2001 Fiscal Year Annual Research Report

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

Research Project

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・工学研究科, 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 / 堆積膜 / プラズマ吸収プローブ / 分散関係 / 表面波 / シース
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におけるシースの影響について検討した。誘導放電により10^<15>〜1-10^<18>m^<-3>程度のプラズマを生成し、プラズマ吸収プローブに用いる誘電体管の材質を変えながら電子密度を測定したところ、10^<17>m^<-3>以上のプラズマでは誘電体管の誘電率によって吸収ピークの周波数が変化し、従来の方法で密度を算出することができるが、密度が低くなるにつれて吸収ピークの周波数が誘電体管の誘電率に依存しなくなり、特に10^<15>m^<-3>以下になるとその傾向が顕著となるので、従来の算出法を用いることができなかった。そこで、誘電体管とプラズマ間に存在するシースを考慮して誘電体表面を伝搬する表面波の分散関係を計算し、実験で得られた吸収周波数の密度依存性と比較したところ、シースの厚みはデバイ長の2倍程度であることがわかった。またシングルプローブと比較したところ、このようなシースを考慮することにより、電子密度が10^<15>m^<-3>以下のプラズマでの測定精度が2〜4倍程度向上することがわかった。またメタルスパッタプロセスでは表面が金属で覆われてしまうので、付着するメタル膜の影響がないように、誘電体管を用いない新しい金属型プラズマ吸収プローブも開発した。金属型プラズマ吸収プローブではプラズマと直接接するロッド状のメタルアンテナ表面に形成されるシースを表面波が伝搬しており、誘電体を用いたプラズマ吸収プローブと同様に、シース厚さをデバイ長の2倍程度にすると実験結果をよく説明することができた。従って、金属型プラズマ吸収プローブを用いると、金属膜の堆積が伴うようなプロセスでも、精密に電子密度を求めることができることがわかった。

Research Products

(6 results)

All Other

All Publications (6 results)

[Publications] H.Sugai他7名: "Electron Energy Distribution Functions and the Influence on Fluorocarbon Plasma Chemistry"Plasma Sources Sience and Technology. 10. 378-385 (2001)
[Publications] K.Nakamura他4名: "Application of Plasma Absorption Probe to Electron Density Measurements in Magnetized Plasmas"Proc. 25th int. Conf. Phenomena in Ionized Gases (July 2001, Japan). 4. 273-275 (2001)
[Publications] M.Ohata他3名: "Monitoring Electron Density by Plasma Absorption Probe"Proc. 25th Int. Conf. Phenomena in Ionized Gases (July 2001, Japan). 4. 275-277 (2001)
[Publications] K.Nakamura他1名: "Control of Wall Plymer Deposition and Stabilization of Radical Density in Fluorocarbon Inductively-Coupled Plasmas"Int. Symp. Dry Process 2001 (November 2001, Japan). 213-218 (2001)
[Publications] 大畑光弘他2名: "プラズマ吸収プローブにおけるシースの影響"電気関係学会東海支部連合大会(2001年11月豊橋). 3 (2001)
[Publications] 大畑光弘他2名: "プラズマ吸収プローブによる電子密度の高感度・簡易モニタリング"第62回応用物理学会学術講演会(2001年9月豊田). 81 (2001)

2001 Fiscal Year Annual Research Report

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

Principal Investigator

中村 圭二 中部大学, 工学部, 助教授 (20227888)

Research Products

[Publications] H.Sugai他7名: "Electron Energy Distribution Functions and the Influence on Fluorocarbon Plasma Chemistry"Plasma Sources Sience and Technology. 10. 378-385 (2001)

[Publications] K.Nakamura他4名: "Application of Plasma Absorption Probe to Electron Density Measurements in Magnetized Plasmas"Proc. 25th int. Conf. Phenomena in Ionized Gases (July 2001, Japan). 4. 273-275 (2001)

[Publications] M.Ohata他3名: "Monitoring Electron Density by Plasma Absorption Probe"Proc. 25th Int. Conf. Phenomena in Ionized Gases (July 2001, Japan). 4. 275-277 (2001)

[Publications] K.Nakamura他1名: "Control of Wall Plymer Deposition and Stabilization of Radical Density in Fluorocarbon Inductively-Coupled Plasmas"Int. Symp. Dry Process 2001 (November 2001, Japan). 213-218 (2001)

[Publications] 大畑光弘他2名: "プラズマ吸収プローブにおけるシースの影響"電気関係学会東海支部連合大会(2001年11月豊橋). 3 (2001)

[Publications] 大畑光弘他2名: "プラズマ吸収プローブによる電子密度の高感度・簡易モニタリング"第62回応用物理学会学術講演会(2001年9月豊田). 81 (2001)

中村圭二中部大学, 工学部, 助教授 (20227888)