| 研究概要 |
本研究は窒化炭素(CN_x)膜の硬質化および高窒素含有化のための条件を高分解能発光スペクトルおよび閾値イオン化質量分析法の両面から検討した。得られた成果は以下の通りである。
1.マイクロ波CVD法を用いたCN_x膜の生成と高分解能発光分光にもとづく反応解析 Arの放電フローとBrCNとの反応について、気相におけるCNラジカルの高分解能発光スペクトルの測定を行った。その結果、BrCNの解離励起過程は[1]Ar(^3P_<0,2>)からのエネルギー移動および[2]Ar^+からの電荷移動によるBrCN^+の生成と、それに引き続くBrCN^+と自由電子との再結合反応が競争して進行することが示された。
2.ECRプラズマCVD法を用いたCN_x膜の生成と高分解能発光分光にもとづく反応解析 ECRプラズマに対して(a)CN(B-X)発光スペクトルの測定、(b)ArのECRプラズマに対するArIおよびArII共鳴線のスペクトル測定および(c)ArのECRプラズマに対する電子プローブ測定を行った結果、ECRプラズマにおいては高速の自由電子の衝突によるBrCNの解離によりCN(B)状態が生成することが見出された。
3.閾値イオン化質量分析法にもとづくCN_x膜形成過程の研究 BrCNのイオン化に用いる衝撃電子の運動エネルギーを変化させて質スペクトルを測定した。その結果、BrCNの解離イオン化によってC^+が生成していることが確認された。このことから、マイクロ波およびECRプラズマCVDで得られるCN_x膜の窒素含有率の違いを以下のように説明することができた。
マイクロ波プラズマCVDにおけるBrCNの励起エネルギーは11.5-11.9eVである。C原子生成の閾エネルギーが11.6eVで励起エネルギーとほぼ等しいことから、C原子の生成断面積はきわめて小さいと予想される。したがって薄膜形成の前駆体はほぼCNラジカルのみであり、その結果高い窒素含有率(【less than or equal】50%)をもつCN_x膜が形成される。一方、ECRプラズマCVDは電子が25eV以上の高いエネルギーをもってBrCNに衝突していると考えらる。本研究による結果よりC^+が有効に生成していることからC原子についても高効率で生成すると予想される。したがってこのCイオンおよびC原子が存在する条件下ではCN_x膜に比べ炭素膜が優先的に生成し、窒素含有率が低く抑えられる(【less than or equal】20%)。
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