2021 Fiscal Year Annual Research Report
Innovation in atomically controlled engineering of plasma etching technology with builiding a collaborative environment for theory, computation, and measurement
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21H01073
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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, 助教 (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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| Keywords | プラズマ / エッチング |
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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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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
気相の解離反応の検証，装置を構築し実験系の準備に取り組んだ．反応性プラズマビーム装置を用いて，分子動力学計算予測の精度についても，検証準備を進め，階層的，統合的に解析を進めた結果に基づき，プラズマ加工のアトミックスケールエンジニアリングの学問を体系化する準備が整った．
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| Strategy for Future Research Activity |
活性種輸送と表面反応との関連する実験データ取得し，並行して進める計算科学アプローチ結果を検証する．シンクロトロン光（1.2～25eV，分子研UVSOR・BL7U/BL7G）の光電子・光イオンの同時（コインシデンス）測定を計画しており，分子動力学計算予測の精度についても，検証を実施する．量産対応可能なプラズマチャンバー（TEL・Tactras）を利用したプラズマチャンバー内のイオンの質量分析，負イオン量のレーザー刺激脱離測定，ラジカル種のレーザー誘起蛍光法（購入予定設備を含む）の分析と，反応表面の赤外分光分析と偏光解析法による表面反応の動力学解析，エッチング後のX線光電子分光解析と走査電子顕微鏡観察を行う．
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