2012 Fiscal Year Annual Research Report
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23656080
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
秋庭 義明 横浜国立大学, 工学研究院, 教授 (00212431)
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| Keywords | 薄膜 / 残留応力 / 結晶配向 / X線 / 放射光 |
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| Research Abstract |
銅薄膜の形成過程に着目し，膜厚変化にともなう膜特性を，放射光および実験室X線によって観察することから，薄膜の形成機構を検討し，以下のことを示した．
(1) 直流法では，電流密度が低い場合に成膜時間の増加とともに結晶粒径が増大し，最大値をとった後に減少した．高電流密度ではばらつきが大きいものの，それとは逆の傾向を示した．パルス法では，低電流密度ではデューティー比が60%までは140nm程度の細粒が形成され，パルス法の有効性が認められた．電流密度が高い場合には，30%程度から粗大化が認められ，粗大化の閾値は電流密度に依存することがわかった．
(2) 直流法およびパルス法いずれの場合でも，膜厚によらずに特定の方向への結晶配向は認められず，ほぼランダムに成膜することがわかった．
(3) 顕著な結晶配向が認められないため，通常のX線応力測定が可能であったが，1μm以下の薄膜では，十分な回折強度が確保できず，残留応力は測定できなかった．2μm以上の膜に注目すると，直流法では，膜厚が約5μmの30MPaから，膜厚が24μmの-2MPaと，膜厚の増加とともに残留応力が減少した．この傾向は，電流密度を変化させた場合もほぼ同様で2μmから30μmまで徐々に残留応力が低下した．パルス法においては，高電流密度および低電流密度に対して，いずれのデューティー比でもおおよそ±30MPa程度にばらつき，残留応力と成膜条件の相関は明確ではなかった．
以上のように，本研究での成膜条件内では，顕著な結晶配向は認められなかったが，2μm以上では，膜厚の増加に伴って引張側から圧縮側に残留応力が変化しており，Volmer-Weber型成長との対比が興味深い．今後，本研究で開発した手法を援用し，他の基板上への成膜，他材料の成膜，より薄い膜厚の特性の評価を通して，成膜機構が解明されることが期待される．
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