2011 Fiscal Year Annual Research Report
低気圧高密度磁気中性線環状放電プロセスプラズマのモデリングと動的制御特性解析
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22540500
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
菅原 広剛 北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 准教授 (90241356)
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| Keywords | NLDプラズマ / 磁化プラズマ / 誘導結合型プラズマ / プラズマプロセス / ドライエッチング / 磁界制御 / モンテカルロシミュレーション |
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| Research Abstract |
半導体集積回路微細加工工程の基板表面物質除去技術であるドライエッチングに用いられる磁気的中性線環状放電(NLD)プラズマの制御指針検討を目的とし、その構造および基礎特性の解析と具体的磁界制御法の計算機上での試行を行った。
1.プラズマ構造の解析では、電子挙動解析プログラムに電界計算用ポアソン方程式を組み入れシミュレーションを行ない、空間電荷電界が電子を磁気的中性環付近(プラズマへの電力投入の場)に引き寄せエネルギーを効率的に授受できるようになる働きを見出した。低気圧で高密度となるNLDプラズマの維持に、磁界と並んで空間電荷電界も寄与することを解明した。また、環状プラズマ電流が外部印加磁界を弱める効果のモデルを構築し、解析に着手した。
2.電子輸送基礎過程解析では、基本モデルである反平行傾斜磁界(実機4極磁界の構成要素である2極磁界)・交流電界下の電流路が、磁界の整流性に起因する前向き後向き複数流路の層状構造となることを明らかにした。また、実機の4極磁界下でもこの特性が現れることをシミュレーションで再現し、その結果から、交流電界に対するプラズマ発光の非対称応答(文献に実測報告例)がこの仕組みにより発現する可能性を指摘した。シミュレーションモデルの妥当性と、プラズマ応答の予測における有用性を示すものと考えられる。
3.イオン生成位置と輸送の磁界制御では、イオン生成量・輸送量の磁界依存特性を調査し、基板付近で生成されるイオンの寄与が大きいことを明らかにした。基板上のイオン入射位置を磁界により掃引する具体的制御手法を提案し、時間的重み付けによりイオン入射量を均一化した例を示した。基板バイアス電圧がかかり空間電荷電界の効果も含むイオン輸送モデルを構築し、解析に着手した。基板処理の大面積化・高速化・均一化など大量加工処理に有用と思われる制御手法を示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
解析を計画した3項目、1.電子輸送基礎特性解析、2.プラズマ構造解析、3.プラズマ制御法検討、について、新たな発見、通説の検証と過程詳細の解釈・説明、具体的制御手法・試行例の提示がなされ、各成果が論文として発表された。
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| Strategy for Future Research Activity |
解析対象の3項目、1.電子輸送基礎特性解析、2・プラズマ構造解析、3.プラズマ制御法検討について、計画に沿って進める。
これまでに各解析で得られた特性がより現実的な諸条件下でどのように発現するかを検討するためのモデル構築に進んでおり、一部は解析に着手している。
最終年次は各解析を進めるとともに、成果の集約と発表を行うことを計画している。
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