高機能有機ナノデバイス作製装置の開発と研究

研究目的:本研究では,プラズマを用いた薄膜作製や加工を容易に行え,大学等の研究機関においても安価に実現できるようにするために,小型の真空排気装置を使用し,かつ,高性能電子デバイスを微小基板上に作製できるようにするため,超小型の薄膜作製及び加工装置を開発することを目的に行った。研究方法:本研究では,容量結合型高周波放電を用いることとした。容量結合型高周波放電及びプラズマ生成源と膜堆積槽の分離する構造を実現するために,実際に作製した構造は,ステンレス管に希薄なアルゴンガスを流し,このステンレス管に,直接,高周波電源を接続することにより,ステンレス管内にプラズマを生成させ,管外に設置した陽極(GND)により引き出す構造となっている。また、N型コネクターの中心に外径1200μm内径500μmのステンレス管を用いて,微小プラズマ発生装置とした。ステンレス管の先端には,銀パイプを取り付けたタイプ(Type-A)及びステンレスパイプのみのタイプ(Type-B)を作製し、全体の寸法は直径32〜40mm,高さ26〜75mmである。研究結果:プラズマ放電実験には,高周波電源にケンウッドTS-140S,マッチングボックスにDIAMOND GSV3000を使用した。試作したType-Aは、イオン源の先端には,アルゴンプラズマが生成されるとともに,ステンレスパイプの先端に取り付けた銀パイプがスパッタされ,銀ラジカルの発光色の青緑色の発光を示していた。また,イオン源と対向した位置に設置したガラス基板上には,銀薄膜が作製されていたことから,膜作製装置として機能していることが確認された。この時の膜堆積速度は,1〜10nm/minであった。Type-Bを用いて放電実験も行った。測定結果より、周波数13.56MHz,電圧振幅が約185Vの高周波に、約-75Vの直流成分が加えられた波形となっている。一般に高周波放電を行った場合,電子とイオンでは質量差が大きいため,電子は高周波電界に追従し,イオンは高周波電界に追従できないため,イオンよりも多くの電子が陰極に流入する。このため,高周波に直流が加えられた電圧波形となる。従って,本実験により測定された電圧波形は,一般的な高周波放電の電圧波形であり,試作した装置が十分に機能していると考えられる。以上のことから,薄膜作製及び微細加工が可能な,超小型装置を実現できたと考えられる。

研究目的:本研究では,プラズマを用いた薄膜作製や加工を容易に行え,大学等の研究機関においても安価に実現できるようにするために,小型の真空排気装置を使用し,かつ,高性能電子デバイスを微小基板上に作製できるようにするため,超小型の薄膜作製及び加工装置を開発することを目的に行った。研究方法:本研究では,容量結合型高周波放電を用いることとした。容量結合型高周波放電及びプラズマ生成源と膜堆積槽の分離する構造を実現するために,実際に作製した構造は,ステンレス管に希薄なアルゴンガスを流し,このステンレス管に,直接,高周波電源を接続することにより,ステンレス管内にプラズマを生成させ,管外に設置した陽極(GND)により引き出す構造となっている。また、N型コネクターの中心に外径1200μm内径500μmのステンレス管を用いて,微小プラズマ発生装置とした。ステンレス管の先端には,銀パイプを取り付けたタイプ(Type-A)及びステンレスパイプのみのタイプ(Type-B)を作製し、全体の寸法は直径32〜40mm,高さ26〜75mmである。研究結果:プラズマ放電実験には,高周波電源にケンウッドTS-140S,マッチングボックスにDIAMOND GSV3000を使用した。試作したType-Aは、イオン源の先端には,アルゴンプラズマが生成されるとともに,ステンレスパイプの先端に取り付けた銀パイプがスパッタされ,銀ラジカルの発光色の青緑色の発光を示していた。また,イオン源と対向した位置に設置したガラス基板上には,銀薄膜が作製されていたことから,膜作製装置として機能していることが確認された。この時の膜堆積速度は,1〜10nm/minであった。Type-Bを用いて放電実験も行った。測定結果より、周波数13.56MHz,電圧振幅が約185Vの高周波に、約-75Vの直流成分が加えられた波形となっている。一般に高周波放電を行った場合,電子とイオンでは質量差が大きいため,電子は高周波電界に追従し,イオンは高周波電界に追従できないため,イオンよりも多くの電子が陰極に流入する。このため,高周波に直流が加えられた電圧波形となる。従って,本実験により測定された電圧波形は,一般的な高周波放電の電圧波形であり,試作した装置が十分に機能していると考えられる。以上のことから,薄膜作製及び微細加工が可能な,超小型装置を実現できたと考えられる。