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

点击翻译按钮获取中文摘要

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。