プラズマプロセス用大面積プラズマの生成

• 研究課題/領域番号: 07044308
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 佐藤 徳芳 東北大学, 工学部, 教授 (40005252)
• 研究分担者: CHOI DukーIn 韓国基礎科学研究所(KBSI), 教授 ; CHANG HongーY 韓国先端科学技術研究所(KAIST), 助教授 ; 李 雲龍 東北大学, 工学部, 助手 (50260419) ; 安藤 晃 東北大学, 工学部, 助教授 (90182998) ; 飯塚 哲 東北大学, 工学部, 助教授 (20151227) ; 畠山 力三 東北大学, 工学部, 助教授 (00108474) ; 犬竹 正明 東北大学, 工学部, 教授 (90023738) ; CHUNG Hong-Young Korean Advanced Institute of Science and Technology
• 研究期間 (年度): 1995
• 研究課題ステータス: 完了 (1995年度)
• キーワード: 大口径プラズマ / 均一プラズマ / ECRプラズマ / RFプラズマ / マグネトロン型プラズマ / ヘリコン波 / 誘導結合プラズマ / ラジカル / Plasma processing

研究概要

大面積で高密度プラズマの生成は、次世代超大規模集積回路や大面積液晶パネルの達成にとって緊急の課題となっている。この目的のため、現在では各種のプラズマ生成法が提案・製作され、実際にプロセス試験を行うことによりその性能が評価されている。しかしながら、均一性、プラズマの大口径化、プラズマ密度の高密度化、さらにラジカル生成など反応の制御性などすべての条件を満足するプラズマ源及びプラズマ生成法はまだ確立されていないのが現状である。
プラズマプロセスの大面積化のために、東北大学のグループでは電子サイクロトロン共鳴(ECR)を永久磁石磁場によって起こさせる平面ECRアンテナによるプラズマ生成を提案し、すでに直径40-50cmにわたって均一性±5%程度のプラズマ生成に成功している。また、変形マグネトロン方式を採用した高周波放電を新しく開発し、スパッタリングの少ない大口径均一プラズマを直径40-50cmにわたって生成することに成功している。
一方、韓国先端科学技術研究所(KAIST)のグループでは、高密度プラズマ生成法を目指すためにヘリコン波及び誘導結合方式を採用し、高周波プラズマの生成法についての実験を行い、その生成機構についての研究がなされてきた。実際のプロセスに適用するためには、高密度化のみならず大口径化及び高均一性を持つプラズマ分布の達成が研究の課題となっていた。また、ECR方式についても検討し、特に反応性を左右するラジカル種の測定が光プローブ法によって始められていた。
このように両者の特徴を生かし現実的な課題解決に対処するために、プラズマの大面積・大口径化の現状及び諸問題についての討論が、「プラズマプロセス用大面積プラズマの生成」に関する第1回セミナーとして、韓国先端科学技術研究所で行われ、日韓両国の研究グループで行われたいくつかのプラズマ生成法の詳細について、最新の研究成果を発表・討論され、合わせて調査・意見交換が行われ、各方法の問題点を明らかにした。また、実験・測定法などの情報交換を行った。主なポイントとしては、
1.ヘリコン波プラズマ及びICPプラズマの高密度特性
2.ECRプラズマ及びRFプラズマの大面積化法
3.大面積化用プラズマシミュレーション法
4.プラズマ測定法及び特性評価法
両機関の協議の結果、大面積・均一プラズマの生成にはアルゴン等の不活性ガスで得られた電子密度や電子温度、あるいはプラズマ空間電位の均一性が反応性プラズマ中でどの様に変化する化について解明すると共に、表面反応に直接寄与するラジカルなどの反応活性種の一様性及びその種類の選択制が極めて重要であることが指摘された。この問題の具体的な解決のために、まず手始めとして、東北大学で得られた大口径プラズマ中のカジカル分布の均一性について、韓国側で開発された光プローブ法を用いて実際に測定し、プラズマパラメータの均一性とラジカル密度の均一性の関係について明らかにする必要があるとの認識を得た。光プローブ法は発光性ラジカルの分布の計測には有用な測定手段となる。
これらの経過を踏まえて、「プラズマプロセス用大面積プラズマの生成」に関する第2回討論会が韓国先端科学技術研究所で行われ、前回報告された一様プラズマ生成法及びその計測法についてのいくつかの問題点に対する意見交換をするとともに、東北大学での共同実験の打ち合わせを目的とした。具体的には、大面積一様プロセスで課題となっているプラズマ中のラジカル活性種の測定を、東北大学にある大口径プロセス反応装置を使って、韓国側が提案した光プローブ計測法を適用して行うために必要な準備及び装置等の打ち合わせをした。また、これと平行して、これまで日韓両国の研究グループで行われたいくつかのプラズマ生成法の詳細について、最新の研究成果の情報交換及び討論した。3月には、韓国側が光プローブを東北大学に持参し、共同実験が開始される。

研究成果

• [文献書誌] Yunlong Li: "Control of sputtering in a madified magnetron-typed rf discharge" Proc.8th Symp.on Plasma Sci.for Materials. 81-85 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yunlong Li: "Magnetron-typed rf plasma source" Int.Workshop on Plasmas Sources and Surface Interactions in Material Processing. 61 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Satoru Iizuka: "Large-area etching using a plane-slotted ECR antenna plasma source" Int.Workshop on Plasmas Sources and Surface Interactions in Material Processing. 49 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Akira Takahashi: "Control of Ion energy in an ECR Plasma" Proc.12th Symp.on Plasma Processing. 241-244 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kohgi Kato: "Process of electron temperature decrease" Proc.12th Symp.on Plasma Processing. 221-224 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Younlong Li: "Control of sputtering in a large-diameter magnetron-typed rf discharge" Proc.12th Symp.on Plasma Processing. 143-146 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Shin Hiyama: "Material processing using a largediameter ECR plasma" Proceedings of The 12th Symposium on Plasma Processing. 237-240 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Han S.Uhm: "Electron and ion energies in plasmas generated by the electron-cyclotron resonance mechanism" Phys.of Plasma. 2. 991-1001 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Akira Takahashi: "Plasma production for control of surface reactions" Proceedings of the 33th RIEC Symposium on Photo【.di-substituted left.】 and Plasma-Excited Processes on Surface. 57-65 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Han S.Uhm: "A study of density in electron-cyclotron-resonance plasma" IEEE Trans.Plasma Science. 23. 628-635 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Jung-Hyung Kim: "The plasma characteristics and film formation generated by the electron cyclotron resonance mechanism" IEEE Trans.Plasma Science. 22. 235-241 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Pyung-Woo Lee: "In situ monitoring of the relative distribution of radicals by a two probe system" Rev.Sci.Instrum.66. 4591-4594 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Li: "Control of sputtering in a madified magnetron-typed rf discharge" Proc. 8th Symp. on Plasma Sci. for Materials. 81-85 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Li: "Magnetron-typed rf plasma source" Int. Workshop on Plasmas Sources and Surface Interactions in Material Processing. 61- (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S.Iizuka: "Large-area etching using a plane-slotted ECR antenna plasma source" Int. Workshop on plasmas Sources and Surface Interactions in Material Processing. 49- (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] A.Takahashi: "Control of Ion energy in an ECR Plasma" Proc. 12th Symp. on Plasma Processing. 237-240 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Kato: "Process of electron temperature decrease" Proc. 12th Symp. on Plasma Processing. 221-224 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Li: "Control of sputtering in a large-diameter magnetron-typed rf discharge" Proc. 12th Symp. on Plasma Processing. 143-146 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] S.Hiyama: "Material processing using a large-diameter ECR Plasma" proc. 12th Symp. on Plasma Processing, pp. 237-240,1995.237-240 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Han S.Uhm: "Electron and ion energies in plasmas generated by the electron-cyclotr on resonance mechanism" Phys. of Plasmas. 2. 991-1001 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] A.Takahashi: "Plasma production for control of surface reactions" Proceedings of the 33th RIEC Symposium on Photo-and Plasma-Excited Processes on Surface. 57-65 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ham S.Uhm: "A study of density in electron-cyclotron-resonance plasma" IEEE Trans. Plasma Science. 23. 628-635 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Jung-Hyung Kim: "The plasma characteristics and film formation generated by the electron cyclotron resonance machanism" IEEE Trans. Plasma Science. 22. 235-241 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Pyung-Woo Lee: "In situ monitoring of the relative distribution of radicals by a two probe system" Rev. Sci. Instrum. 66 No 9,1995. 66. 4591-4594 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より