表面波プラズマによる大面積・高品質液晶プロセスの開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12358004
• 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: GHANASHEV Ivan 芝浦メカトロニクス株式会社, 主査 ; 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: 表面波プラズマ / スロットアンテナ / 大口径プラズマ / 電子エネルギー分布関数 / 液晶 / ポリシリコン / 体積加熱 / 表面加熱

研究概要

液晶のプラズマプロセスには従来13.56MHzの容量結合プラズマが用いられているが、プラズマ密度が低いために限界に直面している。これを打ち破るために、マイクロ波放電で生成する新しい表面波プラズマを利用し、プラズマの高密度化と大口径化をはかり、低温基板上にポリシリコンを堆積する大面積液晶プロセスを開発するのが、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おこなった。
(1)放電用アンテナ系の最適化:2.45GHzの表面波放電により高密度・大面積プラズマを作るために、導波管底のスロットアンテナと石英板の間に空気層を設けることにより、プラズマ生成効率を向上できることを見出した。また、プラズマと接する石英壁や金属壁の表面に凹凸を設けて均一化する方法を、波動シミュレーションを用いて詳細に調べた。
(2)大面積プラズマの試作:実際に大面積(1m×0.3m)のプラズマ生成装置を作り、石英壁の強度や金属壁によるプラズマ局在化の課題を明らかにし、対策の指針を見出した。
(3)ゲート酸化膜の酸素プラズマ:液晶用の高品質・極薄ゲート酸化膜を低温プラズマ酸化法で作るために、表面波酸素プラズマを生成し、その中の酸素ラジカルの振舞いを明らかにした。
(4)シリコン膜の成長条件と結晶性:液晶用高速TFTの作製をめざして、高圧力水素希釈シランの表面波プラズマにより、ポリシリコン膜の低温・高速作製に成功した。また、膜中の酸素不純物が石英窓から混入することを見出し、これを低減する方法を示した。

研究成果

• [文献書誌] T.Yamauchi, H.Sugai: "High-density etching plasma excitation by slot type and coaxial line type microwave antennas"Journal of Vaccum Science and Technology. A20巻・2号. 503-520 (2002)
• [文献書誌] E.Stamate, H.Sugai, K.Ohe: "Principle and application of a thermal probe to reactive plasma"Applied Physics Letters. 80巻・17号. 3066-3068 (2002)
• [文献書誌] E.L.Tsakadze, K.N.Ostrikov, S.Xu, R.Storer, H.Sugai: "Inductively coupled plasmas sustained by an internal oscillating current"Journal of Applied Physics. 91巻・4号. 1804-1813 (2002)
• [文献書誌] M.Nagatsu, T.Sano, N.Takeda, N.Toyoda, M.Tanga, H.Sugai: "Characteristics of hydrogenated amorphous carbon films deposited by large-area microwave-sustained surface wave plasma"Diamond and Related Materials. 11巻. 976-979 (2002)
• [文献書誌] M.Nagatsu, T.Niwa, H.Sugai: "High-energy electrons near the dielectric-plasma boundary in a large-area surface-wave plasma excited at 915 MHz"Applied Physics Letters. 81巻・11号. 1966-1968 (2002)
• [文献書誌] Ivan P Ganachev, Hideo Sugai: "Production and control of planar microwave plasmas for materials processing"Plasma Sources Science and Technology. 11巻. A178-A190 (2002)