ECRプラズマ生成の原理

ECRプラズマ生成の原理

磁界強度87.5mT(テスラ)の磁力線の周りを回転する電子は、2.45GHzの交流電界で共振し(Electron Cyclotron Resonance、電子サイクロトロン共鳴)、エネルギーを受け取って高速回転します。このため、放電が難しい低圧でもガス分子との衝突が起こり、効率よくプラズマが発生します。

高屈折率制御

  • 無電力、低ガス圧(0.01-0.2Pa)、高密度(5-10mA/cm²)
  • 基板表面への低エネルギー(10-30eV)大電流のイオン照射効果→無加熱、低ダメージで、緻密、平滑、高品質薄膜を形成

ECR 薄膜の物性

平滑性
平滑性

原子1個レベルの僅かな凹凸。(Al2O3膜のRmax = 0.48nm @ 膜厚100nm)

硬さ

SiN膜、カーボン膜はダイヤモンド並みの硬さ。

厳密さ
図

SiN膜の弗酸耐性はPECVD膜の10倍。水分や水素に対しても高いバリア性。SiN膜の水遮断特性(SiN膜被覆で確実に阻止)

図

Al2O3膜の水素バリア特性(バルク並みのバリア性)

優れた光学特性
光学特性

高精度な屈折率制御。高い光透過性。(SiO2、SiN、AI2O3、AlN、Ta2O5、ZrO₂など)

不純物フリー

高純度ターゲットとガスを原料とし、反応生成物(H、F、CIなど)無く、高純度。

高配合性

AIN膜、MgO膜などの配向性。低抵抗TiN膜、α-Ta膜。

被膜性

低ガス圧、高イオン化率、傾斜回転成膜により、一般のスパッタよりも段差被覆性が高い。

高耐圧

バルク並みの高耐圧絶縁膜。SiO2、Al2O3膜などは10MV/cm(1000℃熱酸化膜並み)。

低損傷
図

ECR-SiO₂膜を用いたMOSキャパシタの C-V特性(無加熱ECR酸化で優れた界面特性を実現)MOSキャパシタの界面準位、界面電荷が小さい。

高誘電率

メタルモード成膜により界面酸化膜の形成を抑制。


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