低周波放電のプロセスプラズマとしての適用とその制御法の開発

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平成元年度の研究結果は、次ぎのようである。50HZ〜13.56MHzの範囲でH_2+CH_4、H_2プラズマの電子温度を測定した。どちらも傾向は、低周波領域で一定値を取り、数百KHz以上で急激に減少する。H_2+CH_4プラズマの電極間発光位置分布を測定すると、50Hz、13.56MHzプラズマで大きな違いが見られHα、Hβの発光強度が13.56MHzプラズマで50Hzより著しく小さい。この結果から、13.56MHzは、50Hzより電子温度が低いことが明らかとなった。N_2プラズマでN_2イオンからの発光強度が13.56MHzプラズマで極端に低いことも観測され、上の結論を支持している。次に、H_2プラズマの放電電圧を各周波数で測定した結果、電子温度の周波数に対する傾向と非常に似ており、これらの関係を調べるため、発光波形の観測を行い、50Hz、100KHzでは、印加電圧の零時における発光が観測されず、13.56MHzプラズマで、電圧の有無に関係なく常時発光していることが明かとなった。このことは、高周波プラズマが、一旦発生するとプラズマ中の活性種(イオンを含む)が消滅する前に電圧の再上昇が起こり、プラズマ持続が容易に行われ、維持電圧が周波数より低くなるためと考えられ、プラズマ全体の電子温度が低周波プラズマより低くなるものと考えられる。これらの実験結果から、プラズマCVDにおいて低周波プラズマを使うことで薄膜生成材料ガスの効率良い解離、更に周波プラズマでの一つの特徴である堆積薄膜へのイオンの射突による、その持つエネルギ-により堆積電子分子の再配列、そして膜緻密化が起こり、良質な薄膜が堆積基板非加熱で生成するできるものと考えられる。なお、今年度マスフロ-メ-タ購入を予定し設備備品費に計上したが、現在使用しているガス流量計で十分研究が出来るため、この経費を不足している消耗品費に流用した。