デスクトップ型コンビナトリアルプラズマナノプロセス解析装置の創成
背景
プラズマプロセスによる材料開発や微細加工技術の開発は、圧力・放電電力など装置外部バラメータの最適化で行われてきた。しかも、一回のプロセスで 一条件でしか評価を実施することはできず、プロセス条件の最適化には莫大な時間と費用を必要とする。例えば圧力、放電電力、バイアス電力、ガス組成をそれ ぞれ3条件ずつ変更したプロセス特性を評価するためには、34～81回のプロセスの実施が必要である。そこで本研究では、誰でも、どこででもプロセス技術 開発を行えるLabs on deskを目指し、デスクトップ型の超小型コンビナトリアプラズマプロセス解析装置を創生することで、プラズマエッチングプロセス開発のためのプロセス装 置の超コンパクト化(Labs on desk)、超低価格化、および開発時間とエネルギーの大幅な削減を実現することを目的としている。本装置は、傾斜プラズマを実現し、そのプラズマ内のラ ジカル及びイオン等密度など装置に依存しない内部パラメーターを空間的に計測する。そして、そのデータを基に有機low-k 薄膜のエッチング特性を2次元的に解析し、装置間の再現性を実現すると伴に、一度に多くの内部パラメーターに基づくプロセス特性を解析する。
図1 : コンビナトリアルプロセスのコンセプト
アプローチ
小型コンビナトリアル解析用プラズマとして直径10mmの上部電極(13.56MHz)と 40mmの下部電極(2MHz)で構成された容量結合型プラズマ源を構築した。そして、有機Low-k 薄膜エッチングの特性評価を目的にH2とN2の 混合ガスを用いてプラズマを生成した。ICCDカメラを用いて計測した発光空間分布の結果から40mmのステージ上に傾斜プラズマを形成できることを確認 する伴に、本小型プラズマ装置を用いることで、コンビナトリアル装置の実現の可能性を見出した。本研究室が開発した真空紫外吸収分光法(図２)やプローブ を用いて活性種の内部パラメーターおよび、それに基づくエッチング特性の空間分布など評価し、内部パラメーターによるエッチングの特性評価にためデータ ベースを構築する。
図2 : ラジカルモニタリングシステム