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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集積回路などにおけるプラズマを利用したドライプロセス技術は、ほとんどRFなど高周波電界を使って行なわれる。しかし、高周波では行なうことができない、低周波放電プラズマの特徴を生かした独自のプロセスと、それの制御法の開発がほとんど行なわれておらず、本研究の目的はこの点に付いて実験的に研究を行なうことにある。現在までに、窒化シリコン薄膜を50Hz低周波プラズマCVDで基板非加熱で良質な膜が大面積に均一に堆積できることを見出してきた。このメカニズムの究明を行なうことで低周波プラズマのプロセスへの応用が可能となる。この点に関して63年度の研究成果から、低周波プラズマの特徴であるイオンの可動性とプラズマの断続性が重要な役割をしていることが明らかになってきた。結果の要約として、1)プラズマ中の原子・分子イオンの堆積膜への射突による埋め込みで高密度薄膜形成がなされ、更にイオンの持つ運動エネルギーの射突後の原子再配列エネルギーへの変換による化学量論的な組成への薄膜生成、2)またプラズマ中の生成物(イオン、励起・解離・ラジカル種)の低周波プラズマの断続による発生消滅の結果として、プラズマ発生電圧とプラズマ維持電圧の上昇に伴うプラズマ内の電子エネルギー上昇によるガス分子の効率的な解離が、生成薄膜の物性的評価とプラズマ内電子エネルギー測定などから得られた。これらの事実から低周波プラズマCVDによる基板非加熱条件による良質薄膜堆積が可能ではないかと考えられる。これらをふまえ、高温での堆積が条件と考えられているダイヤモンドライクカーボン薄膜の堆積を低周波非加熱プラズマCVDでH_2+CH_4混合ガスを材料として薄膜堆積した結果、この薄膜が天然ダイヤの物性(電気的・工学的・物理的)に近い物であり、上記の考えが間違いではないことが認められた。今後の研究課題として、このプラズマの制御法について研究を進める予定である。