大電力ECR放電型シート状プラズマ源による反応性スパッタリング成膜

使用高功率 ECR 放电型片状等离子体源进行反应溅射成膜

基本信息

批准号：
11750623
负责人：
安井利明
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Osaka 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：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、数kWのマイクロ波を用いたECR放電でシート状の細長いプラズマを生成し、それを反応性スパッタリング成膜に利用することを目的とした。まず、マイクロ波スロットアンテナから放射されるマイクロ波の電磁界解析及び放射電場の測定を行い、均一なマイクロ波照射に必要なスロット形状を調べた。また、永久磁石により作られる共鳴磁場の解析を行い、ECR加熱とプラズマの閉じこめが可能な磁場形状を求めた。そして、上記解析結果を基に、大電力動作が可能な長さ30cmのシート型ECRプラズマ源を製作した。大電力投入時のプラズマ源の動作特性を調べるために、1.5kWのマイクロ波入力によりプラズマ生成を行い、そのプラズマの診断(静電プローブ測定・発光分光測定)を行った。この結果、安定したプラズマの生成が可能であること、大電力化により高密度化が行えたことを示した。また、本スロットアンテナの形状により均一な空間分布のシート状プラズマを生成出来ること示した。次に、プラズマ源の成膜応用として、窒化チタン・酸化チタンなどの反応性スパッタリング成膜を行った。大電力化によってプラズマの高い反応性を保持したまま成膜速度を高め、均一成膜が可能であることを示した。また、ITOのような低電圧スパッタが望ましい材料についても、入力の増加により成膜速度の向上が可能であることを示した。これらの成膜実験の間、大電力動作時においてもマイクロ波窓の汚損なく稼働が行えた。以上の結果を基に、1m幅のシートプラズマ源の作成を行い、その動作実験を行い、ECR放電型シート状プラズマ源の長尺化が容易に行えることを示した。

这项研究旨在使用几种微波kW通过ECR放电来产生拉长的等离子体，并将其用于反应性溅射。首先，进行了从微波槽天线发出的微波的电磁场分析，并进行了辐射电场的测量，以检查均匀的微波辐照所需的插槽形状。此外，分析了永久磁体产生的谐振磁场，以确定允许ECR加热和血浆约束的磁场形状。基于上述分析结果，制造了30厘米长度的ECR等离子体源，能够进行高功率运行。为了研究血浆源的工作特性，当使用高功率时，使用1.5 kW的微波输入产生血浆，并诊断出血浆（静电探针测量和发射光谱测量）。结果，证明可以产生稳定的等离子体，并且可以通过增加功耗来实现高密度。还已经表明，该插槽天线的形状可以产生具有均匀空间分布的板状等离子体。接下来，作为血浆源的膜形成应用，氮化钛，氧化钛等的反应性溅射。已经表明，膜的形成速度增加了，同时保持血浆的高反应性，从而允许薄膜形成。还显示，对于理想的低压溅射的材料，例如ITO，可以通过增加输入来提高膜形成速度。在这些薄膜形成实验中，即使在高功率运行期间，也可以使用微波炉窗口进行操作。基于上述结果，制备了1m宽的等离子源，并进行了操作实验，以表明使ECR放电型血浆源更长时间很容易。