高性能ビーム装置を用いる表面反応過程の研究

2001 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: 石島 達夫 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (00324450) ; 豊田 浩孝 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (70207653)
• キーワード: プラズマプロセス / 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XPS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おこなうのが本研究の目的である。
本研究の最終年度として、本年度は以下の項目について重点的に研究を行った。
(1)中性ラジカル検出のさらなる高感度化:中性ラジカル検出能力をさらに向上させるために、入射イオンビームのON-OFF変調をおこない、背景信号との分離をより確実におこなうことができた。
(2)フッ素イオンビームとシリコンの反応の研究:エッチングにおける重要な活性種であるフッ素について、シリコンとの反応を詳しく調べ、SiF_x系の脱離生成物を検出した。
(3)フロン系ビームとシリコン酸化膜の反応の本格的研究:CF_3^+、CF_2^+ビームをシリコン酸化膜に照射し、エッチング生成物や表面状態のその場観察をおこなった。またシリコン酸化膜のエッチングレートとエッチング生成物などの表面脱離種との相関を詳しく調べた。

研究成果

• [文献書誌] 豊田浩孝, 菅井秀郎 他2名: "Beam experiment on fluorocarbon-based etching of Si and SiO_2 surfaces"Proceedings of International Conference on Phenomena in Ionized Gases. 1巻. 91-92 (2001)
• [文献書誌] 石島達夫, 池田正巳, 菅井秀郎: "Effects of Rare Gas Mixture on Electron Distribution Function and Fluorocarbon Radical Composition"Proceedings of International Conference on Phenomena in Ionized Gases. 1巻. 157-158 (2001)
• [文献書誌] 菅井秀郎, 豊田浩孝 他5名: "Electron energy distribution functions and the influence on fluorocarbon plasma chemistry"Plasma Sources Science and Technology. 10巻. 378-385 (2001)
• [文献書誌] 豊田浩孝, 大石晃宏, 菅井秀郎: "High Rate Deposition of Micro-and Poly-Cristalline Silicon Filmas by a Surface-Wave Excited H_2/SiH_4 Plasma"Abstracts of the 14th Symposium on Plasma Science for Materials. 1巻. 76-76 (2001)
• [文献書誌] 豊田浩孝, 菅井秀郎 他2名: "Observation of Fluorocarbon Beam Intertraction with Si and SiO_2 Surface"Proceedings of International Symposium on Dry Process. 1巻. 69-74 (2001)
• [文献書誌] 石島達夫, 池田正巳, 菅井秀郎: "Electron Temperature Control By Rare Gas Mixing With Matastable Atom Contribution"Proceedings of International Symposium on Dry Process. 1巻. 87-92 (2001)