2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of metal wiring process with low environmental load using high-density hydrogen radicals
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18K18809
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
大参 宏昌 大阪大学, 工学研究科, 助教 (00335382)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 水素 / プラズマ / 金属 / エッチング / 成膜 / 化学輸送 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本プロジェクトの目的は、毒性のあるケミカルを一切必要とせず、排出することも無い金属の化学エッチング・成膜法を開発することにある。これまでの研究により、高密度水素プラズマによる銅エッチングと銅成膜に成功してきた。純水素プラズマのCuエッチングレート（ERCu）は500nm/minに達し、低圧水素プラズマで報告のある値に比較して50倍以上高速であることを明らかにした。また、純水素プラズマを用いた場合のCu、ならびにSiO2に対するエッチング選択性（ERCu/ERSiO2）は11となり、SiO2が有効なハードマスクとして働くことを明らかにした。加工ガスにN2やH2Oを混合することにより、ERCuは、6倍以上に改善され、特に水を混合した場合のERCuは、同条件の純水素プラズマの15倍の7.0um/minを達成した。さらに、エッチングにより生成される揮発性銅化合物を用いて、銅薄膜の作製を実証した。得られた銅薄膜は、100Torrの成膜雰囲気で有りながら、気相中で凝集形成された微粒子等を含まない緻密な構造を呈した。得られた銅薄膜は、基板への密着性も良好で有り、抵抗率も、銅の報告値に近い値が得られた。また、窒素や水を添加して成膜を実施したところ、成膜速度は15倍に達し、かつ膜表面は目視レベルで平滑であることを確認し、化学輸送成膜が可能であることを世界で初めて証明した。さらにユビキタスガスを添加した水素プラズマエッチング法は、Ag、Al、W、Moなどにも適用可能なことを明らかにした。また、純水素プラズマによる金属表面の表面粗さの成因について検討する中で、水素プラズマを用いて金属表面にナノポーラス構造が創成されることを新たに発見した。本手法により得られたAg表面では、表面増強ラマン散乱効果が発現することを確認し、本プラズマ加工法の新たな応用先を見出すに至った。
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