Innovation in atomically controlled engineering of plasma etching technology with builiding a collaborative environment for theory, computation, and measurement
| Project/Area Number |
21H01073
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 14030:Applied plasma science-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
関根 誠 名古屋大学, 低温プラズマ科学研究センター, 特任教授 (80437087)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堤 隆嘉 名古屋大学, 低温プラズマ科学研究センター, 講師 (50756137)
石川 健治 名古屋大学, 低温プラズマ科学研究センター, 教授 (60417384)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥18,200,000 (Direct Cost: ¥14,000,000、Indirect Cost: ¥4,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥14,820,000 (Direct Cost: ¥11,400,000、Indirect Cost: ¥3,420,000)
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| Keywords | プラズマ / エッチング / 電子衝突反応 / 電子衝突解離 |
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| Outline of Research at the Start |
次代電子情報ナノシステムの作製において，微細加工・プラズマエッチングの１原子１分子レベルの反応プロセス制御『アトミックスケールエンジニアリング』が要求される．プラズマエッチングの反応過程をⅠ）気相中反応，Ⅱ）活性種輸送，Ⅲ）表面反応の３段階に階層化し，理論－計算－実験を統合した研究基盤を構築するアプローチを探索しながら，プラズマと表面の相互作用の『アトミックスケールエンジニアリング』を学問体系化し，次代イノベーション電子情報デバイスの創出に貢献する基盤技術を開拓する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
人類及び地球の繁栄のための持続的な開発を推進する上で，電子情報ナノシステムの発展は欠かせない．システムを構成する集積回路・センサ・アクチュエータなどの素子の作製は，微細加工・プラズマエッチングが基盤技術となり，現在１原子１分子レベルの反応プロセス制御『アトミックスケールエンジニアリング』が要求されるにもかかわらず，プラズマエッチング技術の開発には，試行錯誤が繰り返され，理論に基づく予測や原理に則した革新的な技術が創出されているとは言い難い．このような背景から，エッチング反応の原理的な解明が必要である．本研究では，この解明を達成する為，反応過程をⅠ）気相中反応，Ⅱ）活性種輸送，Ⅲ）表面反応の３段階に階層化し，階層的に解析スキームを構築することを目指す．それぞれ，原理的な理論構築から計算科学を活用したシミュレーション予測，反応を素過程に細分化した実証・検証実験，さらに大量生産に対応できるエッチング装置での実験，プラズマと表面の相互作用の進展を動力学解析等で実施する．すなわち，理論－計算－実験を統合した研究基盤を構築するアプローチを探索しながら，プラズマと表面の相互作用の『アトミックスケールエンジニアリング』を学問体系化し，次代イノベーション電子情報デバイスの創出に貢献する基盤技術を開拓する．今年度は，バーチャル実験環境の構築に，高アスペクト比構造の高材料選択比プラズマエッチング加工を取り上げた．そこで，過去においてもエッチング使用の経験のないハイドロフルオロカーボンのガスに着目し，数々の分子について量子化学計算を進め，電子衝突が及ぼす励起解離の予測に取り組んだ．
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(115 results)
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[Presentation] Etch selectivities of SiO2 and SiN against a-C films using CF4/H2 plasma at low temperature2023
Author(s)
Y. Imai, S-N. Hsiao, M. Sekine, K. Ishikawa, T. Tsutsumi, M. Iwata, M. Tomura,Y. Iijima, K. Matsushima and M. Hori
Organizer
The 44th International Symposium on Dry Process (DPS2023), 2023/11/21-22, Nagoya, Japan
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Int'l Joint Research
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[Presentation] A mechanism for cryogenic etching of SiO2 using CF4/H2 and HF plasmas based on in-situ monitoring techniques2023
Author(s)
Shih-Nan Hsiao, Yusuke Imai, Makoto Sekine, Nikolay Britun, Michael K. T. Mo, Yuki Iijima, Ryutaro Suda, Yoshinobu Ohya, Yoshihide Kihara, and Masaru Hori
Organizer
36th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2023), 2023/11/14-17, Sapporo, Japan
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Int'l Joint Research
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[Presentation] Surface reactions during atomic layer etching of platinum by high-density nitrogen-oxygen plasma and organic acid vapor2023
Author(s)
Thi-Thuy-Nga Nguyen, Kazunori Shinoda, Hirotaka Hamamura, Kenji Maeda, Kenetsu Yokogawa, Masaru Izawa, Kenji Ishikawa, and Masaru Hori
Organizer
AAPPS-DPP2023, 2023/11/12-17, Nagoya, Japan
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Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] A pseudo-wet plasma etching mechanism for SiO2 at cryogenic temperature using hydrogen fluoride gas with in-situ surface monitoring2023
Author(s)
Shih-Nan Hsiao, Makoto Sekine, Yuki Iijima, Ryutaro Suda, Yoshinobu Ohya, Yoshihide Kihara, Takayoshi Tsutsumi, Kenji Ishikawa, Masaru Hori
Organizer
AVS 69th International Symposium and Exhibition (AVS 69), 2023/11/5-10, Portland, USA
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Int'l Joint Research
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[Presentation] Etching Selectivities of SiO2 and SiN Against a-C Films Using CF4/H2 with a Pseudo-Wet Plasma Etching Mechanism2023
Author(s)
Yusuke Imai, S. Hsiao, M. Sekine, T. Tsutsumi, K. Ishikawa, M. Iwata, M. Tamura, Y. Iijima, T. Gohira, K. Matsushima, Y. Ohya, M. Hori,
Organizer
AVS 69th International Symposium and Exhibition (AVS 69), 2023/11/5-10, Portland, USA
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Int'l Joint Research
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[Presentation] On the mechanism of high-speed SiO2 etching using hydrogen fluoride-contained plasmas at cryogenic temperature2023
Author(s)
Shih-Nan Hsiao, Makoto Sekine, Nikolay Britun, Michael Kin-Ting Mo, Yusuke Imai, Takayoshi Tsusumi, Kenji Ishikawa, Yuki Iijima, Masahiko Yokoi, Ryutaro Suda, Yoshihide Kihara and Masaru Hori
Organizer
Global Plasma Forum in Aomori , 2023/10/15-18, Aomori, Japan
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Int'l Joint Research
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[Presentation] Plasma-based pseudo-wet mechanism for cryogenic SiO2 etching using hydrogen-contained fluorocarbon gases with an in-situ surface analysis2023
Author(s)
Shih-Nan Hsiao, Makoto Sekine, Takayoshi Tsutsumi, Kenji Ishikawa, Manabu Iwata, Maju Tomura, Yuki Iijima, Taku Gohira, Keiichi Matsushima, Yoshinobu Ohya, Masaru Hori
Organizer
The 76th Annual Gaseous Electronics Conference (GEC76), 2023/10/9-13, Michigan, USA
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Int'l Joint Research
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[Presentation] Non-Halogen Plasma for Selective Removal of Titanium Compounds Applied in Advanced Atomic Layer Etching2023
Author(s)
Thi-Thuy-Nga Nguyen, K. Shinoda, S. Hsiao, H. Hamamura, Maeda, K. Yokogawa, M. Izawa, K. Ishikawa, M. Hori
Organizer
23rd International Conference on Atomic Layer Deposition, 10th International Atomic Layer Etching Workshop (ALD/ALE2023), 2023/7/23-26, Washington, USA
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