1999 Fiscal Year Annual Research Report
高密度プラズマリアクタ内におけるラジカルの希薄流と表面反応に関する研究
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10305016
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
南部 健一 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (50006194)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
近藤 修司 日本学術振興会, 特別研究員
米村 茂 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (00282004)
佐々木 博志 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (50006186)
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| Keywords | 誘導結合型プラズマ / プラズマエッチング / 高周波2電源方式 / ラジカル流 / モンテカルロ法 / ヘリカルコイル / Cl_2プラズマ / 表面反応 |
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| Research Abstract |
本研究の目的はプラズマ中に生成されるラジカルの拡散・輸送のメカニズム,並びにラジカルとウェハ表面とのエッチング反応とエッチングの進行のメカニズムを明らかにすることである.本年度は理論班は高周波エッチング装置内の諸現象,例えばラジカルの生成と輸送,ラジカルによるウェハのエッチングとエッチ生成物の量等をシミュレートする方法を開発した(南部ら).この方法により高周波塩素プラズマの解析を行い以下のことを明らかにした.エッチ速度はウェハの大部分で一様であること,ウェハ端においてエッチ速度は著しく増加すること,圧力一定の下ではこの速度の上昇域はソースガス流量の増加と共に狭くなる.この理由はエッチャントのウェハ端への強い拡散によることを明らかにした.また誘導結合プラズマに対して,電子エネルギー分布関数(EEDF)を詳しく解析し(米村ら)次のことを明らかにした.EEDFはMaxwell分布から大きくずれ,そのピークは低エネルギー側にある.この差違は小電流,低気圧まど大きい.クローン衝突のEEDFへの影響は同じ密度で電子温度が低い場合に大きく,EEDFはMaxwell分布に近づく,一方,実験班はアルゴンプラズマによる基礎データを採取した.基礎実験において電子密度,電子温度,プラズマポテンシャルのガス圧力・ガス流入・入力電力,プラズマソースからの距離およびガス排気口の影響を調べた(佐々木ら).その結果,圧力の増加に伴い電子密度は増加し,ポテンシャルと電子温度は低下すること,rf入力電力の増加では電子密度,電子温度,ポテンシャルはすべて増加すること,電子密度の径方向分布は一様であるが,排気口近くでは一様が損なわれること,電子密度はプラズマソースから遠ざかるほど低くなることを明らかにした.塩素プラズマのエッチング速度分布について現在実験進行中である.
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[Publications] 南部健一: "プロセスプラズマとガス流れの粒子シミュレーション"応用物理. 68巻,5号. 503-512 (1999)
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[Publications] kenichi Nanbu: "Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) Modeling of Silicon Etching in Radio-Frequency Chlorine Discharge"Comput. Fluid Dynamics Journal. Vol.8,No.2. 257-265 (1999)
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[Publications] kenichi Nanbu: "Detailed Structure of the Afterglow of Radio-Frequency Chlorine Discharge"Jpn. J. Appl. Phys.. Vol.38. L951-L953 (1999)
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[Publications] kenichi Nanbu: "Direct Simulation Monte Carlo Analysis of Flows and Etch Rate in an Inductively Coupled Plasma Reactor"IEEE.Trans. Plasma Science. Vol.27. 1379-1388 (1999)
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[Publications] Sigeru Yonemura: "Electron Energy Distributions in an Inductively Coupled Plasma Reactor"Proc. Of 21st Int. Symp .on Rarefied Gas Dynamics. Vol.2. 39-46 (1999)
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[Publications] Hiroshi Sasaki: "Basic Plasma Properties in a High-Density ICP Etching Apparatus"Proc. Of 17th Symp .on Plasma Processing. 125-128 (2000)
