| 研究概要 |
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について,実験・シミュレーション両面から,プラズマと表面・界面のナノスケール相互作用の特徴,および相互作用の揺らぎ,について機構解明とモデリングを進めた.具体的には,(1)原子スケールセルモデル(ASCeM)によるエッチング加工形状シミュレーションを,これまでの2次元から3次元モデル(3D-ASCeM)に拡張し,パターン底面のラフネスや,側壁のラインエッジ・幅ラフネスを再現可能とした.(2)Cl_2およびCl_2/O_2プラズマによるSiエッチングにおけるナノスケールの表面形状/ラフネスを,走査型電子顕微鏡(SEM)および原子間力顕微鏡(AFM)を用いて計測し,3D-ASCeMと比較した結果,O_2混合比およびイオンエネルギー依存性について,実験とシミュレーションの一致を得た.(3)古典的分子動力学(MD)シミュレーションの空間スケールを,これまでの一辺3nmから6nmに拡張し,エッチングにおける表面ラフネス形成の初期過程を原子レベルで再現した.(4)フーリエ変換赤外(FTIR)吸収分光法を用いて,Cl_2プラズマによるSiエッチング表面の反応生成物の動的挙動をその場観測し,表面反応層の組成の時間変化とイオンエネルギー依存性を明らかにした.(5)基板表面のシースを含むプラズマ状態をシミュレートする粒子モデル(PIC/MC)を構築し,基板表面に入射するイオンと電子の動的挙動を明らかにして,ASCeMモデル,MDシミュレーションとの融合をはかった.これら一連の実験・シミュレーションの成果は,プラズマナノ加工における揺らぎについて,プラズマ由来の揺らぎと,表面での相互作用の揺らぎの峻別と制御につながる.
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