反応性プラズマの初期過渡状態の解析と制御に関する研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02214228
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 中山 喜萬 大阪府立大学, 工学部, 助教授 (20128771)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 脇田 和樹 大阪府立大学, 工学部, 助手 (80201151)
• Keywords: 反応性プラズマ / シランプラズマ / 過渡状態 / 2周波数重畳電力 / イオン運動 / 予備電離 / 浮動電位

Research Abstract

<1.反応性プラズマの初期過渡現象の要因究明>___ー:SiH_4を含むプラズマの初期状態における質量分析によるイオン検出量の極めて遅い過渡応答の要因について調べた。この現象が、イオン抽出口の材質の場所によらず、条件に依存し高SiH_4流量、高圧力、低電力で顕著であることが明らかとなった。また、これと相関のある浮動電位変化とプラズマ電位の交流成分の変化から、プラズマの接する器壁近傍における局所的な圧力変化にともなう粒子衝突によるイオンの消失が裏付けられ、イオン検出量変化の要因が明らかとなった。ただし、反応室内の平均的圧力は、SiH_4の解離の2次反応によって、直ちに増加せず、一旦低くなって増加することが明かとなった。
<2.2周波数重畳法によるプラズマの制御>___ー:高品質薄膜の作成には、成長表面への適度なイオン衝撃が必要である。13.56MHzの高周波でプラズマを維持し、高周波に重畳した低周波(10K〜800KHz)によってイオン運動の制御を試み、セルフバイアス電圧の低下、プラズマ電位の交流成分の振幅の増大、アノ-ド側への発光強度分布の広がり、さらにアノ-ドに至るイオンフラックスの増大によって、その制御性が明らかになった。また、成長した非晶質シリコン薄膜は、低周波を重畳し、またその周波数が低いほど、ネットワ-クの秩序性が高くなり、光導電性が向上することが分かり、高品質薄膜の作成という観点からも本方法の有効性が明らかになった。
<3.補助電極法>___ー:薄膜作成では、プラズマの初期状態がそのまま膜中に膜特性の変化という形で残されることになる。この初期状態を制御する方法として、補助電極を用いて主放電に先だって予備放電を起こす方法が有力である。予備放電から主放電に切り替わるときの休止時間が8ms以下であれば浮動電位で見る限り電極電圧に追随したプラズマの応答が得られることが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] 渡辺 賢一,中山 喜萬,脇田 和樹,河村 孝夫: "低周波重畳高周波電力によるSiH_4プラズマの制御" 1990年秋季第51回応用物理学会学術講演会講演予稿集. 1. 32 (1990)
• [Publications] K、Watanabe,Y.Nakayama,K、Wakita and T.Kawamura: "Preparation of aーSiH in SiH_4 plasma sustained by radio frequency superimposed on low frequency" Proceedings of the 8th Symposium on Plasma Processing. 253-256 (1991)
• [Publications] 渡辺 賢一,中山 喜萬,脇田 和樹,河村 孝夫: "シランプラズマの初期状態における浮動電位変化" 1991年春季第38回応用物理学関係連合講演会講演予稿集.