低損傷マスクレス3次元微細加工技術の開発

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03555003
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 蒲生 健次 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (70029445)
• 研究分担者: 弓場 愛彦 大阪大学, 基礎工学部, 助手 (30144447)
• キーワード: 集束イオンビ-ム加工 / 低損傷プロセス / 低エネルギイオンビ-ム / 減速電界レンズ系 / イオンビ-ムデポジション / イオンビ-ム支援エッチング / イオン照射誘起欠陥

研究概要

1.加工システムの開発
プロセスガス導入機構、観察機能と集束性能および低エネルギ化が両立する減速電界レンズ系を設計した。これに基づいて試作したイオンビ-ム制御系を導入して、低エネルギ集束イオンビ-ム加工システムを開発した。Gaイオンを用いて、ビ-ム出力特性、安定性、集束特性を求め、15keVで1μm径のビ-ムが得られている。集束条件の最適化により0.1μmレベルの微細化が実現できるものと予測できる。
2.要素技術の開発と加工層の評価
Wのイオンビ-ムデポジションを行い、成膜速度、組成のイオン電流、エネルギ、ガス圧依存性を明らかにした。さらに成長時の界面組成をXPSで分析し、膜生成機構に関する知見を得た。
GaAsについてC12を反応ガスとするイオンビ-ム支援エッチングを行い、基礎特性を得た。表面反応の解析から、表面酸化層がエッチング特性を支配することを明らかにした。また集束ビ-ムで任意の形状に加工した酸化膜をマスクとする新しい選択エッチング技術を開発した。この方法はGaAsそのもののエッチング時には、イオン照射が無いため低損傷プロセスとして期待される。
イオンビ-ム照射欠陥の影響をGaAs/AlGaAsヘテロ構造の低温電気伝導特性から調べ、100eV以下では誘起欠陥の影響が著しく低減でき、また400℃程度の低温アニ-ルで完全に除去できることを示した。この結果、低エネルギイオンビ-ムの採用により、プロセスの低損傷化が計れる見通しが得られた。

研究成果

• [文献書誌] K.Gamo: "Focused ion beam technology for optoelectronics" Materials Sci.and Eng.B9. 307-314 (1991)
• [文献書誌] Y.B.Koh,K.Gamo,S.Namba: "Characteristics of W films formed by ion beam assisted deposition" J.Vac.Sci.Technol.B9. 2648-2652 (1991)
• [文献書誌] Y.B.Koh,K.Gamo: "A study on the characteristics of low energy ion beam assisted deposition of Tungsten" Jpn.J.Appl.Phys.31. (1992)
• [文献書誌] T.Kosugi,T.Yamashiro,R.Aihara,K.Gamo,S.Namba: "In situ patterning of GaAs by focused ion beam" J.Vac.Sci.Technol.B9. 3099-3102 (1991)
• [文献書誌] T.Kosugi,T.Yamashiro,R.Aihara,K.Gamo,S.Namba: "The characteristics of ion beam induced spontaneous etching of GaAs by low-energy focused ion beam irradiation" Jpn.J.Appl.Phys.30. 3242-3245 (1991)
• [文献書誌] M.Yamazawa,T.Matsumoto,H.Taniguchi,T.Sakamoto,Y.Takagaki,Y.Yuba,S.Takaoka,K.Gamo,K.Murase,S.Namba: "Low-energy ion-beam irradiation effects on 2 dimensional electron gas in modulation doped AlGaAs/GaAs heterostructure" Jpn.J.Appl.Phys.30. 3261-3265 (1991)