希ガスエキシマランプを用いた光量子洗浄装置の開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13555202
• 研究機関: 宮崎大学
• 研究代表者: 窪寺 昌一 宮崎大学, 地域共同研究センター, 助教授 (00264359)
• 研究分担者: 亀山 晃弘 宮崎大学, 工学部, 助手 (00264367) ; 横谷 篤至 宮崎大学, 工学部, 助教授 (00183989) ; 佐々木 亘 宮崎大学, 工学部, 教授 (30081300) ; 黒澤 宏 宮崎大学, 工学部, 教授 (80109892) ; 東口 武史 宮崎大学, 工学部, 助手 (80336289)
• キーワード: 真空紫外光 / 光量子プロセス / 光化学反応 / 希ガスエキシマ / エキシマランプ / 表面反応 / ドライプロセス

研究概要

本研究では、真空紫外光の高いエネルギー光量子を用いて無公害の光量子洗浄装置を開発することを最終目標にしている。この目標を達成するために今年度は以下の2点に重点をおいて研究を行った。
(1)真空紫外フッ素ランプの開発:従来開発を進めている真空紫外希ガスエキシマランプに新しい発光波長帯をもたらす波長157nm(光子エネルギー7.9eV)のフッ素ランプを開発した。励起方法は無声放電励起方式とし、誘電体の材料を適切に選択することにより、入力電力が増大し、出力が増大した。しかしながらフッ素ランプの実用化には、長寿命化が最大の課題であることも同様に判明した。当初の連続動作時間は10分程度であったが、ランプ発光時に発生する不純物を赤外分光器により同定し、不純物の発生源をつきとめ、その結果から、構成する誘電体材料を改良することにより、1時間程度までの長寿命化に成功した。しかしながら実用に供するためにはこの寿命を1-2桁程度伸ばす要請があることも判明した。
(2)真空紫外アルゴンエキシマランプによる新しいドライエッチング法の開発:前年の研究成果より得られた無損傷スーパードライプロセスの結果をもとにしている。酸化珪素膜にランプを照射することにより表面から珪素を析出させる技術は将来の半導体微細加工に必須の条件となる。また表面洗浄機構を理解する上でも重要である。昨年の光量子のみによるエッチングでは数Å/時の速度であったが、今回は表面反応を促進させる分解性の分子気体を用いることにより100Å/時を超えるエッチング速度を観測した。エッチング表面の原子スケールでの状態は、気体を用いない場合と同様に無損傷であることから、この方法の重要性が示された。さらにこの気体の真空紫外域での分光を行い、この結果から可能性のある気相反応について考察を行った。さらに適当な気体種を選択することによりこのエッチング速度は上昇すると思われる。

研究成果

• [文献書誌] Masanori Kaku: "Vacuum ultraviolet Ar^*_2 excimer excited by an ultrashort pulse high intensity laser"Proceedings of SPIE. (掲載予定). (2003)
• [文献書誌] Takahiro Shirai: "Oscillation characteristics of discharge pumped VUV Kr excimer laser"Proceedings of SPIE. (掲載予定). (2003)
• [文献書誌] Takahiro Shirai: "Oscillation characteristics of the discharge-pumped vacuum ultraviolet laser"Proceedings of the APLS 2002. (掲載予定). (2003)
• [文献書誌] Wataru Sasaki: "Discharge pumped Kr_2 excimer laser"Proceedings of the APLS 2002. (掲載予定). (2003)
• [文献書誌] Masanori Kaku: "Gain observation of vacuum ultraviolet Ar_2* radiation at 126 nm produced by an ultrashort high intensity laser pulse propagating in a hollow fiber"Optics Letters. (5月掲載予定). (2003)
• [文献書誌] Masanori Kaku: "Vacuum ultraviolet spectroscopic system using a laser-produced plasma"Japanese Journal of Applied Physics. (4月掲載予定). (2003)
• [文献書誌] Takeshi Ohtsubo: "Removal of oxygen atoms from a SiO_2 surface by incoherent vacuum ultraviolet excimer irradiation"Applied Physics A. vol.76. 139-141 (2003)
• [文献書誌] Masanori Kaku: "Vacuum ultraviolet Ar_2* excimer excited by a high intensity laser"AIP Conference Proceedings. vol.634. 217-221 (2002)
• [文献書誌] Shoichi Kubodera: "Discharge pumped VUV rare-gas excimer laser"2002 IEEE/LEOS Annual Meeting Conference Proceedings. vol.1. 135-136 (2002)
• [文献書誌] Masanori Kaku: "Vacuum ultraviolet emission from a laser-produced plasma and spectroscopic application to a solid state material"Surface Review and Letters. vol.9. 615-619 (2002)
• [文献書誌] 窪寺昌一: "放電励起クリプトンエキシマレーザー"応用物理. vol.71. 222-223 (2002)