真空紫外レーザシステムを用いたプラズマプロセス中の酸素ラジカルに関する研究

真空紫外激光系统等离子体过程中氧自由基的研究

基本信息

批准号：
17656235
负责人：
堀勝
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

波長可変真空紫外レーザを用いた真空紫外吸収分光法の構築、及び希ガス添加表面波励起酸素プラズマ内部における活性種の絶対密度計測を行い、下記の成果を得た。XeClエキシマレーザ光を励起光とする2台の色素レーザシステムにより2波長のレーザ光を発振する。それらレーザ光をKrガスが封入された希ガスセル内に集光することで生じる2光子共鳴4光波混合過程を使用し、基底準位酸素原子の共鳴ラインが存在する130.4nm辺りにおいて、波長可変真空紫外レーザ光の発振に成功した。さらに上記レーザシステムにおいて、1台の色素レーザ、及びXeとArガスの混合気体を封入した希ガスセルを使用することで、混合希ガスを非線形光学媒質とした第3高調波発生過程により準安定準位酸素原子の共鳴ラインが存在する115.2nm辺りの波長可変真空紫外レーザ光を発振することにも成功している。それら発振されたレーザ光を8インチウエハー対応表面波励起プラズマプロセスチャンバー内に入射し、Kr希釈表面波励起酸素プラズマ内に存在する基底準位酸素原子、及び準安定準位酸素原子の絶対密度の振る舞いを計測することに成功した。その計測結果の一例としては、圧力、投入パワーを一定とした条件下で、Krガスと酸素ガスの混合比率を変化させた場合において、基底準位酸素原子の絶対密度はほとんど変化しない。しかし、準安定準位酸素原子はKrガスの混合比率が上昇するに連れてその絶対密度は上昇することが判明した。プラズマ酸化プロセスにおいては、Kr/(Kr+O_2)が97%のときに良質なSi酸化膜の高速成膜が実現可能であることが報告されている。本研究においては、その領域において、基底準位酸素原子よりも絶対密度は低いものの準安定準位酸素原子の絶対密度が最大になることから、Si酸化膜形成時に準安定準位酸素原子が重要な働きをしていることが示唆された。

我们构建了使用波长可调谐真空紫外激光器的真空紫外吸收光谱方法，测量了掺杂稀有气体的表面波激发氧等离子体内活性物种的绝对密度，并获得了以下结果。两种染料激光系统使用 XeCl 准分子激光作为激发光，以两种波长振荡激光。当这些激光束聚焦在充满氪气的稀有气体电池中时，利用双光子共振四波混合过程，可以在真空中将波长调整到 130.4 nm 左右，其中地面氧气的共振线原子存在振荡紫外激光。此外，在上述激光系统中，通过使用一个染料激光器和填充有Xe和Ar气体的混合物的稀有气体单元，可以通过使用混合稀有气体作为非线性光学介质的三次谐波产生过程来实现亚稳态我们还成功地振荡了波长可调谐在 115.2 nm 附近的真空紫外激光束，该区域存在氧原子的共振线。将这些振荡激光束输入与8英寸晶圆兼容的表面波激发等离子体处理室，并成功测量了存在于Kr稀释表面波激发氧等离子体中的地面氧原子和亚稳态氧原子的绝对密度。在衡量行为时。测量结果的一个例子是，当在压力和输入功率恒定的条件下改变氪气和氧气的混合比时，地面氧原子的绝对密度几乎没有变化。然而，发现亚稳态氧原子的绝对密度随着氪气混合比例的增加而增加。在等离子体氧化工艺中，有报道称，当Kr/(Kr+O_2)为97%时，可以高速形成高质量的Si氧化膜。在本研究中，尽管亚稳态氧原子的绝对密度低于基态氧原子，但该区域的绝对密度最高，因此表明亚稳态氧原子在Si氧化膜形成过程中发挥着重要作用。一个角色。