後酸化逆スパッタ法による高活性光触媒薄膜の高速低温成膜技術開発

本研究は、スパッタ法にて金属の極薄膜を堆積した後、引き続き逆スパッタ(活性ガスのプラズマ照射)することにより、酸化するという工程を繰り返し、金属酸化薄膜を成膜する方法を用いて高活性光触媒膜の高速低温成膜技術開発を試みている。この成膜技術における結晶性を向上させるプロセスパラメータを明らかにし、プロセスと逆スパッタ源の最適化を図ることを目的としている。H19年度はカップガンの基本構造に従い放電安定性および酸化・結晶性に優れた薄膜を作製するためのカップガンのデザインルールを明らかにした。以下にその結果を示す。[具体的内容](1)カップ内部とそれに続く排気エリアの圧力差が十分でない場合、放電がカップ外部に回りこむ事が判った。この回り込みを防止する為、排気用のギャップを狭くし、排気速度が25.0[1/s]となるようにコンダクタンスを確保する必要がある。(2)Ar導入チューブとして1/4テフロンチューブを用いた場合、チューブ内で放電が発生し、チューブの融解を起こす事が判った。チューブ内の放電空間を最小化し、かつ電位的に分断する事で問題を解決できた。(3)サンプル基板の電位を絶縁状態にすると放電を着火する事が出来ないため、基板の電位はGNDと同電位にする必要がある。近年メンテナンス性の良さ等から海外でスパッタ装置が用いられるようになってきている。これまで金属膜を成膜した後に膜を酸化する方法はいくつか発表されているが、これらの方法は装置が非常に高価で制御性が複雑などの問題があった。本技術は高膜質な安定した成膜が可能になり、かつ生産性が良く低コストの実現が期待できる。[意義、重要性]

本研究は、スパッタ法にて金属の極薄膜を堆積した後、引き続き逆スパッタ(活性ガスのプラズマ照射)することにより、酸化するという工程を繰り返し、金属酸化薄膜を成膜する方法を用いて高活性光触媒膜の高速低温成膜技術開発を試みている。この成膜技術における結晶性を向上させるプロセスパラメータを明らかにし、プロセスと逆スパッタ源の最適化を図ることを目的としている。H19年度はカップガンの基本構造に従い放電安定性および酸化・結晶性に優れた薄膜を作製するためのカップガンのデザインルールを明らかにした。以下にその結果を示す。[具体的内容](1)カップ内部とそれに続く排気エリアの圧力差が十分でない場合、放電がカップ外部に回りこむ事が判った。この回り込みを防止する為、排気用のギャップを狭くし、排気速度が25.0[1/s]となるようにコンダクタンスを確保する必要がある。(2)Ar導入チューブとして1/4テフロンチューブを用いた場合、チューブ内で放電が発生し、チューブの融解を起こす事が判った。チューブ内の放電空間を最小化し、かつ電位的に分断する事で問題を解決できた。(3)サンプル基板の電位を絶縁状態にすると放電を着火する事が出来ないため、基板の電位はGNDと同電位にする必要がある。近年メンテナンス性の良さ等から海外でスパッタ装置が用いられるようになってきている。これまで金属膜を成膜した後に膜を酸化する方法はいくつか発表されているが、これらの方法は装置が非常に高価で制御性が複雑などの問題があった。本技術は高膜質な安定した成膜が可能になり、かつ生産性が良く低コストの実現が期待できる。[意義、重要性]