1997 Fiscal Year Annual Research Report

ヘリコン波放電型酸素・フッ素負イオン源の開発

Research Project

Project/Area Number	07558178
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	門田清名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60093019)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	松永幸二日新電機, 先端技術研究開発部, 主席研究員佐々木浩一名古屋大学, 工学研究科, 助手 (50235248) 庄司多津男名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (50115581)
Keywords	負イオン / 酸素 / フッ素 / ヘリコン波放電 / 飛行時間型質量分析法 / 静電プローブ / レーザー光脱離法 / 発光分光計測法
Research Abstract	本研究は、酸素・CF_4ガスを用いたヘリコン波放電による高密度プラズマを制御して、材料プロセスで重要な役割を演じる酸素・フッ素系負イオンの効率的な生成を実現することにより、材料プロセス用の高効率負イオンビーム源の実用化を目指して研究を進めた。先ず、負イオン生成用のヘリコン波放電型プラズマ発生装置を制作し、当初に予定した10^<12>-10^<13>cm^<-3>の高密度酸素・CF_4プラズマを生成した。また、プラズマ生成用の高周波を時間的にON-OFF変調し、放電ON期間には5-6eVの高温・高密度プラズマが生成され、OFF期間には1eV程度の低温・高密度が保たれていることを確認した。飛行時間型質量分析器及びレーザー光脱離法を用いて負イオンを測定した結果、負イオンは放電OFF期間のアフタ-グローにおいて効率よく生成されることがわかった。酸素負イオンに関しては、磁場配位を制御することにより、シート状の酸素プラズマを生成することに成功した。このシートプラズマにレーザー光脱離法を適用して酸素負イオン密度の空間分布を測定し、低温のシートプラズマの周辺における広い領域で酸素負イオンが効率よく生成されていることを確認した。なお、高密度酸素プラズマにおいてはOイオンが支配的であり、プラズマ密度と共に増加した。CF_4プラズマにおける負イオンに関しても、F^-イオンのみが存在し、このF^-イオン密度はプラズマ密度と共に増加することが分かった。負イオンの支配的な生成過程は、励起分子や分子性ラジカルへの低温電子の解離性付着であり、また主な消滅過程は正イオンとの相互中性化反応であるとの結論に至った。本研究の結果、高密度酸素・CF_4プラズマを時間的・空間的に制御し、高温・高密度及び低温・高密度プラズマ領域を作り出すことにより、高効率負イオ生成が実現できることが分かり、高効率負イオン源の設計指針を得ることができた。

Research Products

(5 results)

All Other

All Publications (5 results)

[Publications] D.Hayashi: "Measurements of negative ion density in high-density oxygen plasmas by probe-assisted laser photodetachment" J.Appl.Phys.83・2. 697-702 (1998)
[Publications] N.Takada: "Diagnostics of Fluorine Negative Ions by Laser Photodetachment Combined with a Heated Probe in High-Density CF_4 Plasmas" Jpn.J.Appl.Phys.36・12B. L1702-L1705 (1997)
[Publications] 門田清: "負イオンの計測" J.Plasma and Fusion Research. 72・11. 1124-1131 (1996)
[Publications] K.Ura: "Characteristics of Fluorine Negative Ions in Helicon-Wave Excited High-Density Carbon-Tetrafluoride Plasmas" J.Plasma and Fusion Research. 72・11. 1204-1212 (1996)
[Publications] T.Mieno: "Efficient production of O^+ and O^- ions in a helicon wave oxygen discharge" Appl.Phys.Lett.69・5. 617-619 (1996)

1997 Fiscal Year Annual Research Report

ヘリコン波放電型酸素・フッ素負イオン源の開発

Principal Investigator

門田 清 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60093019)

Research Products

[Publications] D.Hayashi: "Measurements of negative ion density in high-density oxygen plasmas by probe-assisted laser photodetachment" J.Appl.Phys.83・2. 697-702 (1998)

[Publications] N.Takada: "Diagnostics of Fluorine Negative Ions by Laser Photodetachment Combined with a Heated Probe in High-Density CF_4 Plasmas" Jpn.J.Appl.Phys.36・12B. L1702-L1705 (1997)

[Publications] 門田清: "負イオンの計測" J.Plasma and Fusion Research. 72・11. 1124-1131 (1996)

[Publications] K.Ura: "Characteristics of Fluorine Negative Ions in Helicon-Wave Excited High-Density Carbon-Tetrafluoride Plasmas" J.Plasma and Fusion Research. 72・11. 1204-1212 (1996)

[Publications] T.Mieno: "Efficient production of O^+ and O^- ions in a helicon wave oxygen discharge" Appl.Phys.Lett.69・5. 617-619 (1996)

門田清名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60093019)