超高精度プラズマプロセス用オンウエハーモニタリングシステムの構築

超高精度等离子体工艺片上监控系统构建

• 批准号: 14655030
• 负责人: 寒川 誠二
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655030/
• 关键词: オンウエハモニタリング; プラズマプロセス; 光照射損傷; マイクロマシン; センサー; イオンエネルギー分布; 電子エネルギー分布; 側壁導電性; 微細加工; 薄膜堆積; モニタリング; オンウエハーモニタリング; イオンエネルギー; フォトン; 蓄積電荷量

LSIプロセスおよびマイクロマシン技術をもとにプラズマモニタリング用マイクロセンサー(阻止電界型イオンエネルギーアナライザー、電子エネルギーアナライザー、フォトン検出器、マイクロ分光器、側壁導電性測定プローブ)を開発した。以下に実績をのべる。1.阻止電界型イオンエネルギーアナライザー電極用Al、電極間絶縁用のSiO2の材料を交互に積層させて、これにコンタクトホールを形成し、阻止電界型のイオンエネルギーアナライザーを試作した。電子阻止電極に電圧を加え、コレクタ電極に流れる電流のI-V特性からイオンエネルギー分布を評価することに成功した。イオンエネルギーのピークは30V程度であり、プラズマの空間電位より見積もられる値と一致した。2.電子エネルギーアナライザーシリコン基板状に電極パッドを作成し、これに絶縁膜を堆積させ、その後コンタクトホールを形成する。本センサーを用いてI-V特性からウェハ上のパターン内に入射する電子のエネルギーを評価することに成功した。ウェハ上で検出される電子のエネルギーはプラズマ中のものより高く現れた。3.フォトン検出器絶縁膜中にそのバンドギャップよりも高いエネルギーの光が入射すると電子-正孔対が生成する。このホールを絶縁膜中に作製した電極にバイアスをかけてホール電流として測定する。各種絶縁膜構造に対して、プロセスガスを変えて測定を行った。ホール電流の大小が光照射によるデバイスダメージと大きな相関があることが明らかになった。4.マイクロ分光器光導波路、回折構造、光検出器を集積して、マイクロ分光器を試作した。光導波試験により、入射光が波長ごとに分解され、分光された光が光検出器により検出されることを確認した。5.側壁導電性測定プローブコンタクトホールエッチング時にホール側壁に形成される保護膜(フロロカーボン膜)の導電性を測定するためのプローブを作製した。本プローブにより側壁保護膜(フロロカーボン膜)に導電性があることがはじめて分かった。

LSI プ ロ セ ス お よ び マ イ ク ロ マ シ ン technology を も と に プ ラ ズ マ モ ニ タ リ ン グ with マ イ ク ロ セ ン サ ー type (stop electricity industry イ オ ン エ ネ ル ギ ー ア ナ ラ イ ザ ー, electronic エ ネ ル ギ ー ア ナ ラ イ ザ ー, フ ォ ト ン 検 extractor, マ イ ク ロ optical splitter, wall conductivity measurement プ ロ ー ブ) を open 発 し た. The following に achievements を に べる べる. 1. Stop type electric industry イ オ ン エ ネ ル ギ ー ア ナ ラ イ ザ ー electrode with Al, never try between electrodes with の SiO2 の material を interaction に horizon さ せ て, こ れ に コ ン タ ク ト ホ ー ル を の し, prevent electric industry pattern イ オ ン エ ネ ル ギ ー ア ナ ラ イ ザ ー を attempt し た. Electronic block electrode に electricity 圧 を え, コ レ ク タ electrode に flow れ る current の I - V characteristic か ら イ オ ン エ ネ ル ギ ー distribution を review 価 す る こ と に successful し た. イ オ ン エ ネ ル ギ ー の ピ ー ク は 30 v degree で あ り, プ ラ ズ マ の space potential よ り see product も ら れ る numerical と consistent し た. 2. Electronic エ ネ ル ギ ー ア ナ ラ イ ザ ー シ リ コ ン base slab に electrode パ ッ ド を し, consummate こ れ に never try membrane を accumulation さ せ, そ の after コ ン タ ク ト ホ ー ル を form す る. This セ ン サ ー を with い て I - V features か ら ウ ェ ハ on の パ タ ー ン within に incident す る electronic の エ ネ ル ギ ー を review 価 す る こ と に successful し た. On ウ ェ ハ で 検 out さ れ る electronic の エ ネ ル ギ ー は プ ラ ズ マ in の も の よ り high く now れ た. 3. フ ォ ト ン 検 extractor never try in membrane に そ の バ ン ド ギ ャ ッ プ よ り も high い エ ネ ル ギ ー の が incidence す る と electronic - is pore が seaborne す る. こ の ホ ー ル を never try に in membrane system し た electrode に バ イ ア ス を か け て ホ ー ル current と し て determination す る. The various membrane structures に were used to determine て and プロセスガスを variations えて を and った. ホ ー ル current の size が light に よ る デ バ イ ス ダ メ ー ジ と big き な phase masato が あ る こ と が Ming ら か に な っ た. 4. The optical guide path of the <s:1> <s:1> ロ ロ beam splitter, the back-refraction structure, the を accumulation of the optical 検 output, the を trial production of the <s:1> <s:1> ロ ロ ロ beam splitter, and the た た. Optical wave test に よ り, incident light wavelength が ご と に decomposition さ れ, spectral さ れ た が light 検 extractor に よ り 検 out さ れ る こ と を confirm し た. 5. Wall conductivity measurement プ ロ ー ブ コ ン タ ク ト ホ ー ル エ ッ チ ン グ when に ホ ー ル sidewall に form さ れ る protective film (フ ロ ロ カ ー ボ ン film) の conductivity determination of を す る た め の プ ロ ー ブ を cropping し た. This プ ロ ー ブ に よ り side protective film (フ ロ ロ カ ー ボ ン film) に conductivity が あ る こ と が は じ め て points か っ た.

项目成果

寒川誠二: "Generating high-efficiency neutral beams by using negative ions in an ICP source"Journal of Vacuum Science and Technology. A25(5). 1566 (2002)

Seiji Samukawa：“在 ICP 源中使用负离子产生高效中性束”《真空科学与技术杂志》A25(5) (2002)。

寒川誠二: "Estimation of dissociation degree of N2 in an ICP by vacuum ultraviolet emission spectroscopy"Journal of Applied Physics. 92. 2990 (2002)

Seiji Samukawa：“通过真空紫外发射光谱法估算 ICP 中 N2 的解离度”应用物理学杂志 92. 2990 (2002)。

T.Shimmura: "Effects of fluorocarbon gas species on electrical conductivity and chemical structure of deposited polymer in SiO_2 etching processes"J.Vac.Sci.Technol.B. 22. 533-538 (2004)

T.Shimmura：“碳氟化合物气体种类对 SiO_2 蚀刻过程中沉积聚合物的电导率和化学结构的影响”J.Vac.Sci.Technol.B。

T.Shimmura: "Mitigation of accumulated electric charge by deposited fluorocarbon film during SiO_2 etching"J.Vac.Sci.Technol.A. 22. 433-436 (2004)

T.Shimmura：“SiO_2 蚀刻过程中沉积的氟碳薄膜对累积电荷的缓解”J.Vac.Sci.Technol.A。