プラズマ吸収プローブを用いた電子密度・電子温度の同時計測と堆積性プラズマへの応用

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15340200
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Chubu University
• Principal Investigator: 中村 圭二 中部大学, 工学部, 助教授 (20227888)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菅井 秀郎 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40005517) ; 山口 作太郎 中部大学, 工学部, 教授 (10249964) ; 池澤 俊治郎 中部大学, 工学部, 教授 (60065282) ; 木下 啓蔵 超先端電子技術開発機構, 半導体MIRAIプロジェクト, サブグループリーダー・研究職 ; 豊田 直樹 (株)ニッシン, 技術部・研究員
• Keywords: プラズマプロセス / 電子密度 / 堆積膜 / プラズマ吸収プローブ / 分散関係 / 表面波 / シース

Research Abstract

最近、LSIなどの電子デバイスにおける大容量化、高速化、低消費電力化に対する要求が強く、0.1ミクロン以下の超微細加工や、配線遅延を低減するために低誘電率材料(Low-K材)などに関連した技術開発が進んでいる。これらの微細加工やLow-K材の薄膜形成のために現在プラズマがよく用いられているが、所望の特性を得るには至っておらず、プラズマ内部の諸現象の理解とそれを踏まえた上でプロセスに適したプラズマ制御に対する指針を得ることが、それらの問題を解決するために不可欠な緊急の課題となっている。
本研究では、膜堆積を伴うフロンプラズマなどでの絶対電子密度計測が可能なプラズマ吸収プローブをベースに工夫を凝らし、これまで困難とされてきた電子温度も同時に測定できるような新型のプラズマ吸収プローブを開発する。さらにここで開発した技術を膜堆積が伴うプロセスプラズマに適用して、プロセスの高性能化に資する基礎データを得ることを目的とする。
今年度は、主に、先端アンテナを被覆しないプローブにおいて、アンテナ周辺に形成されたシースとプラズマの境界部を伝搬する表面波の分散関係をもとに、アンテナ長やアンテナ径が吸収周波数に及ぼす効果を明らかにするとともに、ガラス管で被覆した従来の標準型プローブとの比較を行った。その結果、標準型プローブに比べて被覆をしないプローブの方が吸収スペクトルの感度が高く、特に0.5Torr以上の高圧力領域では、その効果が著しく顕著であった。またアンテナ長が短く、アンテナ径が細くなるにつれて吸収周波数は高くなり、特にアンテナ径がシース幅と同程度以下まで細くなるとアンテナ径が吸収周波数に及ぼす影響は大きくなった。

Research Products

• [Publications] K.Nakamura 他2名: "Highly sensitive plasma absorption probe for measuring low-density high-pressure plasmas"Journal of Vacuum Science & Technology A. 21. 325-331 (2003)
• [Publications] K.Nakamura 他2名: "Novel Plasma Sensor Detecting Abnormal Density Variations in Reactors for Mass-Production"Proc.Int.Symp.Dry Process (DPS2003). 157-162 (2003)
• [Publications] K.Nakamura 他2名: "Measurement of Electron Density and Temperature with Plasma Absorption Probe"26th Int.Conf.Phenomena in Ionized Gases. 1. 185-186 (2003)