非平衡RFプラズマ空間中に浮遊する微粒子の動力学的挙動の解析

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360413
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 島田 学 広島大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70178953)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): WULED Lenggoro 広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10304403) ; 奥山 喜久夫 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00101197)
• Keywords: プラズマダスト / プロセスプラズマ / 低温プラズマCVD / エアロゾル / 凝集成長 / 荷電 / レーザ光散乱計測

Research Abstract

本研究では、非半衡RFプラズマ場で発生する微粒子の性状と輸送に関する計測データの取得にもとづいて、微粒子の成長過程および輸送現象をモデル化により理解することを目的として研究を行った。本年度の研究成果の概要は、以下の通りである。
(1)レーザ光散乱(LLS)計測システムを備えた平行平板型RFプラズマリアクターに、エアロゾル計測機器に接続された可動式のサンプリング管を設置することで、プラズマ中微粒子の空間分布の計測システムを構築した。
(2)粒子径が既知で揃った微粒子(試験粒子)を減圧のプラズマリアクター内部に導入し、LLS計測とレーザパーティクルカウンタおよびサンプリング管を用いた吸引計測を行って、それぞれの計測手法によって計測可能な粒子径と濃度の範囲を明らかにし、また両計測手法により得られた結果が合理的に一致することを示した。
(3)プラズマ中に浮遊する試験粒子の帯電量を計測によって求める方法を提案し、帯電量の計測値と各種プロセス条件との関係を整理した。
(4)プラズマプローブとプラズマ電力モニタ機器を用いた計測、ならびにCFDソフトウエアによるシミュレーションによって、プラズマ場の特性データを求めた。
(5)(4)の結果を考慮してプラズマ中の粒子の荷電過程を表現する理論モデルを導出し、このモデルにもとづいて得られた粒子の挙動を(1)〜(3)の測定結果と比較検討し、合理的な結果を得た。
(6)エアロゾルの動力学方程式に荷電と凝集に支配される微粒子の成長過程を記述することで、プラズマ中粒子の成長シミュレータの作成に着手した。

Research Products

• [Publications] Setyawan, H.: "Particle Formation and Trapping Behavior in a TEOS/O_2 Plasma and Their Effects on Contamination of a Si Wafer"Aerosol Science and Technology. 38, 2. 120-127 (2004)
• [Publications] 柏原伸紀: "次世代プラズマプロセスの開発"化学工業. 55, 1. 26-30 (2004)
• [Publications] Shimada, M.: "Particle Formation and Its Effect on Silicon Wafer Contamination During Thin Film Preparation Using TEOS/Oxygen Plasma"Abstracts of 22nd Annual AAAR Conference. 77-77 (2003)
• [Publications] 守屋 剛: "プラズマを用いた半導体製造装置内のパーティクル発生・成長・挙動の可視化"空気清浄. 41, 3. 212-221 (2003)