半導体プロセスにおける中性高次分子計測用電子付着質量分析法の開発

开发用于测量半导体工艺中中性高阶分子的电子附着质谱法

• 批准号: 14780384
• 负责人: 堤井 君元
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-14780384/
• 关键词: プラズマ; 半導体; エッチング; 薄膜; ダイヤモンド; 質量分析; 高分子; ラジカル

半導体薄膜微細加工、あるいは半導体薄膜堆積に用いられる反応性プラズマ中の高分子気相種検出のための電子付着質量分析法の開発、および他の各種質量分析法などを併用した反応性プラズマ内気相粒子種の全体像の把握を目的とした。プラズマ源には半導体エッチングおよび堆積に頻繁に用いられる電子サイクロトロン共鳴プラズマ、あるいは誘導結合型プラズマを使用した。フルオロカーボンガス(一部実験においてはメタンガス)を原料に用いて、プラズマOFF時に存在する中性高分子種に電子を付着して得られる負イオンシグナルについて調べた。原料ガス分子の負イオン以外に、解離性付着によって生ずるフッ素負イオンなどが観察された。照射する電子のエネルギーを、0から10eVの範囲で変化させて得られる負イオンシグナルのピーク位置と相対強度を、文献データと比較することにより、測定データの妥当性を確認した。このとき、観察された負イオンの最大分子量は原料ガス分子量以下であり、分子間重合はみられなかった。続いて、プラズマON時に同様に電子を付着させて得られる負イオンシグナルについて調べた。同じ質量をもつ負イオンについて、プラズマONおよびOFF時に観察されたシグナルを比較すると、プラズマON時はシグナル強度が全体的に増加し、ピーク位置は最大で数eV程度高エネルギー側にシフトしていた。このことからプラズマ内で分子種がさまざまな状態に励起されるために、電子付着断面積が増加し、付着の共鳴エネルギーが結果的に増加したことが分かった。全体的な傾向として、奇数のF原子を有する負イオンのシグナル強度が、偶数のF原子を有する負イオンより大きかった。このとき観察された負イオンの最大分子量(200-300)は原料ガス分子量より大きく、プラズマ内で分解とともに重合が進んでいることが確認できた。さらにこれら負イオンシグナルの強度は、容器内圧力が高い場合、プラズマ入力が小さい場合、ガス滞留時間が短い場合などに大きいことが分かった。この結果から、中性高分子気相種の生成と消滅のメカニズムを実験的に解明できることが示された。本研究結果は、半導体エッチングおよび薄膜堆積における電子付着質量分析法のその場観察法としての有用性を示すものである。

Semiconductor film microfabrication, あ る い は semiconductor thin film stack に with い ら れ る anti 応 sex プ ラ ズ マ の polymer 気 phase in the kind of 検 out の た め の electronic pay with quality analysis の open 発, お よ び he の various quality analysis な ど を and し た anti 応 sex プ ラ ズ マ 気 phase particles within the kind of の all purpose like の grasp を と し た. プ ラ ズ マ source に は semiconductor エ ッ チ ン グ お よ び accumulation に に frequently use い ら れ る electronic サ イ ク ロ ト ロ ン resonance プ ラ ズ マ, あ る い は type induction combined with プ ラ ズ マ を use し た. フ ル オ ロ カ ー ボ ン ガ ス (a be 験 に お い て は メ タ ン ガ ス) を に raw material with い て, プ ラ ズ マ OFF に exist す る neutral polymeric kind に electronic を pay the し て have ら れ る negative イ オ ン シ グ ナ ル に つ い て adjustable べ た. In addition to the ガス molecule of the raw material, the に dissociative charge of the によって biological ずるフッ is the negative and dissociative charge of the によって biological ずるフッ. Irradiation す る electronic の エ ネ ル ギ ー を, 0 か ら の 10 ev fan 囲 で variations change さ せ て have ら れ る negative イ オ ン シ グ ナ ル の ピ ー ク と を moral strength, phase literature デ ー タ と compare す る こ と に よ り, determining デ ー タ の justice を confirm し た. <s:1> と と と, 観 cha された negative <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> <s:1> maximum molecular weight raw material ガス below molecular weight であ った, intermolecular overlap みられな みられな った った. 続 い て, プ ラ ズ マ ON に with others pay the さ に electronic を せ て have ら れ る negative イ オ ン シ グ ナ ル に つ い て adjustable べ た. With じ quality を も つ negative イ オ ン に つ い て, プ ラ ズ マ ON お よ び OFF に 観 examine さ れ た シ グ ナ ル を compare す る と, プ ラ ズ マ ON は シ グ ナ ル が all に raised added し strength, ピ ー ク position は で largest number high degree of eV エ ネ ル ギ ー side に シ フ ト し て い た. こ の こ と か ら プ ラ ズ マ で molecules within a が さ ま ざ ま な state に wound up さ れ る た め に, electronic pay the sectional area が raised し, pay the の resonance エ ネ ル ギ ー が result of に raised し た こ と が points か っ た. The tendency of な と し て, odd の F atoms を す る negative イ オ ン の シ グ ナ ル が strength, even を の F atoms have す る negative イ オ ン よ り big き か っ た. こ の と き 観 examine さ れ た negative イ オ ン の molecular weight (200-300), largest は materials ガ ス molecular weight よ り big き く, プ ラ ズ マ で decomposition in と と も に overlap が into ん で い る こ と が confirm で き た. さ ら に こ れ ら negative イ オ ン シ グ ナ ル の は strength, container pressure high が い occasions, プ ラ ズ マ が into force small さ い occasions, ガ ス short retention time が い occasions な ど に big き い こ と が points か っ た. The に results of <s:1> ら, the generation of neutral polymer phase species <e:1> と, the elimination of <s:1> メカニズムを experiments に explanations で る る る とが とが とが show された. This study は, semiconductor エ ッ チ ン グ お よ び membrane accumulation に お け る electronic pay the quality analysis の そ の field 観 examine method と し て の usefulness を shown す も の で あ る.

项目成果

K.Teii, M.Mizumura, S.Matsumura, S.Teii: "Time- and space-resolved electric potentials in a parallel-plate radio-frequency plasma"Journal of Applied Physics. 93巻10号. 5888-5892 (2003)

K.Teii、M.Mizumura、S.Matsumura、S.Teii：“平行板无线电等离子体频率中的时间和空间分辨电势”《应用物理学杂志》第 93 卷，第 10 期。5888-5892 (2003)

Y.Kouzuma, K.Teii, K.Uchino, K.Muraoka: "Diamond nucleation density as a function of ion-bombardment energy in electron cyclotron resonance plasma"Physical Review B. 68巻6号. 064104 (2003)

Y.Kouzuma、K.Teii、K.Uchino、K.Muraoka：“金刚石成核密度作为电子回旋共振等离子体中离子轰击能量的函数”《物理评论 B》第 68 卷，第 6 期 064104 (2003)

K.Teii, H.Yoshioka, S.Ono, S.Teii: "Argon dilution effects on diamond deposition in electron cyclotron resonance plasma : a double probe study"Thin Solid Films. 437巻1-2号. 63-67 (2003)

K.Teii、H.Yoshioka、S.Ono、S.Teii：“氩稀释对电子回旋共振等离子体中金刚石沉积的影响：双探针研究”《固体薄膜》第 437 卷，第 63 期。 67（2003）

K.Teii, M.Hori, T.Goto: "Ion-to-CH_3 flux ratio in diamond chemical-vapor deposition"Journal of Applied Physics. 92巻7号. 4103-4108 (2002)

K.Teii、M.Hori、T.Goto：“金刚石化学气相沉积中的离子与 CH_3 通量比”《应用物理学杂志》第 92 卷，第 7 期。4103-4108 (2002)