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。

这项研究的目的是在新的等离子体CVM加工方法中阐明加工现象和有效的反应系统在正常压力下使用等离子体，我们通过加工实验和量子力学模拟提出，我们提出了这一点。今年，我们首先生产了用于执行处理实验的等离子激进辐照类型的加工设备，并使用卤素自由基（氟，氯）和获得的加工特性数据进行了处理实验。结果，获得了处理特性的明显差异，而当使用氟时，几乎100％的反应剂气体利用率得到了，而当使用氯时，未观察到加工现象。当考虑电负性的大小以及在室温下反应产物的蒸气压的大小时，这是一个直观的结果。因此，考虑到这一结果，通过第一原理分子动力学模拟分析了硅，氟和氯的反应性。为了进行分析，使用了一个模型，其中使用了两个卤素原子在Si（001）2×1重建表面的二聚体部分中吸附，并使用第一原则分子动力学进行结构弛豫，以确定吸附量稳定结构。接下来，在吸附稳定的位置进行了种群分析，并获得了代表结合强度的结合顺序，并获得了下表中所示的结果。这表明很明显，当氟被吸附时，硅侧的结合较弱，并且与实验结果一致。将来，我们计划从实验和模拟的角度类似地分析其他材料和反应剂气体组合，并阐明血浆CVM的处理机制。