| Project/Area Number |
23K22649
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| Project/Area Number (Other) |
22H01378 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
豊田 紀章 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (00382276)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹内 雅耶 兵庫県立大学, 工学研究科, 助教 (70889683)
寺岡 有殿 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 放射光科学研究センター, 専門業務員 (10343922)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
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| Keywords | クラスタービーム / 原子層エッチング / 高精度加工 / ガスクラスターイオン / 位置制御 |
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| Outline of Research at the Start |
超高精度形状創成技術は，微細加工の精度や測定分解能を向上させるための基盤技術として重要性が増している。これまで，低損傷で平坦化効果を有するガスクラスターイオンビーム（GCIB）の照射位置と照射量を制御することで，高精度形状創成技術の開発を進めてきた。しかし，各位置での除去量をGCIB照射時間で制御しているため，広く利用されている単原子イオンビームやプラズマを用いた場合と同様にオーバーエッチングの問題があった。そこで，GCIBによる除去量を照射時間の制御ではなく，表面を一層ずつ除去する原子層エッチングのサイクル数で制御することにより，オーバーエッチングの問題を解決する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
半導体デバイスや光デバイスの微細化・高精度化や高精度光計測の進展に伴い，原子レベルの高精度形状創成技術への要求が高まっている。これまで，低損傷で平坦化効果を有するガスクラスターイオンビーム（GCIB）の照射位置と、各位置での照射量（時間）を制御することで，各位置における最適な除去量を実現し、高精度な形状創成が可能な技術として開発を進めてきた。一方、この手法では除去量が照射時間に依存するため、オーバーエッチングが生じる恐れがある。そこで本研究ではGCIBによる除去量を、イオン照射量（照射時間）ではなく、原子層エッチングのサイクル数で制御することにより，オーバーエッチングの問題を解決することを目指す。2023年度は冷却用ホルダーを作成し、エッチング中の基板温度を低温とすることにより反応性ガス吸着を制御し、SiO2薄膜のエッチング効果促進について検討した。反応性雰囲気ガスとしてSF6やCHF3といった常温で気体分子、および常温で液体材料であるアセチルアセトンを用い、基板温度を-60度C程度まで冷却しながらAr-GCIBを照射し、SiO2のエッチング速度の温度依存性を評価した。基板温度がSF6あるいはCHF3の沸点に近づくに従い吸着量が増大し、同時にエッチング量も増大する傾向が見られた。また、表面吸着により突起部が選択的に除去され、GCIBによるエッチング後は表面平坦性が向上することが分かった。これらの結果から、常温で気体の反応性分子とGCIBを用いた原子層エッチングの可能性を見いだし、幅広い材料をGCIBを用いた原子層エッチングに用いる目処がついた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
GCIBを用いた原子層エッチングと位置制御を用いた高精度加工はこれまで行われておらず、初めての試みである。これまでジケトン分子とGCIB照射を用いた原子層エッチングの条件を示し、位置制御と原子層エッチングを組み合わせたSiO2薄膜の高精度加工の可能性を見いだしてきた。本年度はジケトン分子以外の常温で気体の反応性分子を原子層エッチングに用いるために基板温度の低温化を行い、SF6やCHF3等のガスを用いた原子層エッチングの可能性を見いだした。このことから、概ね順調に進んでいると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は基板温度および反応性分子の真空度を最適化して適切な吸着分子層を形成させつつ、GCIBの照射位置制御を行うことにより、原子層エッチングを行う。SiO2のみならず、金属材料に対しても原子層エッチングを検討し、幅広い材料への応用を目指す。
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