利用報告書 / User's Report | ARIM Japan公式ホームページ_マテリアル先端リサーチインフラ

【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.07.28】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22OS1017

利用課題名 / Title

ピエゾ圧電体を用いた形状測定用MEMSデバイスの試作

利用した実施機関 / Support Institute

大阪大学

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials

キーワード / Keywords

Piezoelectric materials, Thin films, Sputtering

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

清水　浩貴

所属名 / Affiliation

九州工業大学

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

内田　海飛,澤　修平

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

OS-115：RFスパッタ成膜装置（絶縁体成膜用）

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

圧電体を用いたカンチレバー式MEMS変位計のひずみ検出部を作成するため，RFスパッタ装置を用いてシリコンウエハ上にチタン酸バリウム（BaTiO₃）を成膜した．

実験 / Experimental

RFスパッタ装置（SVC-700LRF，TS間距離100mm）を用いてAr及びO₂雰囲気中でチタン酸バリウムの成膜を行った．テストスパッタとしてAr流量8sccmとし，昨年度実施の実験条件と分圧（Ar：0.2 Pa，O2：0.15 Pa）を合わせた条件①（Table 1）で20分，45分，120分の3条件，および，昨年度の条件とAr流量を同じ2.7sccmとして分圧比をあわせた条件②Ar：2.7sccm，O₂：0.2sccmで45分のテスト成膜を行った．また，テスト成膜で算出したレートをもとにデバイス上に成膜した．

結果と考察 / Results and Discussion

条件①で45分と120分でテストスパッタを行ったところ，45分で500nm程度，120分で２㎛程度の厚さとなり，想定以上の堆積厚さとなった．また条件②では目視で堆積厚さが極めて薄いことが分かった．いずれも予想と異なる堆積レートとなっていたが，これは昨年度と装置が変更され，TS間距離他の成膜条件が大幅に変わっためと考えられる．条件①で検量線を作成するため，20分のテストスパッタを行った．条件①の20分と45分のテストピース上の堆積厚さをSEMで簡易的に調べたところ20分で157nm，45分で506nmであった．この結果を用いて2点検量線を作成し堆積レートを求めたところ，14nm/minとなった（Fig. 1）．この堆積レートはTS間距離を60㎜から100㎜に変更したにもかかわらず，昨年度より6倍から9倍となっており，堆積物の密度が低いことが考えられる．算出したレートをもとにデバイス上に目標膜厚250nmおよび500nmとして成膜を実施した(Fig. 2)．

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig. 1

Table 1

Fig. 2

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

加工に際しご協力いただいた大阪大学の近田様，山田様，岩城様に感謝いたします．

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件