低誘電率層間絶縁膜作製プラズマCVDの表面和周波発生振動分光による診断

使用等离子体CVD表面和频产生振动光谱诊断低介电常数层间绝缘膜生产

• 批准号: 12750269
• 负责人: 中村 敏浩
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750269/
• 关键词: 赤外レーザー多重反射分光; プラズマCVD; フルオロカーボン; ポリマー膜; 振動スペクトル; 量子化学計算; 分子軌道法; 負イオン; 低誘電率層間絶縁膜; 表面和周波振動分光; 赤外吸収分光法; 電子励起状態

赤外レーザー多重反射吸収分光法による表面反応診断システムを構築した。具体的には、表面多重反射計測のための光学系を独自に設計・開発した。この手法では測定感度を多重反射によりFT-IRに劣らないレベルにまで高めるとともに、波数掃引範囲を観測したい領域のみに限定した測定が可能である。振動スペクトルの測定により、表面反応層にどのような化学結合が、どのぐらいの量、生成しているのかを、圧力、ガス流量、RFパワー、バイアス電力などを変えながら調べることを試みた。基板表面に入射させる赤外光としてピコ秒レーザーパルスを用いることから、パルス変調プラズマと組み合わせた振動スペクトルの時間分解測定を行い、プラズマにさらされた基板表面で進行しているCVDの化学反応のダイナミクスを明らかにすることを目指して実験を進めた。また、上記の作業と並行して、ab initio分子軌道法に基づいてCVD原料であるフルオロカーボン分子の負イオン状態の量子化学計算による解析を行った。フルオロカーボン分子は電子付着断面積が大きく、生成される親分子あるいはフラグメントの負イオンはプロセス結果に大きな影響を与えているものと考えられる。フルオロカーボン負イオンのポリマー膜堆積に対する寄与を調べるために、CF_2付加エネルギーとC-F結合の解離エネルギーを中性種とアニオン種について計算し比較した。その結果、負イオン種へのCF_2付加の方が熱力学的に有利であり、この反応過程はポリマー膜成長への反応経路の一つとして十分に考えられることがわかった。

使用红外激光多重反射吸收光谱构建表面反应诊断系统。具体来说，我们已经设计并开发了一种用于表面多重反射测量值的光学系统。该技术允许通过多种反射提高测量敏感性，将其提高到不优于ft-ir的水平，还允许将波数扫描范围限制在仅观察到的区域的测量值。通过测量振动频谱，我们试图研究哪种化学键及其在表面反应层中产生的物质，同时变化，同时，压力，气体流量，RF功率，偏置功率等变化，由于使用了纯净的激光脉冲，因此在底物表面上用作红外光，我们在底板上进行了实验，我们在底座上进行了振动的实验，并将其用于振动量的振动，并在脉冲上进行了振动，并在质量上进行了振动的振动，并在质量上进行了振动，并将其同进群体组成序列群体兼容群体群体群体群体群体群体群体群体同进序列群体群体群体群体群体的相对元素在相机上进行了群体群体群体群体群体群体群体的相同。阐明CVD在暴露于血浆的底物表面上的化学反应的动力学。此外，与上述工作同时，我们根据量子化学计算，分析了氟化合物分子的负离子状态，这些含量是CVD材料，基于量子化学计算。据认为，碳碳分子具有较大的电子横截面区域，而产生的父分子或片段的负离子对过程结果具有重大影响。为了研究碳碳负离子对聚合物膜沉积的贡献，计算了CF_2的添加能和C-F键的分离能，并比较中性和阴离子物种。结果，发现将CF_2添加到负离子物种是热力学的，并且该反应过程可以被认为是聚合物膜生长的足够途径。

项目成果

H.Motomura, T.Nakamura, K.Tachibana: "Difference in Surface and Gas Phase Reaction between C_4F_8 and C_5F_8 Plasmas for SiO_2/Photo-Resist Selective Etching"Symposium Proceedings of the 15^<th> International Symposium on Plasma Chemistry(ISPC-15). 1719-1

H.Motomura、T.Nakamura、K.Tachibana：“Difference in Surface and Gas Phase Reaction Between C_4F_8 and C_5F_8 Plasmas for SiO_2/Photo-Resist Selective Etching”第十五届国际等离子体化学研讨会(ISPC)会议论文集

T.Nakamura,H.Motomura,K.Tachibana: "Quantum Chemical Study on Decomposition and Polymer Deposition in Perfluorocarbon Plasmas : Molecular Orbital Calculations of Excited States of Perfluorocarbons"Japanese Journal of Applied Physics. 40・2A. 847-854 (2001)

T.Nakamura、H.Motomura、K.Tachibana：“全氟化碳等离子体中分解和聚合物沉积的量子化学研究：全氟化碳激发态的分子轨道计算”日本应用物理学杂志40・2A（2001）。

T.Nakamura,K.Tachibana: "Quantum Chemical Study on Decomposition and Polymer Deposition in Perfluorocarbon Plasmas"Proceedings of Plasma Science Symposium 2001 (PSS-2001) and the 18^<th> Symposium on Plasma Processing (SPP-18). 173-174 (2001)

T.Nakamura，K.Tachibana：“全氟化碳等离子体中分解和聚合物沉积的量子化学研究”2001 年等离子体科学研讨会 (PSS-2001) 和第 18 次等离子体处理研讨会 (SPP-18) 的会议记录。

T.Nakamura, K.Tachibana: "Quantum Chemical Study on Negative Ions in Fluorocarbon Plasmas"Proceedings of the 25^<th> International Conference on Phenomena in Ionized Gases(XXV ICPIG). 145-146 (2001)

T.Nakamura、K.Tachibana：“氟碳等离子体中负离子的量子化学研究”第 25 届国际电离气体现象会议 (XXV ICPIG) 论文集。

K.Takahashi,A.Itoh,T.Nakamura,K.Tachibana: "Radical Kinetics for Polymer Deposition in Fluorocarbon (C_4F_8, C_3F_6 and C_5F_8) Plasmas"Thin Solid Films. 374・2. 303-310 (2000)

K.Takahashi、A.Itoh、T.Nakamura、K.Tachibana：“氟碳（C_4F_8、C_3F_6 和 C_5F_8）等离子体中聚合物沉积的自由基动力学”固体薄膜374・2。