| 研究概要 |
プラズマプロセスにおいて,プラズマ中に発生する微粒子が,堆積した薄膜の質の劣化や作成した素子の歩留りの低下をもたらすことが問題となっている.本研究では,水素化アモルファスシリコン薄膜作製に使用されるシランプラズマを取り上げ,プラズマ中微粒子に関する計測手法の開発を行うとともに,微粒子の生成,消滅機構,及び微粒子の挙動について調べ以下の成果を得た.
1.微粒子に関する計測法としてレーザ散乱による微粒子量の2次元空間分布の同時その場測定法,レーザ散乱光の偏光を利用した微粒子の粒径と密度の同時その場測定法,静電プローブを用いた極微粒子(クラスター)の質量と密度の測定法の3種類を開発した.
2.変調した高周波電圧を印加する方法によって,シランガスプラズマ中の微粒子の成長過程の診断が可能なこと,微粒子の成長抑制に有効なこと,および高速成膜への可能性を有していることを明らかにした.
3.微粒子の成長に関しては,微粒子の粒径は60〜180nm,密度10^8〜10^9cm^<-3>程度に放電開始後1sで成長すること,この成長率は高密度のSiH_3ラジカルもしくは正イオン種に依る寄与により説明できること,微粒子の核発生には短寿命ラジカル種が関与している可能性が強いことを明らかにした.
4.微粒子の挙動に関しては,微粒子はプラズマとシースの境界領域近傍に局在化し,その傾向は高周波電極側で顕著であることを明らかにした。この局在化の原因について検討した結果,負に帯電した微粒子が,シース電界による静電力とイオンによる衝撃力を受け,そのバランスにより存在位置が決まるとするモデルが,実験結果の傾向を良く説明することが分かった。
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