JPS5823342B2 - Zinc oxide porcelain for high frequency sputtering - Google Patents
Zinc oxide porcelain for high frequency sputteringInfo
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- JPS5823342B2 JPS5823342B2 JP52046136A JP4613677A JPS5823342B2 JP S5823342 B2 JPS5823342 B2 JP S5823342B2 JP 52046136 A JP52046136 A JP 52046136A JP 4613677 A JP4613677 A JP 4613677A JP S5823342 B2 JPS5823342 B2 JP S5823342B2
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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シに用い
られる酸化亜鉛系磁器に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to zinc oxide ceramic used as a target for high frequency sputtering.
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。Methods for producing piezoelectric crystal films of zinc oxide include vacuum evaporation, gas phase reaction, and sputtering.
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。Among these sputtering methods, there are two types of sputtering methods: a DC two-pole type, a DC three-pole type, and a high-frequency sputtering method.
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。The DC bipolar type is the simplest of the sputtering methods, but unless the resistivity of the zinc oxide porcelain target is low, positive charges will accumulate on the surface of the target exposed to ions, resulting in poor sputtering. I can't do it efficiently,
Stable discharge could not be maintained.
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。Furthermore, since a target with a low specific resistance is used, the specific resistance of the obtained film also tends to be low.
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。Although these films can be used at high frequencies due to the dielectric relaxation phenomenon, they have not been able to be used over a wide range of low frequencies.
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。Further, in such a sputtering method, an active gas such as oxygen, an inert gas such as argon, or a mixture thereof is generally used as the atmospheric gas.
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。One method of increasing the specific resistance of a crystal film is to increase the amount of oxygen in the atmospheric gas, but this method has the drawback of slowing down the growth rate of the crystal film.
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。On the other hand, the high-frequency sputtering method has the advantage of being able to use targets with either low resistance or high resistance, but it is necessary to increase the growth rate of the film in order to industrially mass-produce crystal films.
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。For this purpose, a high-density target is required.
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。In other words, if the density is high, the power applied per unit area of the target (power density) can be increased.
This is because the growth rate of the film increases.
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。Furthermore, as mentioned above, if a piezoelectric crystal film of zinc oxide is to be used in a wide range from low frequency range to high frequency range, it is necessary to increase the specific resistance of the crystal film, and a high resistance target is required. .
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、焼結密度は理論密度の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。Conventionally, high-purity zinc oxide porcelain was used as a target, but when the pre-fired molded product is fired at a high temperature of 1300℃ or higher, the sintered density becomes over 90% of the theoretical density, but the resistivity is low. Therefore, it is unsuitable as a target for high frequency sputtering.
逆に1300℃未満で焼成すると比抵抗は高くなるが、
焼結密度は理論密度の80%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った。On the other hand, when fired at less than 1300℃, the specific resistance increases, but
The sintered density was less than 80% of the theoretical density, which was also inappropriate as a target, and in all cases, high resistance and high density could not be obtained with high purity zinc oxide porcelain.
たとえば、低密度のターゲット(焼結密度/理論密度X
100(90%)で高周波スパツ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。For example, a low density target (sintered density/theoretical density
When high frequency sputtering is performed at 100% (90%), the surface of the obtained piezoelectric crystal film becomes uneven.
これは酸化亜鉛クラスターが不均一に塊状になって飛ん
だことによるものと推察される。This is presumably due to the fact that the zinc oxide clusters were dispersed unevenly.
上記したような問題を種々検討した結果、酸化亜鉛にバ
ナジウムを含有させて得た磁器は比抵抗。As a result of various studies on the above-mentioned problems, we found that porcelain made by adding vanadium to zinc oxide has a specific resistance.
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い出したのであ
る。They discovered that it is possible to obtain a target with a high density and a small difference in density distribution throughout the porcelain.
以下この発明を実施例に従って詳述する。This invention will be described in detail below according to examples.
実施例
原料としてZnO、V2O5の各粉末を用い、第1表に
示す比率の磁器が得られるように調合して湿式、混合し
た。EXAMPLE Using ZnO and V2O5 powders as raw materials, they were prepared and wet-mixed so as to obtain porcelain having the ratios shown in Table 1.
これらを脱水したのち600〜800°Cで2時間仮焼
を行った。After dehydrating these, they were calcined at 600 to 800°C for 2 hours.
次に有機パイン*くダとともに湿式ミルで粉砕、混合し
、さらに脱水、乾燥したのち整粒した。Next, it was ground and mixed with organic pine*kuda in a wet mill, further dehydrated, dried, and then sized.
こののち粉末を1000kg/clrの圧力で加圧し、
直径100m7M、厚み57n11の円板に成型した。After this, the powder was pressurized at a pressure of 1000 kg/clr,
It was molded into a disk with a diameter of 100m7M and a thickness of 57n11.
さらに成型円板を1200℃で2時間焼成してバナジウ
ムを含むターゲット試料を作成した。Furthermore, the molded disk was fired at 1200° C. for 2 hours to create a target sample containing vanadium.
なお、第1表中参考例である試料番号1の焼成温度は1
250°Cである。In addition, the firing temperature of sample number 1, which is a reference example in Table 1, is 1
The temperature is 250°C.
得られたターゲットの比抵抗、理論密度に対する焼結密
度の百分率(焼結密度/理論密度X100)を測定した
ところ、第1表に示すような結果が得られた。When the resistivity of the obtained target and the percentage of the sintered density with respect to the theoretical density (sintered density/theoretical density X100) were measured, the results shown in Table 1 were obtained.
ここで酸化亜鉛の理論密度は5.67 ?/cr;1と
した。Here, the theoretical density of zinc oxide is 5.67? /cr; was set to 1.
第1表中、試料番号1はバナジウム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。In Table 1, sample number 1 is a conventional sample that does not contain vanadium, and the others are samples according to the present invention.
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゜30.40m
m間隔に一辺110X10i、厚さ3〜4mmの正方形
板を切り出した。Next, in order to investigate the density distribution of the target, as shown in Fig.
Square plates with a side of 110×10i and a thickness of 3 to 4 mm were cut out at m intervals.
切り出した磁器のご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
。Both sides and the surrounding area of the cut porcelain were polished, a thin wax layer was attached on the surface, and this was used as a sample for measuring the sintered density.
密度の測定はへキサクロール−1,3−ブタジェン(2
0℃での密度1.682グ/crd)を浸漬液きしてア
ルキメデス法により行った。The density was measured using hexachlor-1,3-butadiene (2
The density at 0° C. was 1.682 g/crd) and the Archimedes method was used.
第2表は各測定位置での焼結密度およびその標準偏差(
a’)を示したものである。Table 2 shows the sintered density at each measurement position and its standard deviation (
a').
第2表からこの発明によるものは焼結磁器の各位置にお
ける密度バラツキすなわちσが太幅に改善されているこ
とがわかる。From Table 2, it can be seen that the density variation at each position of the sintered porcelain according to the present invention, that is, the density variation, σ, is greatly improved.
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。Next, a piezoelectric crystal film of zinc oxide was created by high-frequency sputtering using the target described above.
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
ツタリング法を実施するための装置を示す。FIG. 2 shows an apparatus for implementing a high frequency bipolar sputtering method among high frequency sputtering methods.
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。Reference numeral 1 denotes an airtight container (bell jar), and a pair of parallel plate-shaped cathode 2 and anode 3 are arranged in this airtight container 1.
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。Each target sample 4 described above is fixed on the cathode 2 .
5はシャッタである。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200〜500°Cの範囲で加熱される。5 is a shutter. The anode 3 has glass as a deposit,
A substrate 6 made of metal or the like is fixed, and this substrate 6 is heated in the range of 200 to 500° C. during sputtering.
7は排気孔、8はガス導入口である。7 is an exhaust hole, and 8 is a gas inlet.
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I X 10−6Torr以上の真
空度になるように排気する。To perform high frequency sputtering, the airtight container 1 is sealed and then evacuated from the exhaust hole 7 to a degree of vacuum of I.times.10@-6 Torr or higher.
次にガス導入口。8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lXl0−1〜
lX1O−3Torrになるようにする。Next is the gas inlet. Introduce argon, oxygen, or a mixed gas of oxygen and argon from 8 until the gas pressure reaches lXl0-1~
Set it to 1X1O-3 Torr.
陰極2には高周波電源9により高周波電圧を印加する。A high frequency voltage is applied to the cathode 2 by a high frequency power source 9.
ターゲット試料4には単位面積当たり2〜10 W/c
rAの高周波電力を供給する。2 to 10 W/c per unit area for target sample 4
Supplies rA high frequency power.
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
により行った。A zinc oxide piezoelectric crystal film was actually sputtered under the following sputtering conditions.
混合ガス比;アルゴン:酸素=90容量%:10容量%
圧 カニ 2X10−3Torr
高周波電源の周波数: 13.56 MHz高周波電源
の電カニ 6 W/cr/L
被着面のガラス基板温度;350°C
上記した条件によりスパッタリングを行い、圧電結晶膜
の膜質を調べたところ第1表に示すような結果であった
。Mixed gas ratio: Argon: Oxygen = 90% by volume: 10% by volume Pressure Crab 2X10-3 Torr Frequency of high frequency power supply: 13.56 MHz High frequency power supply electric crab 6 W/cr/L Temperature of glass substrate on adhesion surface; 350° C Sputtering was performed under the above conditions, and the film quality of the piezoelectric crystal film was examined, and the results were as shown in Table 1.
第1表からバナジウムを含有させることにより、膜質の
良好な圧電結晶膜が得られている。From Table 1, piezoelectric crystal films with good film quality were obtained by containing vanadium.
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。Furthermore, when the relationship between the maximum input power that can be applied to each target sample and the sintered density was measured, the results shown in FIG. 3 were obtained.
なおターゲット試料は20個の平均値で、そのバラツキ
も第3図に示した。The average value of 20 target samples is shown in FIG. 3, and the variation thereof is also shown in FIG.
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。As can be seen from FIG. 3, the device according to the present invention has the effect that the maximum input power is more than twice that of the conventional device, the crystal film formation speed can be more than doubled, and mass productivity can be improved.
なお、この発明において酸化亜鉛にバナジウムを含有さ
せる範囲は0.001原子%以上から20原子%以下に
あればよい。In the present invention, vanadium may be contained in zinc oxide within a range of 0.001 atomic % or more to 20 atomic % or less.
つまり、バナジウムが\0.001原子%に満たなけれ
ば焼結密度、比抵抗は大きくならず、20原子%を越え
ると磁器粒子(グレイン)が大きく成長し、かえって低
密度、低抵抗のものになってしまう。In other words, if the vanadium content is less than \0.001 atomic%, the sintered density and resistivity will not increase, and if it exceeds 20 atomic%, the porcelain grains will grow larger, resulting in a lower density and lower resistance. turn into.
またバナジウムは金属、酸化物などの化合物を添加物と
して用いても同様の効果が得られる。Similar effects can also be obtained by using vanadium with compounds such as metals and oxides as additives.
以上のようにこの発明によれば、従来のターゲットにく
らべ焼結密度が高く、その密度のバラツキが1枚のター
ゲット内で小さなものが得られる。As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a target that has a higher sintered density than conventional targets and has small variations in the density within one target.
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。Further, it has the effect that a large maximum input power can be obtained, and a crystal film of good quality can be obtained with good mass production.
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
ツタリング装置、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。Figure 1 is an explanatory diagram for cutting out a sample for measuring sintered density from a target sample, Figure 2 is a high-frequency two-pole sputtering device, and Figure 3 is an illustration of the maximum input power that can be applied to the target sample and the sintered density. It is a figure showing a relationship. 1... Airtight container, 2... Cathode, 3...
...Anode, 4...Target, 6...
··substrate.
Claims (1)
、酸化亜鉛にバナジウムを含有させたことを特徴とする
高周波スパッタリング用酸化亜鉛系磁器。1. Zinc oxide-based porcelain for high-frequency sputtering, which is characterized by containing vanadium in zinc oxide, which is used as a target for high-frequency sputtering.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP52046136A JPS5823342B2 (en) | 1977-04-20 | 1977-04-20 | Zinc oxide porcelain for high frequency sputtering |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP52046136A JPS5823342B2 (en) | 1977-04-20 | 1977-04-20 | Zinc oxide porcelain for high frequency sputtering |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS53130709A JPS53130709A (en) | 1978-11-15 |
JPS5823342B2 true JPS5823342B2 (en) | 1983-05-14 |
Family
ID=12738556
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP52046136A Expired JPS5823342B2 (en) | 1977-04-20 | 1977-04-20 | Zinc oxide porcelain for high frequency sputtering |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5823342B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60128343U (en) * | 1984-02-06 | 1985-08-28 | 富士写真フイルム株式会社 | Reflector plate for exposure equipment |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009078330A1 (en) * | 2007-12-19 | 2009-06-25 | Hitachi Metals, Ltd. | Zinc oxide sintered compact, process for producing the zinc oxide sintered compact, sputtering target, and electrode formed using the sputtering target |
-
1977
- 1977-04-20 JP JP52046136A patent/JPS5823342B2/en not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60128343U (en) * | 1984-02-06 | 1985-08-28 | 富士写真フイルム株式会社 | Reflector plate for exposure equipment |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS53130709A (en) | 1978-11-15 |
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