プラズマプロセスにおけるサブナノ粒子のその場測定法の開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08555019
• Research Institution: KYUSHU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 渡辺 征夫 九州大学, 大学院システム情報科学研究科, 教授 (80037902)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福澤 剛 九州大学, 大学院システム情報科学研究科, 助手 (70243904)
• Keywords: クラスター / 微粒子 / ダスト / 光電子放出 / 光電離 / 光電子脱離 / アモルファスシリコン / シランプラズマ

Research Abstract

プロセスプラズマ中に発生する微粒子の抑制および微粒子の有効利用の観点から,発生直後からの微粒子の成長過程を明らかにすることは極めて重要な課題となっている.しかし,10nm程度以下の微粒子の有効な計測法が無かったことから,本研究では,プロセスプラズマ中に発生するnm領域およびサブnm領域の微粒子のサイズと密度のその場測定法として,それぞれフォトンカウンティングレーザ散乱法(PCLLS法),および閾値光電子放出法とマイクロ波干渉法を組み合わせた方法(TPE-MI法)を開発した.PCLLS法は1nm程度以上のサイズ,10^6cm^<-3>程度以上の密度の微粒子のサイズと密度のその場測定が,TPE-MI法はSi_5H_m程度以上のサイズ,10_9cm^<-3>程度以上の密度の微粒子に対して適用可能である.さらに,これらの方法を用い,高周波シランガス放電プラズマ中の微粒子の初期成長過程に関して,l)デバイスクオリティのa-Si:H薄膜が作製できる条件の下でも,サブnm領域の微粒子密度は,プラズマの正イオン密度よりも1桁以上高く,微粒子の殆どは電気的に中性であること,2)微粒子は,ラジカル発生が盛んなプラズマ/シース境界領域で初期成長すること,3)微粒子の初期成長は短寿命中性ラジカルSiH_2に起因して発生した小さなクラスターの寄与によっていること,等の多くの新しい知見が得られた.

Research Products

• [Publications] Masaharu Shiratani: "Development of photon-counting laser-light-scattering method for detection if nano-paticles formed in CVD plasmas" Rev.Laser Eng.26・6. 449-452 (1998)
• [Publications] Tsuyoshi Fukuzawa: "Growth mechanism of particles in SiH_4rf discharges using threshold photoemission method" Proc.4th Int.Conf.Reactive Plasma/16th Symp.Plasm a Processes. 67-68 (1998)
• [Publications] Sinichi Maeda: "Development of photon-counting laser-light-scattering method for size and density measurements of nano-particles in processing plasmas" Proc.4th Int.Conf.Reactive Plasma/16th Symp.Plasma Processes. 69-70 (1998)
• [Publications] 白谷正治: "フォトンカウンティングレーザ散乱法によるプラズマ中の微粒子計測" 応用物理. 68・5(印刷中). (1998)