ラジカル注入法を用いたプラズマエッチングとラジカル反応機構に関する研究

• 研究課題/領域番号: 07650032
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 表面界面物性
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 堀 勝 名古屋大学, 工学部, 助教授 (80242824)
• 研究期間 (年度): 1995 – 1996
• 研究課題ステータス: 完了 (1996年度)
• 配分額: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円); 1996年度: 300千円 (直接経費: 300千円); 1995年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
• キーワード: ラジカル / プラズマ / エッチング / フルオロカーボン / シリコン / CF_2 / 赤外半導体レーザー / ECR / レーザー分光 / 酸化シリコン

研究概要

平成7および8年度を通じてほぼ全ての研究計画を実現することができた。下記に成果を列挙する.
1.ラジカル注入エッチング装置の開発
HFPOガスの熱分解により,選択的にCF_2ラジカルを発生するラジカル源を制作した.ラジカル源の評価を赤外半導体レーザー吸収分光法により行ったところ,圧力0.67Pa,900Kの加熱によりCF_2ラジカル密度は1X10^<13>cm^<-3>であり,所望のラジカル密度を得るに成功した.
2.ラジカル注入法によるエッチングラジカル種の制御とラジカル反応機構の解明
上記製作したラジカル源をECRエッチング装置に設置し,ArおよびAr/H_2プラズマ中に選択的にCF_2ラジカルの注入を行った.種々の条件下において堆積したフルオロカーボン膜の構造をXPS,FT-IRにより評価したところ,CF_2ラジカルは,イオン照射の下でのフルオロカーボン薄膜の前駆体であることを解明した.Arプラズマ照射では,フッ素に富むフルオロカーボン膜が形成されるが,Ar/H_2プラズマ照射では炭素にとむ薄膜が形成されることを見出した.
3.ラジカル注入プラズマによるSi酸化膜/Si高選択エッチング
ECRArおよびAr/H_2プラズマにCF_2ラジカルを注入してSi酸化膜/Si高選択エッチングを行ったところ,Arプラズマ下では選択比3程度であった.一方,Ar/H_2プラズマ下では選択比無限大であり,CF_2ラジカルを制御することにより高選択比エッチングが実現できることを明らかにした.

研究成果

• [文献書誌] Kunimasa Takahashi: "Evaluation of CF2 Radical as a Precursor for Fluorocarbon Film Formation in Highly Selective SiO2 Etching Process Using Radical Injection Technique" Jpn. J. Appl. Phys.35. 3635-3641 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Toshio Goto: "Radical Behavior in Fluorocarbon Plsma and Control of Silicon Oxide Etching by Injection of Radicls" Jpn. J. Appl. Phys.35. 6521-6527 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kunimasa Takahashi: "Control and Qualification of Precursor in SiO2 High Selective Etching Emplpying Radical Injection Technique" Proceedings of the 17th Symposium on Dry Process. 17. 237 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Masaru Hori: "Etching Control and Clarification of Important Radical for Etching by Employing Radical Injection Method" Proceedings of SEMI Technology Symposium 95. 1-56-1-60 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Toshio Goto: "Radical Behavior in Fluorocarbon Plasma and Control of Silicon Oxide Etching by Injection of Radicals" Proceedings of the 9th International MicroProcess Conference. 9. 24-29 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 堀 勝: "プラズマプロセスにおけるラジカルの気体一個体作用" 放電研究. 151. 3-10 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 堀 勝: "ドライエッチング中の反応種計測" ウルトラクリーンテクノロジー. 8. 265-268 (1966)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Masaru Hori: "Surface Reaction of CF2 Radical in Fluorocarbon Plasma Etching Process" Proceedings of 189th Meeting of the Electrochemical Society. 189. 229 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 堀 勝: "酸化膜エッチングプロセスにおけるラジカル挙動" Proceedings of Electronic Journal 3rd Techincal Symposium. 3. 99-106 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Masaru Hori: "Surfce Reaction of CF2 Radicals in Silicon Oxide Selective Etching Procss" International Workshop on Basic Aspects of Nonequilibrium Plasmas Interacting with Surface. 1. 11-12 (1966)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 堀 勝: "プラズマ講習会テキスト" (社)応用物理学会 プラズマエレクトロニクス分科会, 106 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kunimasa Takahashi et al.: "Evaluation of CF_2 Radical as a Precursor for Fluorocarbon Film Formation in Highly Selective SiO_2 Etching Process Using Radical Injection Technique" Jpn.J.Appl.Phys.35. 3635-3641 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Toshio Goto et al.: "Radical Behavior in Fluorocarbon Plasma and Control of Silicon Oxide Etching." Jpn.J.Appl.Phys.35. 6521-6527 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kunimasa Takahashi et al.: "Control and Qualification of Precursor in SiO_2 High Selective Etching Employing Radical Injection Technique." Proceedings of the 17th Symposium on Dry Process. 17. 237-242 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Masaru Hori et al.: "Etching Control and Clarification of Important Radical for Etching by Employing Radical Injection Technique." Proceedings of SEMI Technology Symposium. 95. 1-56-1-60 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Toshio Goto et al.: "Radical Behavior in Fluorocarbon Plasma and Control of Silicon Oxide Etching by Injection of Radicals" Proceedings of the 9th International Micro Process Conference. 9. 24-29 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Masaru Hori: "Gas Phase-Solid Phase Reaction of Radicals in Plasma Process." Study of Discharge. 151. 3-10 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Masaru Hori et al.: "Reactive Species Measurement in Dry Etching." Ultra Clean Technology. 8. 265-268 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Masaru Hori et al.: "Surface Reaction of CF_2 Radical in Fluorocarbon Plasma Etching Process." Proceedings of 189th Meeting of the Electrochemical Society. 189. 229 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Masaru Hori et al.: "Behaviors of Radicals in Silicon Oxide Etching Process." Proceedings of Electronic Journal 3rd Technical Symposium. 3. 99-106 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Masaru Hori et al.: "Surface Reaction of CF_2 Radical in Silicon Oxide Selective Etching Process." International Workshop on Basic Aspects of Nonequilibrium Plasmas Interacting with Surface. 1. 11-12 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kunimasa Takahashi: "Evaluation of CF_2 Radical as a Precursor for Fluorocarbon Film Formation in Highly Selective SiO_2 Etching Process Using Radical Injection Technique" Jpn.J.Appl.Phys.35. 3635-3641 (1996)
• [文献書誌] Toshio Goto: "Radical Behavior in Fluorocarbon Plasma and Control of Silicon Oxide Etching by Injection of Radicals" Jpn.J.Appl.Phys.35. 6521-6527 (1996)
• [文献書誌] Kunimasa Takahashi: "Control and Qualification of Precursor in SiO2 High Selective Etching Employing Radical Injection Technique" Proceedings of the 17th Symposium on Dry Process. 17. 237-242 (1995)
• [文献書誌] Masaru Hori: "Etching Control and Clarification of Important Radical for Etching by Employing Radical Injection Method" Proceedings of SEMI Technology Symposium 95. 1-56-1-60 (1995)
• [文献書誌] Toshio Goto: "Radical Behavior in Fluorocarbon Plasma and Control of Silicon Oxide Etching by Injection of Radicals" Proceedings of the 9th International MicroProcess Conference. 9. 24-29 (1996)
• [文献書誌] 堀勝: "プラズマプロセスにおけるラジカルの気体-個体作用" 放電研究. 151. 3-10 (1996)
• [文献書誌] 堀勝: "ドライエッチング中の反応種計測" ウルトラクリーンテクノロジー. 8. 265-268 (1996)
• [文献書誌] Masaru Hori: "Surface Reaction of CF_2 Radical in Fluorocarbon Plasma Etching Process" Proseedings of 189th Meeting of the Electrochemical Society. 189. 229 (1996)
• [文献書誌] 堀勝: "酸素化膜エッチングプロセスにおけるラジカルの挙動" Proceedings of Electronic Journal 3rd Technical Symposium. 3. 99-106 (1996)
• [文献書誌] Masaru Hori: "Surface Reaction of CF_2 Radicals in Silicon Oxide Selective Etching Process" International Workshop on Basic Aspects of Nonequilibrium Plasmas Interacting with Surface. 1. 11-12 (1996)
• [文献書誌] 堀勝: "プラズマ講習会テキスト" (社)応用物理学会 プラズマエレクトロニクス分科会, 106 (1996)
• [文献書誌] K.Takahashi: "Control and Qualification of Precursor in SiO_2 High Selective Etching Employing Radical Injection Technique" Proceedings of Symposium on Dry Process. 17. 237-242 (1995)
• [文献書誌] M.Inayoshi: "Surface Reaction of Important Radicals in Dry Etching Plasma Process" Proceedings of the 13th Symposium on Plasma Processing. 13. 395-398 (1996)
• [文献書誌] M,Hori: "Etching Control and Clarification of Importatnt Radicals for Etching by Employing Radical Injection Method" Technical Proceedings Semi Technology Symposium. 1. 1-51-1-60 (1995)