 5 0とは別に、石英ガラス製のシャーレ 6 1内に収容される。塩化リチウム粉末 6 0は、本発明における還元剤である。収容される塩化リチウム粉末 6 0の量は 1 0 0 gである。

ヒータ 3は、処理容器 2の周囲を覆うように配置される。ヒータ 3は、本発明の帯電抑制処理装置を構成する加熱手段に含まれる。

真空ポンプ 4は、処理容器 2に配管を介して接続される。真空ポンプ 4は、処理容器 2内のガスを排気し、処理容器 2内を真空にする。真空ポンプ 4は、本発明の帯電抑制処理装置を構成する減圧手段に含まれる。

次に、本実施形態の帯電抑制処理装置による帯電抑制処理の一例の流れを説明する。まず、真空ポンプ 4により、処理容器 2内を 1 . 3 3 P a程度の真空雰囲気とする。次いで、ヒータ 3により処理容器 2を加熱し、処理容器 2内の温度を 3時間で 5 5 0 °Cまで上昇させる。処理容器 2内の温度が 5 5 0 °Cに達したら、その状態で 1 8時間保持する。その後、ヒータ 3を停止し、処理容器 2内を自然冷却する。

本実施形態によれば、以下に示す効果が得られる。すなわち、本実施形態では、還元剤として塩化リチウム粉末 6 0を使用した。このため、還元剤から供給されるリチウム原子で、 L T単結晶中の酸素を反応させることができる。このため、 L T単結晶中のリチウム原子は放出され難い。よって、 L T単結晶中のリチウム：タンタル比は変化せず、圧電性は低下しない。また、リチウムは、 L T単結晶の構成成分であるため、他元素の混入による汚染の心配もない。さらに、塩化リチウム粉末 6 0は取り扱い易く、安全に帯電抑制処理を行うことができる。

本実施形態では、塩化リチウム粉末 6 0を 1 0 0 g使用した。予備実験によると、上記処理条件（5 5 0 °C、 1 8時間）にて消費される塩化リチウム粉末量は約 4 0 gである。よって、本実施形態では、還元反応を連続的に進行させることができ、ゥエーハ 5 0全体を均一に還元することができる。その結果、ゥエーハ 5 0の帯電を、効果的に抑制することができる。

本実施形態では、処理容器 2内を 1 . 3 3 P a程度の真空雰囲気としたため、塩化リチウム粉末 6 0は還元力の高い蒸気となる。よって、 5 5 0 °Cで還元処理を行うことができ、圧電性を損なうことなく、ゥエーハ 5 0全体の還元を行うことができる。 ( 2 ) 第二実施形態

第二実施形態と第一実施形態との相違点は、還元剤の種類および配置形態を変更した点である。それ以外の構成は、第一実施形態と同じであるため、ここでは相違点のみを説明する。

図 3に、本実施形態におけるゥエーハおよび還元剤の配置状態をモデルで示す。図 3において、図 2と対応する部材は図 2と同じ記号で示す。図 3に示すように、ゥエーハ 5 0の両側の表面は、炭酸リチウム粉末 1 0 0 gをポリビエルアルコールに溶解させた炭酸リチウム溶液 6 2でコーティングされる。炭酸リチウム溶液 6 2は、本発明における還元剤である。ゥエーハ 5 0のコーティングは、ゥエーハ 5 0を炭酸リチウム溶液 6 2に浸漬し、ゥエーハ 5 0の表面に炭酸リチウム溶液 6 2を塗着させた後、室温おょぴ 2 0 0 °C下で乾燥して行った。処理容器 2内には、ゥエーハ 5 0を保持したゥエーハカセットケース 5 1のみが設置される。そして、第一実施形態と同様に、帯電抑制処理が行われる。

本実施形態によれば、第一実施形態にて説明した作用効果に加え、以下に示す効果が得られる。すなわち、本実施形態では、還元剤として炭酸リチウム溶液 6 2を使用した。炭酸リチウム溶液 6 2は、加熱により有機ガスを発生する。この有機ガス中に炭酸リチウムの蒸気が充満することで、ゥエーハ 5 0の還元が促進される。加えて、炭酸リチウム溶液 6 2がゥエーハ 5 0の表面に接触して配置されるため、ゥエーハ 5 0の還元がより促進される。

( 3 ) 他の実施形態

以上、本発明の帯電抑制処理装置の実施形態について説明した。しかしながら、本発明の帯電抑制処理装置の実施形態は、上記実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の形態で実施することができる。

例えば、上記実施形態では、 L T単結晶から作製されたゥエーハに対して帯電抑制処理を行った。しかし、 L N単結晶から作製されたゥエーハを処理してもよく、また、各々の単結晶から作製されたゥエーハを同時に処理してもよい。さらに、鉄等の金属が添加された L T単結晶あるいは L N単結晶から作製されたゥェーハを処理してもよい。この場合、添加金属としては、例えば、鉄、銅、マンガン、モリブデン、コバルト、ニッケル、亜鉛、炭素、マグネシウム、チタン、タングステン、インジウム、錫、希土類元素等が挙げられる。また、その添加量は、単結晶の重量全体を 1 0 0 w t %とした場合の、 0 . 0 1 w t %以上 1 . 0 0 w t %以下であるとよい。鉄等の金属が添加された L T単結晶等は、表面電荷を自己中和し除去する電荷中和特性を有する。そのような単結晶から作製されたゥェーハを還元することで、ゥエーハの帯電をより効果的に抑制することができる。なお、使用するゥエーハの形状、研磨状態等は特に限定されない。例えば、単結晶から所定の厚さに切り出したままの結晶プロックを使用してもよく、また、その結晶ブロックの表面を鏡面研磨したものを使用してもよい。

還元剤を構成するアルカリ金属化合物の種類は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、リチウム化合物の場合、上記実施形態で用いた塩化リチウム、炭酸リチウムの他、水酸化リチウム等を用いることができる。また、リチウム化合物以外のアルカリ金属化合物、具体的には、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリゥム等のナトリゥム化合物、炭酸力リゥム、水酸化力リゥム、塩化力リウム等のカリウム化合物等を用いてもよい。これらのアルカリ金属化合物を、それぞれ単独で使用してもよく、二種以上を併用してもよい。

第一実施形態では、還元剤とゥエーハとを別々に配置したが、ゥエーハを還元剤に埋設して帯電抑制処理を行ってもよい。また、還元剤としてアルカリ金属化合物を含むガスを用いてもよい。この場合、所定の条件下の処理容器にアルカリ金属化合物を含むガスを導入して帯電抑制処理を行えばよい。あるいは、アル力リ金属化合物を含むガスを処理容器に連続的に供給、排気しながら帯電抑制処理を行えばよレ、。

第二実施形態のように、還元剤としてアル力リ金属化合物溶液を使用する場合、溶媒として、真空雰囲気で酸素を発生しない液体を用いることが望ましい。例えば、上記ポリビュルアルコールの他、入手が容易なグリセリン等の有機溶剤が好適である。また、アルカリ金属化合物溶液を還元剤とする場合、ゥエーハの還元をより促進させるという観点から、アルカリ金属化合物の濃度をできるだけ高くするとよい。また、アルカリ金属化合物溶液を使用する場合、同溶液を容器に収容しゥエーハと別々に配置してもよく、ゥエーハを同溶液に浸漬してもよい。上記実施形態では、 1. 33 P a程度の真空雰囲気にて処理を行った。しかし、処理圧力は特に限定されるものではない。 1. 33 P aより低い圧力、つまり、より高真空雰囲気下での処理も好適である。また、処理時間は特に限定されるものではなく、処理温度等を考慮して適宜決定すればよい。このように、還元剤の種類、使用量、配置形態、処理容器内の真空度、温度、および処理時間を適宜調整することによって、ゥエーハの還元度合いを制御すればよい。

実施例

( 1 ) 第一実施形態による帯電抑制処理

上記第一実施形態の帯電抑制処理装置を使用して、下記表 1、表 2に示す条件で種々の帯電抑制処理を行った。帯電抑制処理は、上記第一実施形態の帯電抑制処理の流れに準じて行った。表 1に示すように、処理圧力 8. 38 X 10— ¹ P a、処理時間 1 8時間にて、処理温度を変更した帯電抑制処理を実施例 1 1〜1 5とした。また、同圧力、処理時間 6時間にて、処理温度を変更した帯電抑制処理を実施例 16、 1 7とした。表 2に示すように、処理温度 550°C、処理時間 18 時間にて、処理圧力を変更した帯電抑制処理を実施例 21〜25とした。なお、比較のため、還元剤を使用せずに行った帯電抑制処理を、各条件により比較例 1 1〜1 5、 21〜 23とした。

M 元斉！! 処理時間 ' 処理温度（°C)

(時間） 250 3 5 0 4 ,5 0 5 50 6 00 塩化リチウム粉末 1 8 実施例 1 1 実施例 1 2 実施例 1 3 実施例 14 実施例 1 5 なし 1 8 比較例 1 1 比較例 1 2 比較例 1 3 塩化リチウム粉末 6 実施例 1 6 実施例 1 7

なし 6 比較例 14 比較例 1 5

*処理圧力： 8. 3 8 X 1 0— ¹ P a

2]

*処理温度： 550°C, 処理時間： 1 8時間帯電抑制処理された各々のゥエーハについて、体積抵抗率おょぴ透過率を測定した。体積抵抗率は、東亜ディーケーケ一株式会社製「D SM_ 8 1 0 3」を用いて測定した。透過率は、紫外可視分光光度計（日本分光株式会社製「V 5 7 0」）を用いて測定した。また、ゥエーハを 80± 5°Cに設定されたプレートの上に置き、その後の表面電位の経時変化を測定した。そして、表面電位がほぼ 0 kVになるまでの時間（電荷中和時間）を測定した。表 3およぴ表 4に、実施例および比較例の各帯電抑制処理を施したゥエーハ、およぴ未処理のゥエーハについての測定結果を示す。なお、表 3、 4中の表面電位は、ゥエーハを 8 0土 5°C のプレート上に置いた直後の値である。また、図 4に、処理温度と体積抵抗率、電荷中和時間との関係を示す（処理時間 1 8時間；実施例 1 1〜 1 5 ) 。図 5に、処理温度と体積抵抗率、電荷中和時間との関係を示す（処理時間 6時間；実施例 1 6、 1 7) 。図 6に、処理圧力と体積抵抗率、電荷中和時間との関係を示す (実施例 2 1〜 2 5 ) 。

実施例 1 1 実施例 12 実施例 13 実施例 14 実施例 15 比較例 1 1 比較例 12 比較例 1 3 体積抵抗率 3. 8 4. 9 7. 3 5. 2 3. 9 3. 3 2. 3 2. 6 Ω · c m) X 10¹³ X 10¹² X 10¹¹ X 10¹¹ X 10¹¹ X 10¹⁴ X 10¹³ X 10¹³ 表面電位 3. 83 1. 12 0. 52 0. 20 0. 15 4. 14 2. 41 2. 36 (kV)

電荷中和時間 42 1 1. 7 6. 8 1. 0 0. 5 oo 45 46 (秒）

実施例 16 実施例 17 比較例 14 比較例 15 未処理

体積抵抗率 9. 8 6. 9 6. 1 8. 9 2. 3

Ω · c m) X 10¹¹ X 10¹¹ X 10¹⁴ X 10¹³ X 10¹⁵

表面電位 0. 79 0. 30 4. 43 3. 95 4. 31

(kV)

電荷中和時間 8. 4 5. 0 oo OO oo

(秒）

実施例 21 実施例 22 実施例 23 実施例 24 実施例 25 比較例 21 比較例 22 比較例 23 体積抵抗率 3. 8 4. 5 3. 3 5. 2 3. 5 3. 3 2. 3 2. 6

(Ω * c m) X 10¹⁴ X 10¹¹ X 10¹¹ X 10¹¹ X 1 0¹¹ X 10¹³ X 10¹³ X 10¹⁴ 表面電位 4. 1 0. 41 0. 16 0. 20 0. 7 2. 34 1. 5 —

(kV)

電荷中和時間 0O 4. 2 0. 9 1. 0 8. 7 45 19. 7 —

(秒）

¾4 表 3に示すように、同じ温度で処理された実施例のゥエーハと比較例のゥエーハとを比較すると、いずれの実施例のゥェーハにおいても、体積抵抗率、表面電位が低下し、電荷中和時間が短くなつていた。また、透過率も低下していることを確認した。これより、還元剤によりゥエーハが効率よく還元され、帯電が抑制されたことがわかる。また、図 4およぴ図 5に示すように、処理温度が高くなるほど、ゥエーハの体積抵抗率は低下し、電荷中和時間は短くなつた。同様に、透過率、表面電位も低下した。また、処理時間だけを比較すると、 18時間処理した方が帯電抑制効果は高くなつた。このように、本発明の帯電抑制処理によれば、ゥエーハの帯電を効果的に抑制できることが確認された。加えて、処理温度ゃ処理時間を調整することで、還元度合いを制御できることが確認された。また、 2 50°C〜600°Cの範囲では、処理温度が高いほど、還元度合いが大きく、帯電抑制効果が大きいことがわかった。

表 4に示すように、同じ圧力で処理された実施例のゥエーハと比較例のゥエーハとを比較すると、いずれの実施例のゥエーハにおいても、体積抵抗率、表面電位が低下し、電荷中和時間が短くなつていた。また、透過率も低下していることを確認した。これより、上記同様、還元剤によりゥエーハが効率よく還元され、帯電が抑制されたことがわかる。また、図 6に示すように、処理圧力を 1 3 3 X 1 0— ¹から 1 3 3 X 1 0— ²P aに低くした場合、ゥエーハの体積抵抗率が低下し、特に、電荷中和時間の減少が顕著となった。透過率、表面電位も同様に低下した。なお、 1 3 3 X 1 0— ⁷ P aでは、体積抵抗率等は若干上昇した。このように、本発明の帯電抑制処理では、処理圧力を調整することで、還元度合いを制御できる。本実施形態では、 1 3 3 X 10— ²〜1 3 3 X 1 0一⁶ P aの処理圧力が好適といえる。

(2) 第二実施形態による帯電抑制処理

上記第二実施形態の帯電抑制処理装置を使用して、下記表 5に示す条件で帯電抑制処理を行った。すなわち、表 5に示すように、処理圧力 10. 5 X 1 0— a、処理温度 550°Cにて、処理時間を変更した帯電抑制処理を実施例 31〜3 4とした。 [表 5 ]

*処理温度： 5 5 0 °C，処理圧力： 1 0 . 5 X 1 0— a 帯電抑制処理された各々のゥエーハについて、上記（1 ) と同様にして体積抵抗率、透過率、表面電位の経時変化、電荷中和時間を測定した。表 6に、実施例 3 1〜3 4の各帯電抑制処理を施したゥエーハについての測定結果を示す。また, 図 7に、処理時間と体積抵抗率、電荷中和時間との関係を示す。

[表 6 ]

表 6および図 7に示すように、処理時間が長いほど、ゥエーハの体積抵抗率、表面電位は低下し、電荷中和時間も短くなつた。また、透過率も低下することを確認した。このように、本発明の帯電抑制処理では、処理時間を調整することで還元度合いを制御できる。本実施形態では、処理時間を' 6 0分以上とすると、帯電抑制効果が大きいことがわかる。

Claims

請求の範囲

1 . タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶から作製されたゥエーノ、と、

アル力リ金属化合物を含む還元剤と、を処理容器に収容し、

該処理容器内を減圧下、 2 0 0 °C以上 1 0 0 0 °C以下の温度に保持することにより、該ゥエーハを還元することを特徴とする圧電性酸化物単結晶の帯電抑制処理方法。

2 . 前記ゥエーハはタンタル酸リチウム単結晶から作製され、

該ゥエーハの還元を、 2 0 0 °C以上 6 0 0 °C以下の温度で行う請求項 1に記載の圧電性酸化物単結晶の帯電抑制処理方法。

3 . 前記ウェ^"ハの還元を、 1 3 3 X 1 0―¹〜 1 3 3 X 1 0— ⁷ P aの減圧下で行う請求項 1に記載の圧電性酸化物単結晶の帯電抑制処理方法。

4 . 前記アルカリ金属化合物は、リチウム化合物である請求項 1に記載の圧電性酸化物単結晶の帯電抑制処理方法。

5 . 前記還元剤は前記アルカリ金属化合物からなり、

該還元剤と前記ゥエーハとを別々に配置して、または該ゥエーハを該還元剤に埋設して該ゥエーハの還元を行う請求項 1に記載の圧電性酸化物単結晶の帯電抑制処理方法。

6 . 前記還元剤は、前記アルカリ金属化合物が溶媒に溶解または分散したアルカリ金属化合物溶液であり、

該還元剤と前記ゥエーハとを別々に配置して、または該ゥエーハを該還元剤に浸漬して、または該還元剤を該ゥエーハの表面に塗着して、該ゥエーハの還元を行う請求項 1に記載の圧電性酸化物単結晶の帯電抑制処理方法。

7 . タンタル酸リチウム単結晶またはニオブ酸リチウム単結晶から作製されたゥエーハと、アルカリ金属化合物を含む還元剤と、を収容する処理容器と、該処理容器内を 2 0 0 °C以上 1 0 0 0 °C以下の温度とする加熱手段と、該処理容器内を減圧する減圧手段と、

を備える圧電性酸化物単結晶の帯電抑制処理装置。