大口径電子サイクロトロン共鳴プラズマ中の電子温度制御

大直径电子回旋共振等离子体中的电子温度控制

• 批准号: 02J09192
• 负责人: 板垣 奈穂
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J09192/
• 关键词: ECRプラズマ; 電子温度制; パワー吸収; マイクロ波; 微結晶シリコン薄膜; プラズマプロセス; シランプラズマ; 電子温度制御; 窒素解離特性

1.低電子温度ECRプラズマの生成機構電磁波動測定および波動解析コードTASK/WFを用いたパワー吸収の計算結果から、ECRプラズマ中の電子温度は電磁波のパワー吸収分布に依存しており、パワー吸収が集中して生じているとき電子温度は高く、その分布が広がりを持っているとき電子温度は低くなる傾向にあることが分かった。従って、ECRポイントでの磁場勾配やマイクロ波周波数等により実効的な共鳴幅を変化させることによってもパワー吸収分布が変化し、電子温度が制御されることが考えられる。次に異なる共鳴幅におけるプラズマパラメータ及び電磁波動測定を行ったところ、磁場勾配およびマイクロ波周波数の違いによるパワー吸収分布の変化が確認され、またそれに伴う電子温度の変化が観測された。以前から2.45GHzよりも低い周波数の電磁波で生成されたECRプラズマ源では電子温度が低く、高エネルギーの電子成分が少ないことが報告されていたが、本研究で初めて電磁波の低周波数化による低電子温度プラズマの生成機構が明らかにされた。2.SiH_4/H_2ECRプラズマにおける電子温度制御およびSi系薄膜の作製1の結果をもとに、Si系薄膜の作製に用いられるSiH_4/H_2プラズマにおける電子温度制御を試みたところ、電子温度は3eVから8eVまで制御可能であることが分かった。またイオン飽和電流空間分布の測定結果から、SiH_4/H_2ECRプラズマにおける電子温度の変化も電磁波のパワー吸収分布の違いに起因していることが確認された。次に、電子温度の異なる条件下で実際に微結晶シリコン薄膜の製膜実験を行い、電子温度と結晶性の関係を調べた。結果、比較的電子温度が高い領域で結晶性の向上がみられ、結晶性は電子温度が低いときの方が良いとされている過去の報告とは逆の傾向を示していた。また、これまで高い圧力領域下で結晶性の良い微結晶シリコン薄膜が製膜されたという報告が大半であったが、本研究においてECRプラズマCVD法により低い圧力領域下で結晶性の良い微結晶シリコン薄膜を得ることができた

1. The electron temperature in ECR depends on the absorption distribution of electromagnetic waves. The electron temperature in ECR depends on the absorption distribution of electromagnetic waves. The electron temperature tends to be high and the electron temperature tends to be low. For example, the magnetic field of the ECR system is adjusted according to the number of cycles of the ECR system, and the absorption distribution is adjusted according to the electron temperature. The variation of the absorption distribution of the magnetic field is confirmed by the measurement of the electron temperature. In the past, the generation mechanism of low frequency electromagnetic wave was studied. 2. SiH_4/H_2 ECR temperature control and Si thin film fabrication. The measurement results of the saturation current spatial distribution of SiH_4/H_2ECR show that the electron temperature changes and the absorption distribution of electromagnetic waves changes. In addition, the relationship between electron temperature and crystallinity can be adjusted under different conditions. The results show that the electron temperature of the comparison is higher, the crystallinity is higher, and the electron temperature of the crystallization is lower. In this study, ECR CVD method was used to prepare crystalline and microcrystalline films under high pressure.

项目成果

板垣 奈穂: "Relationship between the electron temperature and the power absorption profile in ECR plasma"16th Int.Symposium on Plasma Chemistry. (CD-ROM). (2003)

Naho Itagaki：“ECR 等离子体中电子温度与功率吸收曲线之间的关系”第 16 届国际等离子体化学研讨会（CD-ROM）。

板垣 奈穂: "Electron-temperature dependence of nitrogen dissociation in 915 MHz ECR plasma"Thin Solid Films. Vol.435. 253-259 (2003)

Naho Itagaki：“915 MHz ECR 等离子体中氮解离的电子温度依赖性”薄固体薄膜，第 435 卷（2003 年）。

板垣 奈穂: "Control of the electron temperature by varying the resonance zone width in ECR plasma"Thin Solid Films. (in press). (2004)

Naho Itagaki：“通过改变 ECR 等离子体中的共振区宽度来控制电子温度”薄固体薄膜（2004 年出版）。

板垣 奈穂: "Electron-temperature dependence of nitrogen dissociation in 915 MHz ECR plasma"Thin Solid Films. (in press). (2003)

Naho Itagaki：“915 MHz ECR 等离子体中氮离解的电子温度依赖性”固体薄膜（2003 年）。

板垣 奈穂: "Behaviour of the molecular dissociation in 915 MHz ECR nitrogen plasma"Proceedings of 5th International Conference on Reactive Plasmas. vol.1. 319-320 (2002)

Naho Itagaki：“915 MHz ECR 氮等离子体中的分子解离行为”第五届国际反应等离子体会议记录第 1 卷（2002 年）。