プラズマ増強光電子放出によるプラズマCVD膜のその場計測

本研究の目的は,プラズマ中の固体表面を光照射した際生じるプラズマ増強光電子放出現象(PEP)を利用した,プラズマCVD成膜時の膜質の新しいその場(inーsitu)計測法の開発である。本年度は,rfプラズマCVDを対象にPEP信号の基本的特性,信号の検出限界を明らかにし,本計測手法の適用可能性を明確にすることを目標に研究を行なった。実験方法としては,13.56MHzで駆動するrf平行平板型プラズマに動作ガスとして水素およびメタンガスを用い,エキシマ-レ-ザ-を電極に照射した際のPEP信号をオプトガルバノ法により検知した。その際,各種実験条件を変化してPEP信号の特性を調べた。その結果,1.PEP信号を最大にする最適ガス圧が存在する,2.rf電圧の位相とレ-ザ-の照射タイミングには信号を最大にする最適タイミングが存在する,ことが分った。また,3.これらの現象はいずれもプラズマ中に放出された光電子の電離増殖により支配されていることが明らかになった。4.信号の検出に必要な照射光フルエンスは約10μJ/mm^2で,これはrf位相と照射タイミングのジッタ-により信号揺らぎで決まっていた。5.成膜状態でPEP信号を測定したところ,炭素膜の成膜およびエッチングによるPEP信号の明瞭な変化を検出でき,本手法の有効性が確認された。6.成膜時のPEP信号は,照射するレ-ザ-光の波長を変化すると異なった反応を示すことから,照射波長を波長掃引すれば膜質に関する情報が得られる可能性のあることが示された。

本研究の目的は,プラズマ中の固体表面を光照射した際生じるプラズマ増強光電子放出現象(PEP)を利用した,プラズマCVD成膜時の膜質の新しいその場(inーsitu)計測法の開発である。本年度は,rfプラズマCVDを対象にPEP信号の基本的特性,信号の検出限界を明らかにし,本計測手法の適用可能性を明確にすることを目標に研究を行なった。実験方法としては,13.56MHzで駆動するrf平行平板型プラズマに動作ガスとして水素およびメタンガスを用い,エキシマ-レ-ザ-を電極に照射した際のPEP信号をオプトガルバノ法により検知した。その際,各種実験条件を変化してPEP信号の特性を調べた。その結果,1.PEP信号を最大にする最適ガス圧が存在する,2.rf電圧の位相とレ-ザ-の照射タイミングには信号を最大にする最適タイミングが存在する,ことが分った。また,3.これらの現象はいずれもプラズマ中に放出された光電子の電離増殖により支配されていることが明らかになった。4.信号の検出に必要な照射光フルエンスは約10μJ/mm^2で,これはrf位相と照射タイミングのジッタ-により信号揺らぎで決まっていた。5.成膜状態でPEP信号を測定したところ,炭素膜の成膜およびエッチングによるPEP信号の明瞭な変化を検出でき,本手法の有効性が確認された。6.成膜時のPEP信号は,照射するレ-ザ-光の波長を変化すると異なった反応を示すことから,照射波長を波長掃引すれば膜質に関する情報が得られる可能性のあることが示された。