近接場光を用いたナノ構造機能制御に関する研究

• 研究課題/領域番号: 12131209
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 和歌山大学
• 研究代表者: 伊藤 昌文 和歌山大学, システム工学部, 助教授 (10232472)
• 研究分担者: 堀 勝 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80242824) ; 椎名 達雄 千葉大学, 工学部, 助手 (80304187)
• 研究期間 (年度): 2000 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 18,900千円 (直接経費: 18,900千円); 2003年度: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円); 2002年度: 6,800千円 (直接経費: 6,800千円); 2001年度: 8,300千円 (直接経費: 8,300千円)
• キーワード: マイクロマシニング / 電子ビーム励起プラズマ / 高速エッチング / 近接場光 / 近接場露光 / 超解像近接場構造 / Super-RENS / ジアリールエテン / 近接場光学 / リソグラフィ / プラズマエッチング / 高速描画 / ナノマシニング / リングラフィ / 光描画 / 超回折像近接場構造 / フォトクロミック / 亜鉛 / インジウム / ナノメートル加工

研究概要

1.パルス変調電子ビーム励起プラズマを用いた新規マイクロマシニングプロセス
本研究では光ファイバや非平面の絶縁体材料等の微細加工を可能とする新規マイクロマシニングプロセスを開発した。反応性イオンエッチングに必要とされる自己バイアスのための外部電源なしに、SiO_2など絶縁体の非平面材料に対するエッチングを行うプロセスとして、パルス変調型電子ビーム励起プラズマを用いたエッチングプロセスを提案した。このパルス変調型EBEPを用いることで、従来のDC制御EBEPを用いたエッチングプロセスにおける問題点であった均一性や基板に対する熱ダメージなどが解消でき、SiO_2エッチングにおいて463nm/minという非常に高速で異方性を有したエッチングが実現できた。このSiO_2エッチングレートは従来法である高速原子ビームエッチングプロセスやイオンビームエッチングプロセスと比較すると、数十倍以上である。これらの結果から、我々が提案したパルス変調型EBEPを用いたプロセスは微小な光学素子の組み込んだマイクロマシンなどの製造において、非常に実用的な新たな絶縁体エッチングプロセスとして期待できる。
2.ジアリールエテンを用いた超解像近接場構造による近接場描画
本研究では半導体製造技術における次世代露光技術として、超解像近接場構造による近接場描画技術の開発を行った。従来法ではサーモクロミック層となる部分にジアリールエテンを用いた新規近接場光描画用Super-RENSの開発を試みた。波長442nmのHe-Cdレーザの回折限界は604nmであるが、このSuper-RENSを用いることにより線幅450nmの描画に成功した。またジアリールエテンをスピンコートにより保護膜層上に直接形成可能であることから、従来法で問題となっていたレジストとの密着性や熱ダメージの問題を解決できたと考えられる。

研究成果

• [文献書誌] S.Tada, S.Takashima, M.Ito, M.Hamagaki, M.Hori, T.Goto: "Investigation of Nitrogen Atoms in Low-Pressure Nitrogen Plasmas Using a Compact Electron-Beam-Excited Plasma Source"Japanese journal of applied physics. 41・7. 4691-4695 (2002)
• [文献書誌] S.Tada, M.Ito, M.Hamagaki, M.Hori, T.Goto: "Cleaning of Glass Disk in Oxygen Plasma by Using Compact Electron-Beam-Excited Plasma Source"Japanese journal of applied physics. 41・11. 6553-6556 (2002)
• [文献書誌] M.Ito, K.Takeda, T.Shiina, Y.Okamura, H.Nagai, M.Hori, T.Goto: "Silicon oxide etching process employing an electron beam excited plasma"Journal of vacuum science and technology. B22・2. 543-547 (2004)
• [文献書誌] 伊藤昌文: "スーパーレンズ法の原理,応用,展望"精密工学会誌. 69・2. 170-173 (2003)
• [文献書誌] M.Ito et al.: "Silicon oxide etching process using electron beam excited CF_4/Ar plasmas"Conference proceedings of Joint conference 16^<th> European conference on atomic & molecular physics on ionized gases/5^<th> International conference on reactive plasmas. 1. 195-196 (2002)
• [文献書誌] M.Ito et al.: "Diagnostics of electron beam excited CF_4/Ar plasmas for silicon oxide etching"Proceedings of 16^<th> International Symposium on Plasma Chemistry. 364. 367 (2003)
• [文献書誌] K.Takeda et al.: "Silicon Oxide Etcning Process Employing Pulse-modulated Electron Beam Exited Plasma"Proceedings of 25th International Symposium on Dry Process. 133-138 (2003)
• [文献書誌] M.Ito et al.: "Silicon dioxide etching processes employing electron beam excited plasma"Abstract of American Vacuum Society 50^<th> International Symposium. PS-TuP1 (2003)
• [文献書誌] M.Ito et al.: "Micromachining process employing pulse-time-modulated electron-beam-excited plasma"The 21^<st> Symposium on plasma processing proceedings. 296-297 (2004)
• [文献書誌] M.Ito et al.: "Development and diagnostics of micro-machining process using fluorocarbon plasmas"5^<th> International workshop on fluorocarbon plasmas programme and abstracts. 29 (2004)
• [文献書誌] K.Takeda et al.: "Diagnostics of pulse-modulated electron-beam-excited plasma for silicon-oxide etching"International COE forum on plasma science and technology proceedings. 1. 207-208 (2004)
• [文献書誌] S.Tada, S.Takashima, M.Ito at al.: "Investigation of Nitrogen Atoms in Low-Pressure Nitrogen Plasmas Using a Compact Electron-Beam-Excited Plasma Source"Jpn.J.Appl.Phys.. 41・8. 4691-4695 (2002)
• [文献書誌] S.Tada, M.Ito, M.Hamagaki, at al.: "Cleaning of Glass Disk in Oxygen Plasma by Using Compact Electron-Beam-Excited Plasma Source"Jpn.J.Appl.Phys.. 41・11. 6553-6556 (2002)
• [文献書誌] 伊藤昌文: "スーパーレンズ法の原理,応用,展望"精密工学会誌. 69・2. 170-173 (2003)
• [文献書誌] M.Ito, T.Kawanabe, T.Shiina, et al.: "Silicon oxide etching process using electron beam excited CF_4/Ar plasmas"16^<th> European conference on atomic & molecular physics on ionized gases/5^<th> International conference on reactive plasmas. 1. 195-196 (2002)
• [文献書誌] M.Ito, S.Senda, M.Hori, T.Goto: "Study of reaction layer on silicon nitride in highly selective etching process of silicon oxide over silicon nitride"XXV International Conference on Phenomena in Ionized Gases. 2. 113-114 (2001)
• [文献書誌] M.Ito, K.Kamiya, M.Hori, T.Goto: "Subsurface reactions of silicon silicon nitride in a highly selective etching process of silicon oxide over silicon nitride"J.Appl.Phys.. 91・5. 3452-3458 (2002)
• [文献書誌] S.Tada, S.Takashima, M.Ito et al.: "Measurement and control of absolute nitrogen atom density in an electron-beam-excited-plasma using vacuum ultraviolet absorption spectroscopy"J. Appl. Phys.. 88.4. 1756-1759 (2000)
• [文献書誌] S.Tada, S.Takashima, M.Hori, M.Ito et al.: "Nitrogen atoms in a compact electron beam exited plasma"Proceedings of XV th Europhysics Conference on Atomic and Molecular Physics of Ionized Gases. 390-391 (2000)
• [文献書誌] M.Nakamura, M.Hori, T.Goto, M.Ito et al.: "Spatial distributions of the absolute CF and CF_2 radical density in high-density plasma employing low global warming potential fluorocarbon gases and precursors for film formation"J. Vac. Sic. Technol.. A19.5. 2134-2141 (2001)
• [文献書誌] M.Ito, K.Kamiya, M.Hori, T.Goto: "Subsurface reactions of silicon nitride in a highly selective etching process of silicon oxide over silicon nitride"J. Appl. Phys.. 91.5. 3452-3458 (2002)
• [文献書誌] 小堀 幸伸, 椎名 達雄, 伊藤 昌文, 岡村 康行: "近接場光描画のためのサーモクロミック材料の検討"2001年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 223-223 (2001)
• [文献書誌] 飯田 清二郎, 椎名 達雄, 伊藤 昌文, 岡村 康行: "ホッピングモードを用いた走査型近接場顕微鏡の作製"2001年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集. 219-219 (2001)