誘導結合式・高密度プラズマ堆積プロセスにおけるフリーラジカル制御

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05237208
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 吉田 豊信 東京大学, 工学部, 教授 (00111477)
• キーワード: フリーラジカル / 誘導結合式プラズマ / 原子状酸素 / 低圧ICP / プラズマフラッシュ蒸発法 / 酸化物超伝導体

研究概要

誘導結合式・プラズマ(ICP)中のフリーラジカル量を調べ、制御することを目的として次の実験を行なった。
1.原子状酸素フラックスの測定 QCMを利用した原子状フラックスセンサーを用いて、200Torr Ar-O_2熱プラズマフレーム中の原子状酸素量を測定した。基板に到達する酸素ラジカル量は、半径50mmの範囲でほぼ均一で、2×10^<18>atom/sec-cm^2以上であることが分かった。
2.熱プラズマコーティングプロセスにおけるクラスター計測 プラズマフラッシュ蒸発法によるYBa_2Cu_3O_<7-χ>膜堆積においてプリカーサーのサイズをトレンチ法を用いて計測した。金属原子は酸素ラジカル中で数十nmのクラスターとして基板に到達していることが分かった。
3.サイクリック熱プラズマCVD法によるDiamond堆積 基板ターンテーブルの回転速度を高速化し、境界層流れ及び1回転当たりの成膜時間を変化させ、これらのDiamond堆積膜質に及ぼす影響を調べた。回転速度150〜250rpmにて良質のDiamond膜が得られた。
4.低圧ICP-CVD法によるcBN薄膜堆積 低圧ICP-CVD法において、圧力及び基板位置がcBN生成に及ぼす効果を調べた。その結果、低圧で基板-入力部の距離が短いほどcBN薄膜堆積には有利であった。また最適条件下では一定量のhBN堆積後、cBNが単相で成長することが確認された。
ICPは大気圧ICPと低圧ICPに分類できるが、大気圧ICPでは、高い粒子密度、高いエネルギー密度のため、大量のフリーラジカルの生成が期待できる半面、粒子の平均自由工程が短いため、その寿命が短い。従って、フリーラジカルの制御は境界層の制御となる。現在、境界層の様子を広い範囲に渡って観察可能な大気圧ICP用のチャンバーを試作している。また、ラジカル寿命や効率の点からは低圧ICPが有利と思われる。現在低圧ICPcBN気相合成用装置に四重極質量分析装置を取付中である。

研究成果

• [文献書誌] Takanori Ichiki: "“Effect of the substrate bias on the formation of cubic boron nitride by inductively coupled plasma enhanced chemical vapor deposition"" J.Appl.Phys.75. 1330-1334 (1994)
• [文献書誌] Takanori Ichiki: "“Preparation of cubic boron nitride films by low pressure inductively coupled plasma enhanced chemical vapor deposition"" Appl.Phys.Lett.64. 851-853 (1994)
• [文献書誌] Yuichi Hirokawa: "“Control of the preferred orientation of YBCO films by the plasma flash evaporation"" J.Mater.Synthesis and Processing. 1. 53-60
• [文献書誌] Yuzuru Takamura: "“Development of Plasma Flash Evaporation Method and Its Application to High Tc Superconductive Oxide Film Deposition"" 11th International Symp.on Plasma Chem.1620-1625 (1993)
• [文献書誌] Takanori Ichiki: "“Preparation of Cubic Boron Nitride Films By Low Pressure ICP-CVD"" 11th International Symp.on Plasma Chem.1022-1027 (1993)
• [文献書誌] Keisuke Eguchi: "“Uniform and Large-area deposition of diamond by cyclic thermal plasma chemical vapor deposition"" Appl.Phys.Lett.64. 58-60 (1994)