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[[SiO2Etch]] *第4章 エッチング表面反応のその場解析 **4.1 序 **4.1.1 本章の構成 　フルオロカーボンプラズマによるシリコン酸化膜エッチング... 　シリコン酸化膜エッチング表面反応では，表面反応がデポジ... 　エッチング中の表面を赤外分光法を用いて“その場”観察して... 　プラズマから入射するイオン，ラジカル，電子，光子などの... **4.1.2 研究方針 　高い加工性能を得る条件探索とその安定した制御のためには... 　これまでに，エッチング表面では 1. エッチング中の表面にはa-C:F 膜が形成され， 2. そのa-C:F 膜はエッチング中に定常的な膜厚をもち， 3. その定常膜厚とエッチング速度は逆相関の関係をもつ と報告されてきた．これらの知見の多くはエッチング後に分析... 1. エッチング中に定常膜厚となる遷移過程， 2. 定常膜厚の決定機構， 3. 膜形成がある下でのエッチング反応 に関する微視的な議論は不十分である．エッチング現象は最表... 1. “その場時間分解”の観察手段を確立すること， 2. 定常状態へ移行する遷移過程を解析すること， 3. エッチングの支配的な要因を解明すること， を挙げ，この研究を進めた． **4.2 エッチング中表面のその場観察 **4.2.1 背景～エッチング中のその場観察 　これまでにエッチング最中のa-C:F 膜の堆積挙動を“その場時... 　そのため，a-C:F 膜の堆積とSiO2 のエッチングが分離して観... 1. 通常よりも反射回数を増やしたATR法で高感度し， 2. CF とSiO の光学応答を解析して薄いSiO 膜をもつ試料構造... 3. ATRプリズム温度と全反射条件での減衰を低減し， 4. ATRプリズムにGe 材料をもちいる などのアイディアで，この観察に成功した．ここでは，得られ... **4.2.2 実験 　実験装置の概略を図4.1 に示す．ガス導入装置と真空排気装... 　電極に設置した試料の表面を赤外全反射吸収分光（IR-ATR）... ***試料作成 　これまでの報告でも感度が不十分と考えられたので，通常も... 　また，シリコン酸化膜の吸収係数が非常に大きく，10nm 以上... **4.2.3 結果～その場観察 　Ar 希釈したc-C4F8 ガスをRF 電力を下げて放電し，基板バイ... 図4.2 a-C:F 膜の堆積過程のその場IRATR 観察結果 　次に，この表面堆積したa-C:F 膜を酸化性プラズマで除去し... 図4.3 フルオロカーボンプラズマによるシリコン酸化膜のエッ... **4.2.4 解析 　一般的に赤外分光では得られたピーク強度はLambert-Beer 則... 　スペクトルシミュレーションは図4.4(b) に示すような薄膜の... 　ATR法でのピーク強度I は，図4.4(a) に示す反射率r と透過... （式） で与えられる．吸光度A の定義から （式） が求められる．第一項はプリズムの内部吸収と裏面反射で決ま... 　このATRピーク強度の内部反射回数依存性を図4.5 に示す．点... 図4.5 内部反射回数による吸光度の増加傾向 　ATR プリズムを用いて実験条件と同じになるような積層構造... 図4.6 SiO2 ピーク強度の膜厚依存による飽和傾向 　次に，Ge 基板上にa-Si を堆積した上にa-C:F 膜が形成され... 図4.7 a-C:F 膜堆積結果の本測定条件での計算スペクトル 　十分薄いSiO2 がエッチングされる間にその表面にa-C:F 膜が... ***スペクトルのピーク分離 　観察結果のスペクトルはピークのオーバーラップにより複雑... 図4.9 基板温度変化によるベースラインシフト 　観察結果からスペクトル分離した結果の典型例を図4.10 に示... 図4.10 スペクトル分離の典型的な結果 　時間分解能をあげているために，ピーク形状の細かい変化を... 図4.11 SiO とCF のエッチング開始からの時間変化 ***赤外ピークの時間変化～a-C:F 膜形成モデル 　エッチング中の表面にa-C:F 膜が堆積し定常膜厚に達する機... （式） で与えられる．ここで，R は速度定数（nm/min），dep，spu は... （式） で与えられる．ここで，Rbulkspu はバルクのスパッタリング速... 　スパッタリング速度の検討を行うためにa-C:F 膜のスパッタ... 図4.12 a-C:F 膜のAr プラズマスパッタリング過程の観察 　バルクスパッタリング速度は自己バイアス電圧の増大にとも... 　堆積速度の検討を行うためにベアシリコン面上にa-C:F 膜が... 図4.13 Si 面上のa-C:F 膜堆積過程の観察結果 図4.14 バイアスが–200V の時のSiO2 エッチング中の表面観察... 図4.15 バイアスが–630V の時のSiO2 エッチング中の表面観察... 　SiO ピークの減少速度から酸化膜のエッチング速度は24 ± 5 ... 図4.16 SiO2 エッチング中の表面観察のスペクトル分離によるC... 　これまでの実験装置で得られた結果から通常のエッチング装... **4.2.5 まとめ 　平行平板エッチング装置を用いたシリコン酸化膜エッチング...

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[[SiO2Etch]] *第4章 エッチング表面反応のその場解析 **4.1 序 **4.1.1 本章の構成 　フルオロカーボンプラズマによるシリコン酸化膜エッチング... 　シリコン酸化膜エッチング表面反応では，表面反応がデポジ... 　エッチング中の表面を赤外分光法を用いて“その場”観察して... 　プラズマから入射するイオン，ラジカル，電子，光子などの... **4.1.2 研究方針 　高い加工性能を得る条件探索とその安定した制御のためには... 　これまでに，エッチング表面では 1. エッチング中の表面にはa-C:F 膜が形成され， 2. そのa-C:F 膜はエッチング中に定常的な膜厚をもち， 3. その定常膜厚とエッチング速度は逆相関の関係をもつ と報告されてきた．これらの知見の多くはエッチング後に分析... 1. エッチング中に定常膜厚となる遷移過程， 2. 定常膜厚の決定機構， 3. 膜形成がある下でのエッチング反応 に関する微視的な議論は不十分である．エッチング現象は最表... 1. “その場時間分解”の観察手段を確立すること， 2. 定常状態へ移行する遷移過程を解析すること， 3. エッチングの支配的な要因を解明すること， を挙げ，この研究を進めた． **4.2 エッチング中表面のその場観察 **4.2.1 背景～エッチング中のその場観察 　これまでにエッチング最中のa-C:F 膜の堆積挙動を“その場時... 　そのため，a-C:F 膜の堆積とSiO2 のエッチングが分離して観... 1. 通常よりも反射回数を増やしたATR法で高感度し， 2. CF とSiO の光学応答を解析して薄いSiO 膜をもつ試料構造... 3. ATRプリズム温度と全反射条件での減衰を低減し， 4. ATRプリズムにGe 材料をもちいる などのアイディアで，この観察に成功した．ここでは，得られ... **4.2.2 実験 　実験装置の概略を図4.1 に示す．ガス導入装置と真空排気装... 　電極に設置した試料の表面を赤外全反射吸収分光（IR-ATR）... ***試料作成 　これまでの報告でも感度が不十分と考えられたので，通常も... 　また，シリコン酸化膜の吸収係数が非常に大きく，10nm 以上... **4.2.3 結果～その場観察 　Ar 希釈したc-C4F8 ガスをRF 電力を下げて放電し，基板バイ... 図4.2 a-C:F 膜の堆積過程のその場IRATR 観察結果 　次に，この表面堆積したa-C:F 膜を酸化性プラズマで除去し... 図4.3 フルオロカーボンプラズマによるシリコン酸化膜のエッ... **4.2.4 解析 　一般的に赤外分光では得られたピーク強度はLambert-Beer 則... 　スペクトルシミュレーションは図4.4(b) に示すような薄膜の... 　ATR法でのピーク強度I は，図4.4(a) に示す反射率r と透過... （式） で与えられる．吸光度A の定義から （式） が求められる．第一項はプリズムの内部吸収と裏面反射で決ま... 　このATRピーク強度の内部反射回数依存性を図4.5 に示す．点... 図4.5 内部反射回数による吸光度の増加傾向 　ATR プリズムを用いて実験条件と同じになるような積層構造... 図4.6 SiO2 ピーク強度の膜厚依存による飽和傾向 　次に，Ge 基板上にa-Si を堆積した上にa-C:F 膜が形成され... 図4.7 a-C:F 膜堆積結果の本測定条件での計算スペクトル 　十分薄いSiO2 がエッチングされる間にその表面にa-C:F 膜が... ***スペクトルのピーク分離 　観察結果のスペクトルはピークのオーバーラップにより複雑... 図4.9 基板温度変化によるベースラインシフト 　観察結果からスペクトル分離した結果の典型例を図4.10 に示... 図4.10 スペクトル分離の典型的な結果 　時間分解能をあげているために，ピーク形状の細かい変化を... 図4.11 SiO とCF のエッチング開始からの時間変化 ***赤外ピークの時間変化～a-C:F 膜形成モデル 　エッチング中の表面にa-C:F 膜が堆積し定常膜厚に達する機... （式） で与えられる．ここで，R は速度定数（nm/min），dep，spu は... （式） で与えられる．ここで，Rbulkspu はバルクのスパッタリング速... 　スパッタリング速度の検討を行うためにa-C:F 膜のスパッタ... 図4.12 a-C:F 膜のAr プラズマスパッタリング過程の観察 　バルクスパッタリング速度は自己バイアス電圧の増大にとも... 　堆積速度の検討を行うためにベアシリコン面上にa-C:F 膜が... 図4.13 Si 面上のa-C:F 膜堆積過程の観察結果 図4.14 バイアスが–200V の時のSiO2 エッチング中の表面観察... 図4.15 バイアスが–630V の時のSiO2 エッチング中の表面観察... 　SiO ピークの減少速度から酸化膜のエッチング速度は24 ± 5 ... 図4.16 SiO2 エッチング中の表面観察のスペクトル分離によるC... 　これまでの実験装置で得られた結果から通常のエッチング装... **4.2.5 まとめ 　平行平板エッチング装置を用いたシリコン酸化膜エッチング...

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