ＹＡＧ多結晶体基板およびその研磨方法
【課題】この発明は、Ｙ、Ａｌ、Ｏ以外の不純物濃度が元素換算して３０００ppm以下、気孔体積量が１００ppm未満で算術表面粗さＲａが１nm未満でかつ幅５μｍ以上のキズや直径5μｍ以上の窪みがなく、多結晶体を構成している単位結晶粒子間の高低差が５nm以下と平滑な多結晶体基板を提供し、それを研磨加工する方法である。
【解決手段】Ｙ、Ａｌ、Ｏ以外の不純物濃度が元素換算で３０００ppm以下、気孔体積量が１００ppm未満のＹＡＧ多結晶体を、ブリネル硬度４０以下の定盤と、研磨材としてアルミナまたはアルミナを主成分としたダイヤモンド混合砥粒を用いて研磨する。このときの、ＹＡＧ多結晶体基板の面は、算術表面粗さＲａが１nm未満でかつ幅５μｍ以上のキズや直径5μｍ以上の窪みがなく、多結晶体を構成している単位結晶粒子間の高低差を５nm以下と平滑であり、平坦度も１００ｎｍ未満となっている。このように、平滑で高平坦度なＹＡＧ多結晶体基板とその研磨方法についての発明である。
【解決手段】Ｙ、Ａｌ、Ｏ以外の不純物濃度が元素換算で３０００ppm以下、気孔体積量が１００ppm未満のＹＡＧ多結晶体を、ブリネル硬度４０以下の定盤と、研磨材としてアルミナまたはアルミナを主成分としたダイヤモンド混合砥粒を用いて研磨する。このときの、ＹＡＧ多結晶体基板の面は、算術表面粗さＲａが１nm未満でかつ幅５μｍ以上のキズや直径5μｍ以上の窪みがなく、多結晶体を構成している単位結晶粒子間の高低差を５nm以下と平滑であり、平坦度も１００ｎｍ未満となっている。このように、平滑で高平坦度なＹＡＧ多結晶体基板とその研磨方法についての発明である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はＹＡＧ多結晶体基板およびその研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）はその優れた耐薬品性、耐プラズマ性、良好な透明性などから半導体用途や光学的用途などに使用されている。また、ＹＡＧにＮｄやＹｂなどのランタノイド系やＣｒ，Ｔｉの元素を添加したものはレーザ媒体や光学素子として使用することができる。
【０００３】
従来、ＹＡＧは単結晶ＹＡＧが幅広い分野で使用されているが、多結晶ＹＡＧは研磨加工性などに問題があってこれを容易に利用することはできなかった。特に、光学分野で使用する場合は、多結晶ＹＡＧをキズの無いものに研磨加工しようとすると、単位結晶粒子ごとに５ｎｍ〜１００ｎｍ程度の高低差ができるので表面が凹凸になるといった問題があった。また、多結晶体の場合には結晶粒界が選択的に加工されて、粒界に沿って凹んだ部分が発生するなどの問題が生じていた。特に、不純物の量が多い多結晶体は粒界に不純物を含んだ相が集合するので、粒界が著しく加工されてしまう傾向がある。また、多結晶体中に含まれる気孔（泡）が多いと平滑な面を得ることは難しいなどの問題があった。
【０００４】
こうしたことで、従来は平滑な多結晶ＹＡＧを得ることは難しかったが、反対に平滑な多結晶体ＹＡＧが得られるようになれば、それは光学的な分野などで幅広く用いることが出来る。また、多結晶体の特徴として、単結晶では作製が困難な大型の素材を作製できたり、単結晶では添加量が制限されるＮｄやＹｂのような元素を高濃度でかつ均質性に優れた素材を作製でき、高出力用のレーザ媒体としても期待されているので、平滑な多結晶体ＹＡＧが得られるようになることが求められていた。また、高純度で平滑な多結晶体ＹＡＧが得られるならば半導体分野で使用されるプラズマ処理装置用の部材としても、選択的にプラズマなどで腐食される部分が少なくなり従来品よりも劣化の少ない部材として利用することが可能であった。
【０００５】
単結晶ＹＡＧを光学的な分野などに使用する場合では、素材表面をキズのない平滑な面にするために、一般的にはダイヤモンドなどの硬い材質の砥粒で研磨した後に、コロイダルシリカなどの素材よりも軟らかく素材表面にメカノケミカル反応のような化学的作用を付与する砥粒を用いて研磨加工していた。このように化学的作用を付与した研磨加工を行うとダイヤモンド砥粒で研磨加工するときに発生するキズは無くなり、加工キズのない算術平均粗さＲａが１ｎｍ未満の平滑な面を容易に得ることが可能である。
【０００６】
しかし、この方法は単結晶のように結晶方位が単一である面を研磨するときには有効な方法であるが、数μｍから１００μｍの結晶粒子が集合して大きな面を構成している多結晶体では構成している結晶粒子の方位がそれぞれ異なるので、化学的作用を用いた研磨を行うと化学的な反応速度が結晶方位により異なるので、結晶粒子ごとに研磨速度に差が生じて結晶粒子単位ごとに面内に凹凸ができる。即ち、研磨した面に数μm〜１００μｍの結晶粒子単位ごとに凹になる箇所と凸となる箇所ができるので、面内にクレーター状の凹みが生じることになり、その高低差は結晶粒子間で１００ｎｍ程度になることもあった。このために、多結晶体の研磨ではキズのない平滑面を得ることは困難であった。
【０００７】
多結晶体は原料をプレスなどで成形したのち焼結して作製されるが、多結晶体中の不純物は焼結により粒界に集合するので、不純物を含んだ異相が粒界部に生ずる。通常、不純物を含んだ相は構成相よりも化学的反応に敏感で硬度も軟らかいために研磨加工に際して選択的に除去されて粒界部に凹んだ部分が生じてしまい、粒界に沿って大きく凹んだキズが発生したり、円形状などの窪みが発生する。また、多結晶体中に気孔が多数あると、表面に数十μm程度の窪みが発生する原因となったり、選択的に加工されて多結晶体を構成している粒子の脱落などが発生しやすくなり、その粒子が面内を傷つけて、数十μm幅と大きなキズの原因となることもある。このように、多結晶体の研磨ではキズや窪み、結晶粒子単位ごとの高低差がなく算術平均粗さＲａが１ｎｍ未満となる平滑な面を得ることが困難であった。
【０００８】
しかしながら、キズや窪み、結晶粒子単位ごとの段差が無く算術平均粗さが１ｎｍ未満の平滑な面状態で、さらに１００ｎｍ未満の平坦度のある面とすることはＹＡＧ結晶体を光学分野で利用する場合には必要である。特に、ランタノイド系元素であるＮｄを添加したＹＡＧ多結晶体はレーザー媒質として利用される。
【０００９】
また、耐食性のあるＹＡＧ多結晶体は、プラズマ装置や高温処理装置などの反応容器の構成部材や窓などに利用でき、平滑であれば選択的に腐食される箇所がなくなり装置の高寿命化や、観察窓に使用した場合は反応の様子などを明確に観察撮影することが出来たりして光学的に高度な計測ができるものである。
【００１０】
多結晶体を研磨する先行技術としては、多結晶セラミックスよりも柔らかい砥粒と、この砥粒よりも硬い砥粒とからなる混合砥粒を押し付けてこれらを相対移動させる研磨方法が公知である（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−１３１６６２公報（特許請求の範囲、請求項２） また、ＳｉＯ２，ＭｇＯ，ＣｅＯ２の中から選ばれる１種以上の砥粒を含有するとともにｐＨが２以上９未満に調整された研磨液を用いたメカノケミカル研磨法によって多結晶セラミックスを研磨する方法が公知である（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献２】特開２００３−１１７８０６公報（特許請求の範囲、請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、この特許文献１および２の技術は、粒子単位の段差などは考慮されておらず、また表面粗さもnmオーダー以下の高精度ではなく光学的な分野で利用することができる多結晶体ＹＡＧを研磨する方法には適さないものであった。さらに微小な範囲の平滑性のみを考慮しており、基板全面の平坦性も考慮されていない。
【００１２】
この発明は、Ｙ、Ａｌ、Ｏ以外の不純物濃度が元素換算して３０００ppm以下、気孔体積量が１００ppm未満で算術表面粗さＲａが１nm未満でかつ幅５μｍ以上のキズと直径5μｍ以上の窪みがなく、多結晶体を構成している単位結晶粒子間の高低差が５nm以下の多結晶体基板を得ようとするものである。さらにＹＡＧ多結晶体基板全面の平坦度も１００ｎｍ未満に容易に加工することができる。これによってＹＡＧ多結晶体を光学的用途で広く利用できるようにする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２多結晶体（ＹＡＧ多結晶体）のＹ、Ａｌ、Ｏ以外の不純物濃度が元素換算で３０００ppm以下、気孔体積量が１００ppm未満のＹＡＧ多結晶体を、算術表面粗さＲａが１nm未満でかつ幅５μｍ以上のキズと直径5μｍ以上の窪みがなく、多結晶体を構成している単位結晶粒子間の高低差を５nm以下としたＹＡＧ多結晶体基板（請求項１）、前記ＹＡＧ多結晶体が、ランタノイド系元素またはＣｒ，Ｔｉ元素が１種以上添加されていて、かつランタノイド系元素またはＣｒ，Ｔｉ元素を除く不純物が３０００ppm以下である請求項１記載のＹＡＧ多結晶体基板（請求項２）、前記ＹＡＧ多結晶体基板面の平坦度が１００nm未満である請求項１記載のＹＡＧ多結晶体基板（請求項３）、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２多結晶体（ＹＡＧ多結晶体）のＹ、Ａｌ、Ｏ以外の不純物濃度が元素換算で３０００ppm以下、気孔体積量が１００ppm未満のＹＡＧ多結晶体を、ブリネル硬度４０以下の定盤と、研磨材としてアルミナまたはアルミナを主成分とした混合砥粒を用いて研磨して算術表面粗さＲａが１nm未満でかつ幅５μｍ以上のキズがなく、多結晶体を構成している単位結晶粒子間の高低差を５nm以下とするＹＡＧ多結晶体基板の研磨方法（請求項４）、前記ブリネル硬度４０以下の定盤が、銅または錫、或いはそれらを主成分とした合金さらにこれに樹脂を混合したものである請求項４記載のＹＡＧ多結晶体基板の研磨方法（請求項５）、前記アルミナの研磨材の粒子径が１μｍ以下である請求項４記載のＹＡＧ多結晶体基板の研磨方法（請求項６）、前記アルミナを主成分とする混合砥粒が、α−アルミナとダイヤモンドからなり、溶媒を除いたα−アルミナとダイヤモンドの重量比がα−アルミナ：ダイヤモンド＝１０−Ｘ：Ｘ（０≦Ｘ＜５）である請求項４記載のＹＡＧ多結晶体基板の研磨方法（請求項７）および前記アルミナを主成分とする混合砥粒が、α−アルミナとダイヤモンドからなり、α−アルミナの平均粒径（Ｘμｍ）とダイヤモンド砥粒の平均粒径（Ｙμｍ）の関係がＸμｍ＞Ｙμｍであり、α−アルミナ砥粒の平均粒子径が１μｍ以下である請求項４記載のＹＡＧ多結晶体基板の研磨方法（請求項８）である。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によると、基板面の算術表面粗さＲａが１nm未満でかつ５μｍ幅以上のキズと直径５μm以上の窪みが無く、構成している単位結晶粒子間の高低差が５nm以下で平坦度が１００nm未満の多結晶体基板が得られる。従って、これらをプラズマ処理装置や高温処理装置などの反応容器の構成部材や窓などに使用することができ、その場合にキズや窪みがなく平滑でかつ高平坦度な基板なので、選択的に腐食される箇所がなくなるので装置の高寿命化や観察窓を通して反応の様子を明確に観察することができ光学的に高精度な計測が可能となるものである。またランタノイド系元素であるＮｄを添加したＹＡＧ多結晶体はレーザ媒質として利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明のＹＡＧ多結晶体は、Ｙ，Ａｌ，Ｏ以外の不純物濃度が元素換算で３０００ppm以下、多結晶体中の気孔体積量が１００ppm未満とする。上記の不純物濃度が３０００ppmを超えると粒界に生ずる異相量が多くなり、研磨加工すると粒界に沿って５μｍ幅以上の凹みが生ずる。また、粒界や粒内に残留した気孔体積量が１００ppm以上になると、粒界部分に５μm幅以上のキズのような凹みが生じたり、気孔が選択的に加工されたりして窪みの径が大きくなり５μｍ幅以上になったり、５μm幅以上のキズが発生しやすくなったりする。
【００１６】
また、Ｙ，Ａｌ，Ｏ以外の不純物濃度が元素換算で３０００ppm以下で、多結晶体中の気孔体積量が１００ppm未満の多結晶体を用いても、算術表面粗さＲａを１ｎｍ未満でかつ５μｍ幅のキズと直径５μm以上の窪みが無いＹＡＧ多結晶体基板を研磨加工で得ることは困難である。つまり、細かい粒径のダイヤモンド砥粒で研磨すると、算術平均粗さＲａが１ｎｍ未満になることはあるが、５〜１０μm幅のキズが研磨面に残り、そのキズが消えることは無い。
【００１７】
そのために、ダイヤモンド研磨工程の後に、研磨材にアルミナ或いはアルミナとダイヤモンドの混合砥粒を用いて研磨する。しかしながら、アルミナの砥粒径が１μｍよりも大きい場合は多結晶基板の表面粗さＲａを１nm未満にしかつ５μm幅以上のキズを除去することは困難である。その理由はアルミナ粒径が１μｍより大きくなると固層反応（メカノケミカル）よりもメカニカル（機械的）に面を加工する作用が強く働き表面のキズを除去するのには適しなくなると考えられるからである。粒径が１μｍ以下のアルミナはＹＡＧ多結晶体と固層反応（メカノケミカル）により研磨が進行するとともに、メカニカル的な効果の面でも研磨が行われるので５μｍ幅以上のキズを無くしながら結晶粒子単位の高低差も５nm以下の研磨面を得ることができると考えられる。また、アルミナはアルミナの中でも硬いα結晶であることが好ましい。γ−アルミナは、α−アルミナと比較するとメカニカル的な効果が弱いのでケミカル的な効果がより強く作用するため、結晶粒子単位の高低差が５ｎｍ以上に大きくなることがあるためである。
【００１８】
従来は、ダイヤモンド研磨工程の後にキズを除去する目的で、コロイダルシリカによる研磨が行われていたが、コロイダルシリカは結晶粒子単位の段差が発生してしまい良好な研磨は得られない。他の研磨砥粒、例えば酸化クロム、酸化ジルコニウム、酸化セリウムなどの研磨でも良好な面は得られなかった。しかるに、上記のアルミナ砥粒を用いると良好な面を得ることができる。
【００１９】
アルミナとダイヤモンドとの混合砥粒を用いる場合は、アルミナ砥粒量をダイヤモンド砥粒量よりも重量比で多いことが必要である。その比はアルミナ対ダイヤモンド比を、１０−ｘ：ｘ（０≦ｘ＜５）とする。さらに良好な割合は３：２〜２：１の重量比で、この割合で混合したものを任意の溶媒に投入して使用する。溶媒は純水或いは純水中に分散剤やｐＨ調整剤などを混入したものが用いられる。また、溶媒量は混合砥粒濃度が２０重量％程度に調整したものがよいが、砥粒濃度は研磨速度を考慮して調整するとよい。
【００２０】
ダイヤモンド砥粒がアルミナ砥粒よりも重量比で多いと、砥粒径が小さいダイヤモンド砥粒を用いても面を傷つけるのでキズを除去することが困難であり、また粒径を小さくしすぎると研磨速度が著しく低下して、前加工で発生している加工キズを除去しきれないなどの問題があった。また、ダイヤモンド砥粒の粒径はアルミナ砥粒の粒径よりも小さいことが必要である。ダイヤモンド砥粒の粒径がアルミナ砥粒よりも大きいと、加工中にキズが発生する原因となる。良好な条件は、例えばアルミナ砥粒が１μｍの場合にダイヤモンド砥粒の粒径が０．５μｍである。研磨砥粒は、モース硬度８．５〜１０の範囲に属する２種以上の組み合わせであることが好ましい。また、その硬度差はできるだけ開いている方が好ましい。
【００２１】
また、コロイダルシリカなどの砥粒を用いてキズを除去する場合は定盤にはスエード製のパッドやウレタン製のパッドを用いていた。しかし、これらのパッドは弾性変形するのでＹＡＧ多結晶体を研磨する際には結晶粒子単位の高低差を大きくする作用がある。また、これらのパットは弾性変形することにより、試料の端部が選択的に研磨されるので基板全面を１００nm以下の高平坦度にすることが困難である。さらにパット自身も偏磨耗し易いので、短い期間で定盤面の平坦性が悪化し、高平坦度な研磨加工をするために必要な定盤の平坦性を維持管理することが難しい。
【００２２】
こうしたことで、この発明では定盤にブリネル硬度４０以下の軟らかい金属を用いる。これらの金属のとしては銅、錫、これらを主成分とする合金で、またはこれらと樹脂の混合品でもよい。これらの定盤を用いて研磨すると弾性変形がほとんど起こらないので、ＹＡＧ多結晶体の結晶粒子単位の段差が少なく、またキズや窪みがなくて、平坦度が１００nm以下の面を容易に得ることが可能となるものである。
【００２３】
ＹＡＧ多結晶体をレーザ媒体素子に使用する場合は、ＹＡＧ結晶体中にランタノイド系元素或いはＣｒ、Ｔｉ元素が１種以上添加されていることが必要である。これらの元素はＹＡＧ結晶中に固溶して存在させており、Ｓｉなどの不純物のように粒界集合して存在していないのでこの発明による研磨によっても良好な面を得ることが可能となりレーザ素子としても応用が可能となるものである。
【実施例】
【００２４】
（実施例１）
Ｓｉ、Ｃａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｆｅなどの不純物の濃度が３０００ppm以下、気孔体積量が１００ppm以下のＹＡＧ多結晶体を１５mm（縦）×１５mm（横）×３mm（厚さ）の形状に加工した。これを錫合金製の定盤（エンギス社製）と０．５μｍのダイヤモンド砥粒で片面研磨機（エンギス社製）を用いて研磨してＹＡＧ多結晶体基板を得た。この試料中心部の６９０μｍ×５２０μｍ四角形の範囲を走査型白色干渉顕微鏡（ザイゴ社製）で評価したところ、算術平均粗さＲａは１．２ｎｍで表面に幅１０μｍ程度のキズが数多く確認された。
【００２５】
次いで、表面のキズを除去し表面粗さも良好にするために定盤に錫合金、研磨材に粒径０．８μmのアルミナを用いて研磨した。同様に、表面の状態と算術平均粗さを走査型白色干渉顕微鏡で、平坦度の測定はレーザ干渉計（フジノン社製）により測定した。その結果、算術平均粗さＲａは０．６２ｎｍで、結晶粒子単位の段差は５nm以下で５μm幅のキズや直径５μm以上の窪みも無く平坦度も８５nmと良好な面状態のＹＡＧ多結晶体基板を得た。
【００２６】
（比較例１）
実施例１で用いたのと同じＹＡＧ多結晶体基板を、定盤にスエード製パット（（株）フジミインコーポレティド製品）を用い、研磨材にコロイダルシリカを用いて研磨した。加工面の評価は実施例１と同様にした。その結果、ＹＡＧ多結晶体基板の面は、結晶粒子単位の高低差が８０nmと大きな凹凸ができ、平坦度も８００nmを超えるものであった。
【００２７】
（比較例２）
実施例１で用いたのと同じＹＡＧ多結晶体基板を、定盤にスエード製パット（（株）フジミインコーポレティド製品）を用い、研磨材にアルミナ用いて研磨した。加工面の評価は実施例１と同様にした。その結果、ＹＡＧ多結晶体基板の面は、結晶粒子単位の高低差が５０nmと大きな凹凸ができ、平坦度も８００nmを超えるものであった。
【００２８】
（比較例３）
実施例１で用いたのと同じＹＡＧ多結晶体基板を、定盤に錫合金を用い、研磨材にコロイダルシリカを用いて研磨した。加工面の評価は実施例１と同様にした。その結果、ＹＡＧ多結晶体基板の面は、結晶粒子単位の高低差が４２nmと依然として大きな凹凸ができ、平坦度も９０nmであった。
【００２９】
（比較例４）
Ｓｉ、Ｃａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｆｅなどの不純物の濃度が４０００ppmであること以外は、実施例１で用いたのと同じＹＡＧ多結晶体基板を、定盤に錫合金を用い、研磨材にアルミナを用いて研磨した。加工面の評価は実施例１と同様にした。その結果、ＹＡＧ多結晶体基板の面は、結晶粒子単位の高低差が５nm、平坦度は８４nmであったが、５μｍ幅以上のキズや直径５μm以上の窪みが粒界部分にできた。
【００３０】
（比較例５）
気孔体積量が５００ppmであること以外は、実施例１で用いたのと同じＹＡＧ多結晶体基板を、定盤に錫合金を用い、研磨材にアルミナを用いて研磨した。加工面の評価は実施例１と同様にした。その結果、ＹＡＧ多結晶体基板の面は、結晶粒子単位の高低差は５nm、平坦度は８７nmであったが、５μｍ幅以上のキズや直径５μm以上の窪みがあった。これらの結果を表１にまとめて示した。
【表１】
【００３１】
（実施例２）
実施例１と同様の１５mm（縦）×１５mm（横）×３mm（厚さ）のＹＡＧ多結晶体を用意した。これを定盤に錫合金、研磨材にアルミナとダイヤモンドの混合砥粒を用いて研磨した。この場合混合砥粒の濃度は純水により２０％に調整した。アルミナ砥粒の粒径は０．８μｍ、ダイヤモンド砥粒の粒径は０．５μｍ、アルミナ：ダイヤモンドの重量比は２対１とした。このＹＡＧ多結晶体基板の面には、粒界部分の凹みや窪み、５μｍ幅以上のキズはなかった。また算術表面粗さＲａは０．５３nm、平坦度は６０nmであった。
【００３２】
（実施例３）
実施例２と同様のサイズのＹＡＧ多結晶体を、実施例２と同じ定盤と混合砥粒を用いて実施例２と同じようにして研磨した。しかし、この場合はアルミナ：ダイヤモンドの重量比は９対１とした。このＹＡＧ多結晶体基板の面には、粒界部分の凹みや窪み、５μｍ幅以上のキズはなかった。算術表面粗さＲａは０．４８nm、平坦度は６０nmであった。
【００３３】
（比較例６）
実施例２と同様のサイズのＹＡＧ多結晶体を、実施例２と同じ定盤と混合砥粒を用いて実施例２と同じようにして研磨した。しかし、この場合はアルミナ：ダイヤモンドの重量比は１対１とした。このＹＡＧ多結晶体基板の面には５μｍ幅以上のキズがあった。
【００３４】
（比較例７）
実施例２と同様のサイズのＹＡＧ多結晶体を、実施例２と同じ定盤と混合砥粒を用いて実施例２と同じようにして研磨した。しかし、この場合はアルミナ砥粒の粒径は０．５μｍ、ダイヤモンド砥粒の粒径は１μｍでダイヤモンド砥粒の粒径の方がアルミナ砥粒の粒径よりも大きかった。またアルミナ砥粒：ダイヤモンド砥粒の重量比は９対１とした。このＹＡＧ多結晶体基板の面には、５μｍ幅以上のキズがあった。
【００３５】
（比較例８）
実施例２と同様のサイズのＹＡＧ多結晶体を、アルミナ砥粒だけの砥粒を用いて実施例２と同じようにして研磨した。この場合はアルミナ砥粒の粒径は１．５μｍとした。このＹＡＧ多結晶体基板の面には、５μｍ幅以上のキズがあった。
【００３６】
これらの結果を表２にまとめて示した。
【表２】
【技術分野】
【０００１】
この発明はＹＡＧ多結晶体基板およびその研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）はその優れた耐薬品性、耐プラズマ性、良好な透明性などから半導体用途や光学的用途などに使用されている。また、ＹＡＧにＮｄやＹｂなどのランタノイド系やＣｒ，Ｔｉの元素を添加したものはレーザ媒体や光学素子として使用することができる。
【０００３】
従来、ＹＡＧは単結晶ＹＡＧが幅広い分野で使用されているが、多結晶ＹＡＧは研磨加工性などに問題があってこれを容易に利用することはできなかった。特に、光学分野で使用する場合は、多結晶ＹＡＧをキズの無いものに研磨加工しようとすると、単位結晶粒子ごとに５ｎｍ〜１００ｎｍ程度の高低差ができるので表面が凹凸になるといった問題があった。また、多結晶体の場合には結晶粒界が選択的に加工されて、粒界に沿って凹んだ部分が発生するなどの問題が生じていた。特に、不純物の量が多い多結晶体は粒界に不純物を含んだ相が集合するので、粒界が著しく加工されてしまう傾向がある。また、多結晶体中に含まれる気孔（泡）が多いと平滑な面を得ることは難しいなどの問題があった。
【０００４】
こうしたことで、従来は平滑な多結晶ＹＡＧを得ることは難しかったが、反対に平滑な多結晶体ＹＡＧが得られるようになれば、それは光学的な分野などで幅広く用いることが出来る。また、多結晶体の特徴として、単結晶では作製が困難な大型の素材を作製できたり、単結晶では添加量が制限されるＮｄやＹｂのような元素を高濃度でかつ均質性に優れた素材を作製でき、高出力用のレーザ媒体としても期待されているので、平滑な多結晶体ＹＡＧが得られるようになることが求められていた。また、高純度で平滑な多結晶体ＹＡＧが得られるならば半導体分野で使用されるプラズマ処理装置用の部材としても、選択的にプラズマなどで腐食される部分が少なくなり従来品よりも劣化の少ない部材として利用することが可能であった。
【０００５】
単結晶ＹＡＧを光学的な分野などに使用する場合では、素材表面をキズのない平滑な面にするために、一般的にはダイヤモンドなどの硬い材質の砥粒で研磨した後に、コロイダルシリカなどの素材よりも軟らかく素材表面にメカノケミカル反応のような化学的作用を付与する砥粒を用いて研磨加工していた。このように化学的作用を付与した研磨加工を行うとダイヤモンド砥粒で研磨加工するときに発生するキズは無くなり、加工キズのない算術平均粗さＲａが１ｎｍ未満の平滑な面を容易に得ることが可能である。
【０００６】
しかし、この方法は単結晶のように結晶方位が単一である面を研磨するときには有効な方法であるが、数μｍから１００μｍの結晶粒子が集合して大きな面を構成している多結晶体では構成している結晶粒子の方位がそれぞれ異なるので、化学的作用を用いた研磨を行うと化学的な反応速度が結晶方位により異なるので、結晶粒子ごとに研磨速度に差が生じて結晶粒子単位ごとに面内に凹凸ができる。即ち、研磨した面に数μm〜１００μｍの結晶粒子単位ごとに凹になる箇所と凸となる箇所ができるので、面内にクレーター状の凹みが生じることになり、その高低差は結晶粒子間で１００ｎｍ程度になることもあった。このために、多結晶体の研磨ではキズのない平滑面を得ることは困難であった。
【０００７】
多結晶体は原料をプレスなどで成形したのち焼結して作製されるが、多結晶体中の不純物は焼結により粒界に集合するので、不純物を含んだ異相が粒界部に生ずる。通常、不純物を含んだ相は構成相よりも化学的反応に敏感で硬度も軟らかいために研磨加工に際して選択的に除去されて粒界部に凹んだ部分が生じてしまい、粒界に沿って大きく凹んだキズが発生したり、円形状などの窪みが発生する。また、多結晶体中に気孔が多数あると、表面に数十μm程度の窪みが発生する原因となったり、選択的に加工されて多結晶体を構成している粒子の脱落などが発生しやすくなり、その粒子が面内を傷つけて、数十μm幅と大きなキズの原因となることもある。このように、多結晶体の研磨ではキズや窪み、結晶粒子単位ごとの高低差がなく算術平均粗さＲａが１ｎｍ未満となる平滑な面を得ることが困難であった。
【０００８】
しかしながら、キズや窪み、結晶粒子単位ごとの段差が無く算術平均粗さが１ｎｍ未満の平滑な面状態で、さらに１００ｎｍ未満の平坦度のある面とすることはＹＡＧ結晶体を光学分野で利用する場合には必要である。特に、ランタノイド系元素であるＮｄを添加したＹＡＧ多結晶体はレーザー媒質として利用される。
【０００９】
また、耐食性のあるＹＡＧ多結晶体は、プラズマ装置や高温処理装置などの反応容器の構成部材や窓などに利用でき、平滑であれば選択的に腐食される箇所がなくなり装置の高寿命化や、観察窓に使用した場合は反応の様子などを明確に観察撮影することが出来たりして光学的に高度な計測ができるものである。
【００１０】
多結晶体を研磨する先行技術としては、多結晶セラミックスよりも柔らかい砥粒と、この砥粒よりも硬い砥粒とからなる混合砥粒を押し付けてこれらを相対移動させる研磨方法が公知である（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−１３１６６２公報（特許請求の範囲、請求項２） また、ＳｉＯ２，ＭｇＯ，ＣｅＯ２の中から選ばれる１種以上の砥粒を含有するとともにｐＨが２以上９未満に調整された研磨液を用いたメカノケミカル研磨法によって多結晶セラミックスを研磨する方法が公知である（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献２】特開２００３−１１７８０６公報（特許請求の範囲、請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、この特許文献１および２の技術は、粒子単位の段差などは考慮されておらず、また表面粗さもnmオーダー以下の高精度ではなく光学的な分野で利用することができる多結晶体ＹＡＧを研磨する方法には適さないものであった。さらに微小な範囲の平滑性のみを考慮しており、基板全面の平坦性も考慮されていない。
【００１２】
この発明は、Ｙ、Ａｌ、Ｏ以外の不純物濃度が元素換算して３０００ppm以下、気孔体積量が１００ppm未満で算術表面粗さＲａが１nm未満でかつ幅５μｍ以上のキズと直径5μｍ以上の窪みがなく、多結晶体を構成している単位結晶粒子間の高低差が５nm以下の多結晶体基板を得ようとするものである。さらにＹＡＧ多結晶体基板全面の平坦度も１００ｎｍ未満に容易に加工することができる。これによってＹＡＧ多結晶体を光学的用途で広く利用できるようにする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２多結晶体（ＹＡＧ多結晶体）のＹ、Ａｌ、Ｏ以外の不純物濃度が元素換算で３０００ppm以下、気孔体積量が１００ppm未満のＹＡＧ多結晶体を、算術表面粗さＲａが１nm未満でかつ幅５μｍ以上のキズと直径5μｍ以上の窪みがなく、多結晶体を構成している単位結晶粒子間の高低差を５nm以下としたＹＡＧ多結晶体基板（請求項１）、前記ＹＡＧ多結晶体が、ランタノイド系元素またはＣｒ，Ｔｉ元素が１種以上添加されていて、かつランタノイド系元素またはＣｒ，Ｔｉ元素を除く不純物が３０００ppm以下である請求項１記載のＹＡＧ多結晶体基板（請求項２）、前記ＹＡＧ多結晶体基板面の平坦度が１００nm未満である請求項１記載のＹＡＧ多結晶体基板（請求項３）、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２多結晶体（ＹＡＧ多結晶体）のＹ、Ａｌ、Ｏ以外の不純物濃度が元素換算で３０００ppm以下、気孔体積量が１００ppm未満のＹＡＧ多結晶体を、ブリネル硬度４０以下の定盤と、研磨材としてアルミナまたはアルミナを主成分とした混合砥粒を用いて研磨して算術表面粗さＲａが１nm未満でかつ幅５μｍ以上のキズがなく、多結晶体を構成している単位結晶粒子間の高低差を５nm以下とするＹＡＧ多結晶体基板の研磨方法（請求項４）、前記ブリネル硬度４０以下の定盤が、銅または錫、或いはそれらを主成分とした合金さらにこれに樹脂を混合したものである請求項４記載のＹＡＧ多結晶体基板の研磨方法（請求項５）、前記アルミナの研磨材の粒子径が１μｍ以下である請求項４記載のＹＡＧ多結晶体基板の研磨方法（請求項６）、前記アルミナを主成分とする混合砥粒が、α−アルミナとダイヤモンドからなり、溶媒を除いたα−アルミナとダイヤモンドの重量比がα−アルミナ：ダイヤモンド＝１０−Ｘ：Ｘ（０≦Ｘ＜５）である請求項４記載のＹＡＧ多結晶体基板の研磨方法（請求項７）および前記アルミナを主成分とする混合砥粒が、α−アルミナとダイヤモンドからなり、α−アルミナの平均粒径（Ｘμｍ）とダイヤモンド砥粒の平均粒径（Ｙμｍ）の関係がＸμｍ＞Ｙμｍであり、α−アルミナ砥粒の平均粒子径が１μｍ以下である請求項４記載のＹＡＧ多結晶体基板の研磨方法（請求項８）である。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によると、基板面の算術表面粗さＲａが１nm未満でかつ５μｍ幅以上のキズと直径５μm以上の窪みが無く、構成している単位結晶粒子間の高低差が５nm以下で平坦度が１００nm未満の多結晶体基板が得られる。従って、これらをプラズマ処理装置や高温処理装置などの反応容器の構成部材や窓などに使用することができ、その場合にキズや窪みがなく平滑でかつ高平坦度な基板なので、選択的に腐食される箇所がなくなるので装置の高寿命化や観察窓を通して反応の様子を明確に観察することができ光学的に高精度な計測が可能となるものである。またランタノイド系元素であるＮｄを添加したＹＡＧ多結晶体はレーザ媒質として利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明のＹＡＧ多結晶体は、Ｙ，Ａｌ，Ｏ以外の不純物濃度が元素換算で３０００ppm以下、多結晶体中の気孔体積量が１００ppm未満とする。上記の不純物濃度が３０００ppmを超えると粒界に生ずる異相量が多くなり、研磨加工すると粒界に沿って５μｍ幅以上の凹みが生ずる。また、粒界や粒内に残留した気孔体積量が１００ppm以上になると、粒界部分に５μm幅以上のキズのような凹みが生じたり、気孔が選択的に加工されたりして窪みの径が大きくなり５μｍ幅以上になったり、５μm幅以上のキズが発生しやすくなったりする。
【００１６】
また、Ｙ，Ａｌ，Ｏ以外の不純物濃度が元素換算で３０００ppm以下で、多結晶体中の気孔体積量が１００ppm未満の多結晶体を用いても、算術表面粗さＲａを１ｎｍ未満でかつ５μｍ幅のキズと直径５μm以上の窪みが無いＹＡＧ多結晶体基板を研磨加工で得ることは困難である。つまり、細かい粒径のダイヤモンド砥粒で研磨すると、算術平均粗さＲａが１ｎｍ未満になることはあるが、５〜１０μm幅のキズが研磨面に残り、そのキズが消えることは無い。
【００１７】
そのために、ダイヤモンド研磨工程の後に、研磨材にアルミナ或いはアルミナとダイヤモンドの混合砥粒を用いて研磨する。しかしながら、アルミナの砥粒径が１μｍよりも大きい場合は多結晶基板の表面粗さＲａを１nm未満にしかつ５μm幅以上のキズを除去することは困難である。その理由はアルミナ粒径が１μｍより大きくなると固層反応（メカノケミカル）よりもメカニカル（機械的）に面を加工する作用が強く働き表面のキズを除去するのには適しなくなると考えられるからである。粒径が１μｍ以下のアルミナはＹＡＧ多結晶体と固層反応（メカノケミカル）により研磨が進行するとともに、メカニカル的な効果の面でも研磨が行われるので５μｍ幅以上のキズを無くしながら結晶粒子単位の高低差も５nm以下の研磨面を得ることができると考えられる。また、アルミナはアルミナの中でも硬いα結晶であることが好ましい。γ−アルミナは、α−アルミナと比較するとメカニカル的な効果が弱いのでケミカル的な効果がより強く作用するため、結晶粒子単位の高低差が５ｎｍ以上に大きくなることがあるためである。
【００１８】
従来は、ダイヤモンド研磨工程の後にキズを除去する目的で、コロイダルシリカによる研磨が行われていたが、コロイダルシリカは結晶粒子単位の段差が発生してしまい良好な研磨は得られない。他の研磨砥粒、例えば酸化クロム、酸化ジルコニウム、酸化セリウムなどの研磨でも良好な面は得られなかった。しかるに、上記のアルミナ砥粒を用いると良好な面を得ることができる。
【００１９】
アルミナとダイヤモンドとの混合砥粒を用いる場合は、アルミナ砥粒量をダイヤモンド砥粒量よりも重量比で多いことが必要である。その比はアルミナ対ダイヤモンド比を、１０−ｘ：ｘ（０≦ｘ＜５）とする。さらに良好な割合は３：２〜２：１の重量比で、この割合で混合したものを任意の溶媒に投入して使用する。溶媒は純水或いは純水中に分散剤やｐＨ調整剤などを混入したものが用いられる。また、溶媒量は混合砥粒濃度が２０重量％程度に調整したものがよいが、砥粒濃度は研磨速度を考慮して調整するとよい。
【００２０】
ダイヤモンド砥粒がアルミナ砥粒よりも重量比で多いと、砥粒径が小さいダイヤモンド砥粒を用いても面を傷つけるのでキズを除去することが困難であり、また粒径を小さくしすぎると研磨速度が著しく低下して、前加工で発生している加工キズを除去しきれないなどの問題があった。また、ダイヤモンド砥粒の粒径はアルミナ砥粒の粒径よりも小さいことが必要である。ダイヤモンド砥粒の粒径がアルミナ砥粒よりも大きいと、加工中にキズが発生する原因となる。良好な条件は、例えばアルミナ砥粒が１μｍの場合にダイヤモンド砥粒の粒径が０．５μｍである。研磨砥粒は、モース硬度８．５〜１０の範囲に属する２種以上の組み合わせであることが好ましい。また、その硬度差はできるだけ開いている方が好ましい。
【００２１】
また、コロイダルシリカなどの砥粒を用いてキズを除去する場合は定盤にはスエード製のパッドやウレタン製のパッドを用いていた。しかし、これらのパッドは弾性変形するのでＹＡＧ多結晶体を研磨する際には結晶粒子単位の高低差を大きくする作用がある。また、これらのパットは弾性変形することにより、試料の端部が選択的に研磨されるので基板全面を１００nm以下の高平坦度にすることが困難である。さらにパット自身も偏磨耗し易いので、短い期間で定盤面の平坦性が悪化し、高平坦度な研磨加工をするために必要な定盤の平坦性を維持管理することが難しい。
【００２２】
こうしたことで、この発明では定盤にブリネル硬度４０以下の軟らかい金属を用いる。これらの金属のとしては銅、錫、これらを主成分とする合金で、またはこれらと樹脂の混合品でもよい。これらの定盤を用いて研磨すると弾性変形がほとんど起こらないので、ＹＡＧ多結晶体の結晶粒子単位の段差が少なく、またキズや窪みがなくて、平坦度が１００nm以下の面を容易に得ることが可能となるものである。
【００２３】
ＹＡＧ多結晶体をレーザ媒体素子に使用する場合は、ＹＡＧ結晶体中にランタノイド系元素或いはＣｒ、Ｔｉ元素が１種以上添加されていることが必要である。これらの元素はＹＡＧ結晶中に固溶して存在させており、Ｓｉなどの不純物のように粒界集合して存在していないのでこの発明による研磨によっても良好な面を得ることが可能となりレーザ素子としても応用が可能となるものである。
【実施例】
【００２４】
（実施例１）
Ｓｉ、Ｃａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｆｅなどの不純物の濃度が３０００ppm以下、気孔体積量が１００ppm以下のＹＡＧ多結晶体を１５mm（縦）×１５mm（横）×３mm（厚さ）の形状に加工した。これを錫合金製の定盤（エンギス社製）と０．５μｍのダイヤモンド砥粒で片面研磨機（エンギス社製）を用いて研磨してＹＡＧ多結晶体基板を得た。この試料中心部の６９０μｍ×５２０μｍ四角形の範囲を走査型白色干渉顕微鏡（ザイゴ社製）で評価したところ、算術平均粗さＲａは１．２ｎｍで表面に幅１０μｍ程度のキズが数多く確認された。
【００２５】
次いで、表面のキズを除去し表面粗さも良好にするために定盤に錫合金、研磨材に粒径０．８μmのアルミナを用いて研磨した。同様に、表面の状態と算術平均粗さを走査型白色干渉顕微鏡で、平坦度の測定はレーザ干渉計（フジノン社製）により測定した。その結果、算術平均粗さＲａは０．６２ｎｍで、結晶粒子単位の段差は５nm以下で５μm幅のキズや直径５μm以上の窪みも無く平坦度も８５nmと良好な面状態のＹＡＧ多結晶体基板を得た。
【００２６】
（比較例１）
実施例１で用いたのと同じＹＡＧ多結晶体基板を、定盤にスエード製パット（（株）フジミインコーポレティド製品）を用い、研磨材にコロイダルシリカを用いて研磨した。加工面の評価は実施例１と同様にした。その結果、ＹＡＧ多結晶体基板の面は、結晶粒子単位の高低差が８０nmと大きな凹凸ができ、平坦度も８００nmを超えるものであった。
【００２７】
（比較例２）
実施例１で用いたのと同じＹＡＧ多結晶体基板を、定盤にスエード製パット（（株）フジミインコーポレティド製品）を用い、研磨材にアルミナ用いて研磨した。加工面の評価は実施例１と同様にした。その結果、ＹＡＧ多結晶体基板の面は、結晶粒子単位の高低差が５０nmと大きな凹凸ができ、平坦度も８００nmを超えるものであった。
【００２８】
（比較例３）
実施例１で用いたのと同じＹＡＧ多結晶体基板を、定盤に錫合金を用い、研磨材にコロイダルシリカを用いて研磨した。加工面の評価は実施例１と同様にした。その結果、ＹＡＧ多結晶体基板の面は、結晶粒子単位の高低差が４２nmと依然として大きな凹凸ができ、平坦度も９０nmであった。
【００２９】
（比較例４）
Ｓｉ、Ｃａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｆｅなどの不純物の濃度が４０００ppmであること以外は、実施例１で用いたのと同じＹＡＧ多結晶体基板を、定盤に錫合金を用い、研磨材にアルミナを用いて研磨した。加工面の評価は実施例１と同様にした。その結果、ＹＡＧ多結晶体基板の面は、結晶粒子単位の高低差が５nm、平坦度は８４nmであったが、５μｍ幅以上のキズや直径５μm以上の窪みが粒界部分にできた。
【００３０】
（比較例５）
気孔体積量が５００ppmであること以外は、実施例１で用いたのと同じＹＡＧ多結晶体基板を、定盤に錫合金を用い、研磨材にアルミナを用いて研磨した。加工面の評価は実施例１と同様にした。その結果、ＹＡＧ多結晶体基板の面は、結晶粒子単位の高低差は５nm、平坦度は８７nmであったが、５μｍ幅以上のキズや直径５μm以上の窪みがあった。これらの結果を表１にまとめて示した。
【表１】
【００３１】
（実施例２）
実施例１と同様の１５mm（縦）×１５mm（横）×３mm（厚さ）のＹＡＧ多結晶体を用意した。これを定盤に錫合金、研磨材にアルミナとダイヤモンドの混合砥粒を用いて研磨した。この場合混合砥粒の濃度は純水により２０％に調整した。アルミナ砥粒の粒径は０．８μｍ、ダイヤモンド砥粒の粒径は０．５μｍ、アルミナ：ダイヤモンドの重量比は２対１とした。このＹＡＧ多結晶体基板の面には、粒界部分の凹みや窪み、５μｍ幅以上のキズはなかった。また算術表面粗さＲａは０．５３nm、平坦度は６０nmであった。
【００３２】
（実施例３）
実施例２と同様のサイズのＹＡＧ多結晶体を、実施例２と同じ定盤と混合砥粒を用いて実施例２と同じようにして研磨した。しかし、この場合はアルミナ：ダイヤモンドの重量比は９対１とした。このＹＡＧ多結晶体基板の面には、粒界部分の凹みや窪み、５μｍ幅以上のキズはなかった。算術表面粗さＲａは０．４８nm、平坦度は６０nmであった。
【００３３】
（比較例６）
実施例２と同様のサイズのＹＡＧ多結晶体を、実施例２と同じ定盤と混合砥粒を用いて実施例２と同じようにして研磨した。しかし、この場合はアルミナ：ダイヤモンドの重量比は１対１とした。このＹＡＧ多結晶体基板の面には５μｍ幅以上のキズがあった。
【００３４】
（比較例７）
実施例２と同様のサイズのＹＡＧ多結晶体を、実施例２と同じ定盤と混合砥粒を用いて実施例２と同じようにして研磨した。しかし、この場合はアルミナ砥粒の粒径は０．５μｍ、ダイヤモンド砥粒の粒径は１μｍでダイヤモンド砥粒の粒径の方がアルミナ砥粒の粒径よりも大きかった。またアルミナ砥粒：ダイヤモンド砥粒の重量比は９対１とした。このＹＡＧ多結晶体基板の面には、５μｍ幅以上のキズがあった。
【００３５】
（比較例８）
実施例２と同様のサイズのＹＡＧ多結晶体を、アルミナ砥粒だけの砥粒を用いて実施例２と同じようにして研磨した。この場合はアルミナ砥粒の粒径は１．５μｍとした。このＹＡＧ多結晶体基板の面には、５μｍ幅以上のキズがあった。
【００３６】
これらの結果を表２にまとめて示した。
【表２】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２多結晶体（ＹＡＧ多結晶体）のＹ、Ａｌ、Ｏ以外の不純物濃度が元素換算で３０００ppm以下、気孔体積量が１００ppm未満のＹＡＧ多結晶体を、算術表面粗さＲａが１nm未満でかつ幅５μｍ以上のキズや直径５μｍ以上の窪みがなく、多結晶体を構成している単位結晶粒子間の高低差を５nm以下としたＹＡＧ多結晶体基板。
【請求項２】
前記ＹＡＧ多結晶体が、ランタノイド系元素またはＣｒ，Ｔｉ元素が１種以上添加されていて、かつランタノイド系元素またはＣｒ，Ｔｉ元素を除く不純物が３０００ppm以下である請求項１記載のＹＡＧ多結晶体基板。
【請求項３】
前記ＹＡＧ多結晶体基板面の平坦度が１００nm未満である請求項１記載のＹＡＧ多結晶体基板。
【請求項４】
Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２多結晶体（ＹＡＧ多結晶体）のＹ、Ａｌ、Ｏ以外の不純物濃度が元素換算で３０００ppm以下、気孔体積量が１００ppm未満のＹＡＧ多結晶体を、ブリネル硬度４０以下の定盤と、研磨材としてアルミナまたはアルミナを主成分とした混合砥粒を用いて研磨して算術表面粗さＲａが１nm未満でかつ幅５μｍ以上のキズや直径5μｍ以上の窪みがなく、多結晶体を構成している単位結晶粒子間の高低差を５nm以下とするＹＡＧ多結晶体基板の研磨方法。
【請求項５】
前記ブリネル硬度４０以下の定盤が、銅または錫、或いはそれらを主成分とした合金さらにこれに樹脂を混合したものである請求項４記載のＹＡＧ多結晶体基板の研磨方法。
【請求項６】
前記アルミナの粒子径が１μｍ以下である請求項４記載のＹＡＧ多結晶体基板の研磨方法。
【請求項７】
前記アルミナを主成分とする混合砥粒が、α−アルミナとダイヤモンドからなり、溶媒を除いたα−アルミナとダイヤモンドの重量比がα−アルミナ：ダイヤモンド＝１０−Ｘ：Ｘ（０≦Ｘ＜５）である請求項４記載のＹＡＧ多結晶体基板の研磨方法。
【請求項８】
前記アルミナを主成分とする混合砥粒が、α−アルミナとダイヤモンドからなり、α−アルミナの平均粒径（Ｘμｍ）とダイヤモンド砥粒の平均粒径（Ｙμｍ）の関係がＸμｍ＞Ｙμｍであり、α−アルミナ砥粒の平均粒子径が１μｍ以下である請求項４記載のＹＡＧ多結晶体基板の研磨方法。
【請求項１】
Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２多結晶体（ＹＡＧ多結晶体）のＹ、Ａｌ、Ｏ以外の不純物濃度が元素換算で３０００ppm以下、気孔体積量が１００ppm未満のＹＡＧ多結晶体を、算術表面粗さＲａが１nm未満でかつ幅５μｍ以上のキズや直径５μｍ以上の窪みがなく、多結晶体を構成している単位結晶粒子間の高低差を５nm以下としたＹＡＧ多結晶体基板。
【請求項２】
前記ＹＡＧ多結晶体が、ランタノイド系元素またはＣｒ，Ｔｉ元素が１種以上添加されていて、かつランタノイド系元素またはＣｒ，Ｔｉ元素を除く不純物が３０００ppm以下である請求項１記載のＹＡＧ多結晶体基板。
【請求項３】
前記ＹＡＧ多結晶体基板面の平坦度が１００nm未満である請求項１記載のＹＡＧ多結晶体基板。
【請求項４】
Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２多結晶体（ＹＡＧ多結晶体）のＹ、Ａｌ、Ｏ以外の不純物濃度が元素換算で３０００ppm以下、気孔体積量が１００ppm未満のＹＡＧ多結晶体を、ブリネル硬度４０以下の定盤と、研磨材としてアルミナまたはアルミナを主成分とした混合砥粒を用いて研磨して算術表面粗さＲａが１nm未満でかつ幅５μｍ以上のキズや直径5μｍ以上の窪みがなく、多結晶体を構成している単位結晶粒子間の高低差を５nm以下とするＹＡＧ多結晶体基板の研磨方法。
【請求項５】
前記ブリネル硬度４０以下の定盤が、銅または錫、或いはそれらを主成分とした合金さらにこれに樹脂を混合したものである請求項４記載のＹＡＧ多結晶体基板の研磨方法。
【請求項６】
前記アルミナの粒子径が１μｍ以下である請求項４記載のＹＡＧ多結晶体基板の研磨方法。
【請求項７】
前記アルミナを主成分とする混合砥粒が、α−アルミナとダイヤモンドからなり、溶媒を除いたα−アルミナとダイヤモンドの重量比がα−アルミナ：ダイヤモンド＝１０−Ｘ：Ｘ（０≦Ｘ＜５）である請求項４記載のＹＡＧ多結晶体基板の研磨方法。
【請求項８】
前記アルミナを主成分とする混合砥粒が、α−アルミナとダイヤモンドからなり、α−アルミナの平均粒径（Ｘμｍ）とダイヤモンド砥粒の平均粒径（Ｙμｍ）の関係がＸμｍ＞Ｙμｍであり、α−アルミナ砥粒の平均粒子径が１μｍ以下である請求項４記載のＹＡＧ多結晶体基板の研磨方法。
【公開番号】特開２０１０−７０４０１（Ｐ２０１０−７０４０１Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３７１４１（Ｐ２００８−２３７１４１）
【出願日】平成２０年９月１６日（２００８．９．１６）
【出願人】（５０７１８２８０７）コバレントマテリアル株式会社 (506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１６日（２００８．９．１６）
【出願人】（５０７１８２８０７）コバレントマテリアル株式会社 (506)
【Ｆターム（参考）】
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