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超LSI等のプラズマプロセスでは、ミクロな構造をもつ基板によってプラズマの局所的なシース構造が変化し、基板に入射するイオンの速度や方向が変化してプロセス結果に悪影響を及ぼす。本研究では、模擬実験及びシミュレーションによって、その効果を低減する方策を検討することを目的としている。
初年度は、基板に近接したプラズマ中の局所的な領域での粒子の選択的計測法を確立するために、レーザー誘起蛍光法や吸収法に顕微測定法を取り入れた光学系を開発した。それを用いて、励起状態稀ガス原子などの時空間分解測定が可能であることを確認した。さらに、2次元的な速度分布の計測を可能にするために、吸収スペクトル線のドップラープロフィルが解析できるよう、レーザー光源の狭帯域化と計測系の調整を行っている。近々、この測定システムを誘導放電型プラズマ装置に組み込んで、まず窒素プラズマ中のN_2^+イオンについて、基板付近での速度分布を計測する予定である。
一方、プラズマプロセスに広く用いられている平行平板型RF放電プラズマ装置においても、基板に入射するイオンの種類と速度分布を解析するために、阻止電圧型エネルギーアナライザーを試作して、アルゴンやメタンガスのプラズマから基板に入射するイオンのエネルギーを分析し、放電の外部パラメータとの関連を系統的に調べた。また、2光子励起レーザー誘起蛍光法を用いて、プラズマ中の基底状態水素原子密度の時空間分解計測を行った。
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