電子衝突による反応性ラジカルの生成断面積の測定

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プラズマエッチングのプロセスガスとして用いられている三塩化ホウ素の放電プラズマ中における初期反応過程に注目し、ラジカルの生成過程を調べることを目的として次の2つの実験研究を行なった。1.まず三塩化ホウ素の電子衝突による紫外可視発光スペクトルを観測し、励起スペクトルや発光寿命の測定から、電子励起状態のラジカルの生成過程を同定した。さらに100eVにおけるN_2^+(BーX)バンドの発光断面積を標準にして、B( ^2Dー ^2P^ﾟ)とB( ^2Sー ^2P^ﾟ)原子線およびBC1(AーX)バンドの発光断面積の絶対値を、それぞれ4.4±0.6、5.6±1.0、2.40±0.45Mb(1Mb=10^<ー22>M^2)と決めた。B原子の発光断面積は、25ー30eVにピ-クがあり35eV付近に極小を持ち、さらに50ー70eVに幅広いピ-クを持つという特異的な振舞いを示す。BCl(AーX)バンドの発光断面積は20eV付近にピ-クを持ちそれから25eVまで減少し、さらに45eVで幅の広いピ-クを示す。この他に250ー370と410ー580nmにBCl_2と予想される発光を観測している。2.三塩化ホウ素の放電プラズマ中で生成すると推定されるBCl_2の電子状態や構造を調べるため、レ-ザ-誘起蛍光(LIF)の測定を国立環境研究所の井上元博士と共同で行なった。BCl_2の生成は約1kVの直流放電で行い、YAGレ-ザ-励起色素レ-ザ-の倍波を用いた。338ー358nmにおけるLIFスペクトルはブロ-ドで、期待した振動構造は観測されなかった。一方、この波長範囲における発光寿命は660±140、1560±400nsの2成分を持つ。このうち長寿命成分は、三塩化ホウ素の電子衝突ですでに観測している1650±100nsとよく一致している。