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プロセスプラズマ内の高分子気相種検出を可能にする電子付着質量分析法の開発、および他の各種質量分析法などを併用したプロセスプラズマ全体像の把握を目的に、実験システムの起動を行った。プラズマ源には半導体エッチング、および半導体薄膜堆積に用いられている低圧高密度プラズマを使用した。シリコン酸化膜等の半導体エッチングに用いられるフルオロカーボンガス内において、プラズマOFF時に存在する中性高分子種に電子を付着して得られる負イオンシグナルについて調べた。原料ガス分子の負イオン以外に、解離性付着によって生ずるフッ素負イオンなどが観察された。照射電子のエネルギーを0から10eVの範囲で変化させて得られる負イオンシグナルのピーク位置と相対強度を、文献に報告されたデータと比較することにより、測定データの妥当性を確認した。このとき、観察された負イオンの最大分子量は原料ガス分子量以下であり、分子間重合はみられなかった。続いて、プラズマON時に同様に電子を付着させて得られる負イオンシグナルについて調べた。同じ質量をもつ負イオンについて、プラズマONおよびOFF時に観察されたシグナルを比較すると、プラズマON時はシグナル強度が全体的に増加し、ピーク位置は最大で数eV程度高エネルギー側にシフトしていた。これはプラズマ内で分子種がさまざまな状態に励起されるために、電子付着断面積が増加し、付着の共鳴エネルギーが結果的に増加したためと解釈された。全体的な傾向として、奇数のF原子を有する負イオンのシグナル強度が、偶数のF原子を有する負イオンより大きかった。このとき観察された負イオンの最大分子量(200-300)は原料ガス分子量より大きく、プラズマ内で分解とともに重合が進んでいることが確認できた。一方、半導体ダイヤモンド薄膜の堆積に用いられる水素-メタンプラズマ内の中性高分子、ラジカル、イオンなどの検出も行い、フルオロカーボンプラズマと異なり、比較的分子量が小さい分子・イオンのみが存在することが確認された。今後は、各種プロセスパラメターに対する高分子の挙動をより詳細に調べる予定である。
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