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超LSIなどの電子デバイスでは大容量化などの要求が強く、0.1ミクロン以下の超微細加工などに関連した技術開発が盛んに進められている。量産レベルで所望の特性を得るにはプラズマを常に一定の状態に保つ精密な制御が必要なため、高感度なプラズマモニタリング法の開発が進められている。本研究では、ラジカルやイオンなどのプロセスに不可欠な粒子を生成する上で主要な役割を果たす電子について、その密度や温度などをモニタする技術の開発を目的として研究を進めた。
本研究では、従来から電子密度のモニタリング用に開発をした周波数シフトプローブの機能拡張を図り、電子温度のモニタリングに応用する技術開発を行うとともに、絶縁膜の堆積が周波数シフトプローブの動作に及ぼす影響やそれに対する対策について検討した。まずプローブにおけるシース効果を検討したところ、シースが存在すると算出される電子密度が過小評価され、その傾向がプローブのスリット幅に強く依存していることを見出した。その結果、スリット幅が大きいプローブを用いることにより、電子密度の測定精度を向上できることが示された。次にその知見を生かして、スリット幅が異なる2つのプローブを組み合わせることによって、プラズマの電子温度を決められることを提案し、アルゴンプラズマでのラングミュアプローブとの比較によりその妥当性を明らかにした。
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