超臨界ナノプレーティング法による細密高段差被覆性の結晶学的研究

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20360325
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 曽根 正人 東京工業大学, 精密工学研究所, 准教授 (30323752)
• 研究分担者: 石山 千恵美 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教 (00311663) ; 柴田 暁伸 京都大学, 工学研究科, 助教 (60451994)
• キーワード: 精密造形プロセス / 半導体配線 / 段差被覆性 / めっき / 微細プロセス技術 / ボトムアップ成長

研究概要

本申請者らは、電解質溶液と超臨界二酸化炭素のエマルジョンを形成して電気めっきを行うことにより無欠陥でレベリング性の高い皮膜が形成し得るSNP技術を開発し、その技術をナノ粒子工学と融合することにより新規な超微細半導体配線技術「発展型SNP(M-SNP)法」に発展させている。本研究では、M-SNPの電気化学反応および金属の核発生・成長の基礎を解明することを目的とし、細密高段差被覆性の結晶学的な解析を行っている。
平成20年度はφ70nm・アスペクト比2のスケールのホールを有するTEG(Test Element Group:評価用素子)への電気化学的M-SNPによる埋め込み銅配線を行ない、平成21年度はφ70nm・アスペクト比5のスケールのホールを有するTEGへの埋め込み銅配線を行ない、高いアスペクト比の微細ホールTEGにおいても電気化学的M-SNPでは埋め込み不良などの欠陥が出ないことが見出された。平成23年度は、めっき反応溶媒中の二酸化炭素組成比を変化させて電気化学的M-SNPによる埋め込み銅配線を行ない、二酸化炭素組成比が大きい場合はコンフォーマル成長、二酸化炭素組成比が小さい場合はボトムアップ成長(底面からの成長)することを明らかにした。また、ボトムアップ成長の場合結晶は基盤に対し(111)面が平行に配向した単一結晶粒として埋め込まれている事実を確認した。これらの結果により、このM-SNP技術は次世代半導体製造技術開発において世界的に画期的なものであることを支持するものである。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of CO2 on Ni-P Electroless Plating in an Emulsion of (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Uchiyama, Akinobu Shibata, Masato Sone, YAKICHI HIGO
  • 雑誌名: Journal of The Electrochemical Society 巻: Vol.157, No.10 ページ: D550-D552
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructural development of an electrodeposited Ni layer formed from an additive-free Watts (2010)
  • 著者名/発表者名: Akinobu Shibata, Homuro Noda, Masato Sone, YAKICHI HIGO
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: Vol.518 ページ: 121-126
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of the block boundary and sub-block boundary strengths of ferrous lath martensite (2010)
  • 著者名/発表者名: Akinobu Shibata, Takashi Nagoshi, Masato Sone, Shigekazu Morito, YAKICHI HIGO
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A 巻: Vol.527 ページ: 7538-7544
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen Permeability and Membrane Durability of Novel Pd/&ganma-alumina Graded Membrane (2010)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Seshimo, Minoru Ozawa, Masato Sone, Makoto Sakurai, Hideo Kameyama
  • 雑誌名: Journal of Chemical Engineering of Japan 巻: Vol.43, No.11 ページ: 932-937
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bright nickel film deposited by supercritical carbon dioxide emulsion using an additive-free Watt (2010)
  • 著者名/発表者名: Mark Chang, Masato Sone, Akinobu Shibata, CHIEMI ISHIYAMA, Yakichi Higo
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 巻: Vol.55 ページ: 6469-6475
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical NanoplatingUsing Supercritical Carbon Dioxide (2010)
  • 著者名/発表者名: Masato Sone
  • 雑誌名: Journal of The Surface Finishing Society of Japan 巻: Vol.61, No.8 ページ: 561-565
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Aspect Ratio of Photoresist Patterns on Adhesive Strength between Microsized SU-8 Columns and Silicon Substrate under Bend Loading Condition (2010)
  • 著者名/発表者名: CHIEMI ISHIYAMA, Akinobu Shibata, Masato Sone, Yakichi Higo
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol.49 ページ: 06GN14-1-06GN14-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Observation of the Change in Microstructure with Deformation in Ferrous Lath Martensite by Using Micro-Sized Specimen (2010)
  • 著者名/発表者名: Akinobu Shibata, Yuichiro Ogawa, Masato Sone, Yakichi Higo
  • 雑誌名: Material Science Forum 巻: vol.638-642 ページ: 3514-3519
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impregnation of Ni-P Metal into Polymer Substrate via Catalyzation in Sc-CO2 and Electroless Plating in Sc-CO2 Emulsion (2010)
  • 著者名/発表者名: Byung-Hoon Woo, Masato Sone, Akinobu Shibata, Chiemi Ishiyama, Susumu Edo, Masatoshi Tokita, Junji Watanabe, Yakichi Higo
  • 雑誌名: Surface & Coating Technology ELSEVIER 巻: Vol.204 ページ: 1785-1792
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructural development of an electrodeposited Ni layer formed from an additive-free Watts bath (2010)
  • 著者名/発表者名: Akinobu Shibata, Homuro Noda, Masato Sone, YAKICHI HIGO
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: Volume 518, Issue 18 ページ: 5153-5158
  • 査読あり
• [学会発表] Strengthening effect of twin boundaries in bcc crystal evaluated through a micro-bending test (2010)
  • 著者名/発表者名: Yuuki Karasawa, Mark Chang, Akinobu Shibata, Masato Sone
  • 学会等名: 2010 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2010-11-29
• [学会発表] Mechanical Behavior on Micro-compression Test in Ultra-low Carbon Steel Produced by High Pressure Torsion (2010)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nagoshi, Akinobu Shibata, Masato Sone
  • 学会等名: 2010 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2010-11-29
• [学会発表] Self-annealing at room temperature of Copper electroplating by additive free bath (2010)
  • 著者名/発表者名: Eri Shinada, Mark Chang, Akinobu Shibata, Masato Sone
  • 学会等名: Advanced Metallization Conference 2010.
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2010-10-21
• [学会発表] Micromechanical characterization of boundary strength in martensitic steel (2010)
  • 著者名/発表者名: Akinobu Shibata, Takashi Nagoshi, Masato Sone, Shigekazu Morito, YAKICHI HIGO
  • 学会等名: Materials Science & Technology 2010.
  • 発表場所: Houston, Texas, USA
  • 年月日: 2010-10-20
• [学会発表] Metallization for Integrated Circuits via Electroplating in Sc-CO2 Emulsion (Invited Lecture) (2010)
  • 著者名/発表者名: Masato Sone
  • 学会等名: Advanced Metallization Conference 2010.
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2010-10-19
• [学会発表] Electroplating of Nickel in Supercritical Carbon Dioxide Emulsion Using Additive-Free Watts Bath (2010)
  • 著者名/発表者名: Tso-Fu Mark Chang, CHIEMI ISHIYAMA, Masato Sone
  • 学会等名: 13th Asia Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2010).
  • 発表場所: Taipei
  • 年月日: 2010-10-05
• [学会発表] Electrodeposition using Supercritical Carbon Dioxide Emulsion (Invited Lecture) (2010)
  • 著者名/発表者名: Masato Sone
  • 学会等名: 13th Asia Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2010).
  • 発表場所: Taipei
  • 年月日: 2010-10-05
• [学会発表] Study on delamination mechanism of SU-8 micropillars on a Si-substrate (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshikazu Tasaki, Mark Chang, CHIEMI ISHIYAMA, Masato Sone
  • 学会等名: MNE 2010.
  • 発表場所: Genova, Italy
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Pd-Ni-P metallic glass pattern with controllable microstructure fabricated by electroless alloy plating (2010)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Yoshida, Toshikazu Tasaki, Mark Chang, Akinobu Shibata, CHIEMI ISHIYAMA, Masato Sone
  • 学会等名: MNE 2010.
  • 発表場所: Genova, Italy
  • 年月日: 2010-09-21
• [学会発表] Effects of supercritical carbon dioxide treatment on bending properties of microsized SU-9 specimens (2010)
  • 著者名/発表者名: CHIEMI ISHIYAMA, Mark Chang, Masato Sone
  • 学会等名: MNE 2010.
  • 発表場所: Genova, Italy
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] Void-free nickel pattern electroplated with supercritical carbon dioxide emulsions (2010)
  • 著者名/発表者名: Mark Chang, Toshikazu Tasaki, CHIEMI ISHIYAMA, Masato Sone
  • 学会等名: MNE 2010.
  • 発表場所: Genova, Italy
  • 年月日: 2010-09-20
• [学会発表] Characterization of local deformation behavior of martensitic steel using a micro-sized cantilever-beam specimen (2010)
  • 著者名/発表者名: Akinobu Shibata, Takashi Nagoshi, Masato Sone, Shigekazu Morito, YAKICHI HIGO
  • 学会等名: 31st Risoe International Symposium on Materials Science.
  • 発表場所: Roskilde, Denmark
  • 年月日: 2010-09-09