高性能ビーム装置を用いる表面反応過程の研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10308016
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 菅井 秀郎 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40005517)
• 研究分担者: 中村 圭二 中部大学, 工学部, 助教授 (20227888) ; 豊田 浩孝 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (70207653)
• キーワード: プロズマプロセス / エッチング / CVD / 表面反応 / 中性ラジカル / イオンビーム / シリコン / XPS

研究概要

半導体のプラズマプロセス(エッチング、CVD)における表面反応を基礎的に解明するために、高度に制御されたビーム実験を行う。すなわち、プロセスの鍵と考えられる2,3種類の活性イオン種を選んでエネルギーやフラックス比を変えて基板に入射させ、表面から放出される種々のイオン、ラジカル、反応生成物を四重極質量分析計を用いて高感度に検出する。同時に基板表面をFI-IRやXPSなどを用いて分析し、気相診断の結果と合わせて総合的な表面反応の解明を試みるのが本研究の目的である。
本年度は次の項目について重点的に研究を行った。
(1)ビーム実験装置の高性能化:従来用いてきた装置の改造を行って、中性ラジカルの検出能力の向上をはかった。すなわち、ターゲットチャンバー内に大きなライナーを設け、さらにラジカル検出用Qマスのまわりにもライナーを設けて、両者を液体窒素で冷却することにより背景雑音信号を大幅に抑制してS/N比の改善をすることができた。
(2)CF_x^+イオンビームのシリコン表面への入射:CF_x^+(X=1-3)イオンビームをエネルギーを変えながらシリコン表面に照射して、表面から脱離する中性ラジカルCF_Xの測定を行った。上記のS/N比の改善の結果、各種ラジカル経時変化やエネルギー依存性が初めて明らかになった。XPSによるin situ表面観察もできるようになり、シリコンの表面状態とラジカルの表面脱離との相関が次第に明らかになりつつある。

研究成果

• [文献書誌] 菅井秀郎: "Diagnostics for Insight into Fluorocarbon Plasma Chemistry"Abstract of 46th American Vacuum Society Symposium (October 25-29,1999,Seattle,USA). 1巻. 37 (1999)
• [文献書誌] 永津雅章 他5名: "Characteristics of Ultrahigh-Frequency Surface Wave Plasmas Excited at 915 MHz"Japanese Journal of Applied Physics. 38巻6AB号. L679-L682 (1999)
• [文献書誌] Ghanashev,Ivan 他3名: "Local Resonant Excitation of Plasma Oscillations in a Planar Surface-Wave Plasma Device"Plasma Sources Science and Technology. 8巻. 363-369 (1999)
• [文献書誌] 豊田浩孝、菅井秀郎: "Beam Study of the Interaction of CF^+_3 Ion with Silicon Surface"Extended Abstracts of International Workshop on Basic Aspects of Non-equilibrium Plasmas Interacting with Surfaces. 1巻. 20 (2000)
• [文献書誌] 中村圭二 他3名: "Alternating Ion Bombardment Technique for Wall Surface Control in Depositive Plasma Processing"Journal of Vacuum Science and Technology A. 18巻1号. 137-142 (2000)
• [文献書誌] 豊田浩孝、菅井秀郎: "Interaction of CF^+_3 Ion Beam with Silicon Surface"3rd Inernational Workshop on Fluorocarbon Plasmas (20-22March,2000,Grenoble,France). 1. 25 (2000)