DE3003325A1 - Verfahren zum polieren eines gadolinium-gallium-granat-einkristalls - Google Patents
Verfahren zum polieren eines gadolinium-gallium-granat-einkristallsInfo
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Description
Verfahren zum Polieren eines Gadolinium-Gallium-Granat-Einkristalls
Die Erfindung betrifft ein me chanisch-chemisches Verfahren zum Polieren
eines Gadolinium-Gallium-Granat-Einkristalls.
Anwendungsgebiet der Erfindung ist das der Verfahren zum Polieren von
nichtmagnetischen Gadolinium-Gallium-Granat-Einkristallen der allgemeinen Formel Gd3Ga5Oj2, die zur Verwendung als Grundbretter oder
Unterlagen für das epitaxiale Wachstum von magnetischen, dünnen Blasenelementen vorgesehen sind.
Verfahren zum Polieren von Gadolinium-Gallium-Granat-Einkristallen
sind bekannt. Bei diesen üblichen Verfahren wird ein Poliermittel entweder mit Wasser vermischt um eine Suspension zu erzeugen oder
zu einem Schleifstein geformt. Werden jedoch derartige Verfahren bei den Oberflächen von Gadolinium-Gallium-Granat-Einkristallen verwendet,
die als Grundbrett oder Unterlage vorgesehen sind, dann entstehen Oberflächendefekte oder Oberflächenfehler, die üblicherweise als Orangenschalenartig
bezeichnet werden oder mikroskopische Kratzer auf der polierten Grundbrett- oder Unterlagenoberfläche. Ein bekanntes Verfahren
zum Polieren von Halbleiterkristallen wie Silicium-Einkristallen ist ein mechanisch-chemisches Verfahren, bei dem eine Suspension in einer
Lösung verwendet wird, die durch Mischen einer alkalischen Lösung wie Natriumhydroxidlösung oder Kaliumhydroxidlösung mit einem Poliermittel
wie Siliciumdioxid und Zirkonoxid hergestellt wird. Bei der Anwendung
dieses Verfahrens bei aus Gadolinium-Gallium-Granat-Einkristallen bestehenden Grundbrettern oder Unterlagen ist es jedoch
schwierig, das Entstehen von Orangenschalendefekten und Mikrokratzern zu vermeiden. Bei einem anderen Polierverfahren zum Herstellen einer
kristallinen Grundbrett- oder Unterlagenoberfläche für das epitaxiale
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Wachstum, bei dem wenige Oberflächendefekte wie Orangenschaleneffekte
und Mikrokratzer auftreten,wird kolloidales Siliciumoxid als Poliermittel
verwendet. Da jedoch bei diesem Verfahren die Polierwirksamkeit sehr gering ist, wird eine lange Zeit !benötigt, um eine glatte und zufriedenstellende
Oberfläche zu erhalten.
Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, ein Verfahren zum Polieren von
Gadolinium-Gallium-Granat-Einkristallen vorzusehen, welches wenige Oberflächendefekte wie Orangenschaleneffekte und Mikrokratzer erzeugt
und eine hohe PolierWirksamkeit aufweist.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Gadolinium-Gallium-Granat-Einkristall
mit einer Zusammensetzung poliert wird, die ein Poliermittel enthält oder daraus besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend
aus Aluminiumoxid, Ceriumoxid, Zirkonoxid und Chromoxid, welches in einer Alkalisilicatlösung suspendiert ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe
bestehend aus Natriumsilicatlösung und Kaliumsilicatlösung.
Bei der Erfindung wird eine Alkalisilicatlösung mit einem Gewichtsanteil
an Siliciumdioxid von weniger als 15 % verwendet. Vorzugsweise wird eine Lösung mit einem Gewichtsanteil von mehr als 0, 06 % und weniger
als 10 % verwendet. Als Poliermittel wird ein möglichst feines verwendet.
Vorzugsweise weist das Poliermittel eine Korngröße von weniger als 1μ m auf.Die aus einem in einer Alkalisilicatlösung suspendierten Poliermittel
hergestellte Zusammensetzung wird vorzugsweise mit einem Gewichtsanteil des Poliermittels von mehr als 2 % und weniger als 30 %
verwendet.
Als Vorrichtung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Polierverfahrens
ist jede Poliermaschine einsetzbar, die üblicherweise zum Polieren von Halbleiterkristallen oder Linsen verwendbar ist. Bei einer derartigen
Poliermaschine kann das Polierpolster aus Filz oder einem anderen
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Material wie Politex Supreme der Firma Geoscience Corp. oder Microcloth der Firma Buehler, Limited bestehen.
Anhand der nachstehenden bevorzugten Ausführungsbeispiele wird die
Erfindung im einzelnen näher erläutert.
Die bei diesen Beispielen verwendeten Zusammensetzungen wurden hergestellt
aus einem Aluminiumoxid mit einem Korndurchmesser von weniger als 1μ m, das mit einem Gewichts anteil von 10 % in Natriumsilicatlösungen
suspendiert worden war, die jeweils Siliciumdioxid (SiC>2) in einem Gewichtsanteil von 0, 06, 0, 5, 1, 0, 5, 0, 10, 0 bzw. 15, 0 %
enthielten.
Die im Vergleichsbeispiel 1 verwendete Zusammensetzung war ein koloidales
Siliciumoxid (SYTON-HT-30, hergestellt von der Firma Monsanto Company), welches 30 Gewichtsprozent Siliciumdioxid enthielt.
Die im Vergleichsbeispiel 2 verwendete Zusammensetzung wurde aus Aluminiumoxid hergestellt, das einen Korndurchmesser von weniger
als 1μ m aufwies und mit einem Gewichtsanteil von 10 % in Wasser suspendiert worden war.
Bei den Beispielen 1 bis 6 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurde
ein Gadolinium-Gallium-Granat-Einkristall in Form einer dünnen Scheibe von 50 mm Durchmesser und 0, 5 mm Dicke verwendet. Der Einkristall
war vorher unter Verwendung von Aluminiumoxid mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von weniger als 10 μ m geläppt worden. Die
Scheibe wurde auf ein Polierpolster (Politex Supreme) mit einem Durchmesser von 240 mm gelegt, welches an der Drehscheibe einer Poliermaschine
befestigt war. Das Polieren der dünnen Scheibe wurde eine
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Stunde bei einem Polierdruck von 7, 35 Pa und einer Drehgeschwindigkeit
von 260 U/min durchgeführt. Bei den Beispielen 1 bis 6 und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurden die Zusammensetzungen auf das
rotierende Polster,und zwar zwischen der dünnen Scheibe und dem sich
3 relativ dazu bewegenden Polierpolster, in einer Menge von 10 cm /
Minute auf getropft.
Nach dem Polieren wurde die Abnahme der Dicke der dünnen Scheibe ermittelt umd die wegpolierte Materialmenge zu bestimmen und die
Qualität der polierten Oberfläche entweder durch Direktbeobachtung oder durch Beobachtung nach Vergrößerung untersucht. Die Prüfergebnisse
sind in der Tabelle I dargestellt.
| Beispiel | SiO2-Anteil in der Natrium- silicatlösung (Gew-%) |
Wegpolierte Materialmenge (μ m/h) |
Qualität der polierten Oberfläche |
| 1 | 0,06 | 4,6 | gut |
| 2 | 0,5 | 6,8 | It |
| 3 | 1,0 | 6,8 | 11 |
| 4 | 5,0 | 5,6 | ir |
| 5 | 10,0 | 4,2 | Il |
| 6 | 15,0 | 3,4 | ti |
| Vergleich | |||
| 1 | 2,8 | Il | |
| 2 | 3,2 | orangens chalen- artiges Aus sehen |
Aus der Tabelle geht deutlich hervor, daß es mit dem in den Beispielen
1 bis 6 angewendeten Verfahren und im Gegensatz zu den bei den Vergleichsbeispielen
1 und 2 angewendeten Verfahren möglich ist, einen
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Gadolinium-Gallium-Granat-Einkristall in Form einer dünnen Scheibe
auf hochwirksame Weise zu polieren, ohne daß die Qualität der polierten Oberfläche beeinträchtigt ist.
Es ist zu bemerken, daß bei einem 15 % übersteigenden Gewichtsanteil
an Siliciumdioxid in der Natriumsulfatlösung die aus in der Natriumsilicatlösung
suspendiertem Aluminium oxid hergestellte Zusammensetzung aufgrund ihrer höheren Viskosität die Neigung aufweist, zwischen
der dünnen Scheibe und dem Polierpolster zu verbleiben. Dies führt zu einer Gleitwirkung zwischen der dünnen Scheibe und dem Polierpolster,
die sich relativ zueinander bewegen, wodurch sich die Polierwirksamkeit verringert.
Die in den Beispielen 7 bis 9 verwendeten Zusammensetzungen wurden
aus jeweils Ceriunx>xid,Zirkonoxid und Chromoxid mit einem Korndurchmesser
von weniger als 1 μ m hergestellt, das mit einem Gewichtsanteil von 10 % in einer Natriumsilicatlösung suspendiert worden war,
welche 1, 0 Gewichtsprozent Siliciumdioxid enthielt. Es wurde das gleiche Polierverfahren wie bei den Beispielen 1 bis 6 angewendet.
Die beim Vergleichsbeispiel 3 verwendete Zusammensetzung war aus Zirkonoxid mit einem Korndurchmesser von weniger als 1 μ m hergestellt
worden, welches in einem Gewichtsanteil von 10 % in einer Natriumhydroxidlösung
suspendiert worden war, die 1, 0 Gewichtsprozent Natriumhydroxid enthielt. Es wurde wieder das gleiche Polierverfahren wie bei den
Beispielen 1 bis 6 angewendet.
Bei den Beispielen 7 bis 9 und dem Vergleichsbeispiel 3 wurden die Bestimmungen
nach dem gleichen Prüfverfahren wie bei den Beispielen 1 bis 6 durchgeführt. Die Ergebnisse sind aus der Tabelle It ersichtlich.
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| Poliermittel | Tabelle Π | 3003325 | |
| Beispiel | Cerium oxid Zirkonoxid Chromoxid |
Wegpolierte Materialmenge (μ m/h) |
Qualität der polierten Oberfläche |
| 7 8 9 |
4,6 4,0 4,4 |
gut Il Il |
|
| Vergleich 3 |
2,6 | orangenschalen artiges Aussehen |
|
Aus der Tabelle Π geht klar hervor, daß es mit den Verfahren der Beispiele
7 bis 9, im Gegensatz zu dem Verfahren des Vergleichsbeispiels 3 und den Verfahren der Vergleichsbeispiele 1 und 2 der Tabelle I möglich
ist, den Poliervorgang mit hoher Polierwirksamtkeit und ohne Beeinträchtigung der Qualität der polierten Oberfläche durchzuführen.
Die in den Beispielen 10 bis 15 verwendeten Zusammensetzungen wurden
hergestellt aus Aluminiumoxid oderGbriurnasd mit einem Korndurchmesser
von weniger als 1 μ m, welches jeweils in Kaliumsilicatlösungen suspendiert wurde die jeweils 0, 5, 1, 0 bzw. 5, 0 Gewichtsprozent Siliciumdioxid
enthielten. Es wurde das gleiche Polierverfahren wie bei den Beispielen 1 bis 6 angewendet.
Die Ergebnisse des Polierverfahrens wurden nach den gleichen Prüfverfahren
wie bei den Beispielen 1 bis 6 untersucht. Die Ergebnisse sind aus der Tabelle ΙΠ ersichtlich.
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Tabelle ΠΙ
| Beispiel | SiO^-Anteil in der Natrium- silicatlösung (Gew. -%) |
Poliermittel | Wegpolierte Material menge (μ m/h) |
Qualität der polierten Oberfläche |
| 10 | 0,5 | Aluminium oxid | 5,6 | gut |
| 11 | 1,0 | It | 6,0 | Il |
| 12 | 5,0 | Il | 5,0 | Il |
| 13 | 0,5 | Ceriumoxid | 3,7 | ti |
| 14 | 1,0 | Il | 4,0 | Il |
| 15 | 5,0 | Il | 3,2 | Il |
Aus den vorstehend beschriebenen Beispielen ist klar ersichtlich, daß es
mit dem erfindungs gem äßen Polierverfahren möglich ist, die aus Gadolinium-Gallium-Granat-Einkristallen
bestehende Grundbrett- oder Unterlagenoberfläche mit hoher Polierwirksamkeit zu polieren, ohne daß die
Qualität der polierten Oberfläche zerstört wird.
Für den Fachmann ist es ersichtlich, daß die vorstehend beschriebenen
Beispiele lediglich wenige der vielen möglichen, spezifischen Beispiele sind, welche die Anwendungen und Prinzipien der Erfindung darstellen.
Zahlreiche und verschiedene andere Anordnungen und Ausführungsformen
lassen sich innerhalb des Rahmens des Erfindungsgedankens vom Fachmann verwirklichen.
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Claims (11)
1.) Mechanisch-chemisches Verfahren zum Polieren eines Gadolinium-Gallium-Granat-Einkristalls,
dadurch gekennzeichnet, daß der Gadolinium-Gallium-Granat-Einkristall mit einer Zusammensetzung poliert
wird, die ein Poliermittel enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe,
bestehend aus Aluminiumoxid, Ceriumoxid, Zirkonoxid und Chromoxid,
welches in einer Alkalisilicatlösung suspendiert ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Natriumsilicatlösung und Kaliumsilicatlösung.
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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Poliermittel Aluminiumoxid und die Alkalisilicatlösung eine Natriumsilicatlösung
ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Poliermittel Ceriumoxid und die Alkalisilicatlösung eine Natriumsilicatlösung
ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Poliermittel Zirkonoxid und die Alkalisilicatlösung eine Natriumsilicatlösung
ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Poliermittel Chromoxid und die Alkalisilicatlösung eine Natriumsilicatlösung
ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Poliermittel Aluminiumoxid und die Alkalisilicatlösung eine Kaliumsilicatlösung
ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Poliermittel Ceriumoxid und die Alkalisilicatlösung eine Kaliumsilicatlösung
ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtsanteil an Siliciumdioxid in der Alkalisilicatlösung weniger
als 15 %, der Korndurchmesser des Poliermittels weniger als 1 μ m und der Gewichtsanteil des Poliermittels in der Zusammensetzung größer
als 2 % und weniger als 30 % ist.
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9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichts anteil an Siliciumdioxid in der Alkalisilicatlösung größer als
0, 06 % und weniger als 10, 0 % ist.
10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtsanteil an Siliciumdioxid in der Alkalisilicatlösung größer als
0, 5 % und weniger als 1, 0 %, der Korndurchmesser des Poliermittels
weniger als 1 μ m und der Gewichtsanteil des Poliermittels innerhalb der Zusammensetzung größer als 2 % und weniger als 30 % ist.
11. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gewichtsanteil an Siliciumdioxid in der Alkalisilicatlösung größer als 0, 5 % und weniger als 5, 0 %, der Korndurchmesser des Polier mittels wenigeT
als 1 μ m und der Gewichts anteil des Poliermittels in der Zusammensetzung
größer als 2 % und weniger als 30 % ist.
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Applications Claiming Priority (1)
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Country Status (3)
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