プラズマ技術の基礎とドライエッチングへの応用

セミナー趣旨

　産業界で利用されるプラズマに関し、基礎から講演します。プラズマ中に生成される電子、イオン、ラジカルのふるまいについてお話します。産業界のプラズマは低温プラズマと呼ばれていますが、その低温プラズマの基本的な性質について説明します。
　産業界では、容量結合プラズマ（CCP）や誘導結合プラズマ（ICP）、電子サイクロトロン共鳴（ECR）プラズマが利用されています。これらのプラズマ源の特長について説明します。
　プラズマの応用例として、ドライエッチングについて説明します。エッチングプロセスは複雑ですが、ラジカルやイオンの役割を知れば、理解できます。ドライエッチングの中でも微細加工が可能な技術である反応性イオンエッチング（RIE）について説明します。ラジカルと高エネルギーイオンの役割に基き、RIEのプロセスを説明します。最後にスパッタエッチングのエッチング速度を求める演習を行います。

受講対象・レベル

　プラズマを利用する若手エンジニア、プラズマ装置を開発・設計・製造する若手エンジニア、半導体デバイス・電子部品メーカの若手エンジニア、半導体製造装置メーカ・電子部品製造装置メーカの若手エンジニア、プラズマ技術の基礎を学びたい方。プラズマのドライエッチングへの応用を学びたい方、プラズマを使用している大学生・大学院生など。

習得できる知識

１．産業界で利用される低温プラズマの基礎的な性質が理解できます。
２．産業界で利用されている各種プラズマ装置の特長が理解できます。
３．プラズマプロセシングで重要な、シースに関する知識が習得できます。
４．プラズマパラメータに関する知識が習得できます。
５．プラズマの応用例として、ドライエッチング技術の基礎が理解できます。
６．微細加工が可能な反応性イオンエッチング（RIE）の基礎知識が習得できます。

セミナープログラム

１．プラズマを利用している分野
　1-1　産業界のプラズマの写真
　1-2　プラズマを利用してできること
　1-3　プラズマプロセシングについて：プラズマの産業界への応用

２．産業界におけるプラズマの基礎的性質
　2-1　低温プラズマについて
　2-2　産業界におけるプラズマ：電子密度（プラズマ密度）と電子温度
　2-3　放電について、放電の起き易さ
　2-4　プラズマ技術の用語と単位

３．プラズマ中に生成される粒子：電子、イオン、ラジカル
　3-1　電離と解離について
　3-2　電子、イオン、ラジカルについて
　3-3　電離、解離と電子エネルギー分布：プラズマ中の電子の役割
　3-4　プラズマプロセシング：物理的プロセスと化学反応を伴うプロセス

４．無磁場のプラズマと磁化プラズマ
　4-1　無磁場のプラズマ
　4-2　磁化プラズマ
　4-3　プラズマ振動数（周波数）、衝突周波数、サイクロトロン（ラーモア）周波数について
　4-4　ドリフトについて
　4-5　プラズマ装置の種類と用途
　4-6　エッチング装置向けのプラズマについて

５．容量結合プラズマ（CCP）とCCPの応用
　5-1　CCP装置：歴史のあるプラズマ
　5-2　CCPの応用：エッチングの場合とCVDの場合
　5-3　CCP装置の等価回路、RF電源が１台の場合
　5-4　CCP装置の等価回路、RF電源が２台の場合

６．誘導結合プラズマ（ICP）とICPの応用
　6-1　ICP装置：高密度プラズマの例　その1
　6-2　生産性向上のため、ICPで高密度化が可能
　6-3　ICP装置の等価回路
　6-4　真空装置設計上の留意点

７．磁気中性線放電（NLD）プラズマ：誘導結合型磁化プラズマの例
　7-1　NLDプラズマ装置：高密度プラズマの例　その２
　7-2　NLDプラズマ装置の等価回路
　7-3　NLDとICPの比較

８．マイクロ波プラズマ、電子サイクロトロン共鳴（ECR）プラズマ
　8-1　立体回路とプラズマ源
　8-2　ECRプラズマ生成の条件
　8-3　ECRプラズマ装置：高密度プラズマの例　その３
　8-4　プラズマ中の波動、CMA図（プラズマ中の波動の図）
　8-5　ECRプラズマを生成するためには：プラズマ物理の基礎
　8-6　プラズマ装置設計上の留意点

９．シース：プラズマプロセシングで重要なシースについて
　9-1　プラズマ、固体表面、及びシース：シースの性質、役割及び重要性
　9-2　RFバイアス印加、シース電圧、及びイオンエネルギー

１０．プラズマ計測診断技術、プラズマ装置のモニタリング技術
　10-1　ラングミュアプローブ：電子密度と電子温度の計測
　10-2　プラズマ装置に発生する高電圧の計測：
　　10-2-1　RFアンテナに発生する高電圧の計測
　　10-2-2マッチングボックス出口とウエハ表面におけるVppとVdc
　10-3　シース電場で加速されたイオンフラックスのエネルギー分布の計測

１１．ドライエッチング
　11-1　スパッタエッチング：物理的エッチング
　11-2　スパッタエッチングの再現性：残留ガス成分
　11-3　プラズマエッチング：化学反応を伴うエッチング
　11-4　反応性イオンエッチング（RIE）の重要性：微細加工のために

１２．反応性イオンエッチング（RIE）：微細加工を実現する方法
　12-1　RIEはイオンアシストエッチング：ラジカルとイオンの役割
　12-2　ラジカルは等方的、イオンは異方的
　12-3　フラックスについて：ラジカルフラックスとイオンフラックス

１３．RFバイアスについて：イオンエネルギーの制御
　13-1　高エネルギーイオンはシースで作られる
　13-2　基板へ入射するイオンフラックスの状態：イオンフラックスのエネルギー分布
　13-3　エッチングプロセスとイオンエネルギーの関係

１４．反応性イオンエッチング（RIE）：微細加工のために
　14-1　ドライエッチングにおける表面反応モデル
　14-2　RIEのために：大フラックス、高エネルギーイオン、及び基板冷却
　14-3　酸化膜SiO2のRIEの実例

１５．思考実験：スパッタエッチングをやってみましょう（演習）
　15-1　固体表面に存在する原子の数（面密度）
　15-2　イオンフラックスとイオンエネルギーの条件
　15-3　スパッタエッチングの場合のエッチング速度の計算

１６．まとめ
　－プラズマ技術、プラズマ装置関連技術、ドライエッチング技術のまとめ

【質疑応答】

キーワード：
プラズマ,ドライ,エッチング,低温,スパッタ,反応性,RIE,半導体,研修,講座,セミナー

セミナー講師

合同会社坪井技術コンサルタント事務所　代表社員
　　　　　　　　博士（工学）　技術士（応用理学部門）　坪井 秀夫　氏

《専門》
　プラズマ技術、真空技術

《略歴》
　1982年3月　明星大学 理工学部 機械工学科 卒業
　1984年3月　明星大学大学院 理工学研究科 機械工学専攻 修士課程 修了
　1984年4月　日本真空技術(株)（現 株式会社アルバック）　入社
　　プラズマ装置、イオンビーム装置の研究開発に従事。
　2012年6月　株式会社アルバック　退社
　2012年7月　坪井技術士事務所　開設
　2016年2月　合同会社 坪井技術コンサルタント事務所　設立
　2012年9月～2016年12月まで　中央大学理工学部電気電子情報通信工学科　
　　教育技術員
　2017年4月～2019年3月まで　中央大学理工学部電気電子情報通信工学科
　　兼任講師
　2017年4月～　2025年3月　東京農工大学　工学部　非常勤講師
　2021年4月～　東京都市大学　理工学部　電気電子通信工学科　非常勤講師
　2022年4月～　湘南工科大学　非常勤講師

《コンサルティング実績》
　日本企業：12社、　韓国企業：５社

《活動等》
　応用物理学会プラズマエレクトロニクス分科会　元幹事
　（公社）日本技術士会　応用理学部会　幹事
　（公社）日本技術士会　海外活動支援委員会　委員、後に副委員長、小委員長
　（公社）日本技術士会　神奈川県支部　修習技術者支援小委員会　委員、
　後に副委員長、委員長

セミナー受講料

55,000円（税込、資料付）
■ 会員の方あるいは新規会員登録していただくと、下記の割引が適用されます。
　・1名申込の場合、55,000円（税込）→44,000円（税込）
　・2名同時申込の場合、合計110,000円（税込）→合計55,000円（税込）
　　　※両名の会員登録が必要です。


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