超小プラズマ材料プロセシング装置の高集積化-マイクロプラズマチップの創製-

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555185
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 寺嶋 和夫 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教授 (30176911)
• Keywords: マイクロプラズマ / プラズマチップ / プラズマCVD / CNx / プラズマ計算シミュレーション

Research Abstract

本研究は、世界に先駆け、プラズマ材料プロセシング装置の半導体基板上へのマイクロ集積化、そしてその究極の姿としてのプラズマプロセス装置のマイクロチップ化-プラズマチップの創製-を目指すものである。プラズマの微小(マイクロ)化によるプラズマ密度の増大(スケールに逆比例)に伴うプロセスの高速化、に加えプロセス装置の集積化によるプロセスの高効率化、そしてトータルとしてのプロセスの低環境負荷化、ォーマン化が大いに期待できる、プラズマチップのプロットタイプの創製を進める。
本年度は以下のような研究成果が得られた。
(1)プラズマ発生電極;石英基板上にCr電極を用いたサブμ(最小0.5μm)の程度のギャップ間隔を有するプラズマ発生電極の自作、それを用いたナノプラズマの発生に成功した。本研究によりプラズマチップの高集積化が期待される。
(2)プラズマ診断;マイクロ発光分光法、および、マイクロラングミュアーブロープ用プローブ法によ診断(電子密度、電子温度など)を行い、多種のガスプラズマに対して、そのマイクロプラズマの高密度性を再確認した。
(3)プラズマ計算機シミュレーション;PIC-MMC法による上記プラズマ計算シミュレーション(He, Ne, Arに対して)を行い(原子密度、エネルギー、イオン密度、エネルギー、電界)、診断実験の妥当性などを確認した。
(4)堆積物評価;簡便なマルチチップCVD装置を構成し、それを用いたCN系CVD(CH4+N2ガス系)を行い、IR、XPS, AESなどによりそのCN合成を確認した。
また膜厚測定より、堆積速度が1μm/m以上にも達することを確認した(従来法の100倍以上)。

Research Products

• [Publications] T.Ito, T.Izaki, K.Terashima: "APPLICATION OF MICROSCALE PLASMA TO MATERIAL PROCESSING"Thin Solid Films. 386. 300-304 (2001)
• [Publications] T.Ito, K.Terashima: "Mulutiple Microscale Plasma CVD Apparatuses on a Substrate"Thin Solid Films. 390. 234-236 (2001)
• [Publications] 寺嶋和夫: "メゾ空間プラズマの材料表面処理への利用-プラズマチップ(集積プラズマプロセスデバイス装置)を例にして-"表面技術. 52巻12号. 841-842 (2001)
• [Publications] 伊藤剛仁, 寺嶋和夫: "マイクロメーターからナノ領域での超微細プラズマ発生技術"応用物理学会誌. 70巻・4号. 140-141 (2001)