プラズマと薄膜表面・界面の階層的複合反応制御による次世代ナノ加工技術の構築

• 研究領域: プラズマとナノ界面の相互作用に関する学術基盤の創成
• 研究課題/領域番号: 21110008
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 斧 高一 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30311731)
• 研究分担者: 江利口 浩二 京都大学, 工学研究科, 准教授 (70419448) ; 鷹尾 祥典 京都大学, 工学研究科, 助教 (80552661)
• 研究期間 (年度): 2009-07-23 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 69,030千円 (直接経費: 53,100千円、間接経費: 15,930千円); 2013年度: 15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円); 2012年度: 15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円); 2011年度: 15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円); 2010年度: 15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円); 2009年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
• キーワード: プラズマ加工 / プラズマ化学 / 表面・界面物性 / 半導体超微細化 / 超微細加工技術 / 反応粒子輸送 / プラズマエッチング / プラズマ・表面過程揺動 / 超微細加工形状

研究概要

プラズマエッチングにおいて基板表面に生じる微小なラフネスは，プラズマ・表面相互作用の時間・空間的不均一性 (揺らぎ) に起因すると考えられる．モンテカルロ法をベースとした独自の3次元原子スケールセルモデル (ASCeM-3D) に基づくエッチング表面形状進展シミュレーションを構築して，ナノスケールデバイス作製で問題となるパターンの上底面・側壁に生じるナノスケールの表面ラフネスとリップル構造 (イオン入射角度に依存) を再現した．さらに，プラズマ実験と古典的分子動力学シミュレーションをあわせて，これらの形成機構解明にせまるとともに，パルスバイアスエッチングによる表面ラフネス抑制を実験実証した．

研究成果

• [雑誌論文] Surface roughening and rippling during plasma etching of Si : Numerical investigations and a comparison with experiments (2014)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuda, N.Nakazaki, Y.Takao, K.Eriguchi, and K.Ono
  • 雑誌名: J. Vac. Sci. Technol. 巻: B 32 号: 3
  • DOI: 10.1116/1.4874309
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular dynamics simulations of silicon chloride ion incidence during Si etching in Cl-based plasmas (2014)
  • 著者名/発表者名: N.Nakazaki, Y.Takao, K.Eriguchi, and K.Ono
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 53 号: 5 ページ: 056201-056201
  • DOI: 10.7567/jjap.53.056201
  • NAID: 210000143754
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface roughening and rippling during plasma etching of Si: Numerical investigations and a comparison with experiments (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Tsuda, N. Nakazaki, Y. Takao, K. Eriguchi, and K. Ono
  • 雑誌名: J. Vac. Sci. Technol. B 巻: 32
  • 査読あり
• [雑誌論文] プラズマナノ加工における表面ラフネスとリップル形成機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 斧 高一, 津田博隆, 中崎暢也, 鷹尾祥典, 江利口浩二
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 34 ページ: 528-534
  • NAID: 10031202796
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/browse/jsssj/34/10/_contents/-char/ja/
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of capacitive coupling in a miniature inductively coupled plasma source (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Takao, K.Eriguchi, and K.Ono
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 112 号: 9 ページ: 93306-93306
  • DOI: 10.1063/1.4764333
  • NAID: 120004920433
  • URL: http://hdl.handle.net/2433/161047
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling and Simulation of Nanoscale Surface Rippling during Plasma Etching of Si under Oblique Ion Incidence (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Tsuda, Yoshinori Takao, Koji Friguchi Kouichi Onc
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51 号: 8S1 ページ: 08HC01-08HC01
  • DOI: 10.1143/jjap.51.08hc01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Dynamics Analysis of the Formation of Surface Roughness during Si Etching in Chlorine-based Plasmas (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Tsuda, Yoshinori Takao, Koji Eriguchi, Kouichi Ono
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 50 号: 8S2 ページ: 08KB02-08KB02
  • DOI: 10.1143/jjap.50.08kb02
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional Atomic-scale Cellular Model and Feature Profile Evolution during Si Etching in Chlorine-based Plasmas : Analysis of Profile Anomalies and Surface Roughness (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Tsuda, Hiroki Miyata, Yoshinori Takao, Koji Eriguchi, Kouichi Ono
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 50 号: 8S1 ページ: 08JE06-08JE06
  • DOI: 10.1143/jjap.50.08je06
  • 査読あり
• [雑誌論文] Particle Simulations of Sheath Dynamics in Low Pressure Capacitively Coupled Argon Plasma Discharges (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Takao, K.Matsuoka, K.Eriguchi, and K.Ono
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 50 号: 8S1 ページ: 08JC02-08JC02
  • DOI: 10.1143/jjap.50.08jc02
  • NAID: 210000071066
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling of plasma-induced damage and its impacts on parameter variations in advanced electronic devices (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Eriguchi, Y.Takao, and K.Ono
  • 雑誌名: J. Vac. Sci. Technol 巻: A29 号: 4 ページ: 41303-41303
  • DOI: 10.1116/1.3598382
  • NAID: 120003133618
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic-scale cellular model and profile simulation of Si etching : Analysis of profile anomalies and microscopic uniformity (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuda, M.Mori, Y.Takao, K.Eriguchi, and K.Ono
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 49 号: 8S1 ページ: 08JE01-08JE01
  • DOI: 10.1143/jjap.49.08je01
  • NAID: 210000069057
  • 査読あり
• [雑誌論文] 先端プラズマエッチングプロセスのモデリングと体系化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 斧 高一
  • 雑誌名: 化学工業 巻: 61 ページ: 457-465
  • NAID: 40017136560
  • URL: http://www.kako-sha.co.jp/2010contentskagaku.htm
• [雑誌論文] Atomic-scale cellular model and profile simulation of Si etching : Formation of surface roughness and residue (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuda, M.Mori, Y.Takao, K.Eriguchi, and K.Ono
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 518 号: 13 ページ: 3475-3480
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2009.11.043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasma-surface interactions for advanced plasma etching processes in nanoscale ULSI device fabrication : A numerical and experimental study (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Ono, H.Ohta, and K.Eriguchi
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 518 号: 13 ページ: 3461-3468
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2009.11.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-dimensional particle-in-cell Monte Carlo simulation of a miniature inductively coupled plasma source (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Takao, N, Kusaba, K.Eriguchi, and K.Ono
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 108 号: 9
  • DOI: 10.1063/1.3506536
  • NAID: 120005553877
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic-scale cellular model and profile simulation of Si etching : Analysis of profile anomalies and microscopic uniformity (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuda, M.Mori, Y.Takao, K.Eriguchi, K.Ono
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys 巻: Vol.49, No.8
  • NAID: 210000069057
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-dimensional particle-in-cell Monte Carlo simulation of a miniature inductively coupled plasma source (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Takao, N, Kusaba, K.Eriguchi, K.Ono
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. 巻: Vol.108, No.9
  • NAID: 120005553877
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasma-surface interactions for advanced plasma etching processes in nanoscale ULSI device fabrication : A numerical and experimental study (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Ono, H.Ohta, K.Eriguchi
  • 雑誌名: Thin Solid Films Vol.518 ページ: 3461-3468
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic-scale cellular model and profile simulation of Si etching : Formation of surface roughness and residue (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuda, M.Mori, Y.Takao, K.Friguchi, K.Ono
  • 雑誌名: Thin Solid Films Vol.518 ページ: 3475-3480
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular-Dynamics-Based Profile Evolution Simulation for Sub-10-nm Si Processing Technology (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuda, K.Eriguchi, K.Ono, and H.Ohta
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 2 号: 11 ページ: 116501-116501
  • DOI: 10.1143/apex.2.116501
  • NAID: 10027012154
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular-Dynamics-Based Profile Evolution Simulation for Sub-10-nm Si Processing Technology (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Tsuda, K.Eriguchi, K.Ono, H.Ohta
  • 雑誌名: Appl.Phys.Express Vol.2, No.11
  • NAID: 10027012154
  • 査読あり
• [学会発表] Plasma Etch Challenges for Nanoscale Device Fabrication : Modeling, Analysis, and Control of Plasma-Surface Interactions (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Ono
  • 学会等名: 9th Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering (AEPSE2013)
  • 発表場所: Jeju, South Korea (韓国,済州島)
  • 年月日: 2013-08-30
• [学会発表] Surface Roughening during Si Etching in Inductively Coupled Cl2 Plasmas: Experimental Investigations and a Comparison with Numerical Simulations (2013)
  • 著者名/発表者名: (H. Tsuda), N. Nakazaki, D. Fukushima, Y. Takao, K. Eriguchi, and K. Ono
  • 学会等名: 6th International Conference on Plasma-Nanotechnology Science (IC-PLANTS2013)
  • 発表場所: Gero, Gifu, Japan
  • 年月日: 2013-02-03
  • 招待講演
• [学会発表] Formation Mechanisms of Nanoscale Surface Roughness and Rippling during Plasma Etching and Sputtering of Si under Oblique Ion Incidence (2012)
  • 著者名/発表者名: (H. Tsuda), Y. Takao, K. Eriguchi, and K. Ono
  • 学会等名: American Vacuum Society 59th International Symposium (AVS2012)
  • 発表場所: Tampa, Florida, USA
  • 年月日: 2012-10-30
• [学会発表] Molecular Dynamics Analysis of Si Etching with Cl and Br Beams: Ion Incident Angle and Neutral Radical Flux Dependence (2012)
  • 著者名/発表者名: (N. Nakazaki), H. Tsuda, Y. Takao, K. Eriguchi, and K. Ono
  • 学会等名: American Vacuum Society 59th International Symposium (AVS2012)
  • 発表場所: Tampa, Florida, USA
  • 年月日: 2012-10-30
• [学会発表] Plasma Etching for Nanofabrication : Fundamentals, Current Status, and Future Prospects (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Ono
  • 学会等名: 11th Asia Pacific Conference on Plasma Science and Technology (APCPST 2012) and 25th Symposium on Plasma Science for Materials SPSM25)
  • 発表場所: Kyoto, Japan (京都市)
  • 年月日: 2012-10-02
  • 招待講演
• [学会発表] Plasma Etching for Nanofabrication: Fundamentals, Current Status, and Future Prospects (2012)
  • 著者名/発表者名: (K. Ono)
  • 学会等名: 11th Asia Pacific Conference on Plasma Science and Technology (APCPST2012) and 25th Symposium on Plasma Science for Materials (SPSM25)
  • 発表場所: Kyoto University, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2012-10-02
  • 招待講演
• [学会発表] Surface Roughening and Rippling during Plasma Etching (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Ono
  • 学会等名: International Union of Materials Research Societies - International Conference on Electronic Materials (IUMRSICEM 2012)
  • 発表場所: Yokohama, Japan (横浜市)
  • 年月日: 2012-09-25
  • 招待講演
• [学会発表] Surface Roughening and Rippling during Plasma Etching (2012)
  • 著者名/発表者名: (K. Ono)
  • 学会等名: International Union of Materials Research Societies - International Conference on Electronic Materials (IUMRS-ICEM 2012)
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan
  • 年月日: 2012-09-25
  • 招待講演
• [学会発表] Plasma-Surface Interactions for Materials Nanofabrication and Space Propulsion : A Unified Study for Technology Developments and Future Progress (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Ono
  • 学会等名: Plasma Conference 2011 (PLASMA 2011)
  • 発表場所: Kanazawa, Japan (金沢市)
  • 年月日: 2011-11-22
• [学会発表] Plasma-Surface Interactions for Materials Nanofabrication and Space, Propulsion : A Unified Study for Technology Developments and Future (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Ono
  • 学会等名: Plasma Conference 2011 (PLASMA 2011)
  • 発表場所: Kanazawa, Japan(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-22
• [学会発表] Plasma-surface interactions in plasma etching processes for nanometer-scale microelectronic devices (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Ono
  • 学会等名: 63rd Annual Gaseous Electronics Conference (GEC2010) and 7th International Conference on Reactive Plasmas (ICRP-7)
  • 発表場所: Paris, France (フランス,パリ市)
  • 年月日: 2010-10-07
  • 招待講演
• [学会発表] Plasma-surface interactions in plasma etching processes for nanometer-scale microelectronic devices (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Ono
  • 学会等名: 63rd Gaseous Electronics Conference (GEC2010) and 7th International Conference on Reactive Plasmas (ICRP-7)
  • 発表場所: Paris, France(招待講演)
  • 年月日: 2010-10-07
• [学会発表] Plasma-surface interactions in plasma etching of high-k dielectrics and metal electrode materials (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Ono
  • 学会等名: 10th Asia-Pacific Conference on Plasma Science and Technology (APCPST2010) and 23rd Symposium on Plasma Science for Materials (SPSM23)
  • 発表場所: Jeju, South Korea [韓国,済州島]
  • 年月日: 2010-07-05
  • 招待講演
• [学会発表] Plasma Nano-Surface Engineering for Advanced Gate Etch Process in ULSI Device Fabrication (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Ono
  • 学会等名: 7th Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering (AEPSE2009)
  • 発表場所: Busan, Korea (韓国,釜山市)
  • 年月日: 2009-09-23
  • 招待講演
• [学会発表] Plasma Nano-Surface Engineering for Advanced Gate Etch Process in ULSI Device Fabrication (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Ono
  • 学会等名: 7th Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering (AEPSE2009), Busan, South Korea.
  • 発表場所: Busan, South Korea
  • 年月日: 2009-09-23
• [学会発表] Plasma Etch Challenges for Nanoscale Device Fabrication: Modeling, Analysis, and Control of Plasma-Surface Interactions
  • 著者名/発表者名: K. Ono
  • 学会等名: 9th Asian-European International Conference on Plasma Surface Engineering (AEPSE2013)
  • 発表場所: Jeju, South Korea
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular dynamics analysis of Si etching in HBr-based Plasmas: Effects of neutral radicals
  • 著者名/発表者名: N. Nakazaki, Y. Takao, K. Eriguchi, and K. Ono
  • 学会等名: 35th International Symposium on Dry Process (DPS 2013)
  • 発表場所: Jeju, South Korea
• [学会発表] Molecular dynamics simulation of etch by-product ion incidence during Si etching in Cl-based plasmas
  • 著者名/発表者名: N. Nakazaki, Y. Takao, K. Eriguchi, and K. Ono
  • 学会等名: 26th Symposium on Plasma Science & Materials (SPSM26)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
• [学会発表] Molecular Dynamics Analysis of Surface Reaction Kinetics during Si Etching in Cl-based Plasmas
  • 著者名/発表者名: N. Nakazaki, Y. Takao, K. Eriguchi, and K. Ono
  • 学会等名: 66th Annual Gaseous Electronics Conference (GEC2013)
  • 発表場所: Princeton, NJ, USA
• [学会発表] Molecular Dynamics Analysis of Si Etching in HBr-based Plasmas: Ion Incident Energy and Angle Dependence
  • 著者名/発表者名: N. Nakazaki, Y. Takao, K. Eriguchi, and K. Ono
  • 学会等名: AVS 60th International Symposium (AVS2013)
  • 発表場所: Long Beach, CA, USA
• [学会発表] Surface roughening during Si etching in inductively coupled Cl2 plasmas
  • 著者名/発表者名: N. Nakazaki, Y. Takao, K. Eriguchi, and K. Ono
  • 学会等名: 8th International Conference on Reactive Plasmas and 31st Symposium on Plasma Processing (ICRP-8/SPP-31)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
• [図書] High-k 膜のドライエッチング ナノエレクトロニクスにおける絶縁超薄膜技術-成膜技術と膜・界面の物性科学-, 第5編, 第4章 (2012)
  • 著者名/発表者名: 斧 高一(分担執筆)
  • 出版者: エヌ・ティー・エス社
• [図書] "High-k 膜のドライエッチング", 「ナノエレクトロニクスにおける絶縁超薄膜技術－成膜技術と膜・界面の物性科学－」, 第5編, 第4章 (分担執筆). (2012)
  • 著者名/発表者名: 斧 高一
  • 出版者: エヌ・ティー・エス社
• [図書] プラズマエッチングにおける表面反応機構 マイクロ・ナノデバイスのエッチング技術 式田光宏 他 監修, 第二編, 第2章 (2009)
  • 著者名/発表者名: 斧 高一(分担執筆)
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 「マイクロ・ナノデバイスのエッチング技術」,式田光宏・佐藤一雄・田中浩監修 第二編,第2章"プラズマエッチングにおける表面反応機構" (2009)
  • 著者名/発表者名: 斧高一[分担執筆]
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考]
  • URL: http://www.propulsion.kuaero.kyoto-u.ac.jp/
• [産業財産権] 半導体処理装置のクリーニング方法およびシリコン基板のエッチング方法 (2011)
  • 発明者名: 斧 高一,北川智洋,井上 實,大沢正典
  • 権利者名: 京都大学,太陽日酸株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 取得年月日: 2011-10-07
• [産業財産権] ワイヤー状構造をもつ半導体の製造方法及び製造装置 (2009)
  • 発明者名: 太田裕朗,斧 高一
  • 権利者名: 京都大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2009-06-23