JPS605236B2 - 高周波スパツタリング用酸化亜鉛系磁器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高周波スパッタリングのターゲットに用いら
れる酸化亜鉛系磁器に関するものである。

酸化亜鉛の圧電結晶膜の製造方法としては、真空蒸着法
、気相反応法あるいはスパッタリング法などがある。

この中でスパッタリング法には直流２極型、直流３極型
および高周波スパッタリング法がある。直流２極型はス
パッタリング法の中でもっとも単純であるが、ターゲッ
トとなる酸化亜鉛磁器の比抵抗を低くしないと、イオン
に曝されるターゲットの表面には正電荷が蓄積されるた
め、スパッタリングが効率よく行えず、安定な放電が維
持できなかった。

また、比抵抗の低いターゲットを用いるため、得られた
膜の比抵抗も低くなる傾向がある。これらの膜は誘電体
緩和現象により高い周波数での利用は可能であるが、低
い周波数領域に至る広い範囲での利用ができなかった。
また、このようなスパッタリング法では一般に雰囲気ガ
スとして、酸素などの活性ガスやアルゴンなどの不活性
ガス、またはそれらを混合して用いている。

結晶膜の比抵抗を高くする方法として、雰囲気ガス中の
酸素量を増す方法があるが、この場合結晶膜の成長速度
が遅くなるという欠点があった。これに対し、高周波ス
パッタリング法はターゲットに低抵抗のものでも、高抵
抗のものでも用いることができるという利点があるが、
結晶膜を工業的に量産するには膜の成長速度を上げなけ
ればならない。

そのためにはターゲットとして高密度のものが要求され
る。つまり、密度が高ければターゲットの単位面積当た
りに印加するパワー（パワー密度）を高くすることがで
き、膜の成長速度が上がるからである。さらに、上記し
たように酸化亜鉛の圧電結晶膜を低周波領域から高周波
領域まで広い範囲で利用しようとすれば結晶膜の比抵抗
を上げる必要があり、ターゲットとしては高抵抗のもの
が要求される。

従来はターゲットに高純度の酸化亜鉛の磁器を用いてい
たが、焼成前の成型品を１３００℃以上の高温で焼成す
ると、焼成密度は理論密度の９０％以上になるが、比抵
抗は低くなり、高周波スパッタリング用のターゲットと
しては不適当である。

逆に１３００ｑｏ未満で焼成すると比抵抗は高くなるが
、焼績密度は理論密度の３０％に満たず、これもターゲ
ットとして不適当で、いずれの場合も高純度の酸化亜鉛
磁器では高抵抗で高密度のものは得られなかつた。たと
えば、低密度のターゲット（焼縞密度／理論密度×１０
０＜９０％）で高周波スパッタリングを行った場合、得
られた圧電結晶膜の表面は凹凸となる。

これは酸化亜鉛クラスターが不均一に魂状になって飛ん
だことによるものと推察される。上記したような問題を
種々検討した結果、酸化亜鉛にガラスを含有させて得た
磁器は比抵抗が高く、高密度で、しかも磁器全体にわた
って密度分布差が少ないターゲットが得られることを見
し、出したのである。ここでターゲット中に含有させる
ガラスは「ガラスハンドブック」（作花済夫・境野照雄
・高橋克明編集一朝倉書店、１９７３王９月３０日発行
）にも紹介されているように、Ｓｉ０２、Ｂ２Ｑなどの
単一成分、Ｌｉ２０−＆０３、Ｎａ２０−Ｓｉ０２など
の二成分系、Ｎａ２０一氏○−Ｓｊ０２、Ｋ２０−Ｃａ
○‐Ｓｊ０２、Ｌｉ２０−Ｋ２０−Ｃａ○−Ｓｉ０２、
Ｎａ２０−Ｋ２０−Ｃａ○−区０３−Ｓｉ０２など三成
分系以上の多成分系のものがある。

以下この発明を実施例に従って詳述せる。

実施例 原料であるＺｎ○粉末を６００〜８００００で２時間仮
焼した後、ガラス粉末を第１表に示す比率の磁器が得ら
れるように調合して同時に有機／ゞィンダとともに緑式
ミルで粉砕混合した。

ここで使用したガラス粉末は振動ミルにて４０肌ｅｓｈ
前後に粉砕したものを使用した。次に脱水、乾燥したの
ち整粒した。こののち粉末を１０００ｋ９／鮒の圧力で
加圧し、直径１０仇舷、厚さ５肌の円板に成型した。さ
らに成型円板を９００〜１２００ｑｏで２時間焼成して
、ガラスを含むターゲット試料を作成した。なお、第１
表中参考例である試料番号１の焼成温度は１２５０ｑｏ
である。得られたターゲットの比抵抗、理論密度に対す
る焼成密度の百分率（凝結密度／理論密度ｘｌｏｏ）を
測定したところ、第１表に示すような結果が得られた。

ここで酸化亜鉛の理論密度は５．６７タ′のとした。第
１表中、試料番号１はガラスを添加していない従来のも
のであり、それ以外はこの発明にかかるものである。略 妹 」 雌 中や ふビ Ａ塁 奉遷 ‐Ｑ ′、〇 め三 おき− 謡薫き 新≦さ 欄 ※・ 次にターゲットの密度分布を調べるため、第１図のよう
にターゲットの中心から０、１０、２０、３０、４０肌
間隔に一辺約１０×１仇舷、厚さ３〜４側の正方形板を
切り出した。

切り出した磁器の両面および周囲を研磨し、表面上に薄
いワックス層を付着させ、焼結密度の測定試料とした。
密度の測定はへキサクロールー１・３−ブタジヱン（２
０ｑｏでの密度１．６８２多′塊）を浸簿液としアルキ
メデス法により行った。

第２表は各測定位置での焼結密度およびその標準偏差（
り）を示したものである。第２表 ※ 参考例 第２表からこの発明によるものは焼結磁器の位置におけ
る密度バラッキ、すなわち。

が大幅に改善されていることがわかる。次に上記したタ
ーゲットを用いて高周波スパッタリング法により酸化亜
鉛の圧電結晶膜を作成した。

第２図は高周波スパッタリング法のうち高周波２極スパ
ッタリング法を実施するための装置を示す。

１は気密容器（ベルジャ）を示し、この気密容器１には
一対の平行平板状の陰極２と陽極３が配置されている。

陰極２の上には上記した各ターゲット試料４が固定され
る。５はシャツ夕である。

陽極３には被着物となるガラス、金属などの基板６が固
定され、この基板６はスパッタリング中で２００〜５０
０ｑｏの範囲で加熱される。７は排気孔、８はガス導入
口である。

高周波スパッタリングをするには、気密容器１を密封し
たのち排気孔７から１×１０‐６ｔｏｎ以上の真空度に
なるように排気する。

次にガス導入口からアルゴン、酸素あるいは酸素とアル
ゴンの混合ガスを導入し、ガス圧が１×１０‐１〜１×
１０‐３ｔｏｍになるようにする。陰極２には高周波電
源９により高周波電圧を印加する。ターゲット試料４に
は単位面積当たり２〜ｌＯＷ／洲の高周波電力を供給す
る。酸化亜鉛の圧電結晶膜は実際に次のスパッタリング
条件により作成した。

混合ガス比；アルゴン：酸素＝９の容量％：１彼容量％
圧 力：２×１０‐父ｏｒｒ高周波電源の周波数；１３
．捌け比 高周波電源の電力；６Ｗ／の 被着面のガラス基板温度；３５０ｏｏ 上記した条件によりスパッタリングを行い、圧電結晶膜
の膜質および密着性を調べたところ第１表に示すような
結果であった。

第１表からガラスを含有させることにより膜質が良好で
しかも基板との密着性の良い圧電結晶膜を得ることがで
きる。基板と圧電結晶膜の密着性が良いのはガラス成分
があたかも接着剤のような働きをしているためと推察で
きる。さらに、各ターゲット試料に印加できる最大入力
電力と焼結密度の関係を測定したところ、第３図のよう
な結果を示した。

なおターゲット試料は２の固の平均値で、そのバラッキ
も第３図に示した。第３図からこの発明によるものは従
来のものにくらべ最大入力電力が２倍以上となり、結晶
膜の形成速度を２倍以上にすることができ、量産性を高
めることができるという効果を有する。

上記した実施例で使用したガラス粉末は第１表に掲げた
ガラス化範囲にあるガラスを粉砕したものである。

なお、この発明におし、認・酸化亜鉛にガラスを含有さ
せる範囲は０．０１〜６０．鮫重量％の範囲にあればよ
い。

つまり、ガラスが０．０１重量％に満たなければ糠給密
度、比抵抗は大きくならず、６０．の重量％を越えると
得られた膜の酉己向性が悪くなる。また、ガラス成分は
上記したガラスの粉砕物の他、調合時等にこれらガラス
成分組成になる様にそれぞれのガラス構成元素を添加し
ても同機の効果が得られることは容易に類推される。さ
らに、上記した実施例のほかに他のガラス成分を含有さ
せても同様な効果が得られる。さらにまた、ターゲット
試料の比抵抗を上げることのできるアルカリ金属なども
ガラス粉末として存在させることができるため、酸化亜
鉛磁器に容易に含有せしめることができる。以上のよう
にこの発明によれば、従来のターゲットにくらべ焼結温
度が低く、高密度でその密度バラッキが１枚のターゲッ
ト内で小さなものが得られる。

また、最大入力電力の大きなものが得られ、しかも結晶
膜の品質の良いものが量産性よく得られるという効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はターゲット試料から焼結密度を測定するための
試料を切り出すための説明図、第２図は高周波２極スパ
ッタリング装置、第３図はターゲット試料に印加できる
最大入力電力と焼結密度の関係を示す図である。 １・・・・・・気密容器、２・・・・・・陰極、３・・
・・・・陽極、４・・・・・・ターゲット、６・・・・
・・基板。 鏡ｌ図祭２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高周波スパツタリングに用いるターゲツトとして、
   酸化亜鉛にガラスを含有させたことを特徴とする高周波
   スパツタリング用酸化亜鉛系磁器。