反応性非平衡プラズマのモデリング

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本研究は、半導体デバイス等のプラズマプロセシングに用いられている反応性非平衡プラズマのシミュレ-ションモデルの開発を目的としている。まず、モンテカルロモデル、ハイブリッドモデル及び緩和流体モデルを開発し、モノシラン(SiH_4)、メタン(CH_4)及びこれらの混合ガス中のrfプラズマのシミュレ-ションを行なった。さらに、モデル及びシミュレ-ションのサポ-トのため、プロセシング用の電子衡突断面積の決定に関する測定、及び、rf電界下での電子・イオンスオ-ムパラメ-タを計算する新しい手法(FTI法)の開発も同時に行なった。本年度の主な研究実績は、以下のようにまとめられる。(1)SiH_4(モンテカルロモデル)、SiH_4/H_2(ハイブリッドモデル)、CH_4(緩和流体モデル)中rfプラズマのシミュレ-ションを行い、プラズマプロセシングに用いられるプラズマの特性を明らかにした。また、プロセシングの中心となるラジカルの発生レ-トを計算した。(2)ハイブリッドモデルを非対称電極に適用し、電極間電圧のセルフバイアス成分を自己無撞着な計算により求めた。(3)(1)の結果を用いて、SiH_4、SiH_4/H_2及びCH_4プラズマ中のラジカルの輸送・反応過程を計算し、種々のラジカルの電極間分布等を求めた。(4)(3)の結果を用いて、水素化アモルファスシリコン膜堆積過程のシミュレ-ションモデルを開発し、膜の堆積率、水素含有量等を計算した。(6)シミュレ-ション結果の検討を及びモデルのサポ-トのため、rfプラズマからの発光の時空間分析を行なった。(7)ジシラン(Si_2H_6)の電子衝突断面積(運動量移行、振動励起、解離)の決定に関する測定を行なった。(8)FTI(Flight Time Integral)法によりrf電界下での電子・イオンスオ-ムの挙動についての計算を行なった。