イオン・ラジカル照射を制御したECRプラズマプロセスによる窒化カーボン成膜

通过受控离子/自由基辐射的 ECR 等离子体工艺形成氮化碳薄膜

• 批准号: 13750670
• 负责人: 安井 利明
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology (2002)Osaka University (2001)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750670/
• 关键词: 窒化カーボン; 反応性スパッタリング; レーザーアブレーション; 基板バイアス; ECRプラズマ; 高周波プラズマ; ECRスパッタリング

本研究では、ECRプラズマを用いたイオンとラジカルの同時照射・制御を可能にするプロセスにより、高硬度窒化カーボンの成膜を目指した。成膜法としては、「ECRプラズマを用いた反応性スパッタリング」と「高周波プラズマ中でのレーザーアブレーション」を用いた。ECRプラズマおよび高周波プラズマは共に、イオン及びラジカルを効果的に生成できる。更に本実験では、基板にバイアスを加えれるようにして、成膜中への基板へのイオン衝撃を可能にした。以下に実験で得られた結果を示す。1.イオン衝撃を用いた反応性スパッタリング法により、表面が非常に滑らかで緻密な構造の窒化炭素薄膜を作製できた。原子組成比N/Cは最大で0.35、sp^3結合比率は0.5であり、膜の硬度は10〜30GPaであった。2.イオン衝撃を用いたレーザーアブレーション法により、繊維が密集したような特異な構造をもつ薄膜が作製された。膜成膜速度は30〜60nm/minと速く、反応性スパッタリング法に比べて5〜10倍の速度であったが、膜の硬度は5〜10GPaと低かった。原子組成比N/Cは最大で0.24、sp^3結合比率は0.32であった。3.両プロセス共、イオン衝撃を与えると、膜中の窒素濃度が上昇した。ただし、イオンエネルギーが100〜150eVで窒素濃度は飽和した。しかしながら、その膜構造は大きく異なった。また、レーザーアブレーション法による実験では、イオンエネルギーが150eV以上に高くなると窒素濃度が減少することを確認した。

This study aims to provide an indication of the possibility of simultaneous irradiation and control of ECR and high hardness films. Film formation method: "ECR" and "High Frequency" ECR is a high-frequency wave generator. In addition, in this case, the substrate may be affected by the impact of the substrate during film formation. The results are shown below. 1. The impact of carbon on the surface is very smooth and dense. Atomic composition ratio N/C max 0.35, sp^3 binding ratio 0.5, film hardness 10 ~ 30GPa 2. The impact of the impact of the use of medium and low temperature, high temperature and high density of the structure of the film The film forming speed is 30 ~ 60nm/min, the film hardness is 5 ~ 10 GPa, and the film hardness is 5 ~ 10GPa. The atomic composition ratio N/C is the maximum <$0.24, and the sp^3 binding ratio is 0.32 <$. 3. The concentration of vitamin C in the membrane increased with the impact of vitamin C. The concentration of vitamin C is saturated at 100 ~ 150eV. The structure of the membrane is different. It is confirmed that the concentration of vitamin C decreases when the concentration of vitamin C increases above 150eV.

项目成果

T.Yasui, T.Uchizono, M.Koujina, H.Tahara, T.Yoshikawa: "Plasma Diagnostics on ECR Plasma Sputtering for Carbon Nitride Deposition"Proceedings of 15^<th> International Symposium on Plasma Chemistry. 6. 2298-2303 (2001)

T.Yasui、T.Uchizono、M.Koujina、H.Tahara、T.Yoshikawa：“氮化碳沉积 ECR 等离子体溅射的等离子体诊断”第 15 届国际等离子体化学研讨会论文集。

T.Kotani, K.Fujiuchi, T.Yasui, H.Tahara, T.yoshikawa: "Deposition of CNx films by reactive sputtering and pulsed laser ablation with substrate bias"Proceedings of 20th Symposium on Plasma Processing. 19-20 (2003)

T.Kotani、K.Fujiuchi、T.Yasui、H.Tahara、T.yoshikawa：“通过反应溅射和基板偏压脉冲激光烧蚀沉积 CNx 薄膜”第 20 届等离子体加工研讨会论文集。