レーザアブレート塩素プラズマ輸送の二次元モデル解析

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マイクロエレクトロニクス技術の進歩にともなってプラズマエッチング技術が益々重要になってきているが、本研究はエッチングガスとして適度に化学的活性で取扱いが容易な塩素を冷却固化したペレット状のものをターゲットとし、これにレーザを照射アブレートしたプラズマから塩素中性ラジカルビームを作ることの可能性を研究したものである。本モデルにはプラズマとガスの動力学を結合したもので、具体的にはプラズマ化学、プラズマプルムとエッチング基板間の電界を考慮した点が特徴である。本モデルのもとでプラズマの進展過程ならびにこれのターゲットと基板面での振る舞いを電算機でシミュレートした。その結果、1)プラズマプルムの進展過程、ならびにプルム速度と加速電界、中性塩素ラジカル密度が与えられた。例えば、プルム速度が0.5μm/nsと与えられ、多くの観測結果と一致した。Cl_2の運動エネルギーはプラズマの心よりプルム部分の方が大きいこと、また、プラズマ密度はプラズマの心で高いことが分かった。2)電界を印加することにより、塩素分子が解離し原子状塩素量が増加し、シリコン基板のエッチング速度の増す可能性のあることが示唆された。3)以上からの結果から判断し、アブレーションプラズマによる基板のエッチングは技術的には有望であると言える。