縦磁界印加同軸線路形マイクロ波プラズマCVD装置の開発と成膜機構の研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650383
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 加藤 勇 早稲田大学, 理工学部, 教授 (80063775)
• Keywords: 縦磁界 / 同軸線路モード / マイクロ波プラズマCVD / 横方向への拡散の抑制 / プラズマの安定化 / プラズマパラメータの計測 / a-Si: H / SiN

Research Abstract

1.磁界印加によるプラズマ閉じ込め効率の増大
放電領域に縦磁界を印加して荷電粒子の動きを制御し、プラズマの閉じ込め効率を増大させた。また、放電領域に磁界を閉じ込め、磁界が堆積室内にはほとんど漏れていない新しいプラズマ発生装置を開発した。すなわち、磁力線の影響のない所での成膜、エッチング等を可能にした。
2.プラズマパラメータの測定
(1)Arプラズマにおける縦磁界印加効果 Arプラズマに縦磁界を印加した効果を、放電領域外部においてプラズマパラメータを測定することにより検討し、電子温度、電子密度と印加した磁束密度との関係を明らかにした。また、無磁界では放電が不安定であった低ガス圧の放電が磁界を印加することにより安定化することを明らかにした。さらに、放電領域内部におけるプラズマパラメータの測定を行い、放電領域外部での傾向とは異なった傾向を得た。
(2)N_2プラズマにおける縦磁界印加効果 Arプラズマにおける縦磁界印加効果と同様な実験をN_2プラズマにおいて行い、Arプラズマでの傾向とほぼ同様な傾向を得た。
3.薄膜作製とその評価
(1)a-Si:H膜の作製 Ar放電を用いて、磁束密度を増加させることにより、堆積速度は増加しSiH結合優勢な膜が作製できることを明らかにした。また、本装置では従来困難であった純水素放電による成膜が縦磁界を印加することにより可能になった。
(2)SiN膜の作製 内管端位置を放電領域から堆積室内に変化させると、内管端位置での電子温度、電子密度が減少し堆積速度が減少するが、縦磁界を印加することにより、プラズマ、活性種を堆積室内にほとんど流入させることができるために堆積速度は増加した。また、縦磁界を印加することにより、膜密度が3g/cm^3と緻密な膜が作製できた。