フロロカーボンプラズマにおける新しい壁制御法の開発とプラズマ・壁相互作用

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10680457
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 中村 圭二 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (20227888)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 豊田 浩孝 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (70207653) ; 菅井 秀郎 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40005517)
• Keywords: プラズマプロセス / エッチング / シリコン酸化膜 / プラズマ・壁相互作用 / RFバイアス / イオン衝撃 / 壁制御 / ラジカル脱離

Research Abstract

現在、高密度フロロカーボンプラズマによるULSIの酸化膜エッチングプロセスでは、エッチング特性そのものが時間とともに変化してしまうことが、大きな問題となっている。本研究では、このプロセス特性の変化の主原因の一つであるフロロカーボン膜で覆われる壁の状態の経時変化を抑制するため、イオン衝撃を利用した壁制御法の開発を行っている。本年度は以下の項目を主に実験・検討した。
(1) RFバイアスを用いたプラズマ電位制御によるイオン衝撃法
本バイアス法では、プラズマ電位を高周波的に振動させてフロロカーボン膜膜表面に電子とイオンを交互に照射し、膜上での電荷蓄積を抑制してイオン衝撃エネルギーは常にプラズマ電位と同程度にしながらイオン衝撃を行う。RFバイアスの周波数が10MHz以上の場合には、プラズマ電位はバイアス電位の半分程度しか上昇しないのに対し、バイアス周波数を400kHzに下げると、プラズマ電位はバイアス電位と同程度まで上昇させることができた。またバイアス電極とプラズマの電位はほぼ比例関係にあったことから、RFバイアスによりプラズマ電位を振動させ制御できることがわかった。
(2) イオン衝撃による堆積膜の制御
イオン衝撃エネルギーを高くするにつれて壁における膜の堆積速度が小さくできることがわかった。このとき、プラズマ中のフロロカーボンラジカルを質量分析法により測定したところ、数倍から十倍程度ラジカル密度が上昇することが明らかとなり、イオン衝撃により壁の堆積膜が減少し、膜からラジカルとして脱離していることが示唆された。

Research Products

• [Publications] 中村圭二名: "Chamber Wall Control by Ion Bombardment in Oxide Etcher" Proceeding of Symposium on Dry Process.1巻. 269-274 (1998)
• [Publications] 鈴木啓之他2名: "Power Transfer Efficiency and Mode Jump in an Inductive RF Discharge" Plasma Sources Science and Technology. 7巻. 13-20 (1998)