JP2005264206A

JP2005264206A - スパッタリング用ターゲット、その製造方法及び光導波路用薄膜の形成方法

Info

Publication number: JP2005264206A
Application number: JP2004076311A
Authority: JP
Inventors: Susumu Suzuki; すすむ鈴木; Hiromi Kondo; 裕己近藤; Hideaki Hayashi; 英明林; Motoji Ono; 元司小野; Naoki Sugimoto; 直樹杉本
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】Ｂｉ_２Ｏ_３系ガラス薄膜を長時間にわたって、安定した組成で製膜でき、屈折率等の物性についても再現性よく製膜できるスパッタリング用ターゲット、その製造方法及び光導波路用薄膜の形成方法の提供。基板１１上に、クラッド膜１２、１４及びコア膜１３からなる光導波路を形成する。
【解決手段】Ｂｉ_２Ｏ_３及びＳｉＯ_２を成分とし、かつ、Ｇａ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３及びＴｍ_２Ｏ_３からなる群より選ばれる１以上を成分とする組成のガラス状の物質であるスパッタリング用ターゲット。
【選択図】図１

Description

本発明は、スパッタリング用ターゲット、その製造方法及び光導波路用薄膜の形成方法に関する。

近年、通信サービスの多様化に対応するために、伝送容量の拡大を図る波長多重光通信方式（以下、ＷＤＭという）が提案されている。このような、ＷＤＭにおける光増幅器には、Ｅｒ等の希土類元素の添加された石英系ガラスからなるコアを使用した光ファイバが使用されている。しかし、石英系ガラスファイバでは、波長幅Δλが小いため、所望の伝送容量を得ることが困難であった。また、光増幅率も小さいために、ファイバ長さを数十ｍ、長いものでは数ｋｍにしなければならないことがあり、光増幅器の小型化が困難であるという問題があった。

このような問題を解決するために、光ファイバとして、コアが石英系ガラスでなくＢｉ_２Ｏ_３系ガラスである光ファイバが提案されており（特許文献１）、この光ファイバを使用するとファイバ長さが６ｃｍでも所望の光増幅ができる。また、よりコンパクトな光増幅器を得るには、基板上にクラッドと光増幅機能を有するコアを形成した光導波路が好ましく、特にＥｒ等の希土類元素を添加したＢｉ_２Ｏ_３系ガラスからなるコアを使用した光導波路の開発が行われている。図１に、一般的な光導波路の断面の概念図を示す。図１に記載のとおり、光導波路は、基板１１上に、下層クラッド１２と上層クラッド１４が形成され、その間にコア１３が形成される構成よりなる。

ここで、光導波路のクラッド及びコアとして使用されるＢｉ_２Ｏ_３系ガラスの薄膜はＢｉ_２Ｏ_３を主成分とし、他にＳｉＯ_２等数種類の成分を含んでいる。これらのガラスは、薄膜と同じ成分のターゲットを使用して高周波スパッタリング法により製膜することが検討されている（特許文献２）。しかし、このスパッタリング法により製膜された膜が光導波路のクラッド及びコアとして使用されるためには、膜の屈折率及び膜組成が所望の値に精密に制御され、かつ、ロット毎の再現性が良好であることが必要である。

従来より、このＢｉ_２Ｏ_３系の多成分のガラス薄膜を作製するためのターゲットはＢｉ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等の原料粉末を混合し、７００〜９００℃で、５〜３０ＭＰａの圧力でホットプレス法により焼結させて作製する。しかし、この方法で作製されたターゲットは、各成分が均一に結合しにくいため、このターゲットを使用してスパッタリングを行うと、膜組成とターゲット組成がずれやすくなり、膜組成及び膜の屈折率等の特性を安定的に製膜することが困難であった。また、スパッタリングを行いつづけると、時間がたつうちに、プラズマの影響によりターゲット表面の組成が徐々に変化して、ロット間の膜組成、膜屈折率の再現性が悪くなるという問題があった。

特開２００１−１０２６６１号公報（段落番号００１０）特開２００３−２６２７５１号公報（特許請求の範囲）

本発明は、Ｂｉ_２Ｏ_３系ガラス薄膜を長時間にわたって、安定した組成で製膜でき、屈折率等の物性についても再現性良く製膜できるスパッタリング用ターゲット、その製造方法及び光導波路用薄膜の形成方法を提供することを目的とする。

本発明は、Ｂｉ_２Ｏ_３及びＳｉＯ_２を成分とし、かつ、Ｇａ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３及びＴｍ_２Ｏ_３からなる群より選ばれる１以上を成分とする組成のガラス状の物質であるスパッタリング用ターゲットを提供する。

また、本発明では、前記ターゲットの組成が、質量％で次のとおりであるスパッタリング用ターゲットを提供する、
Ｂｉ_２Ｏ_３３５〜９０％、
ＳｉＯ_２２〜４０％、
Ｇａ_２Ｏ_３０〜５５％、
Ａｌ_２Ｏ_３０〜５０％、
Ｂ_２Ｏ_３０〜１０％、
Ｌａ_２Ｏ_３０〜１０％、
Ｅｒ_２Ｏ_３＋Ｔｍ_２Ｏ_３０〜１０％。

また、本発明では、Ｂｉを含む物質及びＳｉを含む物質と、さらに、Ｇａを含む物質、Ａｌを含む物質、Ｂを含む物質、Ｌａを含む物質、Ｅｒを含む物質及びＴｍを含む物質からなる群より選ばれる１以上とを混合して混合物を調製する工程、該混合物を溶融した後、冷却してガラス状の物質を得る工程、を経ることを特徴とするスパッタリング用ターゲットの製造方法を提供する。

また、本発明では、Ｂｉを含む物質及びＳｉを含む物質と、さらに、Ｇａを含む物質、Ａｌを含む物質、Ｂを含む物質、Ｌａを含む物質、Ｅｒを含む物質及びＴｍを含む物質からなる群より選ばれる１以上とを混合して混合物を調製する工程、該混合物を溶融した後、冷却してガラス状の物質を得る工程、さらに、該ガラス状の物質を粉砕して得られた粉砕物を焼結して焼結物を得る工程、を経ることを特徴とするスパッタリング用ターゲットの製造方法を提供する。

また、本発明では、スパッタリング法により薄膜を形成する方法において、前記スパッタリング用ターゲットを使用することを特徴とする光導波路用薄膜の形成方法を提供する。

本発明により、長時間において、膜の組成を精密に制御することが可能で、屈折率の再現性も良好な、Ｂｉ_２Ｏ_３系ガラス薄膜を製膜することができるスパッタリング用ターゲットを提供することができる。また、本発明の方法により得られる薄膜は、安定した組成で、屈折率の再現性も良好である。

本発明におけるスパッタリング用ターゲットは、Ｂｉ_２Ｏ_３及びＳｉＯ_２を成分とし、かつ、Ｇａ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３及びＴｍ_２Ｏ_３からなる群より選ばれる１以上を成分とする組成のガラス状の物質であることにより、各成分が均一で、より完全に化学結合した状態であることを特徴とする。このため、本発明のターゲットを使用してスパッタリングを行った際、各成分によるスパッタリング率の差がほとんどなく、得られる膜の組成とターゲットの組成とのずれが小さく製膜することができるので膜の組成を制御しやすいので好ましい。さらに、ターゲットにおいて各成分がより強固に化学結合しているために長時間スパッタリングを行ってもターゲット表面の組成が変化することがなく均一に安定しているため、得られる膜の組成におけるターゲットの使用時間に対する依存性も小さくなり、膜の屈折率の再現性が向上するので好ましい。

本発明のターゲットの組成は、質量％で、Ｂｉ_２Ｏ_３：３５〜９０％、ＳｉＯ_２：２〜４０％、Ｇａ_２Ｏ_３：０〜５５％、Ａｌ_２Ｏ_３：０〜５０％、Ｂ_２Ｏ_３：０〜１０％、Ｌａ_２Ｏ_３：０〜１０％、Ｅｒ_２Ｏ_３＋Ｔｍ_２Ｏ_３：０〜１０％であることが好ましい。このターゲットを使用して製膜された膜は光導波路用の膜として使用することができる。なお、光導波路用の膜として使用する場合、クラッド用としては、Ｅｒ_２Ｏ_３＋Ｔｍ_２Ｏ_３は０％であることが好ましく、コア用として使用する場合は、Ｅｒ_２Ｏ_３＋Ｔｍ_２Ｏ_３を０．０１〜１０％含有することが好ましい。さらに、コア用の薄膜を製膜する場合には、上記組成に、Ｙｂ_２Ｏ_３を０．１〜１０％含有することが好ましい。また、これらの成分以外のその他の成分を合計で２５％以下、好ましくは１５％以下の範囲で含有してもよい。

ここで、本発明により作製されるターゲットにおける各成分の制限する理由については、次のとおりである。

Ｂｉ_２Ｏ_３は３５〜９０％であることが好ましい。Ｂｉ_２Ｏ_３が３５％未満であると、製膜して得られる膜のＢｉ_２Ｏ_３も３５％未満となり、光増幅率又は非線形性が低下するので好ましくなく、９０％超であると、得られる膜のＢｉ_２Ｏ_３も９０％超となり、ガラス化しにくくなるので好ましくない。また、Ｅｒ_２Ｏ_３又はＴｍ_２Ｏ_３を含む場合には、それらを高濃度に均一に分散することができるので、光増幅機能を有するコア材用のターゲットとして使用した場合、得られた膜における濃度消光が抑制されるので好ましい。Ｂｉ_２Ｏ_３は６０〜８５％が特に好ましい。

ＳｉＯ_２は２〜４０％であることが好ましい。これにより、ターゲットを作製する際のガラス安定性を高める効果があるので好ましい。ＳｉＯ_２が２％未満であると、ガラス安定性の効果が小さいため好ましくなく、４０％超であると、得られる膜の屈折率が小さくなり、光増幅率又は非線形性が低下するので好ましくない。ＳｉＯ_２は３〜１５％が特に好ましい。

Ｇａ_２Ｏ_３は０〜５５％であることが好ましい。Ｇａ_２Ｏ_３が０．０１％以上含有されることにより、ターゲットの熱的安定性を高める効果があるので好ましい。Ｇａ_２Ｏ_３が５５％超であると、ターゲット組成物を溶融して、冷却した際に、得られるターゲットが結晶化しやすくなるので好ましくない。Ｇａ_２Ｏ_３を含有する場合には３０％以下が特に好ましい。

Ａｌ_２Ｏ_３は０〜５０％であることが好ましい。Ａｌ_２Ｏ_３が０．０１％以上含有されることにより、ターゲットの熱的安定性を高める効果があるので好ましい。Ａｌ_２Ｏ_３が５０％超であると、ターゲット組成物を溶融して、冷却した際に、得られるターゲットが結晶化しやすくなるので好ましくない。Ａｌ_２Ｏ_３を含有する場合には３０％以下が特に好ましい。

Ｂ_２Ｏ_３は０〜１０％であることが好ましい。Ｂ_２Ｏ_３が０．０１％以上含有されることにより、Ｅｒ_２Ｏ_３、Ｔｍ_２Ｏ_３を含有した場合に得られる膜のアップコンバージョンを抑制し、光増幅効率を安定に制御する効果があるので好ましい。Ｂ_２Ｏ_３が１０％超であると、膜中のガラスマトリックスのフォノンエネルギーが変化して、Ｅｒ_２Ｏ_３、Ｔｍ_２Ｏ_３による光増幅効率が減少するので好ましくない。

Ｌａ_２Ｏ_３は０〜１０％であることが好ましい。Ｌａ_２Ｏ_３が０．０１％以上含有されることにより、Ｅｒ_２Ｏ_３又はＴｍ_２Ｏ_３を含有した場合に、得られる膜のＥｒ_２Ｏ_３又はＴｍ_２Ｏ_３の分散性を向上させ、濃度消光を抑制する効果があるので好ましい。Ｌａ_２Ｏ_３が１０％超であると、ターゲット組成物を溶融して、冷却した際に、得られるターゲットが結晶化しやすくなるので好ましくない。

Ｅｒ_２Ｏ_３及びＴｍ_２Ｏ_３をからなる群より選ばれる１以上の化合物は０〜１０％であることが好ましい。Ｅｒ_２Ｏ_３及びＴｍ_２Ｏ_３をからなる群より選ばれる１以上の化合物が０．０１％以上含有されることにより、得られる膜の光増幅の効果があるので好ましい。これらの成分が１０％超であると、ターゲット組成物を溶融して、冷却した際に、得られるターゲットが結晶化しやすくなるので好ましくない。Ｅｒ_２Ｏ_３及びＴｍ_２Ｏ_３をからなる群より選ばれる１以上の化合物は５％以下が特に好ましい。

Ｙｂ_２Ｏ_３は０〜１０％であることが好ましい。Ｙｂ_２Ｏ_３が０．０１％以上含有されることにより、Ｅｒ_２Ｏ_３又はＴｍ_２Ｏ_３を含有した場合に、得られる膜の濃度消光を抑制する効果があるので好ましい。Ｙｂ_２Ｏ_３が１０％超であると、ターゲット組成物を溶融して、冷却した際に、得られるターゲットが結晶化しやすくなるので好ましくない。Ｙｂ_２Ｏ_３は５％以下が特に好ましい。

また、本発明では、光導波路用薄膜のうち、コア用の薄膜を製膜する場合のターゲットとしては、Ｂｉ_２Ｏ_３：６０〜８５％、ＳｉＯ_２：２〜４０％、Ｇａ_２Ｏ_３：５〜２５％、Ａｌ_２Ｏ_３：０〜５％、Ｂ_２Ｏ_３：０〜１０％、Ｌａ_２Ｏ_３：０〜１０％、Ｅｒ_２Ｏ_３＋Ｔｍ_２Ｏ_３：０．０１〜１０％、Ｙｂ_２Ｏ_３：０〜１０％であることが最も好ましい。

また、本発明において、ターゲットには、適宜、Ｓｂ_２Ｏ_３、ＰｂＯ、ＳｎＯ_２及びＴｅＯ_２からなる群から選ばれる１種以上の酸化物を含有することができる。これらの成分は、製膜して得られる膜の屈折率を大きくする効果があるので好ましい。Ｓｂ_２Ｏ_３、ＰｂＯ、ＳｎＯ_２及びＴｅＯ_２からなる群から選ばれる１種以上の酸化物は質量％で、ターゲットの全質量の１０〜６０質量％であることが好ましい。これらの成分が１０％未満であると、Ｅｒ_２Ｏ_３又はＴｍ_２Ｏ_３を含有した場合に、形成された膜を使用した光導波路の光増幅率及び非線形性が低下するので好ましくなく、６０％超であると、ターゲットを作製する際に、原料成分がガラス化しにくくなるので好ましくない。

また、ターゲットを作製するための原料には、適宜必要に応じて、酸化剤としてＣｅＯ_２、等を含有することが好ましい。また、前述のＴｅＯ_２、Ｓｂ_２Ｏ_３を含有する場合には、これらも酸化剤として作用するので好ましい。これらの酸化剤を含有することにより、ターゲット組成物を溶融してガラス化する際に、例えば、Ｂｉ_２Ｏ_３が還元されてＢｉとなるのを防ぐ役割をするので好ましい。これにより、容器として白金を使用した場合、金属Ｂｉ等による白金の腐食を防止する役割をするので好ましい。

本発明のターゲットの製造法は好ましい態様として下記に示す２つ挙げられる。

一つ目の態様としては、原料となる組成物を混合して混合物を調整する工程、該混合物を溶融した後、冷却してガラス状の物質を得る工程を経る方法である。これにより、緻密なターゲットができるため水分等がはいりにくくなるので好ましい。

また、二つ目の態様としては、原料となる組成物を混合して混合物を調整する工程、該混合物を溶融した後、冷却してガラス状の物質を得る工程、さらに、該ガラス状の物質を粉砕して得られた粉砕物を焼結して焼結物を得る工程、を経る方法である。これにより、得られるターゲットの強度が向上するため、亀裂等の入りにくいターゲットが得られるので好ましい。

本発明の製造方法では、上記２つの態様ともに、原料を溶融して、冷却することによりガラス状の物質とすることを特徴とする。

原料を溶融する温度は９５０〜１３００℃が好ましく、溶融する時間は３０分以上であることが好ましい。これにより、完全に溶融し、清澄な溶融物が得られる。この後、室温まで自然冷却することにより、ガラス状の物質として得られる。

原料の混合物を溶融、冷却してガラス化する際の雰囲気は、大気中であることが好ましい。また、ターゲット中に水分が混入すると、光導波路、特に、Ｅｒ_２Ｏ_３又はＴｍ_２Ｏ_３を含んだコア膜用の光導波路の場合、光増幅特性が低下するおそれがあるため雰囲気は、乾燥ヘリウム、アルゴン等の乾燥雰囲下が特に好ましい。同様に、ガラス化されたバルクガラスを粉砕する際や、ターゲットの成形、加工の工程においても、前記の乾燥雰囲下で行うことが好ましい。

得られたガラス状の物質を粉砕する場合には、適宜公知の方法、乳鉢やボールミル等を使用する方法が挙げられる。粉砕は、平均粒径１００μｍ以下の粒子にまで行うことが好ましく、２０μｍ以下の粒子にまで行うことが特に好ましい。得られた粉砕物は、型に集められて、圧力５〜３０ＭＰａで、７００〜９００℃で焼結することが好ましい。これにより、粉砕物の粒子同士が融着し、緻密な組織上の構造を持つことができるので好ましい。

本発明の製造方法では、原料となる組成物は、Ｂｉを含む物質及びＳｉを含む物質と、さらに、Ｇａを含む物質、Ａｌを含む物質、Ｂを含む物質、Ｌａを含む物質、Ｅｒを含む物質及びＴｍを含む物質からなる群より選ばれる１種以上とを混合して、混合物を調製する。原料となるＢｉを含む物質及びＳｉを含む物質と、さらに、Ｇａを含む物質、Ａｌを含む物質、Ｂを含む物質、Ｌａを含む物質、Ｅｒを含む物質及びＴｍを含む物質からなる群より選ばれる１種以上とは、それぞれ、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｇａ、Ａｌ、Ｂ、Ｌａ、Ｅｒ、Ｔｍの元素を含む物質であれば、金属元素単体、酸化物、ハロゲン化物、炭素化物又はこれらの元素の２種以上を含む複合酸化物等のどんな物質でもよいが、１種の元素の酸化物であることが好ましい。酸化物としては、例えば、Ｂｉ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、Ｇａ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３、Ｔｍ_２Ｏ_３を使用することが特に好ましい。また、これらの酸化物は、粉末であることが好ましい。なお、Ｅｒ_２Ｏ_３又はＴｍ_２Ｏ_３を含む場合の光導波路のコア膜用のターゲットを作製するには、上記の組成にＹｂを含む物質を含有することが好ましく、上記組成物と同様、ハロゲン化物、炭素化物等のどんな化合物でもよいが、酸化物であることが好ましい。酸化物としては、例えば、Ｙｂ_２Ｏ_３挙げられる。また、使用する原料の平均粒径については、平均粒径３０μｍ以下のものが好ましい。

本発明で得られたターゲットは、適宜、成型して、バッキングプレートへボンディングして使用できる。成型方法としては、切断や研摩による方法が挙げられる。バッキングプレートとしては、銅、ステンレス鋼等のものが使用でき、ボンディング方法としては、インジウムによるボンディングが挙げられる。

本発明により得られるターゲットを使用して、スパッタリング法で製膜することにより、ターゲットとほぼ同じ組成の薄膜も容易に形成できる。また、本発明により得られるターゲットは金属酸化物の安定な物質で形成されていることから、特別な取り扱いは必要とせず容易である。本発明で得られるターゲットは、スパッタリング法としては、ＲＦスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、レーザーアブレーション法等に使用できる。

スパッタリングは、適宜必要に応じた条件で行うことができる。スパッタリングを行う雰囲気としては、アルゴン、酸素の混合ガス雰囲気下で行われることが好ましい。酸素の流量比は全体のガス流量に対して１〜５％が好ましく、圧力は０．１〜０．３Ｐａであることが好ましい。また、スパッタリングは、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波放電で行い、ターゲットへの投入電力は、１〜５Ｗ／ｃｍ^２であることが好ましい。また、スパッタリングする際の基板の温度は２０〜１５０℃で行うことが好ましい。基板の温度が１５０℃超であると、Ｂｉが揮散するため、得られる膜中でのＢｉの濃度が低下するので好ましくない。

薄膜を形成するための基板としては、ヤング率が５０ＧＰａ以上の物質であることが好ましい。このような物質として、Ｓｉ、ＧａＡｓ、Ａｌ_２Ｏ_３（サファイアも含む）、ＭｇＯ、等の結晶、石英ガラス、ソーダライムシリカガラス、無アルカリガラス等のガラスが挙げられる。基板の形状は限定されないが、薄膜が形成される面は典型的には平面であることが好ましい。また、基板の厚さは０．３〜２０ｍｍが好ましい。なお、基板としては、上述したＳｉ等の基板に限定されず、当該基板上に薄膜が形成されたものも使用することができる。

本発明において、得られるスパッタリング用ターゲットを使用して得られた薄膜は、本発明のターゲットとほぼ同じ組成のものが得られるので好ましい。この得られた薄膜は、光導波路材料として使用することができる。本発明において、薄膜の厚さは、適宜、必要に応じて設定されるが、１〜２０μｍが好ましく、３〜１０μｍが特に好ましい。

以下に、例１、２（実施例）及び例３（比較例）を示す。例１〜３において、屈折率はメトリコン社製の屈折率測定器（商品名：２０１０型プリズムカプラ）を使用して、波長１３０４ｎｍで測定した。なお、以下、特に言及しない限り、質量％は％であらわす。

［例１］
以下に示す高純度化学研究所社製の粉末状試薬について、それぞれ、
Ｂｉ_２Ｏ_３（純度９９．９９９％、平均粒径２０μｍ）が７５．４％、
ＳｉＯ_２（純度９９．９％、平均粒径４μｍ）が６．６％、
Ｇａ_２Ｏ_３（純度９９．９％、平均粒径２０μｍ）が１２．７％、
Ａｌ_２Ｏ_３（純度９９．９％、平均粒径２０μｍ）が１．４％、
Ｂ_２Ｏ_３（純度９９．９％、平均粒径２０μｍ）が１．３％、
Ｌａ_２Ｏ_３（純度９９．９％、平均粒径２０μｍ）が１．７％、
Ｅｒ_２Ｏ_３（純度９９．９％、平均粒径２０μｍ）が０．７％、
ＣｅＯ_２（純度９９．９％、平均粒径２０μｍ）が０．１％
の割合で調合した後、らいかい機により乾式で混合して混合物を得た。この混合物を電気炉で１１５０℃に加熱して溶融し、その後、ステンレス板上に流し出して、放冷したところ、直径１０１．６ｍｍの円形のガラス化した生成物が得られた。得られた生成物を厚み３ｍｍまで研削し、スパッタ装置用のバッキングプレートに接着剤としてインジウムを使用してボンディングすることによりスパッタリング用ターゲットＴ１を作製した。

このターゲットＴ１を使用してスパッタリングして、ソーダライムシリカガラス円形基板（厚み１ｍｍ、直径７６．２ｍｍ）上に厚み約４μｍの膜Ｆ１を形成した。なお、スパッタリングの際、基板は加熱せず、スパッタリング用ガスとしてＡｒ及びＯ_２をそれぞれ標準状態換算で流量３０ｓｃｃｍ、０．７５ｓｃｃｍでチャンバ内に導入し、圧力０．３Ｐａの状態で、ターゲットＴ１への高周波電力１．２３Ｗ／ｃｍ^２で、１６時間製膜を行った。得られた膜Ｆ１をＸ線回折で測定したところ、回折ピークは認められなかった。得られた膜Ｆ１のＢｉ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２のモル比を縦軸に、ターゲットＴ１のＢｉ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２のモル比を横軸にして図２の点アに示す。図２より、膜Ｆ１とターゲットＴ１のＢｉ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２のモル比は、ほぼ一致することがわかる。

また、引き続き製膜した際の膜Ｆ１の屈折率とターゲットＴ１の使用時間との関係を図３の折れ線アに示す。図３により、スパッタリングによるターゲットＴ１の使用時間が１３０時間経過した後も、膜Ｆ１の屈折率の値は、製膜当初の値とほぼ同じ値であり、ターゲットＴ１の使用時間に関わらず、屈折率が再現性よく製膜されていることがわかる。

［例２］
例１と同じ、以下に示す粉末状試薬について、それぞれ、
Ｂｉ_２Ｏ_３が７７％、
ＳｉＯ_２が７．９％、
Ｇａ_２Ｏ_３が１０．４％、
Ａｌ_２Ｏ_３が２．８％、
Ｌａ_２Ｏ_３が１．８％、
ＣｅＯ_２が０．１％
の割合で調合した後、例１と同様の操作を行い、直径約５０ｍｍ、長さ約５０ｍｍ、重さ約３００ｇのバルクガラスを得た。

このバルクガラスをメノウ乳鉢を使用して、粉砕して平均粒径１０μｍの粒状粉末を得た。この粉末をカーボン製の直径１０ｃｍ、厚さ１０ｍｍの円筒状の型に入れ、圧力２０ＭＰａで、温度８００℃に加熱して焼結物を得た。得られた焼結物の円周、表裏両面を研磨して成形した後、例１と同様にして操作を行い、ターゲットＴ２を作製した。

例１において、ターゲットＴ２を使用する以外は、同様にして操作を行い、ソーダライムシリカガラス円形基板上に厚み４μｍの膜Ｆ２を形成した。得られた膜Ｆ２をＸ線回折で測定したところ、回折ピークは認められなかった。また、例１と同様、得られた膜Ｆ２のＢｉ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２のモル比を縦軸に、ターゲットＴ２のＢｉ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２のモル比を横軸にして図２の点イに示す。例１と同様、図２により、膜Ｆ２とターゲットＴ２のＢｉ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２のモル比は、ほぼ一致することがわかる。

また、例１と同様、引き続き製膜した際の膜Ｆ２の屈折率とターゲットＴ２の使用時間との関係を図３の折れ線イに示す。図３により、スパッタリングによるターゲットＴ２の使用時間が３３０時間経過した後も、膜Ｆ２の屈折率の値は、製膜当初の値とほぼ同じ値であり、ターゲットＴ２の使用時間に関わらず、屈折率が再現性よく製膜されていることがわかる。

［例３］
例１と同じ、下記粉末状試薬について、それぞれ、
Ｂｉ_２Ｏ_３が６７％、
ＳｉＯ_２が８．７％、
Ｇａ_２Ｏ_３が１３．９％、
Ａｌ_２Ｏ_３が１．５％、
Ｂ_２Ｏ_３が１．４％、
Ｌａ_２Ｏ_３が５．８％、
Ｅｒ_２Ｏ_３が１．６％
の割合で調合して、らいかい機により乾式混合して混合物を得た。この混合物を使用して、例２と同様にして操作を行い、カーボン製の円筒状の型を使用して加熱して、焼結物を得た。得られた焼結物の円周、表裏両面を研磨して成形した後、例１と同様にして操作を行い、ターゲットＴ３を作製した。

例１と同様にして操作を行い、ターゲットＴ３を使用してスパッタリングを行い、ソーダライムシリカガラス円形基板上に厚み４μｍの膜Ｆ３を形成した。得られた膜Ｆ３をＸ線回折で測定したところ、回折ピークは認められなかった。また、例１と同様、膜Ｆ３のＢｉ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２のモル比と、ターゲットＴ３のＢｉ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２のモル比の関係を図２に点ウで示す。ターゲットＴ３のＢｉ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２のモル比に比べて、膜Ｆ３のモル比Ｂｉ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２が、大きくずれていることがわかる。

また、例１と同様、引き続き製膜した際の膜Ｆ３の屈折率とターゲットＴ３の使用時間との関係を図４に示す。図４により、ターゲットＴ３の使用時間の増加とともに膜Ｆ３の屈折率が徐々に減少することがわかり、また、ターゲットＴ３の使用時間が１７０時間経過した後では、膜Ｆ３の屈折率の値は、製膜当初の値に比べて約０．００５も小さくなることも確認される。

本発明のスパッタリング用ターゲットを使用することにより得られる薄膜は、光導波路として使用することができ、Ｅｒ_２Ｏ_３又はＴｍ_２Ｏ_３を含有する場合には、光増幅導波路、非線形光導波路等に好適である。

一般的な光導波路の断面の概念図。例１〜３において、得られたターゲットを使用して製膜した膜のＢｉ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２モル比（縦軸）と、ターゲットのＢｉ_２Ｏ_３／ＳｉＯ_２モル比（横軸）との関係を示した図。例１、２において、得られたターゲットを使用して製膜した膜の屈折率とターゲットの使用時間との関係を示した図。例３において、得られたターゲットを使用して製膜した膜の屈折率とターゲットの使用時間との関係を示した図。

符号の説明

１１：基板
１２：下地クラッド膜
１３：コア膜
１４：上地クラッド膜

Claims

Ｂｉ_２Ｏ_３及びＳｉＯ_２を成分とし、かつ、Ｇａ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｅｒ_２Ｏ_３及びＴｍ_２Ｏ_３からなる群より選ばれる１以上を成分とする組成のガラス状の物質であるスパッタリング用ターゲット。
前記ターゲットの組成が、質量％で次のとおりである請求項１に記載のスパッタリング用ターゲット、
Ｂｉ_２Ｏ_３３５〜９０％、
ＳｉＯ_２２〜４０％、
Ｇａ_２Ｏ_３０〜５５％、
Ａｌ_２Ｏ_３０〜５０％、
Ｂ_２Ｏ_３０〜１０％、
Ｌａ_２Ｏ_３０〜１０％、
Ｅｒ_２Ｏ_３＋Ｔｍ_２Ｏ_３０〜１０％。
Ｂｉを含む物質及びＳｉを含む物質と、さらに、Ｇａを含む物質、Ａｌを含む物質、Ｂを含む物質、Ｌａを含む物質、Ｅｒを含む物質及びＴｍを含む物質からなる群より選ばれる１以上とを混合して混合物を調製する工程、該混合物を溶融した後、冷却してガラス状の物質を得る工程、を経ることを特徴とするスパッタリング用ターゲットの製造方法。
Ｂｉを含む物質及びＳｉを含む物質と、さらに、Ｇａを含む物質、Ａｌを含む物質、Ｂを含む物質、Ｌａを含む物質、Ｅｒを含む物質及びＴｍを含む物質からなる群より選ばれる１以上とを混合して混合物を調製する工程、該混合物を溶融した後、冷却してガラス状の物質を得る工程、さらに、該ガラス状の物質を粉砕して得られた粉砕物を焼結して焼結物を得る工程、を経ることを特徴とするスパッタリング用ターゲットの製造方法。
スパッタリング法により薄膜を形成する方法において、請求項１又は２に記載のスパッタリング用ターゲットを使用することを特徴とする光導波路用薄膜の形成方法。