永久磁石を用いたECRプラズマCVDにおけるダイヤモンド成膜とそのプラズマの影響

使用永磁体的 ECR 等离子体 CVD 中金刚石薄膜的形成以及等离子体的影响

基本信息

批准号：
08750858
负责人：
安井利明
金额：
$ 0.64万
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：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750858/
关键词：
ECRプラズマプラズマCVD ダイヤモンド薄膜 DLC薄膜プラズマ診断

项目摘要

本研究の目的は、永久磁石を用いたECRプラズマCVDにおいてダイヤモンド成膜を可能にするために、成膜時のプラズマ特性と膜質の関係を明らかにすることにある。まず、半同軸型空洞共振器と平板リングカスプ磁場をもつECRプラズマCVD装置を製作した。基板ホルダーには基板へのバイアス電圧の印加や温度制御を行えるような構造とした。このECRプラズマ源を用いて、H_2+CH_4+O_2の混合ガスを用い、プラズマ源の各制御パラメーター(ガス組成、圧力、マイクロ波入力)変化に対するプラズマの空間分布やプラズマ中の粒子種の組成変化をプラズマ診断により調べた。その結果、静電探針法により放電室内で高密度かつ一様な空間分布のプラズマの生成が行えることを確認した。また、プラズマ分光法によりプラズマ中に存在する粒子種が同定され、制御パラメーターによる各粒子種の変化を明らかにした。これらの結果から、プラズマ内の化学反応に対する知見を得た。次に、上のプラズマ診断の結果を基に、成膜パラメーターを変化させて成膜膜実験を行った。そして得られた膜質をラマン分光・X線光電子分光法・SEMによる表面観察により評価した。その結果、圧力2.7PaでO_2の混入量が0vol%の時はグラファイト相が優先して成膜されていたが、O_2を0.1vol%混入することによりアモルファス相が成膜されており、ダイヤモンドライクカーボンの堆積が確認された。これは、プラズマ診断で得られたプラズマ内の化学反応に対する知見と一致した。しかし、更なるO_2混入量の増加はグラファイトのエッチング効果を高め、成膜速度の低下させるため、成膜された粒子径は小さくなった。このため、ダイヤモンドの成膜を行うにはO_2混入量の微妙な調整が必要と考えられる。

这项研究的目的是阐明在膜形成过程中等离子体特征和膜质量之间的关系，以便使用永久磁铁在ECR血浆中钻石膜形成。首先，制造了具有半伴形腔谐振器和平圆环磁场的ECR等离子体CVD设备。底物持有人具有允许将偏置电压应用于底物和温度控制的结构。使用此ECR血浆源，使用了血浆中的H_2+CH_4+O_2的混合气体，血浆的空间分布和血浆中粒子物种组成的变化通过血浆诊断来研究血浆源的每个控制参数（气体组成，压力，微无皮层输入）的变化。结果，已经证实，可以通过静电探针方法在放电室中产生血浆的高密度和均匀的空间分布。此外，血浆中存在的颗粒物种是通过血浆光谱鉴定的，揭示了由于对照参数而引起的每个粒子物种的变化。这些结果提供了对血浆内化学反应的见解。接下来，根据上面的血浆诊断结果，通过改变膜沉积参数进行膜沉积实验。然后，通过拉曼光谱，X射线光电子光谱和SEM通过表面观察评估获得的膜质量。结果，当O_2的量与2.7 PA的压力混合0 vol％时，石墨相优先形成，但是通过将O_2至0.1 vol％混合，形成了无定形相，并确认了钻石样碳沉积。这与血浆诊断获得的血浆中化学反应的发现一致。但是，O_2污染的量进一步增加会增加石墨的蚀刻效果并降低膜的形成速度，从而导致较小的粒径。因此，人们认为，对钻石的形成是必需的O_2量的精细调整。