JPH0196382A - Ｂｉ３Ｆｅ５Ｏ１２薄膜製造用ターゲット及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、磁気光学効果の大きい強磁性化合物の薄膜製
造に用いられるターゲットの製造方法に関する。

［従来の技術Ｊ 近年、情報の処理、貯蔵、伝達の高性能化、高密度化、
高信頼化のため、光技術の重要性が増しつつあり、光技
術開発の一環として、磁気光学新材料の研究開発が行な
われている。磁気光学材料は磁気光学素子や、光熱磁気
記録の媒体に用いられるものであり、前者では、高性能
化とともに、光集積回路に組みこむために集積化技術と
め整合性のよい薄膜形成法の開発が重要となっている。

光集積回路では、光部品の端面や光線路の曲部での反射
により、戻り光が発生する。戻り光は光源であるレーザ
ーの発振を不安定に、する。磁気光学効果を利用して、
一方向にだけ光を通す光アイソレーターは、戻り光をカ
ットする重要な光回路。

部品である。さらに、入出力光を分離するサーキュレー
タ−９光回路を切り換える光スィッチ、光の方向を一定
の角度範囲で掃引する光偏向器などは、磁気光学効果を
利用して実現できる。

磁気光学材料としては、素子長を小さくするために、使
用する光の波長帯域でファラデー回転（θ１；単位は度
／ｃｍ）などの磁気光学効果が大きく、また、挿入損失
の点から光吸収係数（α；単位は１／ｃｍ）が小さいこ
とが大切である。磁気光学性能指数は、単位吸収当りの
ファラデー回転角（θＦ／α；単位は度）で定義される
。

現在、実用化されている材料は、希土類鉄ガーネット（
Ｒ３Ｆｅ５０＋２；　Ｒは希土類金属元素およびイツト
リウムを表わす）系だけである。現在知られている材料
の中で、室温で磁気光学性能指数が高く、光学的に等方
性という条件を、一応満足しているのは、ＹＩＧ（Ｙ３
Ｆｅ５Ｏ１２）に代表される鉄ガーネットである。ＹＩ
Ｇの波長６３３ｎｍにおけるθ、は÷８３５度／ｃｍ、
ａは７００１／ｃｍであり、磁気光学性能指数は１．２
度である。素子化するには、偏光面が４５度回転すれば
よいから、必要な光路長は、約５００μｍである。しか
し、光集積回路の構成要素として扱うには、光路長をも
う２桁程短縮することが必要となる。そのためにはθ「
が２桁程大きい材料の開発が必要である。Ｒ３Ｆｅ５０
＋２のＲをＢｉで置換した結晶は、高いθ、をもつ材料
として注目される。

薄膜を製造する方法であるイオンビームスパッタ堆積（
ＩＢＳ）　は本質的に非熱平衡的過程である。

スパッタされた粒子は、数ｅＶ付近にエネルギー分布の
ピークをもつ。この壬ネルギーは堆積に適しており、エ
ツチングはほとんど起こらない。このエネルギーを熱エ
ネルギーに換算すると数万度におけるエネルギーに相当
し、堆積粒子の表面拡散や結晶化反応を促進する。その
結果、膜の密度。

平滑度、付着力の向上および結晶化温度の低温化が期待
できる。

ＩＢＳ法は、ＡｒやＮ２などの不活性ガスイオンビーム
を、基板上に堆積しようとする物質の組成元素を含むタ
ーゲットに照射し、ターゲットからスパッタされた物質
を基板上に堆積させる方法である。酸化物膜を形成する
には、雰囲気ガスあるいはイオンとして酸素を供給し、
堆積物と反応させる。

ＩＢＳ法で堆積する膜の組成は、膜組成原子のスパッタ
収率およびそれらの基板への付着率によって決定される
。スパッタ収率も付着率もともに原子の種類に依存する
。

一般に、堆積膜とターゲットとでは組成比が異なる。所
望の組成比をもち、膜厚と組成とが均質である膜を得る
ためには、スパッタされた粒子のビームの、■組成比を
最適化し、■組成比および強度を空間的にも時間的にも
均一化しなければならない。ＩＢＳは１Ｏ−５Ｔｏｒｒ
台の高真空中で実施されるため、ターゲットと基板との
距離が１０〜２０ｃｍ程度では、ビーム内での原子間衝
突による均質化は期待できない。従って、上述の■の条
件は、スパッタされた時点でのビームの均質化が必要で
あることを要請する。

［発明が解決しようとする問題点］ このようなビームを得るためには、ターゲットの組成比
の最適化とターゲットの組成および構造の微視的均質化
をはからねばならない。しかしながら、このようなター
ゲットは、組成金属元素単体の混合配置もしくは合金化
では実現が困難であるという問題点があった。

本発明の目的は、上述の問題点を解決し、磁気光学効果
の大きい強磁性化合物の薄膜製造に用いられるスパッタ
用ターゲットの製造方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明は、１１ｉ酸
化物およびＦｅ酸化物の混合粉末を温度８００〜８４０
℃で焼結する工程と、銀ペーストを用いて焼結体を銅板
に接着する工程とを含むことを特徴とする。

［作　用］ 本発明においては、目的とする薄膜の組成金属元素の酸
化物の混合微粉末を低温で焼結し、かつ、この焼結体、
を銀ペーストを用いて銅板に接着するようにしたので、
組成および構造が微視的に均質化されたスパッタ用のタ
ーゲットを得ることができる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図はターゲット製造工程のフローチャートである。

ターゲットは、目的とする薄膜の組成金属元素酸化物の
混合微粉末を低温で焼結することによって得られる。Ｂ
１３ＦｅｓＯ＋□薄膜を製造するのに用いられるターゲ
ットの製造工程■〜■を第１図に沿って説明する。

■　純度９９．９９９％のＢｉ２Ｏ＊とａ−Ｆｅ２０３
の粉末をそれぞれ秤量し、これらを混合する。

■　混合物を６００ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力で円板状に
圧縮成形する。

■　圧縮成形物を常圧大気中で温度８００〜８４０℃で
６時間焼成する。

■　この焼成物をできる限り粉砕して微粉末とする。

■　工程■および■を繰り返す。

■　工程■で得られた焼結体を平行平板に加工して、純
度９９．９９％の無酸素銅板に銀ペーストで接着する。

工程■はセラミック組織の微細化と均質化をはかるため
の工程である。

工程■はイオン照射によりターゲットに供給されるエネ
ルギーが熱に変り、ターゲット温度が上３昇することを
防ぐための熱放散対策として不可欠である。

焼成温度を８００〜８４０℃に選んだ理由は、できる限
り高密度で、均質な微細構造をもつ焼結体がこの温度範
囲で得られるからである。この温度よりも高温ではＢｉ
、Ｏ５とＦｅ、０３との多様の比率の化合物の粗大な結
晶粒が成長し、このため空間的な均質化が困難になる。

また、この温度よりも低温では焼結が進行せず、このた
め低密度の焼結体しか得られない。

なお、ＩＢＳ法で薄膜を製造する際に堆積膜でガーネッ
ト層が得られるターゲットの組成範囲は、Ｂｉ２Ｏ３／
Ｆｅ２Ｏ，（モル単位）が３７５〜３．５７４．５であ
った。また、本実施例においてはＢｉ２Ｏ３とα−Ｆｅ
２０３とを用いたが、所定のＢｉ／Ｆｅ比が実現できる
ものであれば、これに限るものではない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明においては、目的とする薄
膜の組成金属元素の酸化物の混合微粉末を低温で焼結し
、かつ、この焼結体を銀ペーストを用いて銅板に接着す
るようにしたので、組成および構造が微視的に均質化さ
れたスパッタ用のターゲットを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第ｉ図はターゲット製造工程のフローチャートである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）Ｂｉ酸化物およびＦｅ酸化物の混合粉末を温度８０
   ０〜８４０℃で焼結する工程と、銀ペーストを用いて該
   焼結体を銅板に接着する工程と を含むことを特徴とするＢｉ＿３Ｆｅ＿５Ｏ＿１＿２薄
   膜製造用のターゲットの製造方法。 ２）前記Ｂｉ酸化物およびＦｅ酸化物はＢｉ＿２Ｏ＿３
   およびα−Ｆｅ＿２Ｏ＿３であってモル比が３：５〜３
   ．５：４．５であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のターゲットの製造方法。