高周波プラズマ・微粒子間相互作用の放電周波数依存性に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07458093
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 渡辺 征夫 九州大学, 工学部, 教授 (80037902)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福澤 剛 九州大学, 工学部, 助手 (70243904) ; 白谷 正治 九州大学, 工学部, 助教授 (90206293)
• Keywords: 微粒子 / ダスト / 凝集 / 放電周波数 / 高周波プラズマ / VHFプラズマ / プラズマCVD / シランプラズマ

Research Abstract

本研究の目的は,rfからVHF帯にわたる広い周波数範囲(5〜150MHz)で放電周波数を変化させて高周波微粒子プラズマ中の微粒子とプラズマの相互作用の放電周波数依存性を明らかにするとともに,その背後にある物理を理解することである.今年度は,放電電力一定の条件下で放電周波数を3.5〜28MHzの範囲で変化して,シランガスを用いて高周波プラズマを発生し,以下の成果を得た.
1)放電周波数の増加とともに電子密度が増加し,その結果,微粒子は早く発生し,微粒子密度は高くなる.
2)放電周波数を減少すると,放電電圧,自己バイアス電圧が増加する.これに伴い,熱運動による凝集より2桁速い微粒子間の高速凝集が生じる.
3)微粒子が存在する高周波電極側のプラズマ/シース境界領域では,負帯電微粒子のみならず,高速電子数が多い場合には正帯電微粒子が共存するようになり,正負帯電微粒子間の凝集が2)の結果をもたらした可能性がある.
上記のように,高速電子の存在が微粒子の帯電状態の変化をもたらし,微粒子の成長過程に大きな影響を与えることを示唆する新しい結果が得られており,当初の計画通り研究は順調に進んでいる.今後は,上記の現象をより定量的に理解するために,高速電子を実際に計測するとともに,来年度にVHF帯でのプラズマ-微粒子間相互作用を調べる予定である.

Research Products

• [Publications] Yukio Watanabe: "Contribution of short lifetime radicals to growth of particles in SiH_4 HF discharges and effects of particles on deposited films" Journal of Vacuum Science & Technology.
• [Publications] Yukio Watanabe: "Growth processes of particles in high frequency silane plasmas" Journal of Vacum Science & Technology.
• [Publications] Masaharu Shiratani: "In-situ polarization-senstive laser-light scattering method for simultanious measurements of two dimensional spatial size and density distributions of particles in plasmas" Journal of Vacum Science & Technology.
• [Publications] Masaharu Shiratani: "Two dimensional spatial profiles of particle size and density of particulates grown in rf silane plasmas" Surface Review and Letters.
• [Publications] Masaharu Shiratani: "Simultanious in-situ measurementof properties in rf silane plasmas using a polarization-sensitive laser-light-scattering method" Surface Review and Letters.
• [Publications] 渡辺征夫: "プラズマCVD半導体プロセスにおける微粒子の発生と測定" 日本エアロゾル学会. 10. 13-19 (1995)
• [Publications] 川崎仁晴: "Effects of discharge frequency on growth processes of particulates in rf silane plasmas." Proceedings of the 12th Symposium on Plasma Processing. 12. 389-392 (1995)
• [Publications] 川崎仁晴: "微粒子発生を伴う高周波シランプラズマに及ぼす放電周波数の影響" 電気学会プラズマ研究会資料. 63-72 (1995)
• [Publications] 川崎仁晴: "高周波シランプラズマ中微粒子の成長過程と放電周波数の関係" 第42回応用物理学関係連合講演会講演予稿集. 29- (1995)
• [Publications] 小畑考司: "高周波シランプラズマ中の電子・正イオン・負帯電粒子密度に及ぼす放電周波数の影響" 電気関係学会九州支部連合大会講演論文集. 192- (1995)
• [Publications] S. Singh: "Rapid growth process of particleles in HF plasma" 応用物理学会九州支部講演会講演予稿集. 21. 123-124 (1995)
• [Publications] Hiroharu Kawasaki: "Discharge frequency dependence of particulate growth in high frequency silane plasmas" Applied Physics Letters. 67. 3880-3882 (1995)