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2013 年度 実績報告書

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

計画研究

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(系)研究科(研究院), 准教授 (70419448)
鷹尾 祥典  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80552661)
研究期間 (年度) 2009-07-23 – 2014-03-31
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
研究概要

塩素系・臭素系プラズマによる Siエッチングにおけるプラズマと表面・界面のナノスケール相互作用の特徴,およびその揺らぎについて,特に表面ラフネス (凹凸) とリップル (周期構造) 形成に焦点を当て,モデリングと実験により形成機構の解析を進め,表面ラフネス抑制法を提案した.具体的には,(1)独自の3次元原子スケールセルモデル (ASCeM-3D) を用いたエッチング加工形状シミュレーションにより,イオン入射角度に依存して発現するラフネスとリップルを発見し,いずれの入射角度においても,入射粒子パラメータやその表面との相互作用の空間不均一性に起因するランダムな微小ラフネス形成が持続すること,エッチング時間の経過にともなうラフネスの発達やリップル形成に関して,垂直入射におけるランダムラフネスの発達には微小ラフネス表面におけるイオン散乱とマイクロマスキングが,一方,斜め入射におけるリップル形成にはイオン散乱・幾何学的シャドーイングとエッチング・スパッタリング収率のイオン入射角度依存性が起因すること,基板温度上昇の効果は表面を平滑にすること,を明らかにした.(2)基板 RF バイアスパワーを変化させたプラズマエッチング実験 (イオン垂直入射) とASCeM-3D,および古典的分子動力学 (MD) シミュレーションとの比較により,イオンエネルギーに依存して2つの表面ラフネス形成・発達のモードが存在すること,低イオンエネルギー領域のラフネスは ASCeM-3Dで再現できること,一方,高イオンエネルギー領域のラフネスは ASCeM-3Dで再現できず,エッチング反応生成物イオンの寄与があること,を明らかにした.さらに,(3)ASCeM-3D により得られた表面ラフネス時間進展の様子をもとに,パルスバイアスエッチング (RFバイアスの繰り返しオンオフ) による表面ラフネス抑制を実証した.

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Molecular dynamics simulations of silicon chloride ion incidence during Si etching in Cl-based plasmas2014

    • 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 ページ: 056201-1-9

    • DOI

      10.7567/JJAP.53.056201

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface roughening and rippling during plasma etching of Si: Numerical investigations and a comparison with experiments2014

    • 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 ページ: in press

    • 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

    • URL

      https://www.jstage.jst.go.jp/browse/jsssj/34/10/_contents/-char/ja/

    • 査読あり
  • [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

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公開日: 2015-05-28  

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