高密度VHFプラズマによる薄膜堆積と質量分析、発光時空分光、赤外分光、同時診断

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11450116
• 研究機関: 室蘭工業大学
• 研究代表者: 伊藤 秀範 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (70136282)
• 研究分担者: 下妻 光夫 北海道大学, 医療技術短期大学部, 教授 (70041960) ; 佐藤 孝紀 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (50235339) ; 田頭 博昭 室蘭工業大学, 工学部, 学長 (10001174)
• キーワード: RFプラズマ / 発光分光 / 質量分析 / FTIR / 有機シリコン / プラズマリアクタ / 薄膜堆積 / SiC膜

研究概要

本研究の目的は、申請者が開発し構築した発光分光診断法に質量分析法とフーリエ赤外分光(FTIR)法を加えた3方法同時診断技術を開発し、これを用いて有機シリコン材料による各種シリコン系薄膜生成法の評価を行うことである。今年度の成果は以下の通り。
(1)昨年度構築した装置に、校費で購入した基板加熱装置(サーモ理工,VG154)を組み入れた。赤外線導入加熱装置を用いて、石英ロッドをリアクタ内に挿入し、ロッドが接地電極の中心に電極面と同じ面になるように配置した。ロッド上の基板は最大1100℃まで加熱され、熱電対で温度測定を行い温度コントローラで基板温度を制御している。基板はSiと石英を用意しているが、今年度はSi基板のみで実験を行った。
(2)FTIRの赤外線が通るリアクタの2箇所の窓材をBaF_2から臭ヨウ化タリウムKRS-5(TlBr+TlI)に置換えることによって16800〜250cm^<-1>の検出が可能になり、検出範囲が広がった。
(3)TMS(テトラメチルシラン)と水素混合ガスのRFプラズマから、反射形FTIR法によるリアルタイム診断をしながらSiC薄膜の堆積が可能になった。現在、おもに周波数を13.56MHzとし、基板温度、混合比、気圧、電力をパラメータとして薄膜堆積を行いデータを蓄積している。堆積したSiC膜評価は、透過形FTIR法ならびにX線回折法の2つの方法で行っている。今後さらに他の膜評価法を加えて複眼的にプラズマ外部パラメータとの対応を探っていきたい。
(4)これまでの結果では、不純物の少ない良質の膜を得るには、基板温度に強く依存すること、基板温度を650℃以上にするとSiC結合(780cm^<-1>)だけが目立つようになることがわかった。
(5)分担者(下妻)を中心として、50HzプラズマによるSiC薄膜の堆積を継続して行っている。RFプラズマと50Hzプラズマによる薄膜の比較までには達していないが、いずれも基板温度がポイントなるパラメータであることでは一致した結果となった。

研究成果

• [文献書誌] 伊藤秀範,西山伸泰,佐藤孝紀,中尾好隆,田頭博昭: "窒素RFプラズマの発光分光診断"電気学会論文誌A. 121-A(掲載決定). (2001)
• [文献書誌] M.Shimozuma,M.Yoshino,H.Date,H.Itoh and H.Tagashira: "Deposition of SiC Films by Triode Plasma CVD Method Using TMS+H_2"Plasma Science Symposium 2001/The 18^<th> Symposium on Plasma Processing. 629-630 (2001)
• [文献書誌] H.Itoh,Y.Echigo,K.Satoh,M.Shimozuma,Y.Nakao and H.Tagashira: "Deposition of a-SiC : H Films by RF Plasma Using Tetramethylsilane and Hydrogen"15^<th> Int.Symposium on Plasma Chemistry. (発表予定). (2001)
• [文献書誌] 下妻光夫,吉野正樹,伊達広行,伊藤秀範,田頭博昭: "TMS+H_2を使ったトライオードプラズマCVD法みよるSiC膜の堆積"第36回応用物理学会北海道支部/第6回レーザー学会東北・北海道支部合同学術講演会 講演論文集. 123 (2000)
• [文献書誌] 越後裕介,佐藤孝紀,伊藤秀範,中尾好隆,田頭博昭: "有機シランによる薄膜堆積(1)実験装置の構築"第36回応用物理学会北海道支部/第6回レーザー学会東北・北海道支部合同学術講演会 講演論文集. 8 (2000)
• [文献書誌] 越後裕介,伊藤秀範,下妻光夫,佐藤孝紀,中尾好隆,田頭博昭: "TMSと水素混合ガスRFプラズマによるSiC膜堆積"2001年(平成13年)春季第48回応用物理学関係連合講演会講演予稿集. (発表予定). (2001)