(57)【要約】【課題】安定した膜質で薄膜を形成し得るバイアススパッタリング方法及びそれを利用した弾性波装置の製造方法を提供する。【解決手段】供給された電力の総和である積算電力の異なる複数種類のターゲット１２ａ〜１２ｃを用いてバイアススパッタリングすることにより薄膜を形成する。【選択図】図３
2012149310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された電力の総和である積算電力の異なる複数種類のターゲットを用いてバイアススパッタリングすることにより薄膜を形成する、バイアススパッタリング方法。
【請求項２】
使用時間が異なる複数種類のターゲットを用いる、請求項１に記載のバイアススパッタリング方法。
【請求項３】
前記積算電力の異なる複数種類のターゲットのうち、最も積算電力が大きいターゲットの積算電力が、予め定められた電力に達した際に、前記複数種類のターゲットのうち、当該最も積算電力が大きいターゲットを、他のターゲットよりも積算電力が小さなターゲットに交換しながらバイアススパッタリングを継続する、請求項１または２に記載のバイアススパッタリング方法。
【請求項４】
５種類以下のターゲットを用いる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバイアススパッタリング方法。
【請求項５】
圧電基板と、前記圧電基板の上に形成されたＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極を覆うように形成された誘電体膜とを備える弾性波装置の製造方法であって、
前記誘電体膜を、請求項１〜４のいずれか一項に記載のバイアススパッタリング方法により形成する、弾性波装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイアススパッタリング方法及び弾性波装置の製造方法に関する。特に、本発明は、複数のターゲットを同時に用いるバイアススパッタリング方法及びそれを利用した弾性波装置の製造方法。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、弾性波装置の誘電体膜などの薄膜の形成方法として、バイアス電圧を印加しながらスパッタリングを行うバイアススパッタリング方法が知られている。例えば、下記の特許文献１には、バイアススパッタリングを行うための装置として、複数のターゲットを備えるバイアススパッタリング装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４５０３７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のバイアススパッタリング装置を用いたバイアススパッタリングにより薄膜を成膜した場合、形成される薄膜の膜質にばらつきが生じやすいという問題がある。
【０００５】
本発明は、斯かる点に鑑みて成されたものであり、安定した膜質で薄膜を形成し得るバイアススパッタリング方法及びそれを利用した弾性波装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るバイアススパッタリング方法では、供給された電力の総和である積算電力の異なる複数種類のターゲットを用いてバイアススパッタリングすることにより薄膜を形成する。
【０００７】
本発明に係るバイアススパッタリング方法のある特定の局面では、使用時間が異なる複数種類のターゲットを用いる。
【０００８】
本発明に係るバイアススパッタリング方法の他の特定の局面では、積算電力の異なる複数種類のターゲットのうち、最も積算電力が大きいターゲットの積算電力が、予め定められた電力に達した際に、複数種類のターゲットのうち、当該最も積算電力が大きいターゲットを、他のターゲットよりも積算電力が小さなターゲットに交換しながらバイアススパッタリングを継続する。
【０００９】
本発明に係るバイアススパッタリング方法の別の特定の局面では、５種類以下のターゲットを用いる。
【００１０】
本発明に係る弾性波装置の製造方法は、圧電基板と、圧電基板の上に形成されたＩＤＴ電極と、ＩＤＴ電極を覆うように形成された誘電体膜とを備える弾性波装置の製造方法である。本発明に係る弾性波装置の製造方法では、誘電体膜を、上記本発明に係るバイアススパッタリング方法により形成する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、安定した膜質で薄膜を形成し得るバイアススパッタリング方法及びそれを利用した弾性波装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態におけるバイアススパッタリング装置の模式図である。
【図２】第１の実施形態におけるターゲットフォルダの模式的平面図である。
【図３】第１の実施形態におけるバイアススパッタリングのタイムチャートである。
【図４】第２の実施形態において製造する弾性表面波装置の略図的断面図である。
【図５】第３の実施形態において製造する弾性境界波装置の略図的断面図である。
【図６】実施例及び比較例において作製した弾性表面波装置の誘電体膜におけるＡｒ吸蔵量と積算電力との関係を表すグラフである。
【図７】実施例及び比較例において作製した弾性表面波装置のＴＣＦと積算電力との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、以下の実施形態は、単なる例示である。本発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。
【００１４】
図１は、本実施形態におけるバイアススパッタリング装置の模式図である。図１に示すように、本実施形態において使用するバイアススパッタリング装置１は、真空チャンバ１０を備えている。真空チャンバ１０には、真空ポンプが接続されている。この真空ポンプにより、真空チャンバ１０内が減圧可能となっている。また、真空チャンバ１０には、アルゴンガスなどの、プラズマを発生させるためのプロセスガスや、酸素ガスや窒素ガスなどの反応性ガス等が適宜供給可能となっている。
【００１５】
真空チャンバ１０内には、複数のターゲット１２が固定された円板状のターゲットフォルダ１１が設けられている。ターゲットフォルダ１１は、その中心回りに回転可能となっている。このターゲットフォルダ１１により、複数のターゲット１２のそれぞれが自転しながら公転可能となっている。ターゲットフォルダ１１に固定されるターゲット１２の個数は、５以下であることが好ましい。本実施形態では、具体的には、図２に示すように、ターゲットフォルダ１１に３つのターゲット１２ａ〜１２ｃが固定される例について説明する。
【００１６】
なお、ターゲット１２は、成膜しようとする薄膜の種類や反応ガスの種類等に応じて適宜選択することができる。ターゲット１２としては、例えば、Ｓｉ，Ｎｂ，Ａｌ，Ｔａ，Ｃｕ等の金属からなるターゲットや、ＳｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３等の金属酸化物からなるターゲット等を用いることができる。
【００１７】
また、真空チャンバ１０内には、基板電極（図示せず）が設けられている。この基板電極により、薄膜を形成する基板１３と、ターゲット１２との間にＲＦ電力が供給される。
【００１８】
次に、バイアススパッタリング装置１を用いて基板１３の上に薄膜を形成するバイアススパッタリング方法について説明する。まず、ターゲットフォルダ１１に複数のターゲット１２ａ〜１２ｃを固定すると共に、真空チャンバ１０内に基板１３を配置する。次に、真空チャンバ１０内に、プロセスガスと、必要に応じて反応性ガス等を充填する。その後、真空チャンバ１０内を減圧し、減圧雰囲気とする。その状態で、ターゲット１２ａ〜１２ｃを自公転させつつ、ターゲット１２ａ〜１２ｃと基板電極との間にＲＦ電力を供給することにより、バイアススパッタリングを行い、基板１３の上に薄膜を形成する。
【００１９】
ここで、本実施形態では、使用時間が異なり、供給された電力の総和である積算電力の異なる複数種類のターゲット１２を用いて上記バイアススパッタリングを行う。具体的には、まず、バイアススパッタリングを行う前に、積算電力の異なる複数種類のターゲット１２をターゲットフォルダ１１にセットし、バイアススパッタリングを開始する。そして、それら複数種類のターゲット１２のうち、最も積算電力が大きなターゲットの積算電力が、予め定められた電力に達した際に、複数のターゲットのうち、最も積算電力が大きなターゲットのみを、他のターゲットよりも積算電力が小さなターゲット（典型的には、使用時間がゼロであり、積算電力がゼロである未使用のターゲット１２）に交換する。そして、バイアススパッタリングを再開する。その後、使用中の複数種類のターゲット１２のうち、最も積算電力が大きなターゲット１２の積算電力が、予め定められた電力に達した際に、当該最も積算電力が大きなターゲット１２を、他のターゲットよりも積算電力が小さいターゲットに交換する。このような交換作業を繰り返し行いつつ、バイアススパッタリングを継続していく。
【００２０】
以下、図３を参照しながら、本実施形態におけるバイアススパッタリング方法についてさらに詳細に説明する。なお、以下の説明において、予め定められたターゲット１２の使用限度電力をＴとして説明する。
【００２１】
図３に示すように、バイアススパッタリングを開始するに先立ち、使用時間がゼロであり、積算電力がゼロである未使用のターゲットをターゲット１２ａとし、積算電力が（１／３）Ｔであるターゲットをターゲット１２ｂとし、積算電力が（２／３）Ｔであるターゲットをターゲット１２ｃとしてバイアススパッタリングを開始する。
【００２２】
バイアススパッタリングを開始してから各ターゲット１２ａ〜１２ｃに供給された積算電力が（１／３）Ｔに達すると、ターゲット１２ｃの積算電力が使用限度電力Ｔに達する。このため、バイアススパッタリングを一旦中止して、ターゲット１２ｃを、積算電力がゼロである未使用のターゲットに交換する。この際、他のターゲット１２ａ、１２ｂは交換しない。そして、バイアススパッタリングを再開する。
【００２３】
バイアススパッタリングを開始してから各ターゲット１２ａ〜１２ｃに供給された積算電力が（２／３）Ｔに達すると、ターゲット１２ｂの積算電力が使用限度電力Ｔに達する。このため、バイアススパッタリングを一旦中止して、ターゲット１２ｂを、積算電力がゼロである未使用のターゲットに交換する。この際、他のターゲット１２ａ、１２ｃは交換しない。そして、バイアススパッタリングを再開する。
【００２４】
バイアススパッタリングを開始してから各ターゲット１２ａ〜１２ｃに供給された積算電力がＴに達すると、ターゲット１２ａの積算電力が使用限度電力Ｔに達する。このため、バイアススパッタリングを一旦中止して、ターゲット１２ａを、積算電力がゼロである未使用のターゲットに交換する。この際、他のターゲット１２ｂ、１２ｃは交換しない。そして、バイアススパッタリングを再開する。
【００２５】
このように、本実施形態では、積算電力が（１／３）Ｔ供給されるごとに、３つのターゲット１２ａ〜１２ｃを一つずつ交換しながらバイアススパッタリングを継続していく。このため、本実施形態においては、常に、積算電力が小さなターゲットと、積算電力が大きなターゲットとが混在していることとなる。
【００２６】
ところで、通常は、複数のターゲットを用いてバイアススパッタリングを行う場合、同じ積算電力のターゲット（典型的には、積算電力がゼロで未使用のターゲット）を用いる。このようにすることにより、ターゲットの交換回数を少なくすることができるためである。しかしながら、積算電力が同じ複数のターゲットを用いてバイアススパッタリングを
行った場合、ターゲットを交換してから、ターゲットを再度交換する間においても、得られる薄膜の膜質にばらつきが生じやすい。この理由は定かではないが、ターゲットに供給された積算電力の増加と共に、ターゲットの厚みが薄くなり、ターゲットの表層とマグネットとの距離が短くなっていくためであると考えられる。
【００２７】
それに対して本実施形態では、積算電力の異なる複数種類のターゲットをターゲット１２ａ〜１２ｃとして用いて、順々に交換していく。このようにすることによって、成膜される薄膜の膜質むらの発生を効果的に抑制することができ、安定した膜質で成膜を継続していくことができる。
【００２８】
なお、積算電力が同じ複数のターゲットを利用する場合でも、使用限度電力を小さくすれば膜質の安定化を図り得る。しかしながら、この場合は、使用限度電力が小さくなる分、成膜に多くのターゲットが必要となるため、成膜コストが高くなってしまうこととなる。それに対して本実施形態では、すべてのターゲットを大きな使用限度電力まで使用できるため、成膜コストを抑制することができる。
【００２９】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態において製造する弾性表面波装置の略図的断面図である。図４に示すように、弾性表面波装置２０は、圧電基板２１と、圧電基板２１の上に形成されたＩＤＴ電極２２と、圧電基板２１の上に形成された誘電体膜２３とを有する。
【００３０】
圧電基板２１は、例えば、ＬｉＮｂＯ３基板やＬｉＴａＯ３基板により構成することができる。ＩＤＴ電極２２は、Ａｌ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｒ及びＰｄからなる群から選ばれた金属、もしくは、Ａｌ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｒ及びＰｄからなる群から選ばれた一種以上の金属を含む合金により形成することができる。また、ＩＤＴ電極２２は、例えば、上記金属や合金からなる複数の導電膜の積層体により構成することもできる。誘電体膜２３は、例えば、酸化ケイ素や窒化ケイ素等により形成することができる。
【００３１】
本実施形態では、誘電体膜２３を上記第１の実施形態において説明したバイアススパッタリング方法により形成する。このため、誘電体膜２３の膜質むらを抑制することができる。従って、安定した特性で弾性表面波装置２０を製造することができる。
【００３２】
（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態において製造する弾性境界波装置の略図的断面図である。なお、本実施形態の説明において、上記第２の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００３３】
図５に示すように、弾性境界波装置２４は、圧電基板２１と、ＩＤＴ電極２２と、誘電体膜２３と、誘電体膜２３を覆うように形成されており、誘電体膜２３よりも速い音速を有する誘電体膜２５とを有する。誘電体膜２３を酸化ケイ素により形成した場合は、誘電体膜２５は、例えば、窒化ケイ素や酸窒化ケイ素により形成することができる。
【００３４】
本実施形態では、誘電体膜２３，２５を上記第１の実施形態において説明したバイアススパッタリング方法により形成する。このため、誘電体膜２３，２５の膜質むらを抑制することができる。従って、安定した特性で弾性境界波装置２４を製造することができる。
【００３５】
（実施例）
上記第１の実施形態において説明したバイアススパッタリング方法により、上記第２の実施形態において説明した弾性表面波装置２０を作製した。具体的作製条件を以下に示す
。
【００３６】
ターゲット１２ａ：積算電力０ｋＷＨ
ターゲット１２ｂ：積算電力２００ｋＷＨ
ターゲット１２ｃ：積算電力３００ｋＷＨ
ターゲットの交換：積算電力が４２０ｋＷＨに達したとき
ターゲット：ＳｉＯ２ターゲット
誘電体膜２３：厚み１０００ｎｍの酸化ケイ素膜
【００３７】
その結果、得られた酸化ケイ素膜のアルゴン（Ａｒ）吸蔵量と弾性表面波装置のＴＣＦとを測定した。結果を、図６及び図７に四角で示す。なお、図６及び図７に示すデータの積算電力は、ターゲット１２ａの積算電力を表している。このため、例えば、図６及び図７に示すデータの積算電力がｘである場合、ｘ≦１２０ｋＷＨ以下とすると、ターゲット１２ａの積算電力がｘｋＷＨ、ターゲット１２ｂの積算電力が（ｘ＋２００）ｋＷＨ、ターゲット１２ｃの積算電力が（ｘ＋３００）ｋＷＨとなり、ターゲット１２ａ〜１２ｃの積算電力の平均値は、（ｘ＋５００／３）ｋＷＨとなる。１２０ｋＷＨ＜ｘ≦２２０ｋＷＨ以下とすると、ターゲット１２ａの積算電力がｘｋＷＨ、ターゲット１２ｂの積算電力が（ｘ＋２００）ｋＷＨ、ターゲット１２ｃの積算電力が（ｘ−１２０）ｋＷＨとなり、ターゲット１２ａ〜１２ｃの積算電力の平均値は、（ｘ＋８０／３）ｋＷＨとなる。２２０ｋＷＨ＜ｘ≦４２０ｋＷＨ以下とすると、ターゲット１２ａの積算電力がｘｋＷＨ、ターゲット１２ｂの積算電力が（ｘ−２２０）ｋＷＨ、ターゲット１２ｃの積算電力が（ｘ−１２０）ｋＷＨとなり、ターゲット１２ａ〜１２ｃの積算電力の平均値は、（ｘ−３４０／３）ｋＷＨとなる。
【００３８】
（比較例）
積算電力が０ｋＷＨである３つのターゲットをセットしたこと以外は、上記実施例と同様の実験を積算電力が４２０ｋＷＨとなるまで行った。その結果得られた酸化ケイ素膜のアルゴン（Ａｒ）吸蔵量と弾性表面波装置のＴＣＦとを測定した。結果を、図６及び図７に菱形で示す。
【００３９】
図６及び図７に示す結果から分かるように、３つのターゲットの積算電力を同じにした比較例では、ターゲット使用時間が長くなり、ターゲットの積算電力が大きくなるにつれて、アルゴン吸蔵量及びＴＣＦが大きく変化した。それに対して、３つのターゲットの積算電力を異ならせた実施例では、バイアススパッタリングを継続しても、アルゴン吸蔵量及びＴＣＦがそれほど大きくは変化しなかった。この結果から、積算電力の異なる複数種類のターゲットを用いることにより、安定した膜質で薄膜を形成でき、その結果、弾性波装置を安定した特性で製造できることが分かる。
【符号の説明】
【００４０】
１…バイアススパッタリング装置
１０…真空チャンバ
１１…ターゲットフォルダ
１２、１２ａ〜１２ｃ…ターゲット
１３…基板
２０…弾性表面波装置
２１…圧電基板
２２…ＩＤＴ電極
２３，２５…誘電体膜
２４…弾性境界波装置
【図１】
2012149310.tif 000003
【図２】
2012149310.tif 000004
【図３】
2012149310.tif 000005
【図４】
2012149310.tif 000006
【図５】
2012149310.tif 000007
【図６】
2012149310.tif 000008
【図７】
2012149310.tif 000009