パルス放電希ガス希釈プロセシングプラズマの反応促進機構の解明と応用に関する研究

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本研究は、アモルファスシリコン膜を生成する際に用いられる高周波放電シランガスプラズマ中のラジカル種の寿命の違いを利用して、成膜に寄与するラジカル種およびその濃度を制御することを目的としている。その制御には、高周波放電の電圧をラジカル種の寿命程度の半周期を持った矩形の低周波電圧で振幅変調する手法をとる。直系25cmのステンレス容器内に直径8.5cmの2つの円板電極を4.5cmの間隔で対向させたプラズマ発生装置に高周波発振器と広帯域増幅器からなる300Wの電源を接続し、気圧40Paでガス流量60sccmのヘリウム希釈5%シランガスを用いて実験を行い、次のような結果を得た。1.高周波ピ-ク電力200W(0.8W/cm^3)という高い電力を用いて6Å/sの速い成膜速度を低シラン濃度(5%)のガスで達成した。2.1.の条件下で気相中微粒子量はミ-散乱測定の検知限界以下であり、成膜後の反応容器内にも微粒子は見られない。3.0〜200Wの電力範囲で、膜の光学ギャップは1.8〜1.95eVと良い値である。4.微粒子生成の特性時間は秒程度以上と非常に遅い。また、CW放電開始後約1秒から微粒子量が急増する。5.シ-スによって支えられていた微粒子の放電OFF後の電極方向への移動速度は2cm/s程度と非常に遅い。6.放電OFF期間中にシ-ス中に存在していた微粒子は放電開始後ms程度の短い時間でシ-ス外に押し出される。7.微粒子は放電OFF後に下部電極側及び真空ポンプ側へと移動して消滅していく。