反応性スパッタリング法による非晶質薄膜の合成及び材料設計

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04453063
• Research Institution: University of Tokyo
• Principal Investigator: 安井 至 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20011207)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宇都野 太 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (70232874)
• Keywords: 反応性スパッタリング / 薄膜 / 2成分ターゲット / 非晶質 / 材料設計 / ケイ化物 / 酸化物

Research Abstract

ガラスの主成分であるケイ素を含んだケイ化物などの新規セラミックスターゲットを用いて、酸素雰囲気中での反応性スパッタリング法により非晶質薄膜を合成することが本研究の目的であるが、材料設計的観点から、反応性スパッタリングにおけるそのターゲットの性質を調べた。ターゲットとして、ケイ化モリブデン(MoSi_2)を用いて反応性スパッタリングを行ったが、その結果と比較するため、単一成分ターゲットであるMoとSiターゲット、さらに、その金属を張合わせたターゲット(複合ターゲット)を作成して、同条件による反応性スパッタリングを行った。複合ターゲットで作成される薄膜の結合状態や可視光吸収係数は、MoSi_2から作成される薄膜のそれとほぼ同じであり、超音速昇温電気炉内で熱処理した時の析出される結晶構造も同一であった。しかし、その薄膜の組成(Mo/Si)には差が見られ、その要因を調べるため、単一成分ターゲットから得られる薄膜のスパッタリング速度とその2種のターゲットのそれを比較した。複合ターゲットの場合では、その面積比から2つの単一成分ターゲットにより複合ターゲットのスパッタリング速度が再現できることが判明した。一方、MoSi_2ターゲットの場合、ターゲットの密度や原子構造などの性質を考慮した結果、表面原子密度という観点から考える事により、単一成分ターゲットのスパッタリング速度からとMoSi_2ターゲットのそれを再現された。この結果から、合成される薄膜の組成設計が可能となり、他成分ターゲットを用いて反応性スパッタリングを行い材料を開発する時に、その単一成分ターゲットの情報により、作成される薄膜の結合状態・その組成などが予測可能であり、材料設計的観点から見て、非常に優れた情報が得られた。

Research Products

• [Publications] 森 雄爾: "2成分ターゲットの反応性スパッタリングによる薄膜の組成" 第31回セラミックス基礎科学討論会講演要旨集. 256 (1993)
• [Publications] Futoshi Utsuno: "Sputtering rates of two kinds of Mo-Si target" 1993 Pac Rim Meeting Abstracts. 171 (1993)
• [Publications] 宇都野 太: "反応性スパッタリングによるセラミックス系薄膜の生成" 生産研究. 45[12]. 821-827 (1993)
• [Publications] 加藤 寛之: "MDシミュレーションによるFe-Niターゲットのスパッタリング現象" 日本セラミックス協会1994年会. (発表予定). (1994)