複酸化物薄膜のプラズマCVD装置シミュレーションコードの開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555208
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 今石 宣之 九州大学, 機能物質科学研究所, 教授 (60034394)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 秋山 泰伸 九州大学, 機能物質科学研究所, 助手 (10231846) ; 佐藤 恒之 九州大学, 機能物質科学研究所, 助教授 (80170760)
• Keywords: プラズマCVD / アフターグロー型CVD / 酸化物膜 / シミュレーション

Research Abstract

現在、プラズマCVD装置のシミュレーション技術は未だ確立されておらず、早急に実用に耐えるシミュレーションコードを開発することが産業界から強く要求されている。
本研究は、(1)プラズマCVD装置の特性に及ぼす効果について定量的データを集積する。(2)プラズマCVD装置についての実用的シミュレータを構築する。(3)ミクロ凹凸内の膜の解析及び膜特性予測を可能なシミュレータの開発する。(4)実験とシミュレーションの相互連携による成膜条件の最適化法を確立する。ことを目的としている。
まず、プラズマ部と成膜部を分離し、気相反応と表面反応を独自に制御できる、アフターグロー型プラズマCVD装置を自作した。当初の課題として有機シラン(トリエトキシシラン)を用いたシリカ薄膜の合成について知見を得るべく実験を行った。この原料を用いた熱CVDについては、酸素を酸化剤とした場合700℃、オゾンを酸化剤として用いた場合は500℃の成膜温度が必要であることが分かっている。アフターグロー型プラズマCVD装置を用いた場合、基盤温度400℃でほぼ純粋なシリカ薄膜が生成することが分かった。プラズマ部後方でマス分析を行ったところ、気相中でも原料の重合体が生成していることが分かった。このことから考えてプラズマを用いることで室温でも重合体が生成し、比較的基盤温度が低くてもシリカ薄膜の生成が可能であると考えられる。現在これらの重合反応を含めたプラズマによる化学反応をシミュレーションコードに組み込む作業を行っている。また、平行平板形CVD装置を購入しその特性を理解するべく基礎実験行い、プラズマ放電に必要な圧力などのデータを収集した。このCVD装置を用いて、前述のアフターグロー型プラズマCVD装置と同様のシリカの合成実験を行い比較することで、シミュレーション法の開発に必要なプラズマと化学反応の関係について理解を得るべく準備を進めている。