オンウエハセンサ技術による基板電荷蓄積量とイオンエネルギー分布計測技術の開発

• Project/Area Number: 21560026
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Thin film/Surface and interfacial physical properties
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 大竹 浩人 Tohoku University, 流体科学研究所, 准教授 (00436156)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 寒川 誠二 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30323108)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2011: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2010: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2009: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: プラズマ加工 / オンウエハセンサ / モニタリング / イオン軌道 / チャージアップ

Research Abstract

プラズマプロセスにおける基板上の電荷蓄積量や紫外線照射損傷量、入射するイオンのエネルギー分布や電子密度をウエハ上で測定する「オンウエハモニタリングセンサ」を開発している。本年度はオンウエハセンサの信頼性向上を検討した。オンウエハセンサの実用のためには、センサ本体のばらつき、測定のばらつきなどが物理的にどう生じ、測定結果にどう影響を与えるかを定量的に把握しておく必要がある。チャージアップセンサのSEM断面観察を27サンプル行い、作製プロセスの管理を行うことで、断面形状のばらつきを±5%以下に抑えることができた。測定ばらつきの原因として、ボンディングパッド部分が考えられたため、ボンディング材料、塗布面積を最適化後、チップ間・ウエハ間・ロット間の測定ばらつきを観察した。測定ばらつきは大きく見積もっても±15%以内に収まることを実際のデータにより示した。また、ばらつき形状がチャージアップ量にどう影響するかについて、シミュレーション技術を用いて調査したところ、±5%以下に抑えることができれば、形状が与える電圧変化量は電圧の測定誤差内に収まることを明らかにした。また、高バイアス印加時の測定不良の改善を試みた。測定不良の原因は測定ラインとチャンバの電位差が起因なので、プラズマ中の測定ラインをガラス管で囲い、導入端子をガラス基板に設置、抵抗による電圧ダンピング、RFフィルタによるRFの除去により、5kWまでの高バイアス印加(DC2kV)でも測定を実現した。

Research Products

• [Journal Article] Prediction of UV spectra and UV radiation damage in actual plasma etching processes using on-wafer monitoring technique (2010)
  • Author(s): B.Jinnai, S.Fukuda, H.Ohtake, S.Samukawa
  • Journal Title: Journal of Applied Physics Volume: 107 Pages: 43302-43302
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Prediction of Abnormai Etching Profile in High Aspect Ratio Via/Hole Etching Using On-wafer Monitoring System (2010)
  • Author(s): H.Ohtake, S.Fukuda, B.Jinnai, T.Tatsumi, S.Samukawa
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: 49
  • Peer Reviewed
• [Presentation] オンウェハモニタリングによるPECVDプロセスにおけるチャージングダメージの発生メカニズム解明とそのリアルタイム評価 (2010)
  • Author(s): 荒木良亮、奥村宏克、陣内佛霖、松永範昭、寒川誠二
  • Organizer: 2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 長崎大学
  • Year and Date: 2010-09-16
• [Presentation] Ion Trajectory Prediction at High-Aspect-Ratio Hole Etching by the Combination of On-Water Monitoring and Sheath Modeling (2009)
  • Author(s): 大竹浩人, 福田誠一, 陣内佛霖, 辰巳知彦, 寒川誠二
  • Organizer: AVS 56th International Symposium & Exhibition
  • Place of Presentation: アメリカ合衆国・カリフォルニア州・サンノゼ
  • Year and Date: 2009-11-11
• [Presentation] Prediction of Abnormal Etching Profile in High-Aspect-Ratio Via/Hole Etching Using On-Water Monitoring System (2009)
  • Author(s): 大竹浩人, 福田誠一, 陣内佛霖, 辰巳知彦, 寒川誠二
  • Organizer: International meeting on solid state device and materials
  • Place of Presentation: 宮城県・仙台市
  • Year and Date: 2009-10-09
• [Presentation] オンウエハモニタリング技術による異常形状発生予測 (2009)
  • Author(s): 大竹浩人、福田誠一、陣内佛霖、辰巳知彦、寒川誠二
  • Organizer: 2009年秋季第70回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 富山県・富山市
  • Year and Date: 2009-09-09
• [Remarks]
  • URL: http://www.ifs.tohoku.ac.jp/samukawa/imdex.htm