二光子励起レーザー蛍光法を用いたプロラスプセズマ中の水素原子挙動の解明

使用双光子激发激光荧光法阐明 proraspesema 中氢原子的行为

基本信息

批准号：
06780393
负责人：
梶原寿了
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Kyushu 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

波長205nmのレーザー光で水素原子を二光子的に励起し,波長656nmの蛍光を観測して水素原子の密度・速度分布関数を計測する二光子励起レーザー蛍光法を,アモルファスシリコン薄膜作成のためのシランプロセスプラズマ中の水素原子計測へ適用した。ブラズマは,容量結合型RF放電により,直径100mm,電極間隔40mmの平行平板電極間に生成した。純シランガス及び水素希釈シランガスを用い,RFパワー密度0.6-2.5mW/mm^2,ガス圧力15-60mTorr,基板温度50-350℃の範囲で実験を行い,以下の結果を得た。(i)水素原子は電極間にほぼ一様に分布しており,密度は2×10^<18>-2×10^<19>m^<-3>である。(ii)水素原子密度はガス圧力とともに増大した。(iii)圧力一定で水素希釈率を高めると水素原子密度は減少した。(iv)RF電力,基板温度に対する強い依存性は観測されなかった。(v)水素原子温度は,5000±2000Kであった。このような,プロセス条件下での同プラズマ中の水素原子密度・温度計測は,本研究により初めてなされたものである。しかしながら,観測された水素原子密度は,計算機シミュレーションの結果として報告されている値より2桁大きいものであった。また,その密度・温度の決定機構についても,明確な解釈が行えなかった。そのため,計測法の妥当性について再検討した。同法では,レーザーによるガスの解離が問題となるが,SiH_n(n=1,2,3,4)については,問題ないことが確認された。しかし,同プラズマ中に多数存在すると考えられるSi_2H_6分子については,その影響を定量的に評価することができなかった。その点が,今後の課題である。

双光子激发激光荧光法，用波长205 nm的激光束对氢原子进行双光子激发，观察波长656 nm的荧光，测量氢原子的密度和速度分布函数，用于制造非晶硅薄膜，用于测量硅烷工艺等离子体中的氢原子。通过电容耦合射频放电在直径为 100 mm、电极间距为 40 mm 的平行板电极之间产生等离子体。采用纯硅烷气体和氢气稀释硅烷气体，在射频功率密度0.6-2.5mW/mm^2、气压15-60mTorr、衬底温度50-350℃范围内进行实验，得到以下结果。 (i)氢原子几乎均匀地分布在电极之间，密度为2×10^<18>-2×10^<19>m^<-3>。 (ii) 氢原子密度随气压增加。 (iii)当在恒定压力下增加氢稀释率时，氢原子密度降低。 (iv) 没有观察到对 RF 功率或衬底温度的强烈依赖性。 (v)氢原子温度为5000±2000K。这项研究首次在工艺条件下测量同一等离子体中的氢原子密度和温度。然而，观察到的氢原子密度比计算机模拟结果报告的值大两个数量级。此外，无法清楚地解释决定密度和温度的机制。因此，重新检验了测量方法的有效性。该方法存在激光导致气体解离的问题，但已确认SiH_n（n=1,2,3,4）没有问题。然而，不可能定量评估 Si_2H_6 分子的影响，人们认为 Si_2H_6 分子在等离子体中大量存在。这一点是未来的问题。