次世代多層配線プロセス新微細加工技術の研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13025212
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 堀池 靖浩 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (20209274)
• キーワード: 次世代多層配線 / 化学的機械研磨 / ドライ平坦化 / 石英高アスペクト比加工 / ヘルスケアチップ / 肝機能診断チップ / 長鎖DNAの捕獲チップ / 超高速DNA分離

研究概要

本年度は本研究目的に対して次の4項目の研究を行った。(1)LSIの昨今の進展に大きく寄与したCMP(化学的機械研磨)において、次世代多層配線材料のCuのCMPの終点検出機構と研磨の高速化技術を研究した。まず、研磨中の実パターンが生成されたCu表面にレーザ光を照射し、その0次光を検出し、研磨中は散乱光が増し、平坦化直前になると反射光強度が低下することを見出し、終点検出法を見出した。研磨速度の高速化には酸化剤を用いて軟らかいCuOを生成し、ディシュング防止には硬いCu_2OまたはCuを生成して加重を減少することにより達成されるため、二つのヘッドを有する機構を開発し、片方は、酸化促進、もう片方は酸化剤なしの低加重で研磨を行うことにより、当初の目的を達成した。(2)層間絶縁膜のSi酸化膜の平坦化のため、CMPを用いず、無水HFガスを用いた方法を研究した。原理は、低温にした平坦面にHFガスを吸着させ、Si酸化膜表面に短時間接触させ、生成した凝縮層を揮発させる。実際は、平坦面にレジストを塗布し、HFガスを凍み込ませた。完全な平坦化までは達成されなかったが、原理的には可能と判断した。(3)100μmの超厚膜レジストのSU-8を用い、生成したパターンをマスクに石英板を高アスペクト比で加工することを研究した。マスクをレジスト表面にコンタクトして露光しては良いパターンは得られず、石英の裏面からパターンの露光を行うと高アスペクト比加工が可能なことを見出した。これをマスクに石英板をエッチングしたところ、C_4F_8:H_2:Ar=10:20:30の混合比で100μm厚の垂直形状が得られた。(4)本研究成果の半導体微細加工技術をバイオチップに応用した。ヘルスケアチップでは、PET板を用い、石英板に形成した血液の流路パターンをモールド法で形成した。本方法は、肝機能を測定する比色用チャンネル形成にも適用され、マーカ測定を可能にした。また、石英基板への流路形成技術により、長鎖DNAの捕獲チップにも活かされ、更に、200nmのピラーを流路中に形成し、長鎖DNAの電気泳動分離を従来のゲル法と比べ400分の1の短時間に縮小した。

研究成果

• [文献書誌] A.Oki, M.Takai, H.Ogawa, Y.Takamura, T.Fukasawa, J.Kikuchi, Y.Ito, T.Ichiki, Y.Horiike: "Healthcare Chip Checking Healthcare Condition from Analysis of Trace Blood Collected by Painless Needle"Jpn. J. Appl. Phys. (to be published).
• [文献書誌] A.Oki, H.Ogawa, Y.Takamura, Y.Horiike: "Biochip Which Examines Hepatic Function by Employing Colorimetric Method"Jpn. J. Appl. Phys.. 42(3B). L342-L345 (2003)
• [文献書誌] Y.Takamura, H.Onoda, H.Inokuchi, S.Adachi, A.Oki, Y.Horiike: "Low-voltage electroosmosis pump for stand-alone microfluidics devices"Electrophoresis. 24. 185-192 (2003)
• [文献書誌] M.Yanagisawa, S.Iida, Y.Horiike: "Numerically Controlled Dry Etching Technology for Flattening of Si Wafer which Employs SF_6/H_2 Downstream Plasma"Jpn. J. Appl. Phys.. 41. 2791-2795 (2002)
• [文献書誌] H.Yoshiki, A.Oki, H.Ogawa Y.Horiike: "Generation of a capacitively coupled microplasma and its application"J. Vac. Sci. Technol.. A20(1). 24-29 (2002)
• [文献書誌] 堀池靖浩, 小川洋輝: "はじめての半導体洗浄技術"工業調査会. 250 (2002)