珪素とハロゲンを含むプラズマ中の活性種のマイクロ波分光法による検出

• Project/Area Number: 01632512
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 谷本 光敏 静岡大学, 理学部, 助教授 (40207197)
• Project Period (FY): 1989
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1989)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 1989: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
• Keywords: マイクロ波分光 / 反応性プラズマ / 珪素化合物 / 分子構造

Research Abstract

半導体のドライエッチングの過程において発生すると考えられる短寿命分子は一般に化学的に非常に活性であるため、分光法による検出に必要なだけの十分な濃度に生成させることが難しい。しかし、分光器の感度を非常に高くすることができれば、分子の生成が不十分であったとしても、スペクトル線を検出することが可能である。マイクロ波分光法ではスペクトル線強度が周波数の2乗あるいは3乗に比例するので、なるべく高い周波数で測定を行うことにより実質的な分光器感度を向上させることができる。活性種を同定する手段としてマイクロ波分光法は類似した構造をもつ分子種を区別できるという特徴を有するので、本質的に混合物系である不安定分子を含む系での実験に適している。本研究では直流グロ-放電セルにより活性種を生成させ、クライストロンおよび周波数逓倍器(3逓倍、220〜270GHz)を高周波マイクロ波源として用い、プラズマ中の活性種のマイクロ波スペクトルを検出・同定するための分光器を製作することを目標にした。
短寿命分子種はセル内で生成させることが必要であるが、放電電流を多くとることにより、活性種生成の効率が上がることが期待されるため、直流で4kVまでの電圧をかけられ、最大1Aまでの電流を流せるグロ-放電用電源を製作した。電流値は大電力用の抵抗器(50、1、0.5kΩ最大10個)をセルに直列に入れることにより調節できるようにした。
高い周波数での測定では、シュタルク効果がかかりにくくなるために、光源変調が多く利用される。この場合バックグラウンドにうねりが生じ、それを補正することが必要となる。また短寿命不安定分子の場合、分子種濃度が低いために吸収線のS/N比が一般によくないので、スペクトルの積算を行う必要がある。これらの目的のためにパ-ソナルコンピュ-タによりデ-タ処理を行なうためのプログラムを開発した。