2010 Fiscal Year Annual Research Report
フッ素化剤-シリコン界面固相反応を用いたシリコン表面の光転写・形状創成一括加工
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20560107
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
打越 純一 大阪大学, 工学研究科, 助教 (90273581)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森田 瑞穂 大阪大学, 工学研究科, 教授 (50157905)
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| Keywords | フッ素化剤 / N-フルオロピリジニウム塩 / 光エッチング / 光転写 / シリコン / 3次元形状 / 半導体表面 / 形状創成 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、シンクロトロン放射光用ミラーなどに用いられる単結晶シリコンミラーの形状創成加工を、フッ素化剤によるエッチング加工によりナノメータオーダーの高い形状精度で行うことにある。シリコン表面にフッ素化剤を塗布し、光を照射して、フッ素化剤との化学反応により、シリコン表面をエッチングする。エッチング剤として使用したフッ素化剤はN-フルオロピリジニウム塩である。洗浄プロセスによって疎水性表面を作製したシリコン(001)ウエハに、フッ素化剤を塗布し、プロジェクターでラインパターンを照射した。所定時間照射後に、アセトニトリル、アセトンによってN-フルオロピリジニウム塩を除去して、位相シフト顕微干渉計によってパターンのエッチング深さを測定し、照射パターンの転写加工ができることを確認した。化学構造の近い固体のフッ素化剤を2種類混合することでフッ素化剤の融点を室温以下に下げて液状にして、28℃のシリコンウエハに塗布し、均一な深さの段差加工を実現した。シリコンの加工痕深さは時間と共に増加し、また光強度と共に増加することを確認した。光強度分布を制御したパターンを照射し、一度の光照射でシリコン表面に階段状の段差や三角形断面の溝などの任意形状を形成できることを確認した。加工痕深さの光強度依存性に基づいて、パソコンで作成した曲率半径28.125m、加工痕の直径3mm、深さ40nmの球面に相当する強度分布の画像をプロジェクターで最大強度63mW/cm^2で16時間投影した。一度の光照射で日標球面に対し±4nm、加工痕形状を回帰した曲率半径の球面に対してRMS値0.48nmの精度で加工することができ、光転写・形状創成一括加工が実現できることを確認した。波長220nm～2000nmのキセノンランプを光源として光強度3mW/cm2、30分間の光照射で300nmの加工痕深さを得ることができた。
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