JPH08204249A - セラミックス表面処理方法 - Google Patents
セラミックス表面処理方法Info
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Classifications
-
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- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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-
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- C04B2111/00241—Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、セラミックスの表面を、薄片化さ
れた試料でも破損することなく、かつ結晶が存在するこ
とによる悪影響をうけることなく平滑化するセラミック
ス表面処理方法を提供する。 【構成】 本発明によると、セラミックスの表面を平滑
化する方法において、前記セラミックスの表面近傍を非
晶質化するための第１の工程と、前記第１の工程で非晶
質化されたセラミックスの表面を平滑化する第２の工程
とを備えたことを特徴とするセラミックス表面処理方法
が提供される。
れた試料でも破損することなく、かつ結晶が存在するこ
とによる悪影響をうけることなく平滑化するセラミック
ス表面処理方法を提供する。 【構成】 本発明によると、セラミックスの表面を平滑
化する方法において、前記セラミックスの表面近傍を非
晶質化するための第１の工程と、前記第１の工程で非晶
質化されたセラミックスの表面を平滑化する第２の工程
とを備えたことを特徴とするセラミックス表面処理方法
が提供される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス表面処理
方法に関するものであり、特にセラミックスの表面を非
晶質化した後で平滑化するセラミックス表面処理方法に
関するものである。
方法に関するものであり、特にセラミックスの表面を非
晶質化した後で平滑化するセラミックス表面処理方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近時、超音波トランジューサや圧電アク
チュエータなどのデバイス性能向上のための直接接合
で、セラミックスの表面をいかに平滑化するかが課題と
なっている。
チュエータなどのデバイス性能向上のための直接接合
で、セラミックスの表面をいかに平滑化するかが課題と
なっている。
【０００３】このようなセラミックスの表面を平滑化す
る方法として、従来は研削・研磨などによる機械的手法
が用いられている。一方、近年、マイクロマシンなどに
必要なマイクロマシニングが注目を浴びており、セラミ
ックスもより薄く加工するための技術が追求されてい
る。しかし、薄片化されたセラミックス試料の表面を現
在のような機械的手法で平滑化することは、試料に大き
な加工圧力が加わるため、加工中に試料が破損するなど
の問題が生じる。
る方法として、従来は研削・研磨などによる機械的手法
が用いられている。一方、近年、マイクロマシンなどに
必要なマイクロマシニングが注目を浴びており、セラミ
ックスもより薄く加工するための技術が追求されてい
る。しかし、薄片化されたセラミックス試料の表面を現
在のような機械的手法で平滑化することは、試料に大き
な加工圧力が加わるため、加工中に試料が破損するなど
の問題が生じる。
【０００４】このため、機械的手法に代わる平滑化とし
てスパッタを利用した平滑化が考えられるが、表面のス
パッタ速度はスパッタされる表面の傾斜角に依存し、ス
パッタ速度が速くなる最適傾斜角が存在するため表面の
平滑化が進行する。
てスパッタを利用した平滑化が考えられるが、表面のス
パッタ速度はスパッタされる表面の傾斜角に依存し、ス
パッタ速度が速くなる最適傾斜角が存在するため表面の
平滑化が進行する。
【０００５】例えば、Ｓｉなどの半導体プロセスにおけ
る層間絶縁膜の表面はスパッタにより平滑化することが
できる。これは、絶縁膜が非晶質のＳｉＯ2 であるから
である。
る層間絶縁膜の表面はスパッタにより平滑化することが
できる。これは、絶縁膜が非晶質のＳｉＯ2 であるから
である。
【０００６】ところが、セラミックスは非晶質のＳｉＯ
2 と違い結晶が存在し、表面のスパッタ速度が結晶方位
に依存するため、表面の平滑化が進むどころかむしろ悪
くなる。
2 と違い結晶が存在し、表面のスパッタ速度が結晶方位
に依存するため、表面の平滑化が進むどころかむしろ悪
くなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、以
上のような点に鑑みてなされたもので、セラミックスの
表面を、薄片化された試料でも破損することなく、かつ
結晶が存在することによる悪影響をうけることなく平滑
化するセラミックス表面処理方法を提供することを目的
とする。
上のような点に鑑みてなされたもので、セラミックスの
表面を、薄片化された試料でも破損することなく、かつ
結晶が存在することによる悪影響をうけることなく平滑
化するセラミックス表面処理方法を提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によると、上記課
題を解決するために、セラミックスの表面を平滑化する
方法において、前記セラミックスの表面近傍を非晶質化
するための第１の工程と、前記第１の工程で非晶質化さ
れたセラミックスの表面を平滑化する第２の工程とを備
えたことを特徴とするセラミックス表面処理方法が提供
される。
題を解決するために、セラミックスの表面を平滑化する
方法において、前記セラミックスの表面近傍を非晶質化
するための第１の工程と、前記第１の工程で非晶質化さ
れたセラミックスの表面を平滑化する第２の工程とを備
えたことを特徴とするセラミックス表面処理方法が提供
される。
【０００９】また、本発明によると、前記第１の工程は
前記セラミックスの表面にイオンを注入することを特徴
とするセラミックス表面処理方法が提供される。また、
本発明によると、前記セラミックスの表面に注入するイ
オンは、前記セラミックスの構成元素成分であることを
特徴とするセラミックス表面処理方法が提供される。
前記セラミックスの表面にイオンを注入することを特徴
とするセラミックス表面処理方法が提供される。また、
本発明によると、前記セラミックスの表面に注入するイ
オンは、前記セラミックスの構成元素成分であることを
特徴とするセラミックス表面処理方法が提供される。
【００１０】さらに、本発明によると、前記第２の工程
は前記非晶質されたセラミックスの表面をイオンでスパ
ッタすることを特徴とするセラミックス表面処理方法が
提供される。
は前記非晶質されたセラミックスの表面をイオンでスパ
ッタすることを特徴とするセラミックス表面処理方法が
提供される。
【００１１】
【作用】本発明は、セラミックス表面にイオン注入する
ことでセラミックス表面近傍を非晶質化した後で、例え
ばスパッタなどの非機械的手法を用いて薄片化したセラ
ミックス表面でもその平滑化を可能とし、上記課題を解
決するものである。すなわち、本発明は、セラミックス
表面を非晶質化することにより、平滑化の妨げとなって
いる結晶粒を消滅させてから、平滑化を行なうものであ
る。
ことでセラミックス表面近傍を非晶質化した後で、例え
ばスパッタなどの非機械的手法を用いて薄片化したセラ
ミックス表面でもその平滑化を可能とし、上記課題を解
決するものである。すなわち、本発明は、セラミックス
表面を非晶質化することにより、平滑化の妨げとなって
いる結晶粒を消滅させてから、平滑化を行なうものであ
る。
【００１２】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例について
説明する。図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施例を
示す工程説明図である。先ず、セラミックスの表面近傍
を非晶質化させるために、Ｓｉなどの半導体プロセスで
一般的に用いられているイオン注入を行う。
説明する。図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施例を
示す工程説明図である。先ず、セラミックスの表面近傍
を非晶質化させるために、Ｓｉなどの半導体プロセスで
一般的に用いられているイオン注入を行う。
【００１３】結晶粒４が存在するセラミックス２の表面
に酸素イオン１を注入すると（ａ）、酸素イオンが浸透
した領域では表面近傍に非晶質層５が形成され、結晶粒
が消滅する（ｂ）。
に酸素イオン１を注入すると（ａ）、酸素イオンが浸透
した領域では表面近傍に非晶質層５が形成され、結晶粒
が消滅する（ｂ）。
【００１４】この場合、非晶質化されるのは表面の極近
傍だけであるため、セラミックスが単結晶あるいは多結
晶であることにより有する特性を失うことはない。とこ
ろで、Ｓｉなどの半導体プロセスでは、イオン注入した
後にさらに熱処理することにより、注入されたイオンを
拡散させている。
傍だけであるため、セラミックスが単結晶あるいは多結
晶であることにより有する特性を失うことはない。とこ
ろで、Ｓｉなどの半導体プロセスでは、イオン注入した
後にさらに熱処理することにより、注入されたイオンを
拡散させている。
【００１５】これは、マスク等を用いてＳｉ基板表面の
特定の領域だけにイオン注入した後に注入したイオンを
拡散させ、イオン注入した領域をしっかりと確保するた
めと、非晶質化したＳｉ基板の結晶欠陥を修復し、結晶
化させるために行われる。
特定の領域だけにイオン注入した後に注入したイオンを
拡散させ、イオン注入した領域をしっかりと確保するた
めと、非晶質化したＳｉ基板の結晶欠陥を修復し、結晶
化させるために行われる。
【００１６】しかし、本発明では半導体プロセスとは違
い、セラミックスの表面全体にイオン注入するため、敢
えて注入したイオンを拡散させる必要はなく、また、加
熱することにより非晶質層が結晶化する恐れがあるため
加熱しない方がよい。
い、セラミックスの表面全体にイオン注入するため、敢
えて注入したイオンを拡散させる必要はなく、また、加
熱することにより非晶質層が結晶化する恐れがあるため
加熱しない方がよい。
【００１７】なお、本発明において、セラミックスの表
面に注入するイオン種としては、上述した酸素イオンの
他に、セラミックスの構成元素を用いてもよい。例え
ば、ＰＺＴ（ＰｂＴｉＯ3 ・ＰｂＺｒＯ3 ）の場合、チ
タンイオン、ジルコニウムイオン、鉛イオンを用いるこ
とができる。
面に注入するイオン種としては、上述した酸素イオンの
他に、セラミックスの構成元素を用いてもよい。例え
ば、ＰＺＴ（ＰｂＴｉＯ3 ・ＰｂＺｒＯ3 ）の場合、チ
タンイオン、ジルコニウムイオン、鉛イオンを用いるこ
とができる。
【００１８】これらの元素の場合、質量が酸素イオンよ
り大きいので、同じ加速電圧で加速した時、酸素イオン
の場合より大きな運動量を有する。また、このようなチ
タンイオン、ジルコニウムイオン、鉛イオンの方が酸素
イオンより原子半径が大きいので、酸素イオンを注入し
た場合よりセラミックスの内部原子との相互作用が大き
く、より確実に非晶質化することができる。
り大きいので、同じ加速電圧で加速した時、酸素イオン
の場合より大きな運動量を有する。また、このようなチ
タンイオン、ジルコニウムイオン、鉛イオンの方が酸素
イオンより原子半径が大きいので、酸素イオンを注入し
た場合よりセラミックスの内部原子との相互作用が大き
く、より確実に非晶質化することができる。
【００１９】また、本発明において、セラミックスの表
面を非晶質化する他の方法として、レーザ光を照射し、
その後急冷する方法が挙げられる。この方法では、レー
ザ光により表面近傍の温度がセラミックスの溶融付近ま
で上昇するため、例えば圧電性セラミックスを用いた場
合、セラミックス内部の温度がキュリー点を越えること
も考えられ、その場合には後で分極処理をする必要があ
る。
面を非晶質化する他の方法として、レーザ光を照射し、
その後急冷する方法が挙げられる。この方法では、レー
ザ光により表面近傍の温度がセラミックスの溶融付近ま
で上昇するため、例えば圧電性セラミックスを用いた場
合、セラミックス内部の温度がキュリー点を越えること
も考えられ、その場合には後で分極処理をする必要があ
る。
【００２０】次に、セラミックスの表面を平滑化する方
法として、セラミックスの表面近傍に形成された非晶質
層５をアルゴンイオン・酸素イオン等でスパッタする
（ｃ）。
法として、セラミックスの表面近傍に形成された非晶質
層５をアルゴンイオン・酸素イオン等でスパッタする
（ｃ）。
【００２１】このスパッタイオンがセラミックスの表面
に衝突すると非晶質層５の表面の凸部が削られる。この
とき、表面のスパッタ速度はスパッタされる表面の傾斜
角に依存し、スパッタ速度が速くなる最適傾斜角が存在
するため表面の平滑化が進行する。
に衝突すると非晶質層５の表面の凸部が削られる。この
とき、表面のスパッタ速度はスパッタされる表面の傾斜
角に依存し、スパッタ速度が速くなる最適傾斜角が存在
するため表面の平滑化が進行する。
【００２２】そして、この場合、セラミックスの表面近
傍が非晶質化されているため、単結晶や多結晶の場合の
ように結晶方位によりスパッタ速度が異なるという問題
は生じず、表面を平滑化することができる。
傍が非晶質化されているため、単結晶や多結晶の場合の
ように結晶方位によりスパッタ速度が異なるという問題
は生じず、表面を平滑化することができる。
【００２３】なお、従来のようにセラミックスの表面を
単に機械的に研磨した場合では、セラミックスの削り粉
によって研磨紙等が目詰まりするため研磨速度が一定と
はならないが、本発明のようにセラミックス表面を非晶
質化した後でスパッタする方法を用いていると、常に一
定の研磨速度を得ることができ、セラミックスの厚さ制
御が容易になる。
単に機械的に研磨した場合では、セラミックスの削り粉
によって研磨紙等が目詰まりするため研磨速度が一定と
はならないが、本発明のようにセラミックス表面を非晶
質化した後でスパッタする方法を用いていると、常に一
定の研磨速度を得ることができ、セラミックスの厚さ制
御が容易になる。
【００２４】このように、セラミックスの表面を非晶質
化してから平滑化するという本発明の方法により、薄片
化されたセラミックスでも試料を破損することなく平滑
な表面を得ることができるだけでなく、バルクのセラミ
ックスなどセラミックス全般に用いることができる。
化してから平滑化するという本発明の方法により、薄片
化されたセラミックスでも試料を破損することなく平滑
な表面を得ることができるだけでなく、バルクのセラミ
ックスなどセラミックス全般に用いることができる。
【００２５】さらに、セラミックスの表面が非晶質化さ
れていれば、平滑化する方法として機械的方法を用いた
場合でも、結晶が存在したまま研磨した場合のように結
晶粒が抜け落ちて表面に窪みができることなく、平滑な
表面を得ることができる。
れていれば、平滑化する方法として機械的方法を用いた
場合でも、結晶が存在したまま研磨した場合のように結
晶粒が抜け落ちて表面に窪みができることなく、平滑な
表面を得ることができる。
【００２６】また、本発明の手法によりセラミックスの
表面を平滑化することの利点として、表面の形状が曲面
であっても平滑化が可能であることが挙げられる。例え
ば、半径の小さい円弧が存在するセラミックス表面を、
曲面を保持したまま平滑化するためには、イオン注入お
よびスパッタの方向を表面の形状に合わせて変化させる
（イオン注入およびスパッタの方向は固定しておいて試
料の角度を変化させてもよい）ことにより平滑化が可能
となる。
表面を平滑化することの利点として、表面の形状が曲面
であっても平滑化が可能であることが挙げられる。例え
ば、半径の小さい円弧が存在するセラミックス表面を、
曲面を保持したまま平滑化するためには、イオン注入お
よびスパッタの方向を表面の形状に合わせて変化させる
（イオン注入およびスパッタの方向は固定しておいて試
料の角度を変化させてもよい）ことにより平滑化が可能
となる。
【００２７】また、マイクロレンズアレイのように曲率
半径の大きい円弧が存在する表面では、イオン注入およ
びスパッタの方向を、半径の小さい円弧の場合ほど厳密
に変化させることなく平滑化することができる。
半径の大きい円弧が存在する表面では、イオン注入およ
びスパッタの方向を、半径の小さい円弧の場合ほど厳密
に変化させることなく平滑化することができる。
【００２８】
【発明の効果】従って、以上詳述したように本発明によ
れば、セラミックスの表面を、薄片化された試料でも破
損することなく、かつ結晶が存在することによる悪影響
をうけることなく平滑化することのできるセラミックス
表面処理方法を提供することが可能となる。
れば、セラミックスの表面を、薄片化された試料でも破
損することなく、かつ結晶が存在することによる悪影響
をうけることなく平滑化することのできるセラミックス
表面処理方法を提供することが可能となる。
【図１】本発明の一実施例を示す工程説明図である。
１…酸素イオン、２…セラミックス、３…アルゴンイオ
ン、４…結晶粒、５…非晶質層。
ン、４…結晶粒、５…非晶質層。
Claims (4)
- 【請求項１】 セラミックスの表面を平滑化する方法に
おいて、 前記セラミックスの表面近傍を非晶質化するための第１
の工程と、 前記第１の工程で非晶質化されたセラミックスの表面を
平滑化する第２の工程とを備えたことを特徴とするセラ
ミックス表面処理方法。 - 【請求項２】 前記第１の工程は前記セラミックスの表
面にイオンを注入することを特徴とする請求項１に記載
のセラミックス表面処理方法。 - 【請求項３】 前記セラミックスの表面に注入するイオ
ンは、前記セラミックスの構成元素成分であることを特
徴とする請求項２記載のセラミックス表面処理方法。 - 【請求項４】 前記第２の工程は前記非晶質されたセラ
ミックスの表面をイオンでスパッタすることを特徴とす
る請求項３に記載のセラミックス表面処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP726195A JPH08204249A (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | セラミックス表面処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP726195A JPH08204249A (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | セラミックス表面処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08204249A true JPH08204249A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=11661092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP726195A Pending JPH08204249A (ja) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | セラミックス表面処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08204249A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000068167A1 (en) * | 1999-05-11 | 2000-11-16 | Greenleaf Corporation | Ceramic substrate treatment method and improved thin film magnetic recording head |
-
1995
- 1995-01-20 JP JP726195A patent/JPH08204249A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000068167A1 (en) * | 1999-05-11 | 2000-11-16 | Greenleaf Corporation | Ceramic substrate treatment method and improved thin film magnetic recording head |
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