プロセッシングのための磁気中性線放電(NLD)プラズマの振舞に関する研究

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プロセッシングのための磁気中性線放電(NLD)プラズマの振舞に関する研究

フォーマット:
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
タイトル(他言語):
Studies of Electron Behavior in Magnetic Neutral-Loop Discharge (NLD) Plasmas for Processing Applications
責任表示:
村岡 克紀(九州大学・大学院・総合理工学研究科・教授)
MURAOKA Katsunori(九州大学・大学院・総合理工学研究科・教授)
本文言語:
日本語
研究期間:
1996-1998
概要(最新報告):
本研究では、磁気中性線放電(NLD)プラズマの生成機構や物理的特性の解明を理論的および実験的に行った。また、NLDプラズマをプロセスへ応用し、酸化膜に対しての高速・超均一・超微細なエッチング特性を評価した。まず、2次元的な電磁場配位を用いてNLDにおける電子挙動を理論的にモデル化した。このNLの周りで電子はカオス的運動をし、無衝突領域においても高周波電場より効率的な加熱を受けることを示した。次に実験により、NL周りでの電子挙動について調べた。その結果、NLDプラズマ内の励起・電離はNL上で集中的に起こり、NL上での電子の加熱がNLDプラズマの生成に本質的役割を果たしていることを明らかにした。これらの実験結果は、上記の2次元的理論モデルによる解析結果と一致するものであったが、プラズマ生成効率の磁場勾配依存性については、実験結果と2次元モデルでは矛盾が生じた。すなわち、NL周りでの磁場勾配が小さい程2次元モデルではプラズマの生成が頻繁になることが予想されたが、実験的にはある有限の磁場勾配の値に対してプラズマ生成が最大となった。この矛盾を解消するため、3次元的な電磁場配位モデルを提案するとともに、これに電子衝突および高周波誘導電界の空間的減衰の効果を取り入れた。このモデルにより、プラズマ生成効率を最大とする磁場勾配の存在が示され、その最適値は実験結果と一致するものであった。これにより、NLD装置設計の指針が得られた。応用に関しては、NLDプラズマを用いたシリコン酸化膜エッチングの特性を調べた。エッチ速度として約1μm/minが得られた。また、ホールパターンをエッチングした時の穴は垂直形状が得られた。これらエッチ速度とホール形状共に、同一条件下においてICPでエッチングしたときのものより優れた結果であった。さらに、スパッタリング用途への応用のため、容量結合方式のNLDを提案した。 続きを見る
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