レーザー分光による反応性スパッタリング過程の研究

激光光谱反应溅射工艺研究

• 批准号: 06780396
• 负责人: 松田 良信
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Nagasaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06780396/
• 关键词: レーザー誘起蛍光法; レーリー散乱; 透明導電膜; 反応性スパッタリング; インジウム原子; ITO; レーザー光脱離; 酸素負イオン

従来半経験的に理解されてきた透明導電膜物性とプロセス条件と関係を定量的に明らかにするために、インジウム・スズ酸化物(ITO)透明導電膜の反応性スパッタリング過程における放電プラズマ中の粒子計測をレーザー分光を用いて実施した。本研究で得られた実績の概要を以下に列挙する。1.DC反応性スパッタリング中でITOターゲットからスパッタされた中性In原子を、レーザー誘起蛍光法により高空間分解能かつ高感度に検出し、その蛍光信号をArガス中のレーリー散乱を用いて較正することにより、In原子密度の絶対値を50%以内の精度で決定することに成功した。2.気体圧力・気体組成比・放電電力等の種々の外部入力パラメータを変化させて、上記の粒子計測を行った結果、大略次のような実験結果を得た。すなわち、(a)In原子密度の空間分布は、陰極から放出された高速のスパッタIn原子が雰囲気ガスとの衝突緩和することにより決まるピーク分布を示す。(b)In原子密度は放電電力にほぼ比例する。(c)動作ガスのArに酸素を混合していくと、放電電流は1/2〜1/3に減少するのに対し、スパッタIn原子密度は数十分の1に減少し、基板に入射するIn原子の粒子束も大きく減少する。(d)その際、空間分布におけるピーク位置が陰極から遠ざかる。3.以上の結果を元に、反応性スパッタリング過程における表面反応と空間反応を考察し、基板入射In原子束等の諸量が急激に減少する酸素分圧が、従来から成膜の最適条件とされている領域であること、反応性スパッタリングは主に陰極ターゲット表面の表面酸化状態に大きく左右されることがわかった。4.さらに、また、レーザー光脱離を利用して、酸素負イオンの検出を行ない、酸素混合にともない酸素負イオンの生成が反応性スパッタリングにおいても重要になる可能性を示した。膜の物性とプラズマ内部の物理的諸量(粒子密度や粒子束)との比較対応が今後の課題である。

In recent years, the understanding of transparent conductive film properties and the relationship between the conditions and quantitative analysis of transparent conductive film properties and chemical properties (ITO) transparent conductive film reaction process, particle measurement in the process of particle detection and spectroscopic implementation. A summary of the results of this study is presented below. 1. DC reflection: ITO, In, In. 2. Gas pressure, gas composition ratio, discharge power and other species of external force change, the above particle measurement results, roughly the second time the results are obtained (a) The spatial distribution of In atomic density and cathode emission at high speed are shown In this paper. (b)In Atomic density is the proportion of the electric power of the state. (c)The particle density of In atoms decreases by 1/2 ~ 1/3 due to the mixing of Ar atoms in the substrate, and the particle density of In atoms decreases by 1/2 ~ 1/3 due to the substrate. (d)The spatial distribution of the cathode and the distance between them. 3. As a result, the surface reflection and space reflection of the substrate incident In the atomic beam are investigated. The optimum conditions for film formation are as follows: the surface acidification of the cathode and the surface acidification of the substrate. 4. The possibility of the formation of the acid negative component in the reaction zone is shown. The physical properties of the film and the internal physical quantities (particle density and particle beam) are compared and discussed in the future.

项目成果

Kazuhiro Shirakata: "Optogalvanic Detection of Oxygen Negative Ions in Reactive Sputtering Process" Proceeding of the 2nd Asia-Pacific Conference on Plasma Science and Technology,Daejeon,Korea,September 25-27 1994. (1994)

Kazuhiro Shirakata：“反应溅射过程中氧负离子的光电检测”第二届亚太等离子体科学与技术会议论文集，韩国大田，1994 年 9 月 25-27 日。（1994 年）

松田良信: "レーザー誘起蛍光法による反応性スパッタリング中の中性インジウム原子密度計測" 長崎大学工学部研究報告. 第24巻. 51-58 (1994)

松田义信：“使用激光诱导荧光法测量反应溅射过程中的中性铟原子密度”长崎大学工学部研究报告，第 24 卷 51-58（1994 年）。

Yoshinobu Matsuda: "Leser Induced Fluorescence Observation of Density Profiles of Sputtered Indium Atoms During DC Reactive Sputtering of Indium TinOxide" Proc.of 2nd Int.Conf.on Reactive Plasmas and 11th Sympo.on Plasma Processing,Yokohama,19-21 Jan.1994

Yoshinobu Matsuda：“氧化铟锡直流反应溅射过程中溅射铟原子密度分布的激光诱导荧光观察”Proc.of 2nd Int.Conf.on Reactive Plasmas and 11th Sympo.on Plasma Process，横滨，1994 年 1 月 19-21 日

松田良信: "反応性スパッタリングにおけるスパッタ粒子のレーザー分光計測" 電気学会プラズマ研究会資料EP-94-13. 19-28 (1994)

Yoshinobu Matsuda：“反应溅射中溅射粒子的激光光谱测量”日本电气工程师学会等离子体研究组材料 EP-94-13 (1994)。

Yoshinobu Matsuda: "Leser Induced Fluorescence Observation of In-Atoms Produced by DC Reactive Sputtering of Indium-Tin Oxide Target" Japanese Journal of Applied Physics. Vol.33. 4469-4472 (1994)

Yoshinobu Matsuda：“直流反应溅射氧化铟锡靶材产生的原子内激光诱导荧光观察”日本应用物理学杂志。