超微細プロセス用低エネルギ-粒子ビ-ム源の開発

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01880002
• 研究種目: 試験研究
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 菅井 秀郎 名古屋大学, 工学部, 教授 (40005517)
• 研究分担者: 豊田 浩孝 名古屋大学, 工学部, 助手 (70207653)
• キーワード: プラズマプロセス / 反応性プラズマ / エッチング / デポジション / 高周波放電 / 電子ビ-ム

研究概要

反応性非平衡プラズマを用いる薄膜技術はマイクロエレクトロニクスの発展に大きく貢献してきた。そして今や、超LSIデバイスの最小パタ-ン幅はサブミクロンという微細加工を必要とする時代に入り、わずか数原子層の薄い膜を堆積する超格子素子が研究されている。このような次世代デバイスを実現するには、低い圧力でプラズマを生成し、低いエネルギ-で鋭い指向性を持つ粒子ビ-ムをつくり出すことが必要とされている。そこで本年度の研究は、従来にない低圧力下で高周波放電プラズマを生成する技術を開発することを主眼として研究を行った。
(1)低圧力RF放電プラズマ生成
従来、高周波放電は0.1Torrから10Torr程度の高い圧力でしか生成できなかったが、我々は永久磁石をはりめぐらした“表面磁場"を利用することにより、10^<-5>Torrという低い圧力でも高周波プラズマを生成できることを実証した。さらに、プラズマ電位も制御できることを見出し、その理論的な説明も行った。
(2)低エネルギ-電子ビ-ム源の生成
ダブルプラズマ法の原理を用いて、ビ-ムエネルギ-を0〜30eVの低い領域で自由に制御できる大面積の電子ビ-ム源を実現した。これは電子サイクロトロン共鳴を利用するマイクロ波放電で行った。が、上記(1)のRFプラズマを用いて実現することもできる。
(3)その他
メタン放電によるアモルファスカ-ボン薄膜の生成を行って、高エネルギ-イオンビ-ムによる表面現象を詳細に調べ、フラグメンテ-ションとスパッタリングの機構を明らかにした。また、メタンプラズマ中の中性ラジカル種の絶対密度の測定と、空間分布の測定に世界に先駆けて成功した。

研究成果

• [文献書誌] Hideo Sugai,Noriyuki Yabuoshi,Hirotaka Toyoda: "Generation of a Large Electron Beam for Plasma Processing" Japanese Journal of Applied Physics. 28. L868-L870 (1989)
• [文献書誌] Yuhji Yamashita,Hirotaka Toyoda,Hideo Sugai: "Formation of CH Radical by Surface Bombardment in a Methane/Argon Discharge" Japanese Journal of Applied Physics. 28. L1647-L1650 (1989)
• [文献書誌] Hirotaka Toyoda,Hideyuki Kojima,Hideo Sugai: "Mass-Spectroscopic Investigation of the CH_3 Radicals in a Methane RF Discharge" Applied Physics Letters. 54. 1507-1509 (1989)
• [文献書誌] Hideyuki Kojima,Hirotaka Toyoda,Hideo Sugai: "Observation of CH_2 Radical and Comparison with CH_3 Radical in a RF Methane Discharge" Applied Physics Letters. 55. 1292-1294 (1989)