JPH06192825A - 形状記憶合金薄膜の製造方法 - Google Patents

形状記憶合金薄膜の製造方法

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JPH06192825A
JPH06192825A JP34673192A JP34673192A JPH06192825A JP H06192825 A JPH06192825 A JP H06192825A JP 34673192 A JP34673192 A JP 34673192A JP 34673192 A JP34673192 A JP 34673192A JP H06192825 A JPH06192825 A JP H06192825A
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JP
Japan
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thin film
shape memory
memory alloy
alloy thin
target
Prior art date
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Withdrawn
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JP34673192A
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English (en)
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Akira Imai
章 今井
Akira Tanaka
顯 田中
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SWCC Corp
Original Assignee
Showa Electric Wire and Cable Co
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 得られる形状記憶合金薄膜の組成の微量制御
が容易で、容易に所望の組成を有する形状記憶合金薄膜
を得ることができる形状記憶合金薄膜の製造方法を提供
すること。 【構成】 金属ターゲットをスパッタリングして形状記
憶合金薄膜を製造するに際し、ターゲットして1種の金
属例えばTiから成るターゲットに他種の金属例えばN
iのチップを設置したモザイクターゲットを用いる。チ
ップの数及びその配列を変えることにより、得られる合
金組成を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、スパッタリング法を
用いた形状記憶合金薄膜の製造方法に係り、特に合金組
成の微量制御が可能な形状記憶合金薄膜の製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、マイクロマシンの巨大プロジェク
トの推進に伴い、各種産業分野においてマイクロマシン
の動力源となる超小型駆動源としてのマイクロアクチュ
エータが開発されている。ところで、形状記憶合金は加
熱されると6〜8%もの歪みが形状回復に寄与し、その
回復力も500MPa以上と大きく、更に通電による加熱制御
が容易であるため、上記マイクロアクチュエータの材料
として注目されている。この際、アクチュエータとして
の応答性を改善するために薄膜化してマイクロ化するこ
とが提案されている。形状記憶合金の薄膜は一般の合金
薄膜と同様スパッタリング法や真空蒸着法によって形成
されるが、後に行なわれるフォトエッチング等の加工の
容易性や制御回路の同時作成の要請を考慮した場合、ス
パッタリングによる成膜が有利であり、Ti−Ni形状
記憶合金の場合Ti−Ni合金ターゲットを用いたスパ
ッタリングが研究されている。
【0003】ところでこのような形状記憶合金として一
般によく知られているTi−Ni形状記憶合金薄膜を作
成する場合、マルテンサイト変態を起こさせるためにN
i濃度が49〜51at%の狭い範囲に調整する必要があ
る。中でもNi量が0.1%の変化に対して逆変態終了
温度Afが10〜20℃も変化するため、最適な均一組
成を得るために組成を微量コントロールすることが重要
であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来ス
パッタリング法によりTi−Ni形状記憶合金薄膜を作
成する場合、Ti−Ni合金ターゲットを用いている
が、合金ターゲットそのままの組成で成膜されずNiリ
ッチになる傾向があった(日本金属学会春期大会講演19
91年4月、415、日本金属学会秋期大会講演1991年、
2・28)。又、薄膜の組成を合わせるために何枚か
の合金ターゲットを用い、最適組成を実現する試みもあ
るが、試行錯誤により実験を行なわなければならない。
更にターゲットは装置や成膜時の条件設定により合金組
成の異なるものに変えなければならないが、一般にこれ
らのターゲットは高価なものであり薄膜製造がコスト高
になるという問題があった。
【0005】本発明はこのような従来の難点を解消し、
得られる形状記憶合金薄膜の組成の微量制御が容易で、
容易に所望の組成を有する形状記憶合金薄膜を得ること
ができる形状記憶合金薄膜の製造方法を提供することを
目的とする。さらに本発明は、1種のターゲットで各種
合金組成の薄膜を製造でき、高価なターゲットを極力少
なくすることができる形状記憶合金薄膜の製造方法を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明の形状記憶合金薄膜の製造方法は、金属ターゲ
ットをスパッタリングして形状記憶合金薄膜を製造する
に際し、1種の金属から成るターゲットに他種の金属の
チップを設置したものを用いたものである。
【0007】
【作用】1種の金属から成るターゲットに置かれる他種
の金属のチップの数及び位置を変えることにより、所望
の組成を有する形状記憶合金薄膜を形成することができ
る。例えば金属チップをターゲット中心から外周にずら
すことにより組成の微調整を行なうことができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の形状記憶合金薄膜の製造方法
を図面に基づき詳述する。図1は本発明の形状記憶合金
薄膜の製造方法が適用される高周波マグネトロンスパッ
タ装置を示すもので、スパッタされるモザイクターゲッ
ト1と、成膜される基板2と、そのホルダ3とを備え、
モザイクターゲット1には高周波(RF)電源5から高
周波が印加される。またモザイクターゲット1の下部に
は電子をトラップするための永久磁石4が設置されてい
る。装置内にはアルゴン等のガスが導入されるとともに
排気系により所定の真空度に保たれる。又スパッタリン
グ時モザイクターゲット1は冷却水により冷却される。
【0009】モザイクターゲット1は図2に示すように
成膜する形状記憶合金の組成によって選択される1種の
金属から成るターゲット11に他種の金属チップ12が
複数個配置された形態をなしており、同図(a)にはN
iチップ12をTiターゲット11の同心円上に並べた
もの、同図(b)にはNiターゲット13にTiチップ
14を十字状に並べたもの、同図(c)にはターゲット
13表面にチップ14を均一に並べたものをそれぞれ示
す。配列の仕方は特に限定されないが、Niチップの場
合、永久磁石4の形状から同心円上に配列した方が並べ
やすく、チップの消耗が均一で制御も容易である。基板
2上に成膜される合金の組成を変化させるためには、チ
ップ12又は14の大きさや数を変えるか、配列を変え
る。更に組成の微調整を行なうためには、Niチップを
スパッタされやすいターゲット中心(永久磁石4近傍)
から外周側へ移動させればよい。
【0010】形状記憶合金薄膜としてCu−Al−N
i、Cu−Zn、Cu−Sn等銅系形状記憶合金の薄膜
を形成する場合には、CuをターゲットしてAl、N
i、Zn、Snのチップを用いてもよい。尚、本発明の
形状記憶合金薄膜の製造方法は上記した高周波マグネト
ロンスパッタの他、三極又は四極スパッタ等チップが並
べられるモザイクターゲットを用いてスパッタリングす
る装置であればすべて適用できる。 実施例1 Φ76mm(3インチ)×5mmのTiターゲット11に1
0×10×1mmのNiチップ12を図2(a)のよう
に、又はNiターゲット13にTiチップ14を図2
(c)のように配列したモザイクターゲットを用いると
ともに、76×26×1mmのガラス基板を用いて、RF
電力300W、Ar圧4.5×10-2Torrでスパッタリ
ングを行ない、ガラス基板上にTi−Ni合金薄膜を成
膜した。この時の基板温度はターゲットからの熱輻射等
で室温から約200℃まで上昇した。なお、基板はモー
タにより4回転/分の速度で回転させながら成膜した。
【0011】その結果、均一(平滑)な薄膜を再現性よ
く得ることができたが、チップを図2(a)に示すよう
に配列した場合にはターゲットの透磁率がよくなるた
め、プラズマの立上がりがよく成膜速度を早めることが
できた。組成均一性についてはガラス基板の中心1点と
周辺2点についてプラズマ発光分光により組成分析を行
なったところ、バラツキは図2(a)のターゲットで±
0.5%以下(試料数n=4)であった。また再現性に
ついても表1に示すように、4つの試料についてほぼ同
様の組成の薄膜が得られた。
【0012】
【表1】
【0013】実施例2 図2(a)のTiターゲット及びNiチップを用い、N
iチップの数を変えて実施例と同じスパッタリング条件
で成膜し、得られた合金薄膜の組成を分析した。尚、組
成分析はプラズマ発光分光によった。その結果、図3に
示すようにNiチップ枚数と膜のNi濃度との間には直
線関係があることが示され、チップ数を変えることによ
り膜Ni濃度を変化させることができた。また、Niチ
ップ数を9又は10枚とし、Niチップの位置を調整す
ることによりマイクロアクチュエータとして適当な合金
組成Ti−50%Niの合金薄膜を得ることができた。 実施例3 実施例1で得られたTi−51%Niの合金薄膜を基板か
ら剥離し、記憶処理のために1000℃で1.5時間加
熱して溶体化処理し、更に400℃、6時間の時効処理
を行なった。処理後の合金薄膜について形状記憶効果に
必要なマルテンサイト変態の確認をDSC法により測定
した。この合金薄膜のDSC曲線を図4に示した。図4
からも明らかなようにR相変態とマルテンサイト変態に
伴う2つのピークが観察された。
【0014】本発明の形状記憶合金薄膜の製造方法によ
り製造される形状記憶合金薄膜は、小型で熱容量が小さ
く、応答性が改善されるので、アクチュエータの他、医
療用等にも適用できることは言うまでもない。
【0015】
【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように、本
発明の形状記憶合金薄膜の製造方法によれば、形状記憶
合金薄膜をスパッタリング法により製造する際にターゲ
ットとして1種の金属から成るターゲットに他の金属の
チップを配置したモザイクターゲットを用いることによ
り、容易に組成の均一な形状記憶合金薄膜を製造するこ
とができ、しかも組成の微量コントロールを容易に行な
うことができる。更に本発明の形状記憶合金薄膜の製造
方法によれば、高価な合金ターゲットを多数必要とせず
1種のターゲットでチップの配列や数を変えるだけで各
種組成の形状記憶合金薄膜を得ることができ、形状記憶
合金薄膜を低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の形状記憶合金薄膜の製造方法が適用さ
れるスパッタリング装置の一実施例を示す図。
【図2】本発明の形状記憶合金薄膜の製造方法に用いら
れるターゲットを示す図で、(a)、(b)、(c)は
それぞれ異なるチップ配列を示す図。
【図3】本発明の形状記憶合金薄膜の製造方法により形
成された薄膜の組成とチップ数との関係を示すグラフ。
【図4】本発明の形状記憶合金薄膜の製造方法により形
成された薄膜のDSC曲線。
【符号の説明】
1・・・・・・モザイクターゲット 2・・・・・・基板 11・・・・・・Tiターゲット 12・・・・・・Niチップ 13・・・・・・Niターゲット 14・・・・・・Tiチップ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属ターゲットをスパッタリングして形状
    記憶合金薄膜を製造するに際し、前記ターゲットとして
    1種の金属から成るターゲットに他種の金属のチップを
    設置したモザイクターゲットを用いたことを特徴とする
    形状記憶合金薄膜の製造方法。
JP34673192A 1992-12-25 1992-12-25 形状記憶合金薄膜の製造方法 Withdrawn JPH06192825A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009149990A (ja) * 2008-12-24 2009-07-09 Nippon Mining & Metals Co Ltd 高純度形状記憶合金ターゲット及び同合金薄膜
CN107338418A (zh) * 2017-08-30 2017-11-10 深圳先进技术研究院 过渡金属硼化物‑金属复合靶材、镀膜设备及其用途

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