高真空プロセス用の高密度プラズマパルスの発生とそれを用いた表面過程の解明

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06452225
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research (RIKEN)
• Principal Investigator: 尾笹 一成 理化学研究所, 半導体工学研究室, 研究員 (10231234)
• Keywords: プラズマ / プラズマパルス / ガスパルスプラズマ / 水素プラズマ / 窒素プラズマ / ヘリウムプラズマ / 電子温度 / 発光特性

Research Abstract

高密度ガスパルスプラズマの発生について、イオン電流、発光特性、電子温度、電子密度、消費電力の時間変化を追跡し、つぎのことを明らかにした。
1。小キャビティのマイクロ波放電室にマイクロ波電力を供給しておきそこにガスを短パルスとして供給すると、発生するプラズマの強度がガスパルスの導入打ち切り直後に大きく増大する(ガスパルスプラズマ)。プラズマイオン電流や発光特性、消費電力の時間変化より分析すると、この増大期間中のマイクロ波放電室内で「原料ガス分子と励起分子との衝突に基づいて起こる荷電粒子の増大」と「マイクロ波とプラズマと結合状態の改善」が相互促進的に起こっていることがわかった。
2。水素、ヘリウム、窒素、酵素のおのおのの特性を調べた結果、「活性種のうちに特に増大されるラジカルがある(ヘリウム)」、「電子温度、電子濃度が増大期間中に上昇している(窒素、酸素)」、「時間変化したときでも定常プラズマと比べてプラズマ強度を大きくできる条件がある(酸素)」ということが判明した。これらは1に述べたメカニズムを支持するものである。
3。観測されるプラズマパルスの大きさと時間変化はガス種によって大きく異なる。これはマイクロ波放電室内に流れ込む原料ガスと放出されるプラズマ流との変化の速さがガス種によって異なるためで、分子量の小さいガス種(水素、ヘリウム)に対してはピーク高が大きくて持続時間の短パルスが、分子量の大きいガス種(窒素、酸素)に対してはピーク高が低くて持続時間の長いパルスが得られる。またプラズマを放出する開口面積にもパルスの時間変化は依存しするが、これはガスパルスの導入打ち切り後の放電室内の圧力の変化速度が開口面積によるためである。

Research Products

• [Publications] Kazunari OZASA: "Generation of high-peak pulse beam of hydrogen plasma fon use in short-pulsed chewical beam epitaxy" Applied Physics Letters. 64. 2220-2222 (1994)
• [Publications] Kazunari OZASA: "In situ pattenn deposition of In_2O_3 and in situ pattenn etching GaAs" Applied Physics Letters. 65. 1635-1637 (1994)
• [Publications] Kazunari OZASA: "Tewpoval evolution of hydrogen plasma produced with gas pulse injection scheme" Surface Coating Technology. 74. 345-350 (1995)