Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
大規模半導体集積回路(ULSI)プロセスを中心とするデバイスプロセスや新機能物質創製においてプラズマプロセスは重要な技術である。本研究はこれらの材料プロセスにおいて次世代ナノサイズデバイスファブリケーション技術の確立を目的とし、高密度負イオンプラズマの生成法とその応用プロセスについて検討を行ったものである。平成23年度は主として次の2課題について研究を行った:(1)高誘電率放電管におけるVHF帯表面波プラズマの自由拡散による負イオンプラズマ生成、(2)マイクロ波表面波プラズマにおける空間アフターグローの生成とナノサイズシリコントレンチ酸化への応用。(1)の課題では、周波数40MHzと60MHzにおける表面波酸素プラズマをアルミナ放電管で生成し、発光分光法により軸方向分布を調べた結果、アフターグローの生成が確認され、アフターグロー中で負イオン起源の発光ラインOI777nmが測定された。また、アフターグロー発生の軸方向位置の周波数依存性ならびに圧力依存性より表面波の分散特性と合致していることを示し、拡散効果により負イオンプラズマ生成が可能であることを示した。(2)の課題では、マイクロ波酸素プラズマ中において酸素負イオンの空間分布を測定するとともに、幅60-200ナノメートル、アスペクト比1-4のシリコントレンチの酸化特性を詳細に調べた。それらの結果、シリコントレンチの酸化特性では、高周波基板バイアスの高い条件で異方性酸化が可能であり、アスペクト比の高いトレンチにおいても異方性酸化となることを示した。また、これらの異方性酸化特性は従来のプラズマ理論であるChild-Langmuir則によるシース幅では説明できないことから、簡単な粒子シミュレーションを行った結果、実際のシース幅はChild-Langmuir則による値よりかなり薄いことが見出され、この結果は近年のシース理論で解析的に予測されていた負イオンプラズマ特有の薄いシース幅に合致することが判明した。さらにこの粒子シミュレーションによるトレンチ各部への正・負イオンの到達量を膜厚分布と比較した結果、良い一糞が見出された。これらの結果より、酸素負イオンがシリコントレンチ異方性酸化に大きな役割を果たしていることが判明した。このことは、シリコントレンチ酸化膜厚の基板バイアス依存性からも理解され、負イオンによる酸化をさらに裏付ける結果であり、負イオンの空間分布に関する結果と合わせて表面波酸素プラズマ下流域における負イオンのナノファブリケーションへの応用として新しい技術分野開拓の可能性を示唆するものである。これらの研究成果を国際会議にて論文発表行うとともに英文論文誌に公表し、さらには技術特許に申請したことを報告するものである。
All 2012 2011 2010
All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (6 results) Patent(Industrial Property Rights) (5 results) (of which Overseas: 4 results)
Japanese Journal of Applied Physics
Volume: 50
40018868739
Proceedings of the 11th International Symposium on Sputtering and Plasma Process
Pages: 16-19
Abstract of the 58th International Symposium of American Vacuum Society
Pages: 102-102
Volume: 50(To be published)
Bulletin of the American Physical Society
Volume: 55 Pages: 103-103
