高圧力プラズマによる高効率ラジカル反応加工に関する研究-加工面評価及び有効な反応系の究明-

利用高压等离子体进行高效自由基反应加工的研究 - 加工表面的评估和有效反应系统的研究 -

基本信息

批准号：
06750122
负责人：
山村和也
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、我々の提唱する常圧下でのプラズマを用いた新加工法プラズマCVMにおける加工現象ならびに有効な反応系を、加工実験ならびに量子力学シミュレーションにより解明することにある。本年度は、まず加工実験を行なうためのプラズマ励起によるラジカル照射型加工装置を製作し、それを用いたシリコンのハロゲンラジカル(フッ素,塩素)による加工実験および加工特性データの取得を行なった。その結果、フッ素を用いた場合にはほぼ100%の反応ガス利用率が得られたのに対し、塩素を用いた場合には加工現象が全く見られないという、明確な加工特性の違いが得られた。このことは、電気陰性度の大きさからくる反応性、ならびに常温下における反応生成物の蒸気圧の大きさ等を考えると、直感的には理解しがたい結果である。そこでこの結果を考察するために、シリコンとフッ素ならびに塩素の反応性を第一原理分子動力学シミュレーションにより解析を行なった。解析にはSi(001)2×1再構成表面のダイマー部にハロゲン原子を2個吸着させたモデルを用い、第一原理分子動力学により構造緩和を行なって吸着安定構造を求めた。次に吸着安定位置においてポピュレーション解析を行ない結合の強さを表す結合次数を求めたところ下表の結果を得た。これより、フッ素を吸着させた方がよりシリコン側の結合が弱くなることが分かり、実験結果と定性的に一致することが分かった。今後は他の材料と反応ガスの組み合わせにおいても同様に実験とシミュレーションの両面から解析し、プラズマCVMにおける加工機構の解明を行っていく予定である。

本研究的目的是通过加工实验和量子力学模拟来阐明等离子体CVM（我们提出的一种在常压下使用等离子体的新加工方法）中的加工现象和有效反应系统。今年，我们首先制作了利用等离子体激发的自由基辐照加工装置进行加工实验，并用它对硅进行了使用卤素自由基（氟、氯）的加工实验，并获得了加工特性的数据。结果，当使用氟时，获得几乎100％的反应气体利用率，而当使用氯时，没有观察到处理现象，表明处理特性有明显差异。考虑到由电负性的大小和室温下反应产物的蒸气压的大小引起的反应性，这是一个难以直观理解的结果。为了检验这一结果，我们使用第一原理分子动力学模拟分析了硅与氟和氯的反应性。为了进行分析，使用了两个卤素原子吸附在Si(001)2×1重构表面的二聚体部分上的模型，并利用第一原理分子动力学松弛结构以获得稳定的吸附结构。接下来，在稳定吸附位置进行群体分析以确定代表键合强度的键序，得到下表所示的结果。由此发现，当氟被吸附时，硅侧的键变弱，这与实验结果定性一致。未来，我们计划通过实验和模拟对其他材料和反应气体的组合进行类似分析，以阐明等离子体 CVM 中的处理机制。