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本研究は、システムLSI時代に適した、少量多品種で製品ごとにフルカスタム仕様となるシステムLSIを短期間に高収益に生産する新しい生産技術の確立を目指している。そのためには、1ロットあたりのウェーハ枚数を極小化した完全枚葉処理と、1台の装置で前のプロセスの痕跡を残さずに複数のプロセスを行う多機能・共用化装置を基礎とした月産2000-3000枚程度の生産ラインを確立する必要がある。本研究において、装置の多機能・共用化実現において必須である、プロセスガスの解離状態を制御できるマイクロ波励起低電子温度高密度プラズマエッチングおよびCVD装置、それらを用いたプロセスの開発、チャンバ内面不働態処理膜形成技術の開発を行った。
まず、200mmウェーハ対応2段シャワープレート型マイクロ波励起高密度プラズマプロセス装置を開発した。本装置はウェーハ基板部に高周波を印加すればエッチング装置として、また、ウェーハ基板部を電気的浮遊状態で使用すればCVD装置として機能する。本装置のプラズマ特性を評価した結果、プラズマ励起条件に影響を与えることなくセルフバイアス条件を基板高周波パワーにより独立に制御できること等の優れた制御性を明らかにし、多機能・共用化装置への道を拓いた。さらに、絶縁膜エッチングおよび層間絶縁膜CVDプロセスへ適用し、基本的データを取得した。
また、直前のプロセスの痕跡がプロセスチャンバ内表面及びガス排気ポンプ内表面や排気ダクト内表面に残留させないチャンバ内表面不動態処理膜形成技術の開発を行った。4.5%のマグネシウム、0.1%のジルコニウムを含有させたアルミニウム表面に高密度プラズマによる酸素ラジカル処理を行い、表面にAl_2O_3-MgO不動態膜を形成した。この表面の腐食系プラズマに対する耐性、水素化物系の各種原料ガスの分解特性を明らかにし、複数プロセスを同一チャンバで行う装置の構成部材として最適であることを明らかにした。
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