JP6996019B1 - スパッタリングターゲット材、及びスパッタリングターゲット材の製造方法 - Google Patents
スパッタリングターゲット材、及びスパッタリングターゲット材の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6996019B1 JP6996019B1 JP2021090434A JP2021090434A JP6996019B1 JP 6996019 B1 JP6996019 B1 JP 6996019B1 JP 2021090434 A JP2021090434 A JP 2021090434A JP 2021090434 A JP2021090434 A JP 2021090434A JP 6996019 B1 JP6996019 B1 JP 6996019B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- target material
- less
- piezoelectric
- knn
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000013077 target material Substances 0.000 title claims description 147
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 title claims description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 24
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 60
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 claims abstract description 50
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 42
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 17
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 16
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 118
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 107
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 79
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 62
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 48
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 46
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 42
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 37
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 18
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 14
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 9
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000002822 niobium compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000003112 potassium compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000003388 sodium compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract description 89
- 230000002950 deficient Effects 0.000 abstract description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 351
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 86
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 45
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 40
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 34
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 33
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 33
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 27
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 18
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 10
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 7
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 3
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N thulium atom Chemical compound [Tm] FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 1
- 241000877463 Lanio Species 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003923 SiC 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004121 SrRuO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAKZFDCCFWBSGH-UHFFFAOYSA-N [Ru].[Sr] Chemical compound [Ru].[Sr] QAKZFDCCFWBSGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N dioxoiridium Chemical compound O=[Ir]=O HTXDPTMKBJXEOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012489 doughnuts Nutrition 0.000 description 1
- 238000007580 dry-mixing Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NVDNLVYQHRUYJA-UHFFFAOYSA-N hafnium(iv) carbide Chemical compound [Hf+]#[C-] NVDNLVYQHRUYJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 1
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- UYLYBEXRJGPQSH-UHFFFAOYSA-N sodium;oxido(dioxo)niobium Chemical compound [Na+].[O-][Nb](=O)=O UYLYBEXRJGPQSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N strontium titanate Chemical compound [Sr+2].[O-][Ti]([O-])=O VEALVRVVWBQVSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
直径3インチ以上の主面を有する基板と、
前記基板上に製膜され、カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含み、ペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる圧電膜と、を備え、
前記圧電膜に対してX線回折測定を行った際における、(001)面のX線ロッキングカーブの半値幅が、前記圧電膜の主面における周縁部を除く内側の全域において、0.5°以上2.5°以下の範囲内に収まっている圧電積層体およびその関連技術が提供される。
スパッタリング法を用いて基板上に製膜されるKNN膜の膜質は、スパッタ製膜に用いられるターゲット材のプラズマに晒される面(以下、「スパッタ面」とも称する)における電磁場の強さや、KNN膜の下地となる膜(下地膜)の結晶の向き(結晶の配向)に強く影響を受けることが分かっている。KNN膜の膜質の面内均一性を向上させるために、基板を自公転させながらKNN膜をスパッタ製膜すること等も行われている。しかしながら、スパッタ面における電磁場の強さや下地膜の結晶の向きを調整(制御)したり、基板を自公転させながらスパッタ製膜を行ったりしたとしても、量産で用いられるような、直径3インチ以上の大径のスパッタ面を有するターゲット材を用い、直径3インチ以上の大径の基板上にKNN膜を製膜すると、KNN膜の主面内に、周囲に比べて膜質が局所的に劣る不良領域が、不可避的に出現してしまうという新規課題を、発明者等は発見した。なお、ここでいう不良領域とは、例えば、KNN膜に対してX線回折測定を行った際における、(001)面のX線ロッキングカーブの半値幅(以下、FWHM(001))の値が、0.5°以上2.5°以下の範囲内に収まらない局所的な領域のことをいう。
以下、本開示の一態様について図面を参照しながら説明する。
図1に示すように、本態様にかかる圧電膜を有する積層体10(以下、圧電積層体10とも称する)は、基板1と、基板1上に設けられた下部電極膜2と、下部電極膜2上に設けられた圧電膜(圧電薄膜)3と、圧電膜3上に設けられた上部電極膜4と、を備えている。なお、本態様では、1枚の基板1上に1つの積層構造体(少なくとも、下部電極膜2と、圧電膜3と、上部電極膜4とを積層させて形成した構造体)が設けられている場合を例に説明する。
配向率(%)={(001)ピーク強度/((001)ピーク強度+(110)ピーク強度)}×100
図4に、KNN膜3を有するデバイスモジュール30(以下、圧電デバイスモジュール30とも称する)の概略構成図を示す。上述の圧電積層体10を所定形状に成形することで、図4に示すような素子(デバイス)20(KNN膜3を有する素子20、以下、圧電素子20とも称する)が得られる。圧電デバイスモジュール30は、圧電素子20と、圧電素子20に接続される電圧印加手段11aまたは電圧検出手段11bと、を少なくとも備えている。電圧印加手段11aは、下部電極膜2と上部電極膜4との間に電圧を印加するための手段であり、電圧検出手段11bは、下部電極膜2と上部電極膜4との間に発生した電圧を検出するための手段である。電圧印加手段11a、電圧検出手段11bとしては、公知の種々の手段を用いることができる。
上述の圧電積層体10、圧電素子20、および圧電デバイスモジュール30の製造方法について説明する。
まず、主面の直径が3インチ以上の大径の基板1を用意し、基板1のいずれかの主面上に、例えばスパッタリング法により密着層6(例えばTi層)および下部電極膜2(例えばPt膜)をこの順に製膜する。なお、いずれかの主面上に、密着層6や下部電極膜2が予め製膜された基板1を用意してもよい。
温度(基板温度):100℃以上500℃以下、好ましくは200℃以上400℃以下
放電パワー:1000W以上1500W以下、好ましくは1100W以上1300W以下
雰囲気:アルゴン(Ar)ガス雰囲気
雰囲気圧力:0.1Pa以上0.5Pa以下、好ましくは0.2Pa以上0.4Pa以下
時間:30秒以上3分以下、好ましくは45秒以上2分以下
温度(基板温度):100℃以上500℃以下、好ましくは200℃以上400℃以下
放電パワー:1000W以上1500W以下、好ましくは1100W以上1300W以下
雰囲気:Arガス雰囲気
雰囲気圧力:0.1Pa以上0.5Pa以下、好ましくは0.2Pa以上0.4Pa以下
時間:3分以上10分以下、好ましくは4分以上8分以下、より好ましくは5分以上6分
以下
密着層6および下部電極膜2の製膜が終了したら、続いて、下部電極膜2上に、例えばRFマグネトロンスパッタリング法等のスパッタリング法によりKNN膜3を製膜する。このとき、K、Na、Nb、及びOを含み、ペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物の焼結体からなる後述のターゲット材100を用いる。ターゲット材100は、直径が3インチ以上であって周縁部を除く内側の全域において結晶の向きがランダムなスパッタ面101を有している。ターゲット材100の詳細については後述する。KNN膜3の組成比は、例えば、ターゲット材100の組成を制御することで調整可能である。
放電パワー:2000W以上2400W以下、好ましくは2100W以上2300W以下
雰囲気:Arガス+酸素(O2)ガスの混合ガス雰囲気
雰囲気圧力:0.2Pa以上0.5Pa以下、好ましくは0.2Pa以上0.4Pa以下
O2ガスに対するArガスの分圧(Ar/O2分圧比):30/1~20/1、好ましくは27/1~22/1
製膜温度:500℃以上700℃以下、好ましくは550℃以上650℃以下
製膜速度:0.5μm/hr以上2μm/hr以下、好ましくは0.5μm/hr以上1.5μm/hr以下
KNN膜3の製膜が終了したら、KNN膜3上に、例えばスパッタリング法により、上部電極膜4を製膜する。上部電極膜4を製膜する際の条件は、上述の下部電極膜2を製膜する際の条件と同様の条件とすることができる。これにより、図1に示すような圧電積層体10が得られる。
そして、得られた圧電積層体10をエッチング等により所定形状に成形する(所定パターンに微細加工を行う)。これにより、図4に示すような圧電素子20が得られ、圧電素子20に電圧印加手段11aまたは電圧検出手段11bを接続することで圧電デバイスモジュール30が得られる。エッチング方法としては、例えば、反応性イオンエッチング等のドライエッチング法、所定のエッチング液を用いたウェットエッチング法を用いることができる。
以下、KNN膜3をスパッタ製膜する際に用いるスパッタリングターゲット材100の構成について、図5を参照しながら詳細に説明する。ターゲット材100は、例えば、In等の接着剤を介してバッキングプレートに固着された後、スパッタ面101にプラズマが照射されるようにスパッタリング装置に装着される。なお、上述のように、「スパッタ面」とは、ターゲット材100が有する面のうち、スパッタ製膜時にプラズマに晒されることとなる面(スパッタ製膜時にイオンが衝突する面)である。
以下、スパッタ面全域において、比率Rが0.3以上5以下の範囲内に収まっているターゲット材100の製造方法について、図6を参照しながら詳細に説明する。
Kの化合物からなる粉体と、Naの化合物からなる粉体と、Nbの化合物からなる粉体と、を所定の比率で混合して混合物を得る処理(混合処理)と、
混合物に対して所定の圧力(荷重)を加えて成型加工して直径3インチ以上の成型体を得る処理(圧縮成型処理)と、
成型体の表面内の温度が全面にわたり800℃以上1150℃以下であって、表面から裏面へ向かう方向に10℃/mm以上で上昇する温度勾配を有する条件下で、1時間以上5時間以下、成型体を加熱して焼成して焼結体を得る処理(焼成処理)と、
を行う。なお、本態様では、圧縮成型処理と、焼成処理と、を同時に(一括で)行う場合について説明する。
焼成処理における加熱温度よりも低い温度で混合物を加熱して仮焼成する処理(仮焼成処理)と、
仮焼成後の混合物を粉砕する処理(粉砕処理)と、
をさらに行ってもよい。この場合、圧縮成型処理では、仮焼成後に粉砕した混合物に対して所定の圧力を加えることとなる。
Kの化合物からなる粉体と、Naの化合物からなる粉体と、Nbの化合物からなる粉体と、を所定の比率で混合して混合物を得る。
溶媒:エタノール等の有機溶媒または水
混合時間:5時間以上30時間以下、好ましくは10時間以上26時間以下
混合雰囲気:大気中
混合処理が終了したら、混合処理で得た混合物を、後述の焼成処理における加熱温度よりも低い温度で加熱して仮焼成する(仮焼成処理)。
加熱温度:650℃以上1100℃以下、好ましくは700℃以上900℃以下、より好ましくは700℃以上800℃未満であって、後述の焼成処理における加熱温度よりも低い温度
加熱時間:1時間以上50時間以下、好ましくは5時間以上40時間以下、より好ましくは10時間以上35時間以下
粉砕(混合)時間:3時間以上10時間以下、好ましくは5時間以上9時間以下
その他の条件は、上述の混合処理における条件と同様の条件とすることができる。
仮焼成・粉砕処理が終了したら、例えば図6に示す成型装置200を用い、仮焼成後に粉砕・混合して得た混合物に対して所定の圧力を加えて成型加工(圧縮成型)して成型体を得る処理(圧縮成型処理)と、成型体を所定条件下で加熱して焼成して焼結体を得る処理(焼成処理)と、を同時に行う。すなわち、圧縮成型処理を行いつつ焼成処理を行うホットプレス焼結を行う。
印加圧力(荷重):100kgf/cm2以上500kgf/cm2以下
加圧時間:1時間以上5時間以下、好ましくは2時間以上4時間以下
雰囲気:不活性ガス雰囲気又は真空雰囲気
焼成温度:800℃以上1150℃以下、好ましくは900℃以上1150℃以下、より好ましくは1000℃以上1150℃以下
温度勾配:成型体の表面から裏面へ向かう方向に10℃/mm以上、好ましくは、10℃/mm以上15℃/mm以下で上昇する勾配
焼成時間(加熱時間):1時間以上5時間以下、好ましくは2時間以上3時間以下
圧縮成型処理・焼成処理が終了したら、上述の成型装置200を用い、得られた焼結体に対して所定の熱処理を行う。熱処理は、焼結体の表面(スパッタ面101となる面)内の温度が均一(面内均一)になるように、温度センサ209が検出した温度に基づいてヒータ207a~207eの温度を制御しながら行うことが好ましい。
温度:600℃以上900℃以下、好ましくは700℃以上800℃以下
雰囲気:大気又は酸素含有雰囲気
時間:1時間以上20時間以下、好ましくは5時間以上15時間以下
熱処理が終了したら、必要に応じて熱処理後の成型体の外形や厚さを調整したり、表面を研磨して表面状態を整えたりする。これにより、図5に示すようなターゲット材100が得られる。
本開示によれば、以下に示す1つまたは複数の効果が得られる。
本態様は、以下の変形例のように変形することができる。なお、以下の変形例の説明において、上述の態様と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。また、上述の態様および以下の変形例は任意に組み合わせることができる。
圧電積層体10は、下部電極膜2を備えていなくてもよい。すなわち、圧電積層体10は、大径の基板1と、基板1上に製膜された大径のKNN膜3と、KNN膜3上に製膜された上部電極膜4(電極膜)と、を備えて構成されていてもよい。
上述の態様では、ターゲット材100を作製する際の混合処理において、Kの化合物からなる粉体(例えばK2CO3粉末)と、Naの化合物からなる粉体(例えばNa2CO3粉末)と、Nbの化合物からなる粉体(例えばNb2O5粉末)と、を所定の比率で混合させる場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、混合処理では、KおよびNbを含む化合物からなる粉体と、NaおよびNbを含む化合物からなる粉体と、を所定の比率で混合して混合物を得てもよい。
上述の態様や変形例では、混合処理や粉砕処理において、各粉体の混合方式が湿式混合である例について説明したが、これに限定されるものではない。混合処理における混合方式は乾式混合であってもよい。すなわち、混合処理において、アトライタ等の混合器を用いて各粉体を混合してもよい。
上述の態様では、圧縮成型処理と焼成処理とを同時に行う例、すなわちホットプレス焼結を行う例について説明したが、これに限定されない。例えば、圧縮成型処理を行った後、焼成処理を行ってもよい。すなわち、例えば図6に示す成型装置200を用い、治具208内の混合物210に対して所定の圧力を加えて圧縮成型して成型体を得た後、成型体を所定条件下で加熱して焼成し、焼結体を得てもよい。
温度:室温(25℃)以上、好ましくは25℃以上50℃以下
その他の条件は、上述の態様の圧縮成型処理と同様の条件とすることができる。
上述の態様や変形例では、圧縮成型処理~熱処理までの一連の処理を1つの成型装置200内で行う例について説明したが、これに限定されない。圧縮成型処理、焼成処理、熱処理を、それぞれ、異なる装置で行ってもよく、これらの処理のうちの2つの処理を同一の装置で行い、他の処理を異なる装置で行ってもよい。
上述の態様では、仮焼成処理、粉砕処理、熱処理を実施する例について説明したが、これに限定されない。これらの処理は必要に応じて実施すればよい。すなわち、スパッタ面全域で比率Rが0.3以上5以下の範囲内に収まっている大径のターゲット材100を得ることができる限り、これらの処理を不実施としてもよい。
上述の態様では、ヒータ207が、上部ヒータ207a、中央ヒータ207b、下部ヒータ207cが配置されるとともに、内側ヒータ207d、外側ヒータ207eが配置された構成である例について説明したが、これに限定されない。成型体の表面内の温度を全面にわたり800℃以上1150℃以下にするとともに、成型体の表面から裏面に向かう方向に10℃/mm以上で上昇する温度勾配を有する条件下で焼成処理を行うことができれば、ヒータ207の構成は特に限定されない。
例えば、仮焼成処理、焼成処理、および熱処理の各処理における加熱は、複数回に分けて行ってもよい。本変形例によっても、スパッタ面全域で比率Rが0.3以上5以下の範囲内に収まっている大径のターゲット材100を得ることができる。
例えば、治具208は、回転軸を介して回転機構に接続され、回転自在に構成されていてもよい。そして、回転軸を介して回転機構により治具208を回転させつつ、上述の態様や変形例の熱処理、変形例4の焼成処理等を行ってもよい。これにより、成型体や焼結体を面内均一に加熱しやすくなり、ターゲット材100の諸物性等をスパッタ面全域において均一にすることが容易となる。
例えば、下部電極膜2とKNN膜3との間、すなわちKNN膜3の直下に、KNN膜3を構成する結晶の配向を制御する配向制御層が設けられてもよい。なお、下部電極膜2を設けない場合は、基板1とKNN膜3との間に、配向制御層が設けられてもよい。配向制御層は、例えば、SRO、LNO、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3、略称:STO)等の金属酸化物であって、下部電極膜2を構成する材料とは異なる材料を用いて形成することができる。配向制御層を構成する結晶は、基板1の主面に対して(100)面に優先配向していることが好ましい。これにより、KNN膜3の配向率を例えば80%以上、好ましくは90%以上に容易かつ確実にすることができる。
上述の態様では、1枚の基板1上に1つの積層構造体が形成された例について説明したが、これに限定されない。例えば、1枚の基板1上に複数の積層構造体が形成されていてもよい。この場合、複数の積層構造体のそれぞれが、下部電極膜2とKNN膜3と上部電極膜4とを有していることが好ましい。変形例1に係る態様の場合、複数の積層構造体のそれぞれが、KNN膜3と電極膜4とを有していることが好ましい。1つ以上の積層構造体が形成された基板1を圧電積層基板とも称する。
例えば、上述の圧電積層体10を圧電素子20に成形する際、圧電積層体10(圧電素子20)を用いて作製した圧電デバイスモジュール30をセンサまたはアクチュエータ等の所望の用途に適用することができる限り、圧電積層体10から基板1を除去してもよい。
サンプル1,2として、図6に示す成型装置200を用い、Mnを所定濃度で含む(K1-xNax)NbO3焼結体からなる直径3インチのターゲット材を作製した。
サンプル3~8では、焼成処理における成型体の表面から裏面へ向かう方向に上昇する温度勾配を、サンプル1から変更した。具体的には、サンプル3,4では、上記温度勾配を12℃/mmとし、サンプル5,6では、上記温度勾配を15℃/mmとし、サンプル7では、上記温度勾配を5℃/mmとし、サンプル8では、上記温度勾配を7℃/mmとした。その他は、サンプル1を作製する際におけるそれらと同様とした。
サンプル9~13では、焼成処理における焼成温度を、サンプル1から変更した。具体的には、サンプル9では、焼成温度を成型体の表面全面にわたって750℃とし、サンプル10では、焼成温度を成型体の表面全面にわたって800℃とし、サンプル11では、焼成温度を成型体の表面全面にわたって1000℃とし、サンプル12では、焼成温度を成型体の表面全面にわたって1150℃とし、サンプル13では、焼成温度を成型体の表面全面にわたって1200℃とした。その他は、サンプル1を作製する際におけるそれらと同様とした。
サンプル14~17では、圧縮成型処理における荷重を、サンプル1から変更した。具体的には、サンプル14では、荷重を100kgf/cm2とし、サンプル15では、荷重を200kgf/cm2とし、サンプル16では、荷重を400kgf/cm2とし、サンプル17では、荷重を500kgf/cm2とした。その他は、サンプル1を作製する際におけるそれらと同様とした。
サンプル18~23では、焼成処理において成型体を加熱する時間(焼成時間)を、サンプル1から変更した。具体的には、サンプル18では、焼成時間を0.5時間とし、サンプル19では、焼成時間を1時間とし、サンプル20では、焼成時間を2時間とし、サンプル21では、焼成時間を4時間とし、サンプル22では、焼成時間を5時間とし、サンプル23では、焼成時間を5.5時間とした。その他は、サンプル1を作製する際におけるそれらと同様とした。
サンプル24では、Mn等のドーパントを含まない(K1-xNax)NbO3焼結体からなる直径3インチのターゲット材を作製した。具体的には、混合処理において、Na/(K+Na)の値が0.55となるように、K2CO3粉末、Na2CO3粉末、Nb2O5粉末を混合し、MnO粉末を混合せずに混合物を作製した。その他は、サンプル1を作製する際におけるそれらと同様とした。
サンプル25では、圧縮成型処理を行った後、焼成処理を行った。すなわち、圧縮成型処理と熱処理とを別々に行った。その他は、サンプル1を作製する際におけるそれらと同様とした。
サンプル26では、圧縮成型処理と焼成処理とを別々に行った。その他は、サンプル24を作製する際におけるそれらと同様とした。
サンプル27,28では、(K1-xNax)NbO3焼結体の組成、すなわち、ターゲット材の組成を、サンプル1から変更した。具体的には、サンプル27では、混合処理において、Na/(K+Na)の値が0.40となるように、K2CO3粉末、Na2CO3粉末、Nb2O5粉末を混合した。サンプル28では、Na/(K+Na)の値が0.70となるように、K2CO3粉末、Na2CO3粉末、Nb2O5粉末を混合して混合物を作製した。その他は、サンプル1を作製する際におけるそれらと同様とした。
サンプル29~32では、ドーパントとしてのCuを所定濃度で含む(K1-xNax)NbO3焼結体からなる直径4インチのターゲット材を作製した。具体的には、サンプル29~32では、混合処理において、MnO粉末の代わりにCuO粉末を所定の割合で混合して混合物を作製した。また、サンプル30では、焼成処理における上述の温度勾配を12℃/mmとし、サンプル31では、上述の温度勾配を3℃/mmとし、サンプル32では、上述の温度勾配を8℃/mmとした。その他は、サンプル1を作製する際におけるそれらと同様とした。
サンプル33~26では、Cuを所定濃度で含むとともにMnを所定濃度で含む(K1-xNax)NbO3焼結体からなる直径6インチのターゲット材を作製した。具体的には、サンプル33~36では、混合処理において、CuO粉末およびMnO粉末をそれぞれ所定の割合で混合して混合物を作製した。また、サンプル34では、焼成処理における上述の温度勾配を14℃/mmとし、サンプル35では、上述の温度勾配を4℃/mmとし、サンプル36では、上述の温度勾配を9℃/mmとした。その他は、サンプル1を作製する際におけるそれらと同様とした。
サンプル1~36のターゲット材について、割れ評価、比率Rの評価を行うとともに、各サンプルを用いてスパッタ製膜したKNN膜の評価を行った。
各サンプルについて、クラックの発生の有無を目視で評価した。その結果、サンプル9およびサンプル18にクラックが発生しており、サンプル9,18を除く他のサンプルには、クラックが発生していないことを確認した。このことから、焼成温度が800℃未満であったり、焼成時間が1時間未満であると、焼成が不充分となり、機械的強度の低い焼結体となることが確認できる。
クラックが発生していたサンプル9,18を除く他のサンプルのそれぞれについて、ターゲット材のスパッタ面に対してXRD測定を行い、(001)ピーク強度に対する(110)ピークの強度の比率Rを算出した。XRD測定は、スパッタ面の縁から5mmの領域を除いた領域について、格子状に1cm間隔で行った。すなわち、直径が3インチのサンプル(サンプル1~28)では37点でXRD測定を行い、直径が4インチのサンプル(サンプル29~32)では69点でXRD測定を行い、直径が6インチのサンプル(サンプル33~36)では147点でXRD測定を行った。また、比率Rは、XRD測定点の全点で算出した。算出結果を下記の表1に示す。なお、表1中の比率Rの評価において、「合格測定点」とは、比率Rが0.3以上5以下の範囲内である測定点の数であり、「合格率」とは、全測定点の数に対する、合格測定点の数の割合(=合格測定点の数/全測定点の数)である。
クラックが発生していたサンプル9,18を除く他のサンプルを用い、下記の手順でKNN膜を製膜した。
温度(基板温度):300℃
放電パワー:1200W
雰囲気:Arガス雰囲気
雰囲気圧力:0.3Pa
製膜速度:30秒で2.5nm厚さのTi層が製膜される速度
温度(基板温度):300℃
放電パワー:1200W
雰囲気:Arガス雰囲気
雰囲気圧力:0.3Pa
時間:5分
放電パワー:2200W
雰囲気:Arガス+O2ガスの混合ガス雰囲気
雰囲気圧力:0.3Pa
Ar/O2分圧比:25/1
温度(基板温度):600℃
製膜速度:1μm/hr
以下、本開示の好ましい態様について付記する。
本開示の一態様によれば、
直径が3インチ以上の主面を有する基板と、
前記基板上に製膜され、カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含み、ペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる圧電膜と、を備え、
前記圧電膜に対してX線回折測定を行った際における、(001)面のX線ロッキングカーブの半値幅が、前記圧電膜の主面における周縁部を除く内側の全域において、0.5°以上2.5°以下の範囲内に収まっている圧電積層体が提供される。
付記1に記載の積層体であって、好ましくは、
前記圧電膜は、ドーパントとして、Li、Mg、Ca、Sr、Ba、Bi、Sb、V、In、Ta、Mo、W、Cr、Ti、Zr、Hf、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Cu、Zn、Ag、Mn、Fe、Co、Ni、Al、Si、Ge、Sn、Gaのいずれか一種以上を含有する。
付記1または2に記載の積層体であって、好ましくは、
前記基板と前記圧電膜との間に下部電極膜が製膜されている。
付記1~3のいずれか1項に記載の積層体であって、好ましくは、
前記圧電膜上に上部電極膜が製膜されている。
本開示の他の態様によれば、
カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含み、ペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物の焼結体からなるスパッタリングターゲット材を用意する工程と、
直径が3インチ以上の主面を有する基板を用意する工程と、
前記スパッタリングターゲット材を用い、前記基板上に前記アルカリニオブ酸化物からなり、X線回折測定を行った際における(001)面のX線ロッキングカーブの半値幅が、主面における周縁部を除く内側の全域において、0.5°以上2.5°以下の範囲内に収まっている圧電膜を製膜する工程と、を有する
圧電積層体の製造方法が提供される。
本開示のさらに他の態様によれば、
直径が3インチ以上の主面を有する基板と、
前記基板上に製膜された下部電極膜と、
前記下部電極膜上に製膜され、カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含み、ペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる圧電膜と、
前記圧電膜上に製膜された上部電極膜と、を備え、
前記圧電膜に対してX線回折測定を行った際における、(001)面のX線ロッキングカーブの半値幅が、前記圧電膜の主面における周縁部を除く内側の全域において、0.5°以上2.5°以下の範囲内に収まっている圧電素子(圧電デバイスモジュール)が提供される。
本開示のさらに他の態様によれば、
直径が3インチ以上の主面を有する基板と、
前記基板上に製膜され、カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含み、ペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物からなる圧電膜と、
前記圧電膜上に製膜された電極膜と、を備え、
前記圧電膜に対してX線回折測定を行った際における、(001)面のX線ロッキングカーブの半値幅が、前記圧電膜の主面における周縁部を除く内側の全域において、0.5°以上2.5°以下の範囲内に収まっている圧電素子(圧電デバイスモジュール)が提供される。
本開示のさらに他の態様によれば、
カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含み、ペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物の焼結体からなるスパッタリングターゲット材であって、
スパッタリング法による製膜処理を行う際にプラズマに晒されることとなる面(スパッタ面)の直径が3インチ以上であり、
前記プラズマに晒されることとなる面に対してX線回折測定を行った際における、(001)面からのX線回折ピークの強度に対する、(110)面からのX線回折ピークの強度の比率が、前記プラズマに晒されることとなる面における周縁部を除く内側の全域において、0.3以上5以下の範囲内に収まっているスパッタリングターゲット材が提供される。
本開示のさらに他の態様によれば、
カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含み、ペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物の焼結体からなるスパッタリングターゲット材であって、
スパッタリング法による製膜処理を行う際のターゲット材として用いて、直径が3インチ以上の基板上に圧電膜を製膜した際に、
前記圧電膜に対してX線回折測定を行った際における、(001)面のX線ロッキングカーブの半値幅が、前記圧電膜の主面における周縁部を除く内側の全域において、0.5°以上2.5°以下の範囲内に収まっている前記圧電膜が得られる、スパッタリングターゲット材が提供される。
付記8または9に記載のターゲット材であって、好ましくは、
ドーパントとして、Li、Mg、Ca、Sr、Ba、Bi、Sb、V、In、Ta、Mo、W、Cr、Ti、Zr、Hf、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Cu、Zn、Ag、Mn、Fe、Co、Ni、Al、Si、Ge、Sn、Gaのいずれか一種以上を含有する。
付記8~10のいずれか1項に記載のターゲット材であって、好ましくは、
スパッタリング法による製膜処理を行う際にプラズマに晒されることとなる面の全域及びこの面に平行な任意の面の全域で、粒径が30μmを超える結晶粒が密集している領域が観察されない。すなわち、スパッタリング法による製膜処理を行う際にプラズマに晒されることとなる面の全域およびこの面に平行な任意の面の全域が、粒径が0.1μm以上30μm以下、好ましくは0.1μm以上20μm以下、さらに好ましくは0.1μm以上10μm以下の結晶粒で構成されている。
付記8~11のいずれか1項に記載のターゲット材であって、好ましくは、
スパッタリング法による製膜処理を行う際にプラズマに晒されることとなる面の全域にわたって、相対密度が60%以上である。
付記8~12のいずれか1項に記載のターゲット材であって、好ましくは、
スパッタリング法による製膜処理を行う際にプラズマに晒されることとなる面の全域にわたって、抗折強度が10MPa以上である。
付記8~13のいずれか1項に記載のターゲット材であって、好ましくは、
体積抵抗率が1000kΩcm以上である。
本開示のさらに他の態様によれば、
カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含み、ペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物の焼結体からなるスパッタリングターゲット材の製造方法であって、
(a)カリウムの化合物からなる粉体と、ナトリウムの化合物からなる粉体と、ニオブの化合物からなる粉体と、を所定の比率で混合させて混合物を得る工程と、
(b)前記混合物に対して所定の圧力を加えて成型加工して直径が3インチ以上の成型体を得る工程と、
(c)前記成型体を、スパッタリング法による製膜処理を行う際にプラズマに晒されることとなる面(スパッタ面となる面)である表面内の温度が全面にわたり800℃以上1150℃以下であって、前記表面から前記表面とは反対側の面である裏面へ向かう方向に10℃/mm以上で上昇する温度勾配を有する条件下で、1時間以上5時間以下加熱して焼成して焼結体を得る工程と、
を行うことにより、前記プラズマに晒されることとなる面(スパッタ面)の直径が3インチ以上であるスパッタリングターゲット材を得る
スパッタリングターゲット材の製造方法が提供される。
本開示のさらに他の態様によれば、
カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含み、ペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物の焼結体からなるスパッタリングターゲット材の製造方法であって、
(a)カリウム及びニオブを含む化合物からなる粉体と、ナトリウム及びニオブを含む化合物からなる粉体と、を所定の比率で混合させて混合物を得る工程と、
(b)前記混合物に対して所定の圧力を加えて成型加工して直径が3インチ以上の成型体を得る工程と、
(c)前記成型体を、スパッタリング法による製膜処理を行う際にプラズマに晒されることとなる面(スパッタ面となる面)である表面内の温度が全面にわたり800℃以上1150℃以下であって、前記表面から前記表面とは反対側の面である裏面へ向かう方向に10℃/mm以上で上昇する温度勾配を有する条件下で、1時間以上5時間以下加熱して焼成して焼結体を得る工程と、
を行うことにより、前記プラズマに晒されることとなる面(スパッタ面)の直径が3インチ以上であるスパッタリングターゲット材を得る
スパッタリングターゲット材の製造方法が提供される。
付記15または16に記載の方法であって、好ましくは、
(b)と(c)とを同時に行う。すなわち、(b)を行いつつ(c)を行う。
付記15~17のいずれか1項に記載の方法であって、好ましくは、
(a)の後であって(b)の前に、
(d)前記混合物を(c)における前記成型体の加熱温度よりも低い温度で加熱して仮焼成する工程と、
(e)仮焼成後の前記混合物を粉砕する工程と、をさらに行い、
(b)では、仮焼成後に粉砕した前記混合物に対して所定の圧力を加えて成型加工して前記成型体を得る。
付記15~18のいずれか1項に記載の方法であって、好ましくは、
(c)の後に、
(f)前記焼結体を所定温度で加熱する工程をさらに行う。
3 圧電膜(KNN膜)
10 圧電積層体
100 ターゲット材
101 スパッタ面
Claims (5)
- カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含み、ペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物の焼結体からなるスパッタリングターゲット材であって、
スパッタリング法による製膜処理を行う際にプラズマに晒されることとなる面の直径が3インチ以上であり、
前記プラズマに晒されることとなる面に対してX線回折測定を行った際における、(001)面からのX線回折ピークの強度に対する、(110)面からのX線回折ピークの強度の比率が、前記プラズマに晒されることとなる面における周縁部を除く内側の全域において、0.3以上5以下の範囲内に収まっているスパッタリングターゲット材。 - ドーパントとして、Li、Mg、Ca、Sr、Ba、Bi、Sb、V、In、Ta、Mo、W、Cr、Ti、Zr、Hf、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Cu、Zn、Ag、Mn、Fe、Co、Ni、Al、Si、Ge、Sn、Gaのいずれか一種以上を含有する請求項1に記載のスパッタリングターゲット材。
- カリウム、ナトリウム、ニオブ、及び酸素を含み、ペロブスカイト構造のアルカリニオブ酸化物の焼結体からなるスパッタリングターゲット材の製造方法であって、
(a)カリウムの化合物からなる粉体と、ナトリウムの化合物からなる粉体と、ニオブの化合物からなる粉体と、を所定の比率で混合させて混合物を得る工程と、
(b)前記混合物に対して所定の圧力を加えて成型加工して直径が3インチ以上の成型体を得る工程と、
(c)前記成型体を、スパッタリング法による製膜処理を行う際にプラズマに晒されることとなる面である表面内の温度が全面にわたり800℃以上1150℃以下であって、前記表面から前記表面とは反対側の面である裏面へ向かう方向に10℃/mm以上で上昇する温度勾配を有する条件下で、1時間以上5時間以下加熱して焼成して焼結体を得る工程と、
を行うことにより、前記プラズマに晒されることとなる面の直径が3インチ以上であるスパッタリングターゲット材を得る
スパッタリングターゲット材の製造方法。 - (b)と(c)とを同時に行う請求項3に記載のスパッタリングターゲット材の製造方法。
- (a)の後であって(b)の前に、
(d)前記混合物を(c)における前記成型体の加熱温度よりも低い温度で加熱して仮焼成する工程と、
(e)仮焼成後の前記混合物を粉砕する工程と、をさらに行い、
(b)では、仮焼成後に粉砕した前記混合物に対して所定の圧力を加えて成型加工して前記成型体を得る請求項3または4に記載のスパッタリングターゲット材の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021090434A JP6996019B1 (ja) | 2021-04-20 | 2021-05-28 | スパッタリングターゲット材、及びスパッタリングターゲット材の製造方法 |
JP2021203146A JP2022165896A (ja) | 2021-04-20 | 2021-12-15 | スパッタリングターゲット材 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021071067A JP2022165643A (ja) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | 圧電積層体、圧電積層体の製造方法、スパッタリングターゲット材、及びスパッタリングターゲット材の製造方法 |
JP2021090434A JP6996019B1 (ja) | 2021-04-20 | 2021-05-28 | スパッタリングターゲット材、及びスパッタリングターゲット材の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021071067A Division JP2022165643A (ja) | 2021-04-20 | 2021-04-20 | 圧電積層体、圧電積層体の製造方法、スパッタリングターゲット材、及びスパッタリングターゲット材の製造方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021203146A Division JP2022165896A (ja) | 2021-04-20 | 2021-12-15 | スパッタリングターゲット材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6996019B1 true JP6996019B1 (ja) | 2022-01-17 |
JP2022165884A JP2022165884A (ja) | 2022-11-01 |
Family
ID=87575347
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021090434A Active JP6996019B1 (ja) | 2021-04-20 | 2021-05-28 | スパッタリングターゲット材、及びスパッタリングターゲット材の製造方法 |
JP2021203146A Pending JP2022165896A (ja) | 2021-04-20 | 2021-12-15 | スパッタリングターゲット材 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021203146A Pending JP2022165896A (ja) | 2021-04-20 | 2021-12-15 | スパッタリングターゲット材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP6996019B1 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000045066A (ja) | 1998-07-27 | 2000-02-15 | Hitachi Metals Ltd | Mo系ターゲット材およびその製造方法 |
US20110175488A1 (en) | 2010-01-18 | 2011-07-21 | Hitachi Cable, Ltd. | Piezoelectric thin film element and piezoelectric thin film device |
JP2012167316A (ja) | 2011-02-14 | 2012-09-06 | Hitachi Cable Ltd | 圧電膜付き基板、圧電膜付き基板の製造方法、及び成膜装置 |
WO2015137198A1 (ja) | 2014-03-10 | 2015-09-17 | 株式会社アルバック | 多層膜の製造方法および多層膜 |
WO2015194458A1 (ja) | 2014-06-20 | 2015-12-23 | 株式会社アルバック | 多層膜の製造方法および多層膜 |
-
2021
- 2021-05-28 JP JP2021090434A patent/JP6996019B1/ja active Active
- 2021-12-15 JP JP2021203146A patent/JP2022165896A/ja active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000045066A (ja) | 1998-07-27 | 2000-02-15 | Hitachi Metals Ltd | Mo系ターゲット材およびその製造方法 |
US20110175488A1 (en) | 2010-01-18 | 2011-07-21 | Hitachi Cable, Ltd. | Piezoelectric thin film element and piezoelectric thin film device |
JP2011146623A (ja) | 2010-01-18 | 2011-07-28 | Hitachi Cable Ltd | 圧電薄膜素子及び圧電薄膜デバイス |
JP2012167316A (ja) | 2011-02-14 | 2012-09-06 | Hitachi Cable Ltd | 圧電膜付き基板、圧電膜付き基板の製造方法、及び成膜装置 |
WO2015137198A1 (ja) | 2014-03-10 | 2015-09-17 | 株式会社アルバック | 多層膜の製造方法および多層膜 |
WO2015194458A1 (ja) | 2014-06-20 | 2015-12-23 | 株式会社アルバック | 多層膜の製造方法および多層膜 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2022165884A (ja) | 2022-11-01 |
JP2022165896A (ja) | 2022-11-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5979992B2 (ja) | 圧電材料 | |
WO2022224594A1 (ja) | 圧電積層体、圧電積層体の製造方法、スパッタリングターゲット材、及びスパッタリングターゲット材の製造方法 | |
WO2013005702A1 (en) | Piezoelectric material | |
JP2011233817A (ja) | 圧電体素子、その製造方法、及び圧電体デバイス | |
US9437807B2 (en) | Piezoelectric composition and piezoelectric element | |
US20170288128A1 (en) | Piezoelectric ceramic sputtering target, lead-free piezoelectric thin film and piezoelectric thin film element using the same | |
JP6323305B2 (ja) | 圧電組成物および圧電素子 | |
JP2017179416A (ja) | 圧電磁器スパッタリングターゲット、非鉛圧電薄膜およびそれを用いた圧電薄膜素子 | |
JP5129067B2 (ja) | 圧電/電歪磁器組成物及び圧電/電歪素子 | |
US20130228454A1 (en) | Ferroelectric Thin Film, Method for Producing Ferroelectric Thin Film, Method for Producing Piezoelectric Element | |
JP6996019B1 (ja) | スパッタリングターゲット材、及びスパッタリングターゲット材の製造方法 | |
US9831418B2 (en) | Piezoelectric composition and piezoelectric element | |
JP2012102382A (ja) | 圧電薄膜素子、圧電薄膜の製造方法、及び圧電薄膜デバイス | |
WO2023026720A1 (ja) | 圧電積層体、圧電積層体の製造方法、スパッタリングターゲット材、及びスパッタリングターゲット材の製造方法 | |
JP6299502B2 (ja) | 圧電組成物および圧電素子 | |
US20210305485A1 (en) | Piezoelectric thin film, piezoelectric thin film element and piezoelectric transducer | |
JP7399753B2 (ja) | 圧電膜、圧電積層体、圧電素子および圧電積層体の製造方法 | |
JP2009114049A (ja) | 圧電/電歪磁器組成物及び圧電/電歪素子 | |
TWI839332B (zh) | 生產負溫度係數電阻器感應器的方法 | |
JP2023075688A (ja) | スパッタリングターゲット材およびスパッタリングターゲット | |
JP5968112B2 (ja) | 圧電材料 | |
JP2023075686A (ja) | スパッタリングターゲット材およびスパッタリングターゲット | |
JP2023090233A (ja) | 圧電/誘電体セラミックス、圧電素子及び発音体 | |
JP2022071607A (ja) | 圧電薄膜、圧電薄膜素子及び圧電トランスデューサ | |
JP2015151295A (ja) | 圧電セラミックス、およびそれを用いた圧電体素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210528 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20210528 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210907 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211013 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211130 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211215 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6996019 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |