電子温度制御プラズマによるラジカルの単色化に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11305004
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 後藤 俊夫 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50023255)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 昌文 和歌山大学, システム工学部, 助教授 (10232472) ; 堀 勝 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (80242824)
• Keywords: プラズマ / 電子温度 / ラジカル / 単色化 / エッチング / CVD / プロセス / 気相反応

Research Abstract

ラジカルの単色化に必要なプラズマ源の構築とラジカル計測技術の確立を行い,当初の目的をほぼ達成した。得られた成果を下記に示す。
1.プラズマ中の電子温度を制御するために,電子ビーム励起プラズマ源の改良を行い,加速電圧と電流の選定により,電子温度が制御できるプラズマシステムの構築を行った。
2.フルオロカーボン系ラジカルの空間的分布の計測を確立するために,赤外半導体レーザー吸収分光法およびレーザー誘起蛍光法を組み合わせた新しいシステムを構築し,反応容器内のラジカル密度およびラジカル温度の空間分布をはじめて明らかにした。
ラジカル分布が反応容器壁付近において高くなるという興味深い現象を見出し,ラジカルの壁表面相互作用についても有用な知見を得ることに成功した。
3.真空紫外吸収分光法による水素および窒素プラズマ中の水素および窒素原子状ラジカルの絶対密度の計測を行い,プラズマの電子密度および電子温度の変化に対するこれらのラジカル密度の挙動を解明した。ダイヤモンド生成に必要なCO/H_2プラズマ中の炭素原子密度の計測を行い,炭素ラジカルの反応速度等に関する知見を得た。
4.窒素ガスを用いた電子ビーム励起プラズマにおいて,電子温度を変化させながら窒素原子密度を真空紫外吸収分光法によって計測した。その結果,窒素分子の解離断面積に対応した窒素原子密度の絶対密度を評価することに成功した。また,10^<-5>Torrの極低圧領域において,窒素分子を10%程度という高解離率にて分解できることを見出した。
これらの成果を基にして,今後は,種々の反応性ガスを系統的に選択し,電子温度を制御しながら生成されるラジカル種とその密度を明らかにしていく。

Research Products

• [Publications] Seigou Takashima: "Characteristics of H_2 Micro Hollow cathode Plasma and Its Application for Vacuum Ultraviolet Absorption Spectroscopy"Proc.of International Symposium on Electron-Molecule Collisions and Swarm. 99-100 (1999)
• [Publications] Seigou Takashima: "Development of Vacuurm Ultraviolet Absorption Spectroscopy using High Pressure H_2 Microdischarge Hollow Cathode Lamp for Measurement of H_2 Atom Density in Plasmas"Bulletin of the American Physical Society: The 52ND Annual Gaseous Electronics Conference. 16 (1999)
• [Publications] Seigou Takashima: "Measuremant of Atomic Species in High Density Reactive Plasmas using Ultraviolet Absorption Spectroscopy with High Pressure Microdischarge Hollow Cathode Lamp"Bulletin of the American Physical Society: The 52ND Annual Gaseous Electronics Conference. 35 (1999)
• [Publications] Masafumi Ito: "Diagnostics of ultra high frequency SiH_4/H_2 plasmas for synthesizing polycrystalline silicon thin film at low substrate temperatures"Bulletin of the American Physical Society: The 52ND Annual Gaseous Electronics Conference. 54 (1999)
• [Publications] M.Nakamura: "Spatial Distribution Measuremant of Absolute Densities of CF and CF_2 Radicals in a High Density Plasma Reactor Using a Combination of Single Path Infrared Diode Caser Absorption Spectroscopy and laser-Induced Fluorescence Technique"Jpn.J.Appl. Phys.. 38・12A. 1469-1471 (1999)
• [Publications] H.Ito: "Diamond Formation Using a Low-Pressure Inductively Coupled Plasma"Proc.of.46th International Symposium of American Vacuum Society. 46. 54 (1999)