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4.4.6 イオン密度の低減、及びSi例)02による損傷の抑制
基板への入射イオンのエネルギー、電流量を低減することが損傷抑制に対して効 果的であると考えられる。ガス圧力の増加は、電子温度の低下をもたらす為、基板 八のイオン衝撃エネルギー、電流量を低減させる しかし今回使用した ICP装置で は水素ガスでは5Paが最大圧力であり、これ以上の圧力増加は出来なかった。
基板への入射イオン損傷を低減する手法のーっとして、基板をプラズマ生成部よ り離したダウンフローの状態で照射することが考えられる [13]。水素プラズマ中に おける水素イオンの電子との再結合係数はおよそ 10・llcm3/s旬、水素ラジカルと水素 ラジカノレの再結合係数は 10・3cm3/sec程度である [14]。従ってプラズマ生成部から基 板を離すことによりプラズマが拡散してくる聞にイオンがラジカル密度に比べて大 きく低下し、イオン損傷を低減する。 Fig.4. 17にプラズマ照射時の基板の位置を 200mm、350mmとしたときの TDDB特性を示す。 TDDB特性にほとんど改善は見ら れなかった。これは、元々の基板位置がすでに 200mmアンテナより離れており、ダ ウンフローの状態にあったため基板を離した効果があまりはっきり現れなかったと も考えられる。
( a )
0 0 0
0 0 0
0 0 0
0 0 0 0 0
0 0
。
01 ∞
8 0
20 60 40
( ゆ
か )
・ む
ロ ヨ
凶
1 0
・11 0 0 I n j e c t e d e l e c t r o n ( 0 c m 2 )
。
Fig. 4. 17. TDDB characterIstics ofthe Si02 as a par出neterof subs廿ate position企omantenna in the plぉmaexposure. (a) without plasma expo‑ sure. (b) with exposure at 200mm down仕omantenna. ( c) wi出 expo‑
Sぽ eat 350mm down from antenna. Gas pressure wぉ 3Pa rfbias wぉ
not applied.
そこで、基板へのイオン損傷を低減する別の手法として、基板ホルダにカバープ Fig. 4. 18に基板ホノレダカバーを図示する。 2 レートを被せてプラズマに照射した。
章において示したように今回使用した ICP装置において、放電ガスは放電管上部の エンドプレートより導入され下部より
TMP
により排気される。従ってプラズマの流 れは、上から下に流れており、 Fig.4. 18に示すように基板上部にカバープレートを プラズマが基板に直接照射されなくなり、基板位置では水素ラジカ 被せることで、ルに比較して水素イオン密度が非常に小さくなる。
Fig. 4. 19はカバープレートをしてプラズマに照射した Si02のTDDB特性を示した と比較して、
(Fig. 4. 16) カバープレートをすることにより、ないとき
ものである。
しカミし、
カバープレートをす 50%の故障確率までの通過電荷量で O.13C/cm2から O.3C/cm2に改善された。
依然プラズマ非照射と比較すると 1/4程度の通過電荷量である。
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ると水素ラジカルに比較しイオン密度は非常に小さくなっていると考えられるので、
水素ラジカルの還元作用による弱い Si・0結合の切断など Si02の水素化よる損傷の影 響もかなりあると考えられる。また、カバープレートにより、洗浄レートは大幅に 低下した。カバープレートをしたときのノボラック系レジストのエッチングレート はsA/minと無いときと比較し 1/10程度に減少した。しかし、非常に小さいエッチ ングレートではあるが、有機物は除去された。
Plasma flow
Substrate
Fig. 4. 18. Schematic figure of the holder cover for the ion damage reduction. H radicals were only exposed to the substrate.
0 0 0 0 0 0 0 0
(a)3
0 0 0 0 0
0 0