| 研究課題/領域番号 |
23K22649
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01378 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分18020:加工学および生産工学関連
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
豊田 紀章 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (00382276)
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| 研究分担者 |
竹内 雅耶 兵庫県立大学, 工学研究科, 助教 (70889683)
寺岡 有殿 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 放射光科学研究センター, 専門業務員 (10343922)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2024年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2023年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2022年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
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| キーワード | クラスタービーム / 原子層エッチング / 高精度加工 / ガスクラスターイオン / 位置制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超高精度形状創成技術は，微細加工の精度や測定分解能を向上させるための基盤技術として重要性が増している。これまで，低損傷で平坦化効果を有するガスクラスターイオンビーム（GCIB）の照射位置と照射量を制御することで，高精度形状創成技術の開発を進めてきた。しかし，各位置での除去量をGCIB照射時間で制御しているため，広く利用されている単原子イオンビームやプラズマを用いた場合と同様にオーバーエッチングの問題があった。そこで，GCIBによる除去量を照射時間の制御ではなく，表面を一層ずつ除去する原子層エッチングのサイクル数で制御することにより，オーバーエッチングの問題を解決する。
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| 研究実績の概要 |
半導体デバイスや光デバイスの微細化・高精度化や高精度光計測の進展に伴い，原子レベルの高精度形状創成技術への要求が高まっている。これまで，低損傷で平坦化効果を有するガスクラスターイオンビーム（GCIB）の照射位置と、各位置での照射量（時間）を制御することで，各位置における最適な除去量を実現し、高精度な形状創成が可能な技術として開発を進めてきた。一方、この手法では除去量が照射時間に依存するため、オーバーエッチングが生じる恐れがある。そこで本研究ではGCIBによる除去量を、イオン照射量（照射時間）ではなく、原子層エッチングのサイクル数で制御することにより，オーバーエッチングの問題を解決することを目指す。2022年度は、GCIB照射と反応性分子の表面吸着を用い、SiO2薄膜への原子層エッチングを検討した。アセチルアセトンや酢酸といった反応性ガスが吸着したSiO2表面に、加速電圧5~10kVのAr-GCIBを照射することにより、SiO2薄膜に対して自己停止するエッチングが可能であることが分かった。また、大きさ1mm程度の小孔をビーム領域に対してスキャンすることによりGCIBのイオン電流分布を測定した結果、GCIBのビーム形状と、原子層エッチングによるSiO2薄膜の除去量に違いがあり、イオン照射量分布にかかわらずALEのサイクル数に依存したエッチングが可能であることを示した。これらの結果から、各位置でのGCIBを用いた原子層エッチングのサイクル数を制御することにより、高精度形状創成加工への応用が見込まれる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
GCIBを用いた原子層エッチングと位置制御を用いた高精度加工はこれまで行われておらず、初めての試みである。初年度の成果としてジケトン分子とGCIB照射を用いた原子層エッチングの条件を示すとともに、位置制御と原子層エッチングを組み合わせたSiO2薄膜の高精度加工の可能性を見いだした。このことから、概ね順調に進んでいると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
2023年度は、GCIBによる原子層エッチングのメカニズムを検討するため、X線光電子分光測定装置とGCIB照射装置を組み合わせた装置を用いる。また金属膜の高精度加工を行うため、GCIBによる原子層エッチングの深さを蛍光X線で測定する。また、各材料に最適な吸着ガスの選定を予定している。
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