膜堆積に強い電子密度の新測定法と超精密プラズマ制御への応用

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11558052
• Research Institution: Chubu University
• Principal Investigator: 中村 圭二 中部大学, 工学部, 助教授 (20227888)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菅井 秀郎 名古屋大学, 大学院・工学研究所, 教授 (40005517) ; 松岡 良輔 中部大学, 工学部, 教授 (10308819) ; 池澤 俊治郎 中部大学, 工学部, 教授 (60065282) ; 高須賀 誠一 (株)ニッシン, 技術部・次長(研究職)
• Keywords: プラズマプロセス / 電子密度 / 膜堆積 / プラズマ吸収プローブ / 分散関係 / 表面波 / フロンプラズマ

Research Abstract

本研究では、通常のシングルプローブでは測定困難な膜堆積性プロセスプラズマにも適用でき、かつリアルタイムの電子密度測定が可能なプラズマ吸収プローブを開発し、それを密度制御のためのプラズマモニタリングに利用してプラズマの超精密制御技術を確立することを目指している。本年度は、フロン系プロセスプラズマにプラズマ吸収プローブを適用し、そこでの電子密度を明らかにするとともに、プロセスの安定性について検討した。またプロセスプラズマではかなりの割合で直流磁場が印加されていることを考慮し、特にプラズマ吸収プローブの有磁場プラズマへの適用について検討した。
誘導結合型プラズマにおいて、永久磁石により10mT以下の直流磁場をプラズマ吸収プローブの軸方向と一致するように印加し、磁場強度を変化させながらパワー吸収スペクトルを測定した。磁場によりプラズマそのものの電子密度は変化するものの、ある特定の周波数でのみプローブ先端部での反射係数が減少する点や、プローブ先端部にできる空間の長さ(キャビティ長)に対して吸収スペクトルの周波数が大きく変化する点など、無磁場の時と比べてほぼ同じような特性が得られた。
次に有磁場の場合でもキャビティ長を変化させて表面波共鳴周波数が得られるものと仮定し、磁場中の電子密度をプラズマ吸収プローブにより求めて、密度の磁場依存性をラングミュアプローブと比較してみた。ラングミュアプローブで得られた密度の磁場依存性はプラズマ吸収プローブで得られたものと極めてよく似ており、また静電近似を仮定して計算した分散関係からも電子サイクロトロン周波数が電子プラズマ周波数の10%程度であるならば、表面波共鳴周波数に対して磁場の影響をほとんど受けないことがわかった。

Research Products

• [Publications] 中村圭二 他: "高周波バイアスを用いた高密度プラズマエッチャー内壁における膜堆積抑制"プラズマ・核融合学会誌. 76巻9号. 922-928 (2000)
• [Publications] K.Nakamura 他3名: "High-Energy Secondary Electron Measurement and Its Application to In-situ Ion Flux Monitoring in Plasma Immersion Ion Implantation"XVth Europhysics Conference on Atomic and Molecular Physics of Ionized Gases(August 2000,Hungary). 350-351 (2000)
• [Publications] 糟谷,中村 他1名: "プラズマ吸収プローブを用いた有磁場プラズマの密度測定"プラズマ科学シンポジウム2001/第18回プラズマプロセシング研究会. 131-132 (2000)
• [Publications] 中村 他2名: "プラズマ吸収プローブを用いた有磁場プラズマの密度測定"第17回プラズマ・核融合学会年会. 63 (2000)
• [Publications] 糟谷,中村 他7名: "プラズマ吸収プローブを用いた有磁場プラズマの電子密度測定"電気関係学会東海支部連合大会. 63 (2000)
• [Publications] 大畑,中村 他1名: "プラズマ吸収プローブを用いた時分解電子密度測定"プラズマ科学シンポジウム2001/第18回プラズマプロセシング研究会. 129-130 (2000)