エバネッセント光を利用したシリコンの光平滑化法の研究

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17656050
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 戸倉 和 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 教授 (10016628)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 比田井 洋史 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (60313334)
• Keywords: エバネッセント光 / シリコン / 光アシストエッチング / レーザ / フッ化水素酸

Research Abstract

本研究ではエバネッセント光により被加工物を平滑化する手法を提案し,その可能性を検討する.高屈折率の媒質(ガラス)から低屈折率の媒質(エッチャント)に臨界角以上で光を入射すると全反射が起こる.このとき,ガラス表面付近にエバネッセント光が生じる.エバネッセント光とは境界面から1波長程度の深さまで浸透している光(電磁場)であり,界面のごく近傍しか照明しない.この特徴より,ガラス表面近傍のエッチャントまたは被加工物のみに光照射できる.こごで,光照射した場合にのみ被加工物がエッチングされるエッチャントを選択し,近傍に被加工物をおくことで,被加工物のガラス表面に近い凸部のみを選択的に除去し平滑化することが期待できる.被加工物の対象としてシリコンを選択した.平滑化への要求が多いこと,多くのエッチングに関するデータがあるためである.
本年度は,エッチャント,光源の選定を行った.シリコンの光アシストエッチングでは,エッチャントに塩素などのガスを用いたドライエッチングと,KOHなどを用いたウエットエッチングなど様々な種類がある.そのメカニズムにも,熱的な作用,光化学的作用.キャリア生成による電気化学的作用の様々なメカニズムがある.そこで,まず直接レーザ照射し除去量を測定することで,加工可能な条件を選定し,平滑化実験装置の設計製作に向け,条件の絞り込みを行った.その結果,アルゴンイオンレーザとフッ化水素酸系のエッチャントの組み合わせが弱いレーザ出力でエッチングできることを明らかにした.