2015 Fiscal Year Annual Research Report
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25420772
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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(系)研究科(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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| Outline of Annual Research Achievements |
化学気相堆積（CVD）法において複雑に関わり合う諸現象（移動現象と表面反応）の詳細および全体像を簡便に捉える基礎解析実験技術を開発するため、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」を研究し、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した。
平成25年度には、幅広い密度に亘る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。その結果を基に、幅広い温度とガス物性の変化を関数に表した。
平成26年度には、成膜が進行し得る温度に昇温して前駆体（トリクロロシラン,三塩化ホウ素）を導入した場合の振動数の変化を測定した。ガス濃度を変化させた際に、密度と粘度に応じて振動数が素早く変化した後の様子を比較したところ、或る温度より高温側では継続的に低下し続ける傾向が発生した。これが、成膜が開始されて現れる重量増加であると判断した。実際にシリコン基板表面に成膜して組成を分析したところ、納得できる組成であったことから。本研究の方法が妥当であることを結論した。
平成27年度には、CVD装置内における加熱の変化とガス物性の変化により生じた非定常状態が緩和されて定常状態に達するまでの時間を時定数として表現し、その後の時間における振動数変化が成膜によることを決定した。同時に、ガス物性に起因する基板温度変化が成膜速度に影響を与えない程度であることを把握した。反応熱の計測については、ガス操作時の圧力変動などが大きかったために見積もれなかったものの、圧力変動は数秒以内に終了することが分かり、成膜速度への影響は短く小さいものと推定された。
以上を基に、CVDにおけるガス条件の変化による成膜の変動は比較的小さいことが把握された。一方で、ガスバルブ操作による圧力変動などは極めて大きいことが分かり、これを抑えれば、更に安定な成膜が可能になると推定された。
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