2019 Fiscal Year Annual Research Report
Plasma potential control by dual target HPPMS for film structure modification
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17K05106
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| Research Institution | Seikei University |
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Principal Investigator |
中野 武雄 成蹊大学, 理工学部, 教授 (40237342)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 大電力パルススパッタリング / プラズマ電位 / 金属膜堆積 / 構造制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、大電力パルススパッタ (HPPMS) の発展として、デュアルバイポーラHPPMSを提案した。ターゲットに位相を半周期ずらした両極性の電位を与えることで製膜中のプラズマ電位を継続的に高い値に保ち、接地基板に入射するプラズマ中の正イオンのエネルギーを増加させる意図であった。
2018年度末に２台目のバイポーラパルス電源が納品されたので、2019年度はその動作確認から実施した。しかし期待通りのプラズマ電位の上昇は確認できず、原因を調べるために様々な実験を行った。このうち、デュアルターゲットの片側にDC電源を接続した実験ではプラズマ電位の上昇が確認され、正電位を印加した電極には大きな電流が流れこんでいることを確認できた。これをもとにプラズマ電位の上昇機構を考察し、高電位極に電子電流が流れ込んでいることと、プラズマ電位の上昇との関連付けができた。この発見をもとに、２件の学会発表を行った。
また、バイポーラ電源の不具合は、正電位印加時に電源の内部抵抗が極端に大きくなること、すなわち電子電流を受けとれないことにあることを突き止めた。この点の指摘は11月頃には行っていたのだが、残念ながら数回のやり取りにも関わらず、期間中に改修を完了した電源を受け取ることはできなかった。５月に完了報告を受け取ったので、コロナ禍の影響が落ち着き次第に確認実験を実施する予定である。
シングルターゲットに正電位電極を追加した大電力パルススパッタによって、微小錐を作製する実験も引き続き実施した。こちらについては内部に錐を形成するためのキャビティの幾何学的な構成によって錐の高さが強く影響を受けることを見出し、国際学会で報告した。またこのようなキャビティに対して条件の最適化を行い、応力の影響が小さくなる低い電極電圧でも良好な形状の錐を形成できることを確認した。本件は早急に論文化する予定である。
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