A Study on Deposition mechanisms of Amorphous Carbon films with in-situ Multiple-Internal-Reflection Infared Spectroscopy

原位多次内反射红外光谱研究非晶碳薄膜的沉积机理

• 批准号: 20K03920
• 负责人: 篠原 正典
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Fukuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K03920/
• 关键词: HPPS/HiPMS; カーボン膜; スパッタ堆積; プラズマ化学気相堆積; 赤外分光; ラマン分光; アモルファス炭素膜; 成膜メカニズム; プラズマ気相化学堆積; スパッタ成膜; 大電力インパルスマグネトロンスパッタリング; 膜中の炭素の２重結合; 多重内部反射赤外吸収分光法; スパッタ法; プラズマ化学気相堆積法; 膜中の炭素の2重結合状態の生成と消滅; スパッタ膜; プラズマ

薄いシリコン基板内部で赤外で光を多重反射させてシリコン基板表面での赤外光の反射回数を増大させることにより基板表面での検出感度を向上させた「多重内部反射赤外吸収分光法」でカーボン膜の成膜メカニズムを調べてきた。従来この方法をプラズマCVD法に適用してきたが、大電力インパルスマグネトロンスパッタリング(HiPMS)と呼ばれる方法での成膜にも適用し、カーボン膜の成膜を原子レベルで解明しようとものである。もちろん、プラズマ気相堆積(PECVD)の成膜メカニズムをしっかり押さえ、その違いを明らかにしようとするものである。。昨年度まで、チャンバーの横側に設置されたスパッタ源からの飛び出す原子群により、膜が堆積される範囲がターゲット近くに制限され、チャンバー中心部の基板に膜が堆積されにくかった。スパッタをするガスをアルゴンから水素に切り替え、プラズマを生成するパルス電力のパルス幅パルス最大電力を大きくして供給電力を大きくし、プラズマの広がりを大きくすることを試した。プラズマは基板が設置されたチャンバー中心部まで達し、膜が基板上に堆積させることができた。そこで、赤外分光法で調べたところ、膜中の水素量が少ないため、スペクトル中のピークがはっきりしない。しかし、ラマン分光で調べたところ、アモルファス炭素膜に特異的に表れるDピーク、Gピークが観測された。この2つのピークは、プラズマCVD法で堆積された膜で観測されたスペクトルと比べると、Gピークが大きいため、スパッタ膜ではクラスターを形成しながら膜が堆積されている可能性があることがわかった。一方、プラズマCVD法では気相から炭素の2量体(C2)が膜堆積に重要な役割をしていることも明らかにできた。さらに、スパッタ成膜中の基板温度を高温にすることにより、グラフェンへ膜の構造が変化させることが可能なことも示した。

The number of reflections of infrared light on the surface of the thin substrate and the number of reflections of infrared light inside the substrate are large and the number of reflections is high. The sensitivity of the substrate surface is high and the "Multiple Internal Reflection Infrared Absorption Spectrometry" is used to form the film and adjust the film. Hi. PMS) method is applicable to the film forming method, and the film forming method of the カーボン film is atomic and clear.もちろん, プラズマ気phase deposition (PECVD) film forming filmしっかり投え、そのviolationいを明らかにしようとするものである. . Yesterday's year's まで, チャンバーのlateral setting されたスパッタsource からの飞び出すatomic group により, membrane が stackingされる风囲がターゲットNearly くに limit され, チャンバー central part of the substrate に film が stacking されにくかった.スパッタをするガスをアルゴンから水素に Cutり选え、プラズマをGenerationするパルス电のパルス片パルスMaximum power を大きくして supplies power を大きくし, プラズマの広がりを大きくすることをtrial した. The center part of the プラズマは substrate is set and the film is stacked on the substrate.そこで, infrared spectroscopy, べたところ, the amount of water in the film is small, スペクトル中のピークがはっきりしない.しかし, ラマンSpectral で Adjustment べたところ, アモルファス Carbon Film にSpecial に table れるD ピーク, Gピークが観measurement された.この2つのピークは, プラズマCVD method でStacking されたfilm でmeasurement されたスペクトルと比べると, GピークがLarge きいため, スパッタ film ではクラスターをform しながら片 がassemble されている possibility があることがわかった. On the one hand, the プラズマCVD method is an important aspect of the film deposition of the 2-phase carbon (C2) phase and the film deposition.さらに、スパッタThe substrate temperature during film formation is high にすることにより、 The structure of the グラフェンへfilm is changed and it is possible to show the した.

项目成果

篠原 正典，佐々本 凌

筱原正德、笹本亮

• 发表时间: 2020
• 作者: 作道章一;三沢達也;アモルファス炭素膜のプラズマ気相化学堆積に対する ベンゼン供給位置の影響
• 通讯作者: アモルファス炭素膜のプラズマ気相化学堆積に対する ベンゼン供給位置の影響

IR spectroscopic study of film deposition process during acetylene plasma

乙炔等离子体薄膜沉积过程的红外光谱研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 中居 辰夫;桒田 篤哉;佐々本 凌;篠原 正典;松本 貴士;田中 諭志
• 通讯作者: 田中 諭志

Effect of substrate position on chemical states of the deposited films with benzene as a source during plasma CVD

等离子体CVD过程中基底位置对苯源沉积薄膜化学状态的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 篠原 正典;中居 辰夫;桒田 篤哉;佐々本 凌
• 通讯作者: 佐々本 凌

プラズマ化学気相体積中の体積位置による膜中の化学結合状態の変化

薄膜中化学键状态的变化取决于等离子体化学气相体积中的体积位置

• 发表时间: 2022
• 作者: 石 侑叶;桒田 篤哉;中居 辰夫;佐々本 凌;篠原 正典;田中 諭志;松本 貴士
• 通讯作者: 松本 貴士

ヘリウム添加アセチレンプラズマにおけるヘリウム/アセチレン比による堆積膜の化学結合状態の変化

沉积薄膜化学键合状态的变化取决于氦掺杂乙炔等离子体中的氦/乙炔比率

• 发表时间: 2022
• 作者: 桒田 篤哉;中居 辰夫;大石 侑叶;佐々本 凌;篠原 正典;田中 諭志;松本 貴士
• 通讯作者: 松本 貴士