2017 Fiscal Year Research-status Report
低気圧高密度均一プラズマ源のためのネオ磁場配位型リングホロー磁化放電の新展開
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16K05634
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
大津 康徳 佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50233169)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | リング状ホロー磁化放電 / ホロー効果 / ネオ磁場構造 / 低気圧高密度プラズマ / 容量結合型放電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
永久磁石を用いてリング状ホロー溝内にネオ磁場構造を形成し、低気圧下で高密度リング状プラズマを開発するために、平成２９年度では、永久磁石の種類の影響を調べた。その中で、フェライト磁石では表面磁束密度が数１００ガウス程度と低いので、電子の磁界に対する閉じ込め効果は低くなる。即ち、理論的に磁界の周りを回転する半径が大きくなることが予測される。それを補うためには、磁場構造の最適化とより低気圧下でのプラズマ生成が重要であることが分かった。実験的にも確認された。装置のコスト化の観点からは、安価なフェライト磁石が望ましいが、実用的なプラズマ密度を達成させるためには、フェライトより高い磁束密度を有するネオジウム磁石が最適であることが分かった。
また、実用的な応用の観点から、LSIマスク除去プロセスとして広く利用されているアルゴンと酸素ガスの混合ガスを用いて、プラズマパラメータの空間分布を計測した。以下の研究成果が得られた。(１)酸素希釈率の違いによりプラズマ発光に変化が見られた。（２）ホロー陰極効果により高密度なプラズマが生成できた。（３）酸素希釈によるプラズマ電位の低下は解離性電子付着反応による負イオンの生成によるものと考えられる。酸素希釈により、電気二重層の形成が示唆された。（４）酸素希釈率の違いにより負イオン領域の存在位置が変化する。（５）酸素希釈率を高くすると、プラズマ密度の低下を引き起こし、それに伴い、酸素原子密度も低くなると考えられる。本研究において、実際にLSIアッシングを行うとすると、酸素希釈率5%において電極付近のホロー部で行うと、アッシング特性の向上が期待できる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成２９年度では、ネオ磁場構造をリング状ホロー溝内に形成させた状態で、磁石の種類の影響を検討した。理論的には電子の磁界閉じ込め効果と実験的に種類を変化させた結果、磁石強度が強いネオジウム磁石が最もプラズマ密度が高くなることが分かった。実用化を考えると、フェライト磁石において、磁石構造を工夫する必要があることが明らかとなった。従って、磁石の種類の効果が明確になった。
更に、アルゴン及び酸素ガス混合ガスを用いて、実用的なLSIマスク除去プラズマの特性を実験的に明らかにし、本方式の有用性を実証した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成３０年度では、リング状ホロー溝の多重化による低気圧高密度プラズマの均一化を検討する。リングホロー溝を多重化することにより、電極から近い位置で、均一なプラズマを生成できるかどうかを実験的に明らかにする。その際、磁界シミュレーションを行い、ホロー溝内での磁界分布も考慮しなから検討を行う。
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| Causes of Carryover |
物品費が予定より安く購入できたから。
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