【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.29】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22NU0244
利用課題名 / Title
プラズマ中の原子状ラジカル解析
利用した実施機関 / Support Institute
名古屋大学
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）その他/Others（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
原子,ラジカル,分光計測
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
竹田 圭吾
所属名 / Affiliation
名城大学理工学部電気電子工学科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
名古屋大学 低温プラズマ科学研究センター 近藤 博基 准教授
利用形態 / Support Type
（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NU-234：ICPエッチング装置
NU-235：超高密度大気圧プラズマ装置
NU-240：in-situプラズマ照射表面分析装置
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
プラズマを用いた微細加工プロセスは、半導体デバイスの製造工程において欠かすことのできない基幹技術である。そのためデバイスの更なる高性能化に向け、本技術の更なる高精度かつ微細化が強く求められている。この課題の達成には、プラズマ内で生成される粒子の反応を定量的に把握し、制御することが必要である。本研究では、プラズマが照射されているステージ表面およびその付近における水素原子の挙動の定量的な理解を目的とし、誘導結合型水素プラズマから供給される水素原子のステンレス製ステージ表面付近の空間密度分布を、真空紫外吸収分光法（VUVAS）により計測した。
実験 / Experimental
本研究で使用した実験装置図をFig.1に示す。本装置は計測対象である誘導結合型プラズマ源とそれから300 mmの位置に直径200 mmのステンレス製ステージ（円形）により構成され、マイクロ放電ホローカソードランプ（MHCL）を光源とした真空紫外吸収分光計を備えている。計測対象である誘導結合型プラズマ源に水素ガスを流量50 sccmで導入し、チャンバー内の圧力を5 Paで固定した条件下において、誘導結合型プラズマ源のアンテナにRFパワー（13.56 MHz）を200 Wを印加し、プラズマを生成した。MHCLから放出される水素原子のLyman α線（波長：121.56nm）を、生成した誘導結合型水素プラズマ内に入射し、その透過光強度から求まる水素原子による光吸収率から絶対密度を算出した。本研究では、MHCLから放出された真空紫外光がチャンバー内を通過する位置をFig.1に示すようにスキャンすることで、ステンレスステージ上の水素原子密度を空間的に計測した。
結果と考察 / Results and Discussion
Fig.2に計測位置をプラズマ源からステンレス製ステージ（Fig. 2に示す、プラズマ現から300mmの位置）までの間で変化させ計測した水素原子密度の空間分布を示す。ステンレス製ステージに近づくにつれ水素原子の密度は徐々に減少する傾向が確認できた。この減少傾向はステージ表面において水素原子は、再結合等により一定の表面損失確率で消失していることを示しており、本結果から得られたステンレスステージ上での水素原子の表面損失確率は、約0.11程度であった。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 Schematic diagram of experimental setup.
Fig. 2 Spatial distribution of hydrogen atom density above SUS stage surface.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
共同研究者：国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学低温プラズマ科学研究センター・近藤博基准教授
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- (1) 増田和史，竹田圭吾，平松美根男，“真空紫外吸収分光法を用いた誘導結合型リモート水素プラズマにおけるSUSステージ表面上の水素原子の空間分布計測”2022年 第83回応用物理学会秋季学術講演会, 令和4年9月23日．
- (2) K. Masuda, K. Takeda, M. Hiramatsu, “Spatial distribution of hydrogen atom density above stainless-steel surface in inductively coupled remote H2 plasma measured by vacuum ultraviolet absorption spectroscopy” 2022 International Symposium on Dry Process, November 25, 2022.
- (3) K. Takeda, K. Masuda, M. Hiramatsu, “Surface loss probability of H atom on SUS surface continuously-irradiated by inductively coupled remote H2 plasma” ISPlasma2023/IC-PLANTS2023, March 9, 2023.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件