ウルトラクリーン・プラズマプロセスシステムの開発

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プラズマ反応室材料からの放出ガスを低減する材料技術及び表面不活性化技術を開発する目的に対しては、プラズマ反応室材料表面の不動態化膜として、NiF_2膜はフッ素系プラズマに対して良好なプラズマ耐性を有し、Cr_2O_3、CrF_2、電界研磨SUS316L、電界複合研磨SUS316L、コバ-ルは、水素プラズマに対して安定であることを明らかにしている。イオンエネルギとイオン照射量が精密に制御されたクリーンプラズマの生成技術を確立する目的に関しては、プラズマポテンシャルから見たインピーダンスを高くしたラングミュアプローブを開発し、プラズマポテンシャルの高周波成分の影響を受けずにプラズマパラメータを精密に測定できることを明らかにしている。さらに、上部電極とウェハ電極を有する二周波励起プラズマプロセス装置において、上部電極へのRFパワーによりプラズマ密度を制御し、ウェハ電極への異なる周波数のRFパワーによりウェハ表面に入射するイオンエネルギを制御し、ウェハへ入射するイオンエネルギとイオン照射量を独立にかつ精密に制御できることを確認している。クリーンプラズマ環境及びクリーンプラズマ条件で半導体プロセス実験を行い、プロセス性能を評価する目的に対しては、プラズマポテンシャルを精密制御することにより、反応室材料表面のスパッタを抑制して、試料表面への金属汚染を低減する最適プラズマ条件を明らかにしている。さらに、二周波励起プラズマプロセスで、Ta薄膜の形成を行い、イオンエネルギとイオン照射量でTaの結晶性を制御できることを明らかにしている。また、二周波励起プラズマプロセスで、Siの酸化を行い、Arイオンの運動エネルギを衝突により酸化種に与えて、酸化を促進させ、450℃のウェハ温度で10分間の酸化により5nmの厚さのデバイスグレードの酸化膜が得られることを実証している。