| 研究概要 |
炭化水素ガスを用いたプラズマ化学気相法(PECVD)による炭素系膜の堆積では、CH3など低分子量(低次)のラジカル・イオン等だけでなく、高分子量(高次)の化学種も重要となる。そこで、プラズマ中で生成される高次のラジカル・イオンの種類、それらの基板上での反応を詳細に調べる。ここで得られた知見を用いて次の項目を明らかにすることを目的とする。分子自体で機能を持つ原料分子の持つ特性を残したままの高次のラジカル・イオンの生成法を確立する。さらに、炭素系膜堆積を行う際の最前線となるプラズマ-固体表面相互作用を詳細に調べ、膜堆積中でラジカルの構造・化学結合状態の変化を明らかにする。原料分子の主要な官能基や構造を保ったままで、さらに電気的特性を阻害する欠陥等の存在しない膜堆積法を確立する。
多重内部反射赤外吸収分光法を用いたプラズマ反応診断が可能なチャンバーの装備を行い,プラズマ化学気相堆積中の表面反応の診断を行えるようにした。また,堆積速度を堆積された膜の膜厚から求めた。
高分子の主要な要素となる2重結合,ベンゼン環をもつ基本となる分子であるエチレン・ベンゼンなど比較的低分子量の分子の膜堆積過程を,メタンによる膜形成と比較して調べた。
その結果,次のことを明らかにできた。供給する原料分子の流量が同じならば,原料分子中の炭素原子の数が多いほど堆積速度は増大するとともに,原料分子中の炭素の2重結合の数が多いほど堆積速度は増大する。ベンゼン分子を原料に用いた場合,堆積初期には分子中のベンゼン環を壊すことなく堆積されるが,堆積時間の経過とともに壊れていく。これは,膜に水素ラジカルやイオンが到達し,それらと反応することでベンゼン環は壊れると考えられる。それゆえ,プラズマ中の水素ラジカル・イオンの密度を下げることで,ベンゼン環が壊れることなく膜化できると考えられる。
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