2013 Fiscal Year Research-status Report
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25420772
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
羽深 等 横浜国立大学, 工学研究院, 教授 (40323927)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 化学気相堆積 / 圧電性結晶振動子 / その場評価技術 |
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| Research Abstract |
化学気相堆積（CVD）法の基礎解析実験技術を研究するため、下記の(1)と(2)を目的として研究を行う。
（1）CVD反応器内で複雑に関わり合う諸現象（移動現象（流れ、熱、化学種輸送）と表面反応）の詳細および全体像を簡便に捉える方法として、圧電性結晶振動子（ランガサイト）を用いた「その場計測技術」を研究する。（2）その場測定の詳細情報を基に、高品質薄膜形成のプロセス最適化･効率化・精密制御を実現する思想と方法論を提案する。
これらを達成するために今年度は、提案書に記載された装置を用いて研究を進めた、即ち、CVD装置の中に圧電性結晶振動子を挿入して設置し、その外側から赤外線ランプで加熱すると同時に雰囲気ガスと前駆体ガスを導入して成膜を行った。
（1）混合ガスとして、ガス密度が最も小さい条件（分子量２、水素）から比較的大きな条件（分子量２８、窒素）までを想定した。（トリクロロシランを水素中に高濃度で用いた場合も、この密度範囲内に含まれる。）（2）これらの混合ガスを用いて室温から測定可能上限温度まで詳細に振動数を測定した。（3）振動数変化幅と混合ガスの密度･粘度の間に成立する関係を確認するため、液体の密度、粘度と振動数変化幅の関係式（D. Shen, et al., Sensors and Actuators B, 119, 99 (2006).））⊿f=(ρη)x (x＝0.5)と比較した。（4）基本となる振動数が温度に依存して変化することをも考慮して、幅広い温度と濃度に亘って成立する関数を検討した。
以上の結果、Shenらの式を用いた場合、x=1.3を用いることにより振動数変化を直線の形に表すことができた。また、温度変化を表す関数に⊿fの関数を併せることにより、幅広い温度とガス物性の変化を関数に表すことができた
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成25年度は予定通り下記を行い、予定していた項目について成果を得たことが理由である。
（1）混合ガスとして、水素ガス雰囲気から窒素雰囲気までを測定し、水素中にモノメチルシランとトリクロロシランを用いた場合も測定することに成功した。（2）これらの混合ガスを用いて室温から700℃付近まで詳細に振動数を測定した。（3）振動数変化幅と混合ガスの密度･粘度の間に成立する関係を、液体の密度、粘度と振動数変化幅の関係式（D. Shen, et al., Sensors and Actuators B, 119, 99 (2006).））⊿f=(ρη)x (x＝0.5)と比較した結果、xが0.5では振動数変化を直線に表すことはできなかったものの、x=1.3とすることにより幅広い温度において振動数変化を直線に表すことに成功した。（4）基本となる振動数が温度に依存して変化することを考慮し、幅広い温度と濃度に亘って成立する関数を決定できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度は、それら条件のうち成膜が進行し得る条件に着目して詳細に測定し、その様子を基に、化学反応により生じる環境の変化、成膜速度の変化、などを推定する。
成膜が進行し得る温度に昇温して前駆体（モノメチルシラン、トリクロロシラン）を導入した場合の振動数の変化を測定する。例えば、成膜が進行しない場合と進行する場合の差から成膜の進行を検出する方法を検討する。そして、その成膜検出が可能になる最低温度を評価する。実際に基板上に成膜を行い、その結果をTEMなどで評価して比較することにより、本研究の方法の妥当性を判断する。
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