レーザー冷却法を用いた異方性ドライエッチングプロセスの開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555046
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 安武 潔 大阪大学, 工学部, 助教授 (80166503)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 垣内 弘章 大阪大学, 工学部, 助手 (10233660) ; 芳井 熊安 大阪大学, 工学部, 教授 (30029152)
• Keywords: レーザー冷却 / フッ素ラジカル / 異方性ドライエッチング

Research Abstract

レーザー冷却法によって、ウエハに対し横方向の速度成分をほぼゼロにした中性フッ素ラジカルビームを発生させ、これを用いてシリコンウエハのダメ-ジフリーな異方性ドライエッチング技術を開発することを目的とする。
(1)フッ素ラジカル生成用に、RFプラズマを用いたラジカルガンを作製した。発生したフッ素ラジカルを効率よく取り出すため、プラズマがオリフィスと対向した棒状電極端面の間で発生する構造とした。オリフィスの穴形状を工夫することにより、プラズマ発光がオリフィスから噴出する様子が確認された。(2)ラジカル生成用のプラズマガスとして、Ar+10%F_2混合ガスについて、プラズマの発光分光測定を行った。その結果、Ar+10%F_2混合ガスの場合、Arの励起に投入エネルギーが消費されるため、Fラジカルが効率よく生成されないことが分かった。(3)ラジカル生成用のプラズマガスとして、CF_4+O_2混合ガスについて、プラズマの発光分光測定を行った。CF_4+O_2混合ガスの場合、レーザー光によって制御が可能なFラジカル(共鳴波長685.6nm)が生成され、20%のO_2添加の場合が最も685.6nmの発光ピーク強度が高くなることが分かった。(4)685.6nmの発光ピーク強度の投入電力依存性、ガス流量依存性の測定を行い、フッ素ラジカルを効率よく発生させる動作条件を明らかにした。(5)フッ素原子の速度成分計測用に、狭帯域波長可変半導体レーザーを導入し、フッ素原子による共鳴発光および共鳴吸収分光測定系を整備した。(6)フッ素原子-光子の相互作用について理論的考察を行い、フッ素ラジカルの軌道制御に必要なレーザー光パラメータ(強度、共鳴からの離調、ビーム幅等)およびフッ素原子の軌道を求めた。