諸橋 信一

１）高性能・高機能な多層薄膜作製装置開発に関する研究<br> 平成１７年度採択の経済産業省地域新生コンソーシアム「有機EL電極・保護膜形成用新型低温スパッタ装置の開発（研究代表者諸橋信一）」で製作したボックス回転型多元対向スパッタ装置の更なる高性能化を目指した研究開発を行っている。<br> 有機ELディスプレイでは、熱的ダメージに非常にデリケートな有機薄膜やプラスティック基板にダメージを与えることなく，その上に無機薄膜を均一に堆積する薄膜作製技術の開発が求められている。また、厚さが1 nmのバリアの電子のトンネル効果現象を利用する超伝導トンネル接合や強磁性トンネル接合においては、nmレベルの接合界面制御が求められている。ボックス回転型低温多元対向スパッタ装置は、これらのナノテク電子デバイス作製用として最適な装置である。<br> 今年度は、装置性能実証とその性能の広報につとめ、４回の展示発表（VACUUM2008，クラスタージャパン2008，2008年第5回JST／CIC東京「新技術説明会」，テクニカルショウヨコハマ2009）を行った。装置開発のために装置メーカーと共同研究契約を結び開発の検討を行った。また、より高機能化をはかるために、２件の特許出願を行った。前年に国内出願した２件はJSTから纏めて１件の国際出願をした。

１）高性能・高機能な多層薄膜作製装置開発に関する研究<br> 平成１７年度採択の経済産業省地域新生コンソーシアム「有機EL電極・保護膜形成用新型低温スパッタ装置の開発（研究代表者諸橋信一）」で製作したボックス回転型多元対向スパッタ装置の更なる高性能化を目指した研究開発を行っている。<br> 有機ELディスプレイでは、熱的ダメージに非常にデリケートな有機薄膜やプラスティック基板にダメージを与えることなく，その上に無機薄膜を均一に堆積する薄膜作製技術の開発が求められている。また、厚さが1 nmのバリアの電子のトンネル効果現象を利用する超伝導トンネル接合や強磁性トンネル接合においては、nmレベルの接合界面制御が求められている。ボックス回転型低温多元対向スパッタ装置は、これらのナノテク電子デバイス作製用として最適な装置である。<br> 今年度は、装置性能実証とその性能の広報につとめ、２回の東京ビックサイトでの展示発表（クラスタージャパン2007およびナノテク・新機能性材料展）を行った。装置開発のために装置メーカーと共同研究契約を結び開発の検討を行った。また、より高機能化をはかるために、２件の特許出願を行った。これら２件はJSTから外国出願をすることが決定した。

１）高性能・高機能な多層薄膜作製装置開発に関する研究については，平成１７年度に採択された経済産業省地域新生コンソーシアム「有機EL電極・保護膜形成用新型低温スパッタ装置の開発（研究代表者諸橋信一）」を行っている。有機ELディスプレイは，より軽量化，薄型化を目指す表示ディスプレイの中で本命技術として期待されているが，熱的ダメージに非常にデリケートな有機薄膜やプラスティック基板にダメージを与えることなく，その上に無機薄膜を均一に堆積する薄膜作製技術の開発が求められている。平成17年度，技術シーズ：特願2002-207263(本研究開発代表者山口大学諸橋信一考案)を基に作製した新型低温スパッタ装置に，平成18年度グローブボックス付試料交換室を接続，また，実験の進捗にあわせ各種の改造を加え，有機EL素子作製用にグローブボックス付き試料交換室＋酸化室＋６元スパッタ製膜室から構成される新型低温スパッタ装置を開発した。得られた成果は次の通りである。<br>１）装置性能として<br>(a)マグネトロンの高機能な配置によるマルチターゲット化で高プラズマ密度化を実現<br>(b)従来型対向ターゲットスパッタに比べて，高プラズマ密度化により同じ堆積速度を得るのに小さな印加電力でスパッタできより低い温度（基板温度～５０度以下）での堆積（低温スパッタ）を実現<br>(c)マルチターゲット化で，カソード容積・ランニングコストが従来型対向ターゲットスパッタの約1/2以下となり，コンパクト化・省エネ化を実現<br>２）装置を用いた薄膜及び有機EL素子の作製において<br>(a)表面平坦性の優れた高導電性のITO薄膜が作製<br>(b)新型低温スパッタ装置で作製したITO薄膜並びにAl薄膜を電極とする有機EL素子は発光<br>(c)新型低温スパッタ装置で作製したITO薄膜を電極とする有機EL素子は，市販ITOを電極とする素子よりも電流効率及び電力効率の優れた性能を実現<br>

１）高性能・高機能な多層薄膜作製装置開発に関する研究については，平成１７年度に経済産業省地域新生コンソーシアム「有機EL電極・保護膜形成用新型低温スパッタ装置の開発（研究代表者諸橋信一）」に採択され，新型低温スパッタ装置の開発を行っている。有機ELディスプレイは，より軽量化，薄型化を目指す表示ディスプレイの中で本命技術として期待されているが，熱的ダメージに非常にデリケートな有機薄膜やプラスティック基板にダメージを与えることなく，その上に無機薄膜を均一に堆積する薄膜作製技術の開発が求められている。平成17年度は，技術シーズ：特願2002-207263(本研究開発代表者山口大学諸橋信一考案)を基に新型低温スパッタ装置を製作した。装置の特徴は次の通りである。<br>１）装置性能として<br>(a)マグネトロンの高機能な配置によるマルチターゲット化で高プラズマ密度化を実現<br>(b)従来型対向ターゲットスパッタに比べて，高プラズマ密度化により同じ堆積速度を得るのに小さな印加電力でスパッタできより低い温度（基板温度&＃12316;５０度以下）での堆積（低温スパッタ）を実現<br>(c)マルチターゲット化で，カソード容積・ランニングコストが従来型対向ターゲットスパッタの約1/2以下となり，コンパクト化・省エネ化を実現

1.超伝導トンネル接合の高機能化と検出器動作：リーク電流の原因を特定し，その原因をなくすための陽極酸化プロセスを新規に開発し，接合作製を行った。その結果，作製した接合のJsg値は0.5 pA/ミクロンm2が得られ、目標とした数値，すなわち検出器動作に最低限必要な値 (40 pA/シm2)よりも2桁小さいJsg値を持つ高品質な接合を作製することができた。作製した接合に5.9 KeVのX線を照射して接合からのX線パルスの測定に成功し，検出器動作をすることを確認できた。<br>2.多層薄膜作製及びトンネルバリア形成の新規開発：電子ビーム励起プラズマ支援４元スパッタ装置を作製・立ち上げを行った。ニオブ及びアルミ薄膜作製に電子ビーム励起プラズマをマグネトロンスパッタにアシストすることで最大３０％堆積速度が向上した。

１）高性能・高機能な多層薄膜作製装置開発に関する研究<br>電子ビーム励起プラズマ発生装置（EBEP）は熱陰極アーク放電で発生させたArガスプラズマから，イオン化に最適なエネルギーの揃った電子ビーム（～100 eV ）を真空チャンバー空間に照射して，高密度電子ビーム励起プラズマを発生するという特徴をもつ。この装置に４元スパッタガン導入する。In-situで，ダメージフリー・高速堆積・ナノメートルオーダーの界面制御・ピンホールのない表面改質ができる、多層構造薄膜作製装置の完成を目指す。<br>２）超伝導トンネル接合デバイス作製技術に関する研究<br>高機能・高感度テラヘルツ光検出用超伝導トンネル接合検出器の実現のためには，ショットノイズの低減が重要となる。この低減のために，a)接合構造も含めた接合作製プロセス改善によるサブギャップリーク電流密度の低減，b) 接合の微小面積化，が最重要課題となる。本研究開発では，これらの課題について検討を行なって，高品質なNb接合の作製およびテラヘルツ光領域の検出器動作を目指す。

１）高性能・高機能な多層薄膜作製装置開発に関する研究<br>電子ビーム励起プラズマ発生装置（EBEP）は熱陰極アーク放電で発生させたArガスプラズマから，イオン化に最適なエネルギーの揃った電子ビーム（～100 eV ）を真空チャンバー空間に照射して，高密度電子ビーム励起プラズマを発生するという特徴をもつ。この装置に４元スパッタガン導入する。In-situで，ダメージフリー・高速堆積・ナノメートルオーダーの界面制御・ピンホールのない表面改質ができる、多層構造薄膜作製装置の完成を目指す。<br>２）超伝導トンネル接合デバイス作製技術に関する研究<br>高機能・高感度テラヘルツ光検出用超伝導トンネル接合検出器の実現のためには，ショットノイズの低減が重要となる。この低減のために，a)接合構造も含めた接合作製プロセス改善によるサブギャップリーク電流密度の低減，b) 接合の微小面積化，が最重要課題となる。本研究開発では，これらの課題について検討を行なって，高品質なNb接合の作製およびテラヘルツ光領域の検出器動作を目指す。<br>

トンネル接合デバイス実現のため，a)到達真空度が10-9 Pa台の超高真空電子ビーム蒸着法，高密度・高効率のプラズマ発生が可能な電子ビーム励起プラズマ（EBEP）を用いた製膜法，および高密度プラズマ・プラズマフリーを特徴とする対向ターゲット式スパッタ，による多層薄膜構造，および接合構造の作製，b)フロン系ガスを用いる反応性イオンエッチング（RIE），EBEPを用いたイオンビームエッチングによる微細加工プロセス，c)電子ビーム露光法，および集束イオンビーム法によるナノスケール微細加工接合作製プロセス，の研究を行なっている。