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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022137538
(43)【公開日】2022-09-22
(54)【発明の名称】タンタル酸リチウム基板の製造方法
(51)【国際特許分類】
C30B 29/30 20060101AFI20220914BHJP
C30B 33/02 20060101ALI20220914BHJP
【ＦＩ】
C30B29/30 B
C30B33/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021037064
(22)【出願日】2021-03-09
(71)【出願人】
【識別番号】000183303
【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100095223
【弁理士】
【氏名又は名称】上田 章三
(74)【代理人】
【識別番号】100085040
【弁理士】
【氏名又は名称】小泉 雅裕
(74)【代理人】
【識別番号】100137752
【弁理士】
【氏名又は名称】亀井 岳行
(72)【発明者】
【氏名】小池 孝幸
【テーマコード（参考）】
4G077
【Ｆターム（参考）】
4G077AA02
4G077BC37
4G077FE03
4G077FE08
4G077FE11
4G077FG13
4G077HA11
(57)【要約】
【課題】白点と呼ばれる還元不良（還元不足）や黒点と呼ばれる還元不良（過度な還元）を回避して色むらの無いタンタル酸リチウム（ＬＴ）基板を製造できる方法を提供する。
【解決手段】ワイヤソーによりＬＴ単結晶をスライス処理して単結晶ウエハとするスライス工程と、得られた単結晶ウエハを還元処理する還元工程を有するＬＴ基板の製造方法において、大気雰囲気下、５００℃以上、ＬＴ単結晶のキュリー温度未満の温度で単結晶ウエハ１をアニール処理するアニール工程を上記スライス工程と還元工程との間に設けたことを特徴とする。ワイヤソーによるスライス処理で単結晶ウエハ１に付着した油成分等の有機物を上記アニール処理で除去できるため、付着した有機物に起因する単結晶ウエハの還元工程での還元不足や過度な還元を回避することが可能となる。
【選択図】図１
【解決手段】ワイヤソーによりＬＴ単結晶をスライス処理して単結晶ウエハとするスライス工程と、得られた単結晶ウエハを還元処理する還元工程を有するＬＴ基板の製造方法において、大気雰囲気下、５００℃以上、ＬＴ単結晶のキュリー温度未満の温度で単結晶ウエハ１をアニール処理するアニール工程を上記スライス工程と還元工程との間に設けたことを特徴とする。ワイヤソーによるスライス処理で単結晶ウエハ１に付着した油成分等の有機物を上記アニール処理で除去できるため、付着した有機物に起因する単結晶ウエハの還元工程での還元不足や過度な還元を回避することが可能となる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
タンタル酸リチウム単結晶をスライス処理して単結晶ウエハとするスライス工程と、得られた単結晶ウエハを還元処理する還元工程を有するタンタル酸リチウム基板の製造方法において、
上記単結晶ウエハを、大気雰囲気下、５００℃以上、タンタル酸リチウム単結晶のキュリー温度未満の温度でアニール処理するアニール工程を上記スライス工程と還元工程との間に設けたことを特徴とするタンタル酸リチウム基板の製造方法。
上記単結晶ウエハを、大気雰囲気下、５００℃以上、タンタル酸リチウム単結晶のキュリー温度未満の温度でアニール処理するアニール工程を上記スライス工程と還元工程との間に設けたことを特徴とするタンタル酸リチウム基板の製造方法。
【請求項2】
複数枚の単結晶ウエハを重ね合わせて単結晶ウエハ重合体を構成し、単一若しくは複数の単結晶ウエハ重合体を板材若しくはトレー上に載置した後、上記単結晶ウエハ重合体が載置された板材若しくはトレーを大気雰囲気下の加熱炉内に配置して上記アニール処理を行う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。
【請求項3】
上記アニール工程の処理時間を２４時間～４８時間とする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。
【請求項4】
上記スライス工程が、ワイヤソーによるスライス処理である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。
【請求項5】
上記還元工程が、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上記単結晶ウエハを埋め込み、上記容器を加熱炉内に配置した後、タンタル酸リチウム単結晶のキュリー温度未満の温度で加熱する還元処理であることを特徴とする請求項１～４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。
【請求項6】
大気雰囲気下の上記加熱炉内に不活性ガスを連続的に給排しながら上記還元処理を行うことを特徴とする請求項５に記載のタンタル酸リチウム基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、タンタル酸リチウム単結晶をスライス処理して単結晶ウエハとするスライス工程と、得られた単結晶ウエハを還元処理する還元工程を有するタンタル酸リチウム基板の製造方法に係り、特に、白点と呼ばれる還元不良（還元不足）や黒点と呼ばれる還元不良（過度な還元）が回避されて色むら（還元むら）の無い電気的特性に優れたタンタル酸リチウム基板を安定して製造できるタンタル酸リチウム基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
タンタル酸リチウム（ＬＴと略称することがある）単結晶は、融点が約１６５０℃、キュリー温度が約６００℃の強誘電体であり、この単結晶を用いて製造されたタンタル酸リチウム基板（ＬＴ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、今後、２ＧＨｚ前後の周波数領域のＳＡＷフィルターが急増すると予測されている。
【0003】
また、上記ＳＡＷフィルターは、ＬＴ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、ＬＴ基板上にスパッタリングにより金属薄膜を成膜した後、一対の櫛型パターンを残し、フォトリソグラフ技術により不要な部分をエッチングにより除去することで形成される。
【0004】
以下、上記ＬＴ単結晶の育成法、および、ＳＡＷフィルターに適用される上記ＬＴ基板の製造工程について説明する。
【0005】
まず、ＬＴ単結晶は、産業的にはチョクラルスキー法（ＣＺ法）等の育成法により製造され、得られたＬＴ単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。
【0006】
育成後、インゴットの状態で径の不足する単結晶の端部がカットされ、ＬＴ単結晶は、歪除去のための熱処理、分極を生じさせるためのポーリング処理（分極処理）を経て、加工工程へ引き渡される。
【0007】
加工工程では、円筒研削工程で最終製品よりも僅かに太めの円柱に加工され、ワイヤソーを用いたスライス工程で円板状にスライスされて単結晶ウエハとなる。
【0008】
次いで、得られた単結晶ウエハは、ベベリング工程で製品直径となるように仕上げられ、かつ、端面を面取り仕上げされた後、ラップ、ポリッシュ工程等の機械加工を経てＬＴ基板となる。最終的に得られたＬＴ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。
【0009】
しかし、このような方法で得られたＬＴ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単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。
【0010】
そこで、ＬＴ単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提案され、例えば、特許文献１では、スライスされた単結晶ウエハを、アルゴン、水、水素、窒素、二酸化炭素、一酸化炭素、酸素およびこれ等の組合せから選択されたガスの還元雰囲気で還元処理して導電性を増大させる方法が提案され、特許文献２では、アルミニウム粉末（Ａｌ粉）と酸化アルミニウム粉末（Ａｌ2Ｏ3粉）との混合粉中にスライスされた単結晶ウエハを埋め込んで還元処理する方法が提案されている。
【0011】
尚、導電性を増大させた単結晶ウエハは、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、観察される単結晶ウエハの色調は、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】特開平１１－９２１４７号公報
【特許文献2】特許第４０６３１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
ところで、融点が１２５０℃程度と比較的低いニオブ酸リチウム単結晶と異なり、融点が約１６５０℃と高いＬＴ単結晶に対して特許文献１の方法を適用した場合、単結晶ウエハの導電性が十分に増大しないため焦電性による不具合を十分に改善でない問題があった。近年、表面弾性波素子（ＳＡＷフィルター）製造プロセスにおいての歩留まり向上のため、ＬＴ単結晶の特性である体積抵抗率をより低くしたい要求があり、例えば、ＬＴ基板の体積抵抗率を１×１０9（Ω・ｃｍ）以下にしたい要求がある。
【0014】
一方、アルミニウム粉末（Ａｌ粉）と酸化アルミニウム粉末（Ａｌ2Ｏ3粉）との混合粉中にスライスされた単結晶ウエハを埋め込んで還元処理する特許文献２の方法は、特許文献１の方法に較べて１×１０9（Ω・ｃｍ）以下の所望とする体積抵抗率が得られる利点を有している。
【0015】
しかし、焦電性による不具合を回避するためには基板面内での均一性が要求されるが、特許文献２の方法で還元処理した場合、白点と呼ばれる還元不良（還元不足）や黒点と呼ばれる還元不良（過度な還元）が起こることがあった。白点は、目視により白く見える点状の領域で、還元が不足し、焦電性の抑制が不十分なため白点のある基板は不良品となる。また、黒点は、他の場所に較べ過度に還元されており、黒点のある基板も不良品となる。
【0016】
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、アルミニウム粉末（Ａｌ粉）と酸化アルミニウム粉末（Ａｌ2Ｏ3粉）との混合粉中にスライスされた単結晶ウエハを埋め込んで還元処理する場合に、白点と呼ばれる還元不良（還元不足）や黒点と呼ばれる還元不良（過度な還元）が回避されて色むら（還元むら）の無い電気的特性に優れたタンタル酸リチウム基板を安定して製造できるタンタル酸リチウム基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0017】
そこで、この課題を解決するため、本発明者は、アルミニウム粉末（Ａｌ粉）と酸化アルミニウム粉末（Ａｌ2Ｏ3粉）との混合粉中にスライスされた単結晶ウエハを埋め込んで還元処理した場合、白点と呼ばれる還元不良（還元不足）や黒点と呼ばれる還元不良（過度な還元）が起こる原因について鋭意分析を行った結果、ワイヤソーを用いるスライス工程が関係していることを発見するに至った。
【0018】
すなわち、ワイヤソーを用いて円柱状のＬＴ単結晶をスライスする場合、ワイヤとＬＴ単結晶とが接触する部分に砥粒を含む加工液を供給しながらスライスする方式（遊離砥粒方式）、または、予め砥粒が固着されたワイヤによりスライスする方式（固定砥粒方式）が用いられる。そして、前者の遊離砥粒方式では油剤に砥粒を混濁させたスラリー（加工液）が使用され、後者の固定砥粒方式では水に切削油等を添加した加工液が使用されるため、スライス処理後の単結晶ウエハ表面に油成分が付着していることが考えられる。また、スライス処理後の単結晶ウエハは洗剤を用いて洗浄されるが、洗浄後における単結晶ウエハ表面に上記洗剤の一部が残留し、更に、ハンドリングに起因した皮脂等の有機物も付着していることが考えられ、これ等油成分、洗剤、皮脂等の有機物が還元不良を引き起こす原因になっていることを突き止めるに至った。そこで、還元工程の前段階において、単結晶ウエハを大気雰囲気下でアニール処理したところ、油成分、洗剤、皮脂等の有機物は除去され、上記白点や黒点による色むらが解消されることを見出した。本発明はこのような技術的発見と分析により完成されたものである。
【0019】
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単結晶をスライス処理して単結晶ウエハとするスライス工程と、得られた単結晶ウエハを還元処理する還元工程を有するタンタル酸リチウム基板の製造方法において、
上記単結晶ウエハを、大気雰囲気下、５００℃以上、タンタル酸リチウム単結晶のキュリー温度未満の温度でアニール処理するアニール工程を上記スライス工程と還元工程との間に設けたことを特徴とする。
タンタル酸リチウム単結晶をスライス処理して単結晶ウエハとするスライス工程と、得られた単結晶ウエハを還元処理する還元工程を有するタンタル酸リチウム基板の製造方法において、
上記単結晶ウエハを、大気雰囲気下、５００℃以上、タンタル酸リチウム単結晶のキュリー温度未満の温度でアニール処理するアニール工程を上記スライス工程と還元工程との間に設けたことを特徴とする。
【0020】
また、本発明に係る第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、
複数枚の単結晶ウエハを重ね合わせて単結晶ウエハ重合体を構成し、単一若しくは複数の単結晶ウエハ重合体を板材若しくはトレー上に載置した後、上記単結晶ウエハ重合体が載置された板材若しくはトレーを大気雰囲気下の加熱炉内に配置して上記アニール処理を行うことを特徴とし、
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、
上記アニール工程の処理時間を２４時間～４８時間とすることを特徴とし、
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、
上記スライス工程が、ワイヤソーによるスライス処理であることを特徴とする。
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、
複数枚の単結晶ウエハを重ね合わせて単結晶ウエハ重合体を構成し、単一若しくは複数の単結晶ウエハ重合体を板材若しくはトレー上に載置した後、上記単結晶ウエハ重合体が載置された板材若しくはトレーを大気雰囲気下の加熱炉内に配置して上記アニール処理を行うことを特徴とし、
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、
上記アニール工程の処理時間を２４時間～４８時間とすることを特徴とし、
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、
上記スライス工程が、ワイヤソーによるスライス処理であることを特徴とする。
【0021】
次に、本発明に係る第５の発明は、
第１の発明～第４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、
上記還元工程が、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上記単結晶ウエハを埋め込み、上記容器を加熱炉内に配置した後、タンタル酸リチウム単結晶のキュリー温度未満の温度で加熱する還元処理であることを特徴とし、
第６の発明は、
第５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、
大気雰囲気下の上記加熱炉内に不活性ガスを連続的に給排しながら上記還元処理を行うことを特徴とするものである。
第１の発明～第４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、
上記還元工程が、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上記単結晶ウエハを埋め込み、上記容器を加熱炉内に配置した後、タンタル酸リチウム単結晶のキュリー温度未満の温度で加熱する還元処理であることを特徴とし、
第６の発明は、
第５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、
大気雰囲気下の上記加熱炉内に不活性ガスを連続的に給排しながら上記還元処理を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0022】
本発明に係るタンタル酸リチウム基板の製造方法によれば、
タンタル酸リチウム単結晶をスライス処理して単結晶ウエハとするスライス工程と、該単結晶ウエハを還元処理する還元工程との間に、大気雰囲気下、５００℃以上、タンタル酸リチウム単結晶のキュリー温度未満の温度で上記単結晶ウエハをアニール処理するアニール工程が設けられるため、
上記単結晶ウエハ表面に残留する油成分等の有機物がアニール処理により除去され、白点と呼ばれる還元不良（還元不足）や黒点と呼ばれる還元不良（過度な還元）が回避されて色むら（還元むら）の無い電気的特性に優れたタンタル酸リチウム基板を安定して製造することが可能となる。
タンタル酸リチウム単結晶をスライス処理して単結晶ウエハとするスライス工程と、該単結晶ウエハを還元処理する還元工程との間に、大気雰囲気下、５００℃以上、タンタル酸リチウム単結晶のキュリー温度未満の温度で上記単結晶ウエハをアニール処理するアニール工程が設けられるため、
上記単結晶ウエハ表面に残留する油成分等の有機物がアニール処理により除去され、白点と呼ばれる還元不良（還元不足）や黒点と呼ばれる還元不良（過度な還元）が回避されて色むら（還元むら）の無い電気的特性に優れたタンタル酸リチウム基板を安定して製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】３組の単結晶ウエハ重合体がステンレス・トレーに載置された状態を示す概略斜視図。
【図2】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単結晶ウエハを埋め込んだ複数のアルミニウム容器がカーボン製大型容器に収容された状態を示す説明図。
【図3】マルチワイヤソー装置の構成を示す概略斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0024】
本発明の実施形態について具体的に説明する。
【0025】
【0026】
すなわち、マルチワイヤソー装置５０は、複数のローラＲ（Ｒ1、Ｒ2）と、複数のローラＲ間にワイヤ５１を複数回巻き付けて形成される複数のワイヤ列５２（ワイヤ群）と、円柱状のＬＴ単結晶６０を保持する結晶保持部５３とを備え、スライス対象であるＬＴ単結晶６０を、ワイヤ列５２を用いて複数枚の単結晶ウエハに切断する装置である。
【0027】
尚、上記結晶保持部５３は、図３に示すようにＬＴ単結晶６０が接着固定されるスライスベッド５３ａとシート材５３ｂとで構成され、当該シート材５３ｂを介して結晶保持部５３はサドル５５に固定されている。
【0028】
（1-2）遊離砥粒方式
遊離砥粒方式は、ワイヤ５１とＬＴ単結晶６０とが接触する部分に砥粒を含む加工液を供給しながらスライスする方式で、砥粒（例えばＳｉＣ）と油剤（例えば、多価アルコール、多価アルコール縮合物、多価アルコール誘導体から選ばれる化合物と、芳香族カルボン酸と、該芳香族カルボン酸を中和し水溶性化する塩基性物質、および、水等から成る）を混濁したスラリーを、図３に示すノズル５４から噴射し、走行するワイヤ列５２に付着させてＬＴ単結晶６０をスライスする方式である。
遊離砥粒方式は、ワイヤ５１とＬＴ単結晶６０とが接触する部分に砥粒を含む加工液を供給しながらスライスする方式で、砥粒（例えばＳｉＣ）と油剤（例えば、多価アルコール、多価アルコール縮合物、多価アルコール誘導体から選ばれる化合物と、芳香族カルボン酸と、該芳香族カルボン酸を中和し水溶性化する塩基性物質、および、水等から成る）を混濁したスラリーを、図３に示すノズル５４から噴射し、走行するワイヤ列５２に付着させてＬＴ単結晶６０をスライスする方式である。
【0029】
（1-3）固定砥粒方式
固定砥粒方式は、予め砥粒（例えばダイヤモンド）が固着（電着等）されたワイヤ５１によりＬＴ単結晶６０をスライスする方式で、上記遊離砥粒方式におけるスラリーは不要であるが、水に切削油（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類と、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、芳香族カルボン酸等の有機酸と、水に溶解して塩基性を示すアルキルアミン等の塩基性剤等から成る）等が添加された加工液をノズル５４から噴射し、ＬＴ単結晶６０をスライスする方式である。
固定砥粒方式は、予め砥粒（例えばダイヤモンド）が固着（電着等）されたワイヤ５１によりＬＴ単結晶６０をスライスする方式で、上記遊離砥粒方式におけるスラリーは不要であるが、水に切削油（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類と、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、芳香族カルボン酸等の有機酸と、水に溶解して塩基性を示すアルキルアミン等の塩基性剤等から成る）等が添加された加工液をノズル５４から噴射し、ＬＴ単結晶６０をスライスする方式である。
【0030】
（２）還元不良
上述したように遊離砥粒方式でスライスされた単結晶ウエハ表面には上記油剤の油成分、洗剤、皮脂等の有機物が部分的に残留し、固定砥粒方式でスライスされた単結晶ウエハの表面にも上記切削油の油成分、洗剤、皮脂等の有機物が部分的に残留しており、単結晶ウエハ表面に残留する有機物が還元不良を引き起こす原因と考えられる。
上述したように遊離砥粒方式でスライスされた単結晶ウエハ表面には上記油剤の油成分、洗剤、皮脂等の有機物が部分的に残留し、固定砥粒方式でスライスされた単結晶ウエハの表面にも上記切削油の油成分、洗剤、皮脂等の有機物が部分的に残留しており、単結晶ウエハ表面に残留する有機物が還元不良を引き起こす原因と考えられる。
【0031】
（2-1）還元不良（還元不足）
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、油成分、洗剤、皮脂等の有機物が部分的に残留する単結晶ウエハを埋め込んで還元処理した場合、有機物に含まれる酸素が、単結晶ウエハ近傍に存在するＡｌ粉を酸化すると還元材としてのＡｌ粉の能力を奪うため還元不良が引き起こされ、白点と呼ばれる色むら（還元むら）が起こると推測される。
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、油成分、洗剤、皮脂等の有機物が部分的に残留する単結晶ウエハを埋め込んで還元処理した場合、有機物に含まれる酸素が、単結晶ウエハ近傍に存在するＡｌ粉を酸化すると還元材としてのＡｌ粉の能力を奪うため還元不良が引き起こされ、白点と呼ばれる色むら（還元むら）が起こると推測される。
【0032】
（2-2）還元不良（過度な還元）
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、油成分、洗剤、皮脂等の有機物が部分的に残留する単結晶ウエハを埋め込んで還元処理した場合、有機物に含まれる炭素や水素成分が燃焼（酸化）されて、単結晶ウエハを埋め込んだ雰囲気の酸素が消費されるため局所的な還元が進行し、黒点と呼ばれる色むら（還元むら）が起こると推測される。
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、油成分、洗剤、皮脂等の有機物が部分的に残留する単結晶ウエハを埋め込んで還元処理した場合、有機物に含まれる炭素や水素成分が燃焼（酸化）されて、単結晶ウエハを埋め込んだ雰囲気の酸素が消費されるため局所的な還元が進行し、黒点と呼ばれる色むら（還元むら）が起こると推測される。
【0033】
（３）本発明
本発明は、白点と呼ばれる還元不良（還元不足）や黒点と呼ばれる還元不良（過度な還元）が回避されるタンタル酸リチウム基板の製造方法を提供するものである。
本発明は、白点と呼ばれる還元不良（還元不足）や黒点と呼ばれる還元不良（過度な還元）が回避されるタンタル酸リチウム基板の製造方法を提供するものである。
【0034】
すなわち、本発明は、タンタル酸リチウム単結晶をスライス処理して単結晶ウエハとするスライス工程と、得られた単結晶ウエハを還元処理する還元工程を有するタンタル酸リチウム基板の製造方法において、大気雰囲気下、５００℃以上、タンタル酸リチウム単結晶のキュリー温度未満の温度で単結晶ウエハをアニール処理するアニール工程を上記スライス工程と還元工程との間に設けたことを特徴とする。
【0035】
そして、本発明によれば、上記アニール処理により、単結晶ウエハ表面に残留する油成分等の有機物が燃焼して除去されるため、白点と呼ばれる還元不良（還元不足）や黒点と呼ばれる還元不良（過度な還元）が回避され、色むら（還元むら）の無い電気的特性に優れたタンタル酸リチウム基板を安定して製造することが可能となる。
【0036】
以下、本発明に係るＬＴ基板の製造方法について工程毎に説明する。
【0037】
（Ａ）アニール工程
この工程は、スライスされた単結晶ウエハを還元処理する前段階において、大気雰囲気下、５００℃以上、タンタル酸リチウム単結晶のキュリー温度未満の温度で上記単結晶ウエハをアニール処理し、単結晶ウエハ表面に残留する上記油成分、洗剤、皮脂等の有機物を燃焼させて単結晶ウエハ表面から除去する工程である。
この工程は、スライスされた単結晶ウエハを還元処理する前段階において、大気雰囲気下、５００℃以上、タンタル酸リチウム単結晶のキュリー温度未満の温度で上記単結晶ウエハをアニール処理し、単結晶ウエハ表面に残留する上記油成分、洗剤、皮脂等の有機物を燃焼させて単結晶ウエハ表面から除去する工程である。
【0038】
例えば、図１に示すように複数枚の単結晶ウエハ１を重ね合わせて単結晶ウエハ重合体１０を構成し、単一若しくは複数（図１に３組の単結晶ウエハ重合体１０を例示する）の単結晶ウエハ重合体１０を板材若しくはステンレス・トレー２上に載置した後、上記単結晶ウエハ重合体１０が載置された板材若しくはステンレス・トレー２を大気雰囲気下の加熱炉（図示せず）内に配置してアニール処理する方法が挙げられる。尚、上記単結晶ウエハ重合体１０を構成する方法に代え、単結晶ウエハを重ねることなく収納ケースに１枚毎立て掛け、該収納ケースを板材若しくはトレー上に載置してアニール処理を行ってもよい。
【0039】
また、アニール工程の処理時間（アニール時間）は、２４時間～４８時間とすることが好ましく、より好ましくは４０時間～４８時間である。
【0040】
（Ｂ）還元工程
この工程は、上記アニール工程を終えた単結晶ウエハを還元処理して単結晶ウエハの体積抵抗率を所望値に調整する工程である。
この工程は、上記アニール工程を終えた単結晶ウエハを還元処理して単結晶ウエハの体積抵抗率を所望値に調整する工程である。
【0041】
例えば、図２に示すようにアルミニウム容器２１内にアルミニウム粉末（Ａｌ粉）と酸化アルミニウム粉末（Ａｌ2Ｏ3粉）を充填し、これ等混合粉２２中に上記アニール工程を終えた単結晶ウエハ１を埋め込むと共に、単結晶ウエハ１が埋め込まれた複数のアルミニウム容器２１をカーボンで構成された大型容器２３に収容し、かつ、この大型容器２３を加熱炉（図示せず）内に配置した後、タンタル酸リチウム結晶のキュリー温度未満の温度で還元処理する方法が挙げられる。
【0042】
尚、Ａｌ粉とＡｌ2Ｏ3粉の混合比率（質量％）は、１：９９～５０：５０の範囲が好ましく、処理温度（還元温度）は５８０℃以上、タンタル酸リチウム結晶のキュリー温度未満（約６００℃未満）、処理時間（還元時間）は数時間～数十時間とすることが好ましい。また、熱処理の雰囲気としては、不活性ガスの封止条件、または、大気圧雰囲気下で不活性ガスを加熱炉内に連続的に給排する雰囲気とするが、不活性ガスの封止条件とした場合、加熱炉内の熱が一か所に溜まって還元むらを起こすことがある。このため、熱処理の雰囲気としては、大気圧雰囲気下で不活性ガスを加熱炉内に連続的に給排する雰囲気が好ましい。不活性ガスを加熱炉内に連続的に給排することで、炉内において熱を均一にすることができる。また、不活性ガスとしてはアルゴンガスや窒素ガス等を使用でき、加熱炉内に連続的に給排される不活性ガスの流量は、不活性ガスがアルゴンガスである場合、０．５～５Ｌ／ｍｉｎとすることが好ましい。
【実施例0043】
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以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
【0044】
（１）加熱炉の構成
実施例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、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）が給気口を介して加熱炉内に連続的に供給されると共に、排気口を介して上記アルゴンガスが加熱炉外へ連続的に排気されて、加熱炉内はアルゴンガスで置換された大気圧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１～２Ｌ／ｍｉｎに設定されている。
実施例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、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）が給気口を介して加熱炉内に連続的に供給されると共に、排気口を介して上記アルゴンガスが加熱炉外へ連続的に排気されて、加熱炉内はアルゴンガスで置換された大気圧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１～２Ｌ／ｍｉｎに設定されている。
【0045】
但し、下記アニール工程の際は、加熱炉内への上記アルゴンガスの給排は行わず、加熱炉内は大気で満たされた大気圧雰囲気に調整されている。
【0046】
（２）ＬＴ単結晶の育成とスライス工程
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、直径が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。育成されたＬＴ単結晶は透明な淡黄色であった。
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、直径が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。育成されたＬＴ単結晶は透明な淡黄色であった。
【0047】
次いで、インゴットの状態で径が不足する単結晶の端部をカットし、歪除去のための熱処理とポーリング処理（分極処理）を行い、更に、円筒研削して最終製品よりも僅かに太めの円柱に加工した後、図３のマルチワイヤソー装置を用いた遊離砥粒方式によりＬＴ単結晶をスライスして複数枚の単結晶ウエハを得た。
【0048】
尚、遊離砥粒方式で用いたスラリー（パレス化学株式会社製）は、ＳｉＣ砥粒と該砥粒を分散する油剤および水を成分とするものであった。
【0049】
また、スライスした単結晶ウエハの体積抵抗率は１×１０15Ω・ｃｍ、キュリー温度は６０３℃であった。
【0050】
［実施例１］
（アニール工程）
図１に示すように複数枚の単結晶ウエハ１を重ね合わせて単結晶ウエハ重合体１０を構成し、かつ、３組の単結晶ウエハ重合体１０をステンレス・トレー２上に載置した後、３組の単結晶ウエハ重合体１０が載置されたステンレス・トレー２を大気で満たされた大気圧雰囲気下の加熱炉内に配置して単結晶ウエハ１のアニール処理を行った。
（アニール工程）
図１に示すように複数枚の単結晶ウエハ１を重ね合わせて単結晶ウエハ重合体１０を構成し、かつ、３組の単結晶ウエハ重合体１０をステンレス・トレー２上に載置した後、３組の単結晶ウエハ重合体１０が載置されたステンレス・トレー２を大気で満たされた大気圧雰囲気下の加熱炉内に配置して単結晶ウエハ１のアニール処理を行った。
【0051】
尚、アニール温度は５００℃、アニール時間は２４時間とした。
【0052】
（還元工程）
アルミニウム容器２１に充填された１０質量％のアルミニウム粉末（Ａｌ粉）と９０質量％の酸化アルミニウム粉末（Ａｌ2Ｏ3粉）との混合粉中に、アニール工程を終えた単結晶ウエハ１を埋め込み、かつ、単結晶ウエハ１が埋め込まれた複数（図２では４個）のアルミニウム容器２１をカーボンで構成された大型容器２３に収容すると共に、当該大型容器２３を上記加熱炉内に配置した後、２Ｌ／ｍｉｎの流量で市販されているアルゴンガスを大気圧下の加熱炉内に連続給排し、５８０℃（還元温度）、２０時間（還元時間）の還元処理を行った。
アルミニウム容器２１に充填された１０質量％のアルミニウム粉末（Ａｌ粉）と９０質量％の酸化アルミニウム粉末（Ａｌ2Ｏ3粉）との混合粉中に、アニール工程を終えた単結晶ウエハ１を埋め込み、かつ、単結晶ウエハ１が埋め込まれた複数（図２では４個）のアルミニウム容器２１をカーボンで構成された大型容器２３に収容すると共に、当該大型容器２３を上記加熱炉内に配置した後、２Ｌ／ｍｉｎの流量で市販されているアルゴンガスを大気圧下の加熱炉内に連続給排し、５８０℃（還元温度）、２０時間（還元時間）の還元処理を行った。
【0053】
そして、２００枚の単結晶ウエハについて同様の還元処理を行い、処理後における単結晶ウエハの体積抵抗率を測定し、かつ、色むらの発生率を調査した。
【0054】
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ている。
【0055】
還元処理後における単結晶ウエハ（ＬＴ基板）の体積抵抗率は１×１０9Ω・ｃｍ（２００枚のＬＴ基板の平均値、以下同様）で、白点と黒点による色むら発生率は８．７％であった。
【0056】
これ等の結果を以下の表１に示す。
【0057】
［実施例２］
還元工程におけるＡｌ粉の混合割合が、Ａｌ粉を２０質量％、Ａｌ2Ｏ3粉を８０質量％とした以外は、実施例１と同一の条件でスライスされた単結晶ウエハのアニール処理と還元処理を行った。
還元工程におけるＡｌ粉の混合割合が、Ａｌ粉を２０質量％、Ａｌ2Ｏ3粉を８０質量％とした以外は、実施例１と同一の条件でスライスされた単結晶ウエハのアニール処理と還元処理を行った。
【0058】
還元処理後における単結晶ウエハ（ＬＴ基板）の体積抵抗率は１×１０9Ω・ｃｍで、白点と黒点による色むら発生率は９．０％であった。
【0059】
これ等の結果も以下の表１に示す。
【0060】
［実施例３］
アニール工程におけるアニール時間を４０時間とした以外は、実施例１と同一の条件でスライスされた単結晶ウエハのアニール処理と還元処理を行った。
アニール工程におけるアニール時間を４０時間とした以外は、実施例１と同一の条件でスライスされた単結晶ウエハのアニール処理と還元処理を行った。
【0061】
還元処理後における単結晶ウエハ（ＬＴ基板）の体積抵抗率は１×１０9Ω・ｃｍで、白点と黒点による色むら発生率は３．６％であった。
【0062】
これ等の結果も以下の表１に示す。
【0063】
［実施例４］
還元工程におけるＡｌ粉の混合割合が、Ａｌ粉を２０質量％、Ａｌ2Ｏ3粉を８０質量％とした以外は、実施例３と同一の条件でスライスされた単結晶ウエハのアニール処理と還元処理を行った。
還元工程におけるＡｌ粉の混合割合が、Ａｌ粉を２０質量％、Ａｌ2Ｏ3粉を８０質量％とした以外は、実施例３と同一の条件でスライスされた単結晶ウエハのアニール処理と還元処理を行った。
【0064】
還元処理後における単結晶ウエハ（ＬＴ基板）の体積抵抗率は１×１０9Ω・ｃｍで、白点と黒点による色むら発生率は２．２％であった。
【0065】
これ等の結果も以下の表１に示す。
【0066】
［実施例５］
アニール工程におけるアニール温度を５８０℃とした以外は、実施例１と同一の条件でスライスされた単結晶ウエハのアニール処理と還元処理を行った。
アニール工程におけるアニール温度を５８０℃とした以外は、実施例１と同一の条件でスライスされた単結晶ウエハのアニール処理と還元処理を行った。
【0067】
還元処理後における単結晶ウエハ（ＬＴ基板）の体積抵抗率は１×１０9Ω・ｃｍで、白点と黒点による色むら発生率は２．５％であった。
【0068】
これ等の結果も以下の表１に示す。
【0069】
［実施例６］
還元工程におけるＡｌ粉の混合割合が、Ａｌ粉を２０質量％、Ａｌ2Ｏ3粉を８０質量％とした以外は、実施例５と同一の条件でスライスされた単結晶ウエハのアニール処理と還元処理を行った。
還元工程におけるＡｌ粉の混合割合が、Ａｌ粉を２０質量％、Ａｌ2Ｏ3粉を８０質量％とした以外は、実施例５と同一の条件でスライスされた単結晶ウエハのアニール処理と還元処理を行った。
【0070】
還元処理後における単結晶ウエハ（ＬＴ基板）の体積抵抗率は１×１０9Ω・ｃｍで、白点と黒点による色むら発生率は１．９％であった。
【0071】
これ等の結果も以下の表１に示す。
【0072】
［実施例７］
アニール工程におけるアニール時間を４０時間とした以外は、実施例５と同一の条件でスライスされた単結晶ウエハのアニール処理と還元処理を行った。
アニール工程におけるアニール時間を４０時間とした以外は、実施例５と同一の条件でスライスされた単結晶ウエハのアニール処理と還元処理を行った。
【0073】
還元処理後における単結晶ウエハ（ＬＴ基板）の体積抵抗率は１×１０9Ω・ｃｍで、白点と黒点による色むら発生率は０．９％であった。
【0074】
これ等の結果も以下の表１に示す。
【0075】
［実施例８］
還元工程におけるＡｌ粉の混合割合が、Ａｌ粉を２０質量％、Ａｌ2Ｏ3粉を８０質量％とした以外は、実施例７と同一の条件でスライスされた単結晶ウエハのアニール処理と還元処理を行った。
還元工程におけるＡｌ粉の混合割合が、Ａｌ粉を２０質量％、Ａｌ2Ｏ3粉を８０質量％とした以外は、実施例７と同一の条件でスライスされた単結晶ウエハのアニール処理と還元処理を行った。
【0076】
還元処理後における単結晶ウエハ（ＬＴ基板）の体積抵抗率は１×１０9Ω・ｃｍで、白点と黒点による色むら発生率は０．８％であった。
【0077】
これ等の結果も以下の表１に示す。
【0078】
［比較例１］
単結晶ウエハのアニール処理を省略した以外は、実施例１と同一の条件でスライスされた単結晶ウエハの還元処理を行った。
単結晶ウエハのアニール処理を省略した以外は、実施例１と同一の条件でスライスされた単結晶ウエハの還元処理を行った。
【0079】
還元処理後における単結晶ウエハ（ＬＴ基板）の体積抵抗率は１×１０9Ω・ｃｍで、白点と黒点による色むら発生率は１０．０％であった。
【0080】
これ等の結果も以下の表１に示す。
【0081】
［比較例２］
単結晶ウエハのアニール処理を省略した以外は、実施例２と同一の条件でスライスされた単結晶ウエハの還元処理を行った。
単結晶ウエハのアニール処理を省略した以外は、実施例２と同一の条件でスライスされた単結晶ウエハの還元処理を行った。
【0082】
還元処理後における単結晶ウエハ（ＬＴ基板）の体積抵抗率は１×１０9Ω・ｃｍで、白点と黒点による色むら発生率は１１．５％であった。
【0083】
これ等の結果も以下の表１に示す。
【0084】
【表1】
【0085】
［確 認］
（１）還元工程におけるＡｌ粉の混合割合が１０質量％である比較例１に係る「色むら発生率（１０．０％）」に較べ、上記混合割合が１０質量％である実施例１、実施例３、実施例５および実施例７の「色むら発生率」は、それぞれ８．７％、３．６％、２．５％、および、０．９％と改善され、
同様に、還元工程におけるＡｌ粉の混合割合が２０質量％である比較例２に係る「色むら発生率（１１．５％）」に較べ、上記混合割合が２０質量％である実施例２、実施例４、実施例６および実施例８の「色むら発生率」は、それぞれ９．０％、２．２％、１．９％、および、０．８％と改善されていることが確認される。
（１）還元工程におけるＡｌ粉の混合割合が１０質量％である比較例１に係る「色むら発生率（１０．０％）」に較べ、上記混合割合が１０質量％である実施例１、実施例３、実施例５および実施例７の「色むら発生率」は、それぞれ８．７％、３．６％、２．５％、および、０．９％と改善され、
同様に、還元工程におけるＡｌ粉の混合割合が２０質量％である比較例２に係る「色むら発生率（１１．５％）」に較べ、上記混合割合が２０質量％である実施例２、実施例４、実施例６および実施例８の「色むら発生率」は、それぞれ９．０％、２．２％、１．９％、および、０．８％と改善されていることが確認される。
【0086】
（２）「アニール温度」と「アニール時間」が「色むら発生率」に及ぼす影響については、アニール温度が５００℃の場合、アニール時間が２４時間の実施例１（８．７％）とアニール時間が４０時間の実施例３（３．６％）との比較、および、アニール時間が２４時間の実施例２（９．０％）とアニール時間が４０時間の実施例４（２．２％）との比較から、「アニール時間」の大小が顕著に関係することが確認される。
【0087】
（３）他方、「色むら発生率」に及ぼす影響について、アニール温度が５８０℃の場合には、アニール時間が２４時間の実施例５（２．５％）とアニール時間が４０時間の実施例７（０．９％）との比較、および、アニール時間が２４時間の実施例６（１．９％）とアニール時間が４０時間の実施例８（０．８％）との比較から、アニール温度が５００℃の場合に較べて「アニール時間」の大小は大きく関係しないことも確認される。
【産業上の利用可能性】
【0088】
本発明によれば、白点と呼ばれる還元不良（還元不足）や黒点と呼ばれる還元不良（過度な還元）が回避されて色むら（還元むら）の無い電気的特性に優れたタンタル酸リチウム基板を安定して製造できるため、表面弾性波素子（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。
【符号の説明】
【0089】
１ 単結晶ウエハ
２ ステンレス・トレー
１０ 単結晶ウエハ重合体
２１ アルミニウム容器
２２ 混合粉
２３ 大型容器
５０ マルチワイヤソー装置
５１ ワイヤ
５２ ワイヤ列
５３ 結晶保持部
５３ａ スライスベッド
５３ｂ シート材
５４ ノズル
５５ サドル
６０ ＬＴ単結晶
Ｒ ローラ
２ ステンレス・トレー
１０ 単結晶ウエハ重合体
２１ アルミニウム容器
２２ 混合粉
２３ 大型容器
５０ マルチワイヤソー装置
５１ ワイヤ
５２ ワイヤ列
５３ 結晶保持部
５３ａ スライスベッド
５３ｂ シート材
５４ ノズル
５５ サドル
６０ ＬＴ単結晶
Ｒ ローラ
【図1】
【図2】
【図3】