プラズマ技術の基礎とドライエッチングへの応用

産業界で利用されるプラズマに関し、基礎から講演します。プラズマ中に生成される電子、イオン、ラジカルのふるまいについてお話します。産業界のプラズマは低温プラズマと呼ばれていますが、その低温プラズマの基本的な性質について説明します。 　産業界では、容量結合プラズマ (CCP) や誘導結合プラズマ (ICP) 、電子サイクロトロン共鳴 (ECR) プラズマが利用されています。これらのプラズマ源の特長について説明します。 　プラズマの応用例として、ドライエッチングについて説明します。エッチングプロセスは複雑ですが、ラジカルやイオンの役割を知れば、理解できます。ドライエッチングの中でも微細加工が可能な技術である反応性イオンエッチング (RIE) について説明します。ラジカルと高エネルギーイオンの役割に基き、RIEのプロセスを説明します。最後にスパッタエッチングのエッチング速度を求める演習を行います。

1. プラズマを利用している分野
   1. プラズマを用いてできること
   2. プラズマプロセシングについて:プラズマの産業界への応用
2. 産業界におけるプラズマの基礎的性質
   1. 産業界におおけるプラズマ:電子密度 (プラズマ密度) と電子温度
   2. 放電について、放電の起こり易さ
   3. プラズマ技術の用語と単位
3. プラズマ中に生成される粒子:電子、イオン、ラジカル
   1. 電離度と解離度について
   2. 電子、イオン、ラジカルについて
   3. 電離、解離と電子エネルギー分布:プラズマ中の電子の役割について
   4. プラズマプロセシング:物理的プロセスと化学反応を伴うプロセス
4. 無磁場のプラズマと磁化プラズマ
   1. プラズマは反磁性:磁場を印加するとプラズマの性質が変わる
   2. プラズマ振動数 (周波数) 、衝突周波数、サイクロトロン (ラーモア) 周波数について
   3. ドリフトについて
   4. プラズマ装置の種類と用途
5. 容量結合プラズマ (CCP) とCCPの応用
   1. CCP装置:歴史のあるプラズマ
   2. CCPの応用:エッチングの場合とCVDの場合
   3. CCP装置の等価回路
6. 誘導結合プラズマ (ICP) とICPの応用
   1. ICP装置:高密度プラズマの例 その1
   2. 生産性向上のための高密度プラズマ源
   3. ICP装置の等価回路
7. 磁気中性線放電 (NLD) プラズマ:誘導結合型磁化プラズマの例
   1. NLDプラズマ装置:高密度プラズマの例 その2
   2. NLDプラズマ装置の等価回路
8. マイクロ波プラズマ、電子サイクロトロン共鳴 (ECR) プラズマ
   1. ECRプラズマ生成の条件
   2. ECRプラズマ装置:高密度プラズマの例 その3
   3. プラズマ中の波動、CMA図 (プラズマ中の波動の図)
   4. ECRプラズマを生成するためには:プラズマ物理の基礎
9. シース:プラズマプロセシングで重要なシースについて
   1. プラズマ、固体表面とシース:シースの性質、役割および重要性
   2. RFバイアス印加とイオンエネルギーの制御
10. プラズマ計測診断技術、プラズマ装置のモニタリング技術
    1. ラングミュアプローブ、静電プローブ:プラズマ密度の計測
    2. プラズマ装置に発生する高電圧の計測
       1. RFアンテナに発生する高電圧の計測
       2. ウエハ表面における Vpp、Vdc の計測:モニタリング
11. ドライエッチング
    1. スパッタエッチング:物理的エッチング
    2. プラズマエッチング:化学反応を伴うエッチング
    3. 反応性イオンエッチング (RIE) :微細加工のために
12. 反応性イオンエッチング (RIE) :微細加工を実現する方法
    1. RIEはイオンアシストエッチング:ラジカルとイオンの役割
    2. ラジカルは等方的、イオンは異方的
    3. フラックスについて:ラジカルフラックスとイオンフラックス
13. RFバイアスについて
    1. 高エネルギーイオンはシースで作られる
    2. 基板へ入射するイオンフラックスの状態:イオンフラックスのエネルギー分布
    3. エッチングプロセスとイオンエネルギーの関係
14. 反応性イオンエッチング (RIE) :微細加工のために
    1. ラジカルと高エネルギーイオンが同時に照射される場合
    2. ドライエッチングにおける表面反応のモデル
    3. 酸化膜SiO2のRIEの実例
    4. エッチング速度の比較:スパッタエッチングとRIE
15. 思考実験:スパッタエッチングをやってみましょう (演習)
    1. 固体表面に存在する原子の数 (面密度)
    2. イオンフラックスとイオンエネルギーの条件
    3. スパッタエッチングの場合のエッチング速度の計算
16. まとめ
    • プラズマ技術、プラズマ装置関連技術、エッチング技術のまとめ
• 質疑応答