(57)【要約】      （修正有）【課題】ガラス基板上にタンタル酸カリウム薄膜の構造を作り分けて作製することができるタンタル酸カリウム薄膜の作製方法を提供する。【解決手段】タンタル酸カリウムターゲット１７を用いてスパッタリングによって、ガラス基板１２上にタンタル酸カリウム薄膜を作製するタンタル酸カリウム薄膜の作製方法であって、タンタル酸カリウムターゲットとは、別に、タンタルターゲット１８を同時にスパッタリングし、ガラス基板上にタンタル酸カリウム薄膜を堆積する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンタル酸カリウムターゲットを用いてスパッタリングによって、ガラス基板上にタンタル酸カリウム薄膜を作製するタンタル酸カリウム薄膜の作製方法であって、
前記タンタル酸カリウムターゲットとは、別に、タンタルターゲットを同時にスパッタリングし、前記ガラス基板上に前記タンタル酸カリウム薄膜を堆積することを特徴とするタンタル酸カリウム薄膜の作製方法。
【請求項２】
前記スパッタリングを行う際に、アルゴンガスまたは、アルゴンガスと酸素を導入することを特徴とする請求項１記載のタンタル酸カリウム薄膜の作製方法。
【請求項３】
前記タンタルターゲットをスパッタリングするための高周波電力を第１の所定値以下に設定することを特徴とする請求項１または２記載のタンタル酸カリウム薄膜の作製方法。
【請求項４】
前記タンタルターゲットをスパッタリングするための高周波電力を前記第１の所定値より大きく、第２の所定値以下に設定することを特徴とする請求項１または２記載のタンタル酸カリウム薄膜の作製方法。
【請求項５】
前記タンタルターゲットをスパッタリングするための高周波電力を前記第２の所定値より大きくすることを特徴とする請求項１または２記載のタンタル酸カリウム薄膜の作製方法。
【請求項６】
前記スパッタリング後に所定の温度で熱処理を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のタンタル酸カリウム薄膜の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はタンタル酸カリウム薄膜の作製方法に関し、特に、ペロブスカイト構造、パイロクロア様構造、アモルファス構造の薄膜を作製するために好適なタンタル酸カリウム薄膜の作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  ペロブスカイト構造のタンタル酸カリウム（ＫＴａＯ３）単結晶は、低温で紫外線照射によって可視光の発光を生じる（例えば、非特許文献１〜３参照）。その発光は、温度変化によりスペクトルの変化を示すことが分かっており、また、電圧を印加することによっても発光スペクトルが変化することが分かっている。そのことを利用して、特許文献１では、色可変発光素子を提案している。その色可変発光素子は、励起光として紫外発光ダイオードからの光を用い、電圧を印加できるようにしたＫＴａＯ３結晶にその光を照射するようにした構造を有している。そして、ＫＴａＯ３に紫外発光ダイオードからの光を照射し、電圧を印加することにより発光色を変化させるようにしたものである。【０００３】  一方、パイロクロア様構造のタンタル酸カリウム（Ｋ２Ｔａ２Ｏ６）は、優れた光触媒特性を有している（例えば、非特許文献４参照）。また、タンタル酸カリウムと同様な酸化物であるチタン酸ストロンチウムは、Ａｒイオンを照射したものや、アモルファス構造で室温において、光ルミネセンスを生じることが報告されている（例えば、非特許文献５，６参照）【０００４】  上記のように、タンタル酸カリウムは、結晶構造の違いや、結晶またはアモルファスで異なる性質を有しており、それらを作り分けることができれば、種々の応用ができる可能性を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３２６０５６公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＥＩＪＩ  ＹＡＭＡＩＣＨＩ他著「Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  ｉｎ  ＫＴａＯ３  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｃｒｙｓｔａｌ」Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ  Ｖｏｌ．５６，Ｎｏ．５，１９８７  ｐ．１８９０−１８９７．
【非特許文献２】ＥＩＪＩ  ＹＡＭＡＩＣＨＩ他著「Ｔｈｅ  Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｄｅｃａｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  ２．２ｅＶ−Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｂａｎｄ  ｉｎ  ＫＴａＯ３  Ｓｉｎｇｌｅ  Ｃｒｙｓｔａｌ」Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ  Ｖｏｌ．５７，Ｎｏ．６，１９８８  ｐ．２２０１−２２０６．
【非特許文献３】ＥＩＪＩ  ＹＡＭＡＩＣＨＩ他著「Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  ｏｆ  ＫＴａＯ３  ｕｎｄｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｆｉｅｌｄ」Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．４，１９８８  ｐ．５８３−５８６．
【非特許文献４】Ｔａｔｓｕｍｉ  Ｉｓｈｉｈａｒａ他著「Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｏｎ  ｐｈｏｔｏｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｈ２Ｏ  ｏｎ  Ｋ−Ｔａ  ｍｉｘｅｄ  ｏｘｉｄｅ」Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｐｈｏｔｏｂｉｏｌｏｇｙ  Ａ：Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  １６７（２００４）１４９−１５７
【非特許文献５】島川祐一他著「電子ドープされたＳｒＴｉＯ▲３▼の青色発光」応用物理  第７５巻  第１０号  ２００６、１２４３頁−１２４７頁
【非特許文献６】Ｆ．Ｍ．Ｐｏｎｔｅｓ他著「Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  ａｔ  ｒｏｏｍ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｉｎ  ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  ＳｒＴｉＯ３  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍｓ  ｏｂｔａｉｎｅｄ  ｂｙ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ」Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ７７（２００２）５９８−６０２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  タンタル酸カリウムは、結晶構造の違いや、結晶またはアモルファスで異なる性質を有しており、それらを作り分けることができれば、種々の応用ができる可能性を有しているが、ガラス基板上にタンタル酸カリウム薄膜を上記構造を作り分けて作製する方法が確立されていないという問題点がある。
従って、本発明の課題は、タンタル酸カリウム薄膜をその構造を作り分ける方法を得るものである。【０００８】  本発明の目的は、上記の課題に鑑み、ガラス基板上にタンタル酸カリウム薄膜の構造を作り分けて作製することができるタンタル酸カリウム薄膜の作製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明に係るタンタル酸カリウム薄膜の作製方法は、上記の目的を達成するため、次のように構成される。【００１０】  第１のタンタル酸カリウム薄膜の作製方法（請求項１に対応）は、タンタル酸カリウムターゲットを用いてスパッタリングによって、ガラス基板上にタンタル酸カリウム薄膜を作製するタンタル酸カリウム薄膜の作製方法であって、タンタル酸カリウムターゲットとは、別に、タンタルターゲットを同時にスパッタリングし、ガラス基板上にタンタル酸カリウム薄膜を堆積することを特徴とする。【００１１】  上記のタンタル酸カリウム薄膜の作製方法では、タンタル酸カリウムターゲットとは、別に、タンタルターゲットを同時にスパッタリングし、ガラス基板上にタンタル酸カリウム薄膜を堆積するため、タンタルターゲットをスパッタリングする高周波電力を変えることによって、ガラス基板上に堆積するタンタル酸カリウムの構造を、ペロブスカイト構造、パイロクロア様構造、アモルファス構造のいずれかに作り分けることができる。【００１２】  第２のタンタル酸カリウム薄膜の作製方法（請求項２に対応）は、上記の方法において、好ましくは、スパッタリングを行う際に、アルゴンガスまたは、アルゴンガスと酸素を導入することを特徴とする。【００１３】  第３のタンタル酸カリウム薄膜の作製方法（請求項３に対応）は、上記の方法において、好ましくは、タンタルターゲットをスパッタリングするための高周波電力を第１の所定値以下に設定することを特徴とする。【００１４】  第４のタンタル酸カリウム薄膜の作製方法（請求項４に対応）は、上記の方法において、好ましくは、タンタルターゲットをスパッタリングするための高周波電力を第１の所定値より大きく、第２の所定値以下に設定することを特徴とする。【００１５】  第５のタンタル酸カリウム薄膜の作製方法（請求項５に対応）は、上記の方法において、好ましくは、タンタルターゲットをスパッタリングするための高周波電力を第２の所定値より大きくすることを特徴とする。【００１６】  第６のタンタル酸カリウム薄膜の作製方法（請求項６に対応）は、上記の方法において、好ましくは、スパッタリング後に所定の温度で熱処理を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】  請求項１に係る本発明では、タンタル酸カリウムターゲットとは、別に、タンタルターゲットを同時にスパッタリングし、ガラス基板上にタンタル酸カリウム薄膜を堆積するため、タンタルターゲットをスパッタリングする高周波電力を変えることによって、ガラス基板上に堆積するタンタル酸カリウムの構造を、ペロブスカイト構造、パイロクロア様構造、アモルファス構造のいずれかに作り分けることができる。【００１８】  請求項２に係る本発明では、スパッタリングを行う際に、アルゴンガスまたは、アルゴンガスと酸素を導入するため、酸素の導入量を変えることによって、ガラス基板上に堆積するタンタル酸カリウムの構造を、ペロブスカイト構造、パイロクロア様構造、アモルファス構造のいずれかに作り分けることができる。【００１９】  請求項３に係る本発明では、タンタルターゲットをスパッタリングするための高周波電力を第１の所定値以下に設定するため、ガラス基板上に堆積した後、適当な温度で熱処理を行うことによって、タンタル酸カリウム薄膜の構造を、パイロクロア様構造のＫ２Ｔａ２Ｏ６を作製することができる。【００２０】  請求項４に係る本発明では、タンタルターゲットをスパッタリングするための高周波電力を第１の所定値より大きく、第２の所定値以下に設定するため、ガラス基板上に堆積したタンタル酸カリウム薄膜の構造を、アモルファス構造にすることができる。【００２１】  請求項５に係る本発明では、タンタルターゲットをスパッタリングするための高周波電力を第２の所定値より大きくするため、ガラス基板上に堆積した後、適当な温度で熱処理を行うことによって、タンタル酸カリウム薄膜の構造を、ペロブスカイト構造のＫＴａＯ３を作製することができる。【００２２】  請求項６に係る本発明では、スパッタリング後に所定の温度で熱処理を行うため、ガラス基板上に堆積するタンタル酸カリウムの構造を、ペロブスカイト構造、パイロクロア様構造、アモルファス構造のいずれかに作り分けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】  本発明の第１の実施形態に係るタンタル酸カリウム薄膜の作製装置の概略図である。
【図２】  本発明の第１の実施形態に係るタンタル酸カリウム薄膜の作製装置の概略図である。
【図３】  本発明の第１の実施形態に係るタンタル酸カリウム薄膜の作製装置の制御装置に記憶されている制御プログラムに従った薄膜作製の手順を示すフローチャートである。
【図４】  本発明の第２の実施形態に係るタンタル酸カリウム薄膜の作製装置の制御装置に記憶されている制御プログラムに従った薄膜作製の手順を示すフローチャートである。
【図５】  本発明の第３の実施形態に係るタンタル酸カリウム薄膜の作製装置の制御装置に記憶されている制御プログラムに従った薄膜作製の手順を示すフローチャートである。
【図６】  本発明の実施形態に係るタンタル酸カリウム薄膜の作製方法によって作製した薄膜のＸ線回折測定結果のグラフである。
【図７】  図６で示したＸ線回折測定結果のＸ線回折ピーク強度のタンタルターゲットの高周波電力依存性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】  以下に、本発明の好適な実施形態（実施例）を添付図面に基づいて説明する。
【００２５】  図１と図２は、タンタル酸カリウム薄膜作製装置であり、スパッタリング法にて実施するものである。図１は、タンタル酸カリウム薄膜作製装置を側面から見た概略図であり、図２は、同薄膜作製装置を上部から見た概略図である。
【００２６】  タンタル酸カリウム薄膜作製装置（以下、薄膜作製装置）１０は、チャンバ１１と、チャンバ１１内に基板１２を載置する基板ホルダ１３と、チャンバ１１内を排気する排気装置１４と、基板１２を加熱する加熱装置１５を備えている。また、薄膜作製装置１０は、チャンバ１１内にプロセス用ガス（Ａｒ，Ｏ２）を供給するプロセス用ガス供給部１６を備えている。さらに、薄膜作製装置１０は、ターゲット１７，１８，１９を備えたカソード２０，２１，２２と、それらのカソード２０，２１，２２にそれぞれ高周波電力を供給する高周波電源２３，２４，２５を備えている。さらに、ターゲット１７，１８，１９の前部にはシャッタ２６，２７，２８を備えている。また、薄膜作製装置１０は、排気装置１４と加熱装置１５とプロセス用ガス供給部１６とカソード２０，２１，２２に印加する高周波電力の高周波電源２３，２４，２５を制御する制御装置２９とを備えている。制御装置２９は、シャッタ２６，２７，２８の開閉も制御する。さらに、薄膜作製装置１０は、ロードロック室３０とゲートバルブ３１を備えている。
【００２７】  排気装置１４は、ロータリポンプ３２とターボポンプ３３を備えている。また、排気装置１４は、ロードロック室３０の排気を行うためのバルブ３４を備えた配管３５と、バルブ３６を備えた配管３７を設けている。さらに、排気装置１４は、チャンバ１１に接続するシリンダ３８からのバルブ３９を備えた配管４０が設けられ、ロータリポンプ３２に接続している。また、配管４１は、配管４０に接続している。ターボポンプ３３からは、バルブ４２を備えた配管４３が設けられ、配管４０と接続している。さらに、排気装置１４は、バルブ４４を備えた配管４５が接続されている。また、チャンバ１１からは、バルブ４６を備えた配管４７を備え、ロードロック室３０には、バルブ４８を備えた配管４９が設けられている。配管４０には、ＴＣＧ（サーモカップル測定球）５０が設けられている。また、シリンダ３８には、ＢＡ（電離真空計ＢＡゲージ球）５１が設けられ、ターボポンプ３３付近にはＢＡ（電離真空計ＢＡゲージ球）５２が設けられている。さらに、チャンバ１１には、ＶＳ（真空計）５３が設けられている。ロータリポンプ３２とターボポンプ３３は制御装置２９によって制御される。
【００２８】  プロセス用ガス供給部１６は、Ａｒガスボンベ５４に接続され、マスフローコントローラ５５を備えた配管５６と、Ｏ２ガスボンベ５７に接続されたマスフローコントローラ５８を備えた配管５９と、それらの配管５８，５９と接続されチャンバ１１に接続された配管６０からなっている。マスフローコントローラ５５は、Ａｒガスの流量を制御し、マスフローコントローラ５８は、Ｏ２ガスの流量を制御する。マスフローコントローラ５５，５８は、制御装置２９によって制御される。
【００２９】  制御装置２９は、各パラメータを取得し、記憶することにより、内部に格納された制御プログラムによって各装置を制御することができる。そして、本発明の制御装置２９は、基板１２を基板ホルダ１３に設置し、チャンバ１１内に設置した後、アルゴンガスまたはアルゴンガスおよび酸素ガスの供給を行うが、そのときのアルゴンガスと酸素ガスの流量を所定の値にするように、マスフローコントローラ５５，５８等を制御する。また、符号６１は、基板温度を測定する熱電対等の温度センサである。なお、制御装置２９は予めメモリに記憶されている制御プログラムを読み出して動作するようにしても良く、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体の形態で外部から必要に応じて制御プログラムを供給するようにしても良い。
【００３０】  次に、上記の薄膜作製装置１０を用いてタンタル酸カリウム薄膜の作製方法を説明する。
【００３１】  第１の実施形態では、基板１２を基板ホルダ１３に設置しチャンバ１１内に設置する工程と、チャンバ１１内を排気し、アルゴンガスを供給する工程と、タンタル酘カリウムターゲット１７を備えたカソード２０とタンタルターゲット１８を備えたカソード２１に高周波電力を印加し、同時にスパッタリングする工程とを行うことによりガラス基板１２上にタンタル酸カリウム薄膜を堆積する薄膜作製方法であって、タンタルターゲット１８をスパッタリングするための高周波電力を第１の所定値（５０Ｗ）以下に設定する。
【００３２】  ここで、薄膜作製装置１０の制御装置２９に記憶されている制御プログラムに従った薄膜作製の手順を図３で示すフローチャートによって説明する。薄膜作製時のパラメータは、（１）基板温度：薄膜作製時のガラス基板１２の温度、（２）作製圧力：薄膜作製時のチャンバ１１内部の圧力、（３）作製時間：スパッタリングでの堆積開始から堆積終了までの時間、（４）ガス流量：薄膜作製時のアルゴンガス、酸素ガス流量、（５）高周波電力：タンタル酸カリウムターゲット１７のカソード２０に印加する高周波電力とタンタルターゲット１８のカソード２１に印加する高周波電力、である。
【００３３】  上記のパラメータを制御装置２９に入力する（ステップＳ１１）。このとき、タンタル酸カリウムターゲット１７をスパッタリングするための高周波電力を１００Ｗに設定し、タンタルターゲット１８をスパッタリングするための高周波電力を第１の所定値（５０Ｗ）以下に設定する。操作者は、ガラス基板１２を基板ホルダ１３に設置し、チャンバ１１内に設置する（ステップＳ１２）。次に、制御装置２９を動作させる。それにより、制御プログラムによって、プロセスが開始される。プロセスの開始後、排気装置１４が動作し、チャンバ１１内を真空排気する（ステップＳ１３）。チャンバ１１内にアルゴンガスと酸素ガスを導入する（ステップＳ１４）。所定の圧力になったか否か判断し（ステップＳ１５）、所定の圧力になったならば、加熱装置１５を動作させ、基板１２を加熱する（ステップＳ１６）。
【００３４】  温度が所定の温度になったならば、スパッタリングによる薄膜作製を開始する。この薄膜作製の前に、高周波電力を印加し、放電を開始する（ステップＳ１７）。このとき、高周波電力は、タンタルターゲット１８に対して第１の所定値（５０Ｗ）以下にする。次にシャッタを開けて、スパッタリングを開始する（ステップＳ１８）。所定の時間がたったら（ステップＳ１９）、シャッタを閉じ、スパッタリングを停止する（ステップＳ２０）。高周波電力の供給を停止する（ステップＳ２１）。アルゴンガスを流したまま、加熱装置１５をオフし、室温まで下げる（ステップＳ２２）。薄膜作製後の基板１２をロードロック室に取り出し、その後、ロードロック室から取り出す（ステップＳ２３）。
【００３５】  上記の方法により、アモルファスのタンタル酸カリウム薄膜が得られる。その薄膜を電気炉の中で１０００℃、１０分間の熱処理を行う。それにより、パイロクロア様構造のタンタル酸カリウム（Ｋ２Ｔａ２Ｏ６）薄膜が得られる。
【００３６】  次に、第２実施形態を説明する。第２実施形態では、制御装置１９内の制御プログラムに用いるパラメータが異なる以外は第１実施形態で用いた薄膜作製装置１０と同様の装置を用いる。それゆえ、制御プログラムの説明のみで他の装置の構成の説明は省略する。
【００３７】  第２の実施形態では、基板１２を基板ホルダ１３に設置しチャンバ１１内に設置する工程と、チャンバ１１内を排気し、アルゴンガスを供給する工程と、タンタル酸カリウムターゲット１７を備えたカソード２０とタンタルターゲット１８を備えたカソード２１に高周波電力を印加し、同時にスパッタリングする工程とを行うことによりガラス基板１２上にタンタル酸カリウム薄膜を堆積する薄膜作製方法であって、タンタルターゲット１８をスパッタリングするための高周波電力を第１の所定値（５０Ｗ）以上、第２の所定値（１５０Ｗ）以下に設定する。
【００３８】  ここで、薄膜作製装置１０の制御装置１９に記憶されている制御プログラムに従った薄膜作製の手順を図４で示すフローチャートによって説明する。
【００３９】  まず、各パラメータを制御装置１９に入力する（ステップＳ３１）。このとき、タンタル酸カリウムターゲット１７をスパッタリングするための高周波電力を１００Ｗに設定し、タンタルターゲット１８をスパッタリングするための高周波電力を第１の所定値（５０Ｗ）以上、第２の所定値（１５０Ｗ）以下に設定する。操作者は、ガラス基板１２を基板ホルダに設置し、チャンバ１１内に設置する（ステップＳ３２）。次に、制御装置２９を動作させる。それにより、制御プログラムによって、プロセスが開始される。プロセスの開始後、排気装置２６が動作し、チャンバ１１内を真空排気する（ステップＳ３３）。チャンバ１１内にアルゴンガスを導入する（ステップＳ３４）。所定の圧力になったか否か判断し（ステップＳ３５）、所定の圧力になったならば、加熱装置１５を動作させ、基板１２を加熱する（ステップＳ３６）。
【００４０】  温度が所定の温度になったならば、スパッタリングによる薄膜作製を開始する。この薄膜作製の前に、高周波電力を印加し、放電を開始する（ステップＳ３７）。このとき、高周波電力は、タンタルターゲット１８に対して第１の所定値（５０Ｗ）以上、第２の所定値（１５０）Ｗ）以下にする。次にシャッタを開けて、スパッタリングを開始する（ステップＳ３８）。所定の時間がたったら（ステップＳ３９）、シャッタを閉じ、スパッタリングを停止する（ステップＳ４０）。高周波電力の供給を停止する（ステップＳ４１）。アルゴンガスを流したまま、加熱装置１５をオフし、室温まで下げる（ステップＳ４２）。薄膜作製後の基板をロードロック室に取り出し、その後、ロードロック室から取り出す（ステップＳ４３）。
【００４１】  上記の方法により、アモルファスのタンタル酸カリウム薄膜が得られる。その薄膜を電気炉の中で１０００℃、１０分間の熱処理を行う。それにより、アモルファス構造のタンタル酸カリウム薄膜が得られる。
【００４２】  次に、第３実施形態を説明する。第３実施形態では、制御装置２９内の制御プログラムに用いるパラメータが異なる以外は第１実施形態で用いた薄膜作製装置１０と同様の装置を用いる。それゆえ、制御プログラムの説明のみで他の装置の構成の説明は省略する。
【００４３】  第３の実施形態では、棊板１２を基板ホルダ１３に設置しチャンバ１１内に設置する工程と、チャンバ１１内を排気し、アルゴンガスを供給する工程と、タンタル酸カリウムターゲット１７を備えたカソード２０とタンタルターゲット１８を備えたカソード２１に高周波電力を印加し、同時にスパッタリングする工程とを行うことによりガラス基板１２上にタンタル酸カリウム薄膜を堆積する薄膜作製方法であって、タンタルターゲット１８をスパッタリングするための高周波電力を第２の所定値（１５０Ｗ）以上に設定する。
【００４４】  ここで、薄膜作製装置１０の制御装置２９に記憶されている制御プログラムに従った薄膜作製の手順を図５で示すフローチャートによって説明する。
【００４５】  まず、各パラメータを制御装置２９に入力する（ステップＳ５１）。このとき、タンタル酸カリウムターゲット１７をスパッタリングするための高周波電力を１００Ｗに設定し、タンタルターゲット１８をスパッタリングするための高周波電力を第２の所定値（１５０Ｗ）以上に設定する。操作者は、ガラス基板１２を基板ホルダ１３に設置し、チャンバ１１内に設置する（ステップＳ５２）。次に、制御装置２９を動作させる。それにより、制御プログラムによって、プロセスが開始される。プロセスの開始後、排気装置１４が動作し、チャンバ１１内を真空排気する（ステップＳ５３）。チャンバ１１内にアルゴンガスを導入する（ステップＳ５４）。所定の圧力になったか否か判断し（ステップＳ５５）、所定の圧力になったならば、加熱装置１５を動作させ、基板１２を加熱する（ステップＳ５６）。
【００４６】  温度が所定の温度になったならば、スパッタリングによる薄膜作製を開始する。この薄膜作製の前に、高周波電力を印加し、放電を開始する（ステップＳ５７）。このとき、高周波電力は、タンタルターゲット１８に対して第２の所定値（１５０）Ｗ以上にする。次にシャッタを開けて、スパッタリングを開始する（ステップＳ５８）。所定の時間がたったら（ステップＳ５９）、シャッタを閉じ、スパッタリングを停止する（ステップＳ６０）。高周波電力の供給を停止する（ステップＳ６１）。アルゴンガスを流したまま、加熱装置１５をオフし、室温まで下げる（ステップＳ６２）。薄膜作製後の基板をロードロック室に取り出し、その後、ロードロック室から取り出す（ステップＳ６３）。
【００４７】  上記の方法により、アモルファスのタンタル酸カリウム薄膜が得られる。その薄膜を電気炉の中で１０００℃、１０分間の熱処理を行う。それにより、ペロブスカイト構造のタンタル酸カリウム薄膜が得られる。
【００４８】  次に、上述の３つの実施形態で説明した薄膜作製方法によって作製したタンタル酸カリウム薄膜のＸ線回折（ＸＲＤ）測定の結果を示す。図６は、ＸＲＤ測定の結果を示す。横軸は、２θを示し、縦軸は、Ｘ線回折強度を示す。２θは、１０°〜７０°の範囲である。アルゴンガスの流量は、１６ｓｃｃｍであり、酸素ガスの流量は、４ｓｃｃｍである。薄膜作製時の基板温度は、室温である。タンタル酸カリウムターゲットの高周波電力は、１００Ｗである。タンタルターゲットの高周波電力は、０Ｗ〜２００Ｗまで変化させた。薄膜作製後、１０００℃で１０分間の熱処理を行った。
【００４９】  曲線Ａは、タンタルターゲットが０Ｗのときの薄膜に対する結果であり、曲線Ｂは、タンタルターゲットが５０Ｗのときの薄膜に対する結果であり、曲線Ｃは、タンタルターゲットが１００Ｗのときの薄膜に対する結果であり、曲線Ｄは、タンタルターゲットが１５０Ｗのときの薄膜に対する結果であり、曲線Ｅは、タンタルターゲットが２００Ｗのときの薄膜に対する結果である。図中、横軸に垂直に描いた実線による線分は、ペロブスカイト構造タンタル酸カリウム（ＫＴａＯ３）でのＸ線回折パターンを示し、横軸に垂直に描いた点線による線分は、パイロクロア様タンタル酸カリウム（Ｋ２Ｔａ２Ｏ６）でのＸ線回折パターンを示す。
【００５０】  図６から分かるように、タンタルターゲットが０Ｗ（曲線Ａ）、５０Ｗ（曲線Ｂ）では、パイロクロア様構造でのパターンに一致したピークが観測されることが分かる。また、タンタルターゲットが１００Ｗ（曲線）では、ピークがほとんど見られず、アモルファスであることが分かる。さらに、タンタルターゲットが１５０Ｗ（曲線Ｄ）、２００Ｗ（曲線Ｅ）では、ペロブスカイト構造でのパターンに一致したピークが観測されることが分かる。
【００５１】  図７は、図６のＸ線回折のＫ２Ｔａ２Ｏ６の（１１１）パターンのピーク強度とＫＴａＯ３の（２００）パターンのピーク強度のタンタルターゲットの高周波電力による依存性を示したグラフである。横軸はタンタルターゲットの高周波電力であり、縦軸は、Ｘ線回折ピーク強度を示す。タンタルターゲットの高周波電力が５０Ｗ（第１の所定値）以下では、パイロクロア様構造の薄膜が作製されていることが分かり、タンタルターゲットの高周波電力が１５０Ｗ（第２の所定値）以上では、ペロブスカイト構造の薄膜が作製されていることが分かる。そして、第１の所定値と第２の所定値の間でアモルファス構造を有していることが分かる。
【００５２】  以上のように、タンタル酸カリウムターゲット１７とは、別に、タンタルターゲット１８を同時にスパッタリングし、ガラス基板１２上にタンタル酸カリウム薄膜を堆積するため、タンタルターゲット１８をスパッタリングする高周波電力を変えることによって、ガラス基板１２上に堆積するタンタル酸カリウムの構造を、ペロブスカイト構造、パイロクロア様構造、アモルファス構造のいずれかに作り分けることができる。
【００５３】  なお、本実施形態で説明したスパッタリングを行う際のタンタルターゲットのカソードに印加する高周波電力の第１の所定値を５０Ｗ、第２の所定値を１５０Ｗにするようにして説明したが、タンタル酸カリウム薄膜作製装置の大きさ、タンタル酸カリウムターゲットのカソードに印加する高周波電力、Ａｒガス流量、Ｏ２ガスの流量等によっては、第１の所定値と第２の所定値を上記と異なる値に設定することができる。
【００５４】  以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成（材質）等については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】  本発明に係るタンタル酸カリウム薄膜の作製方法は、基板上にペロブスカイト構造、パイロクロア様構造、アモルファス構造のタンタル酸カリウム薄膜を作製するときに利用される。
【符号の説明】
【００５６】  １０        タンタル酸カリウム薄膜作製装置
１１        チャンバ
１２        基板
１３        基板ホルダ
１４        排気装置
１５        加熱装置
１６        プロセス用ガス供給部
１７        タンタル酸カリウムターゲット
１８        タンタルターゲット
２０        カソード
２１        カソード
２３        高周波電源
２４        高周波電源
２５        高周波電源
２６        シャッタ
２７        シャッタ
２８        シャッタ
２９        制御装置
５４        Ａｒガスボンベ
５５        マスフローコントローラ
５７        Ｏ２ガスボンベ
５８        マスフローコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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