パルスプラズマを用いたラジカル生成の制御

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本研究の目的は、パルスプラズマ生成を用いて、シランプラズマ中のSiH_3ラジカルの増大化をはかり、ラジカル種の選択生成を実現することである。本年度の研究成果は以下の通りである。1.設備備品である4重極プラズマプローブヘッドを用いたしきい値イオン化により、プラズマによって生成されたH原子およびSiH_nラジカルが測定能になった。2.H_2とマイクロ波の入射をパルス化して生成したECRプラズマにおいて、生成されたH原子を測定した。H原子密度は、マイクロ波入射電力が1kWまでの範囲では、電力とともに増加する。3.Ar/H_2/SiH_4を定常フローさせ、定常プラズマを生成した場合のSiH_nラジカルを測定し、マイクロ波電力およびH_2流量に対する依存性を明らかにした。マイクロ波の入射をパルス化すると、プラズマ中で生成されるSiH_3のSiH_2に対する比が、同じ平均電力の定常プラズマの場合に比べて2-2.5倍になることを見いだした。この比の値は、SiH_4をパルス入射することでさらに増大可能であるとの見通しが得られた。4.Ar/H_2/SiH_4を含むECRプラズマ中の気相化学反応を計算する2次元モデリングコードを開発した。コードは、有限不均一プラズマ中の波動伝搬を有限要素法で解き、ついで流体近似の輸送方程式を解くものである。パルスプラズマ生成およびSiH_4のパルス入射により、SiH_3のSiH_2に対する比を、定常の場合の10^2-10^3倍にできることが示された。