リアルタイム分光エリプソメトリーによる反応性イオンエッチング機構の解析

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07455284
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 杉本 克久 東北大学, 工学部, 教授 (80005397)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 赤尾 昇 東北大学, 工学部, 助手 (80222503) ; 原 信義 東北大学, 工学部, 助教授 (40111257)
• Keywords: 反応性イオンエッチング / 分光エリプソメトリー / CCD / イオンビームスパッタリング / 化合物薄膜

Research Abstract

1.研究目的
反応性イオンエッチングは半導体デバイス製造のための重要な要素技術であるが、気相および表面上で多様な反応が同時に進行する複雑な反応系であるため、反応機構はよく分かっていない。本研究では、光検出器にCCDを用いる瞬間測光型の分光エリプソメータを作製し、これを用いて各種化合物薄膜の反応性イオンエッチング過程における表面性状の変化をin-situ解析し、反応機構について検討することを目的とする。
2.研究成果
(1)リアルタイム分光エリプソメータの作製:光源(Xeランプ)-コリメーター回転ポーララーザー試料-固定アナライザーモノクロメーターCCDから成る光学系と、CCDコントローラ、ディレイゼェネレータおよびパーソナルコンピュータから成る信号制御・処理系とで構成されるリアルタイム分光エリプソメータを作製した。
(2)リアルタイム分光エリプソメータの校正と性能評価:作製したエリプソメータの真のポーラライザ方位角およびアナライザ方位角を決定し、また迷光などによる誤差補正を行うための補正係数を決定した。本装置の最小測定時間は50ms、測定波長範囲は350〜750nm、測定誤差は±0.1°以内であることを確認した。
(3)イオンビームスパッタ蒸着法によるSi_3N_4、SiO_2およびSiC薄膜の作製:イオンビームスパッタ蒸着法を用いてSi基板上にSi_3N_4、SiO_2およびSiC薄膜を作製した。得られた薄膜の化学組成をXPSおよびAESによって分析し、化学量論組成の薄膜が得られる蒸着条件を決定した。