エネルギー粒子可変ビームによるプラズマプロセス表面反応機構の解明とモデリング

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23360040
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物理学一般
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 久保田 智広 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (70322683)
• 研究分担者: 寒川 誠二 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30323108)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 中性粒子ビーム / エッチング形状予測 / オンウェハモニタリング / 紫外光照射損傷 / イオンシース / 第一原理計算 / ワイヤレス測定 / 欠陥生成

研究概要

プラズマエッチングにおける電荷や紫外線の影響を理解するために、入射粒子の種類ごとに切り分けた検討を行った。電荷や紫外光入射がない場合（中性粒子ビーム）、ビームの角度分布によってエッチング形状が決まることが分かった。次に、荷電粒子がある場合、イオンの軌道はシース電位分布により影響されるため、シース状態を測定するためのセンサと、測定したシース状態からイオン軌道を計算により求める方法を開発した。さらに紫外光が入射する場合については、オンウェハ紫外光照射損傷センサを用いてエッチングダメージの評価を行った。電荷や励起状態が関与する表面反応シミュレーションを確立した。

研究成果

• [雑誌論文] Proposal of High Current Gain Vibrating-Body Field-Effect Transistor (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Ueki, Y.Nishimori, K.Miwa, S.Nakagawa, H.Imamoto, T.Kubota, M.Sugiyama, S.Samukawa, and G.Hashiguchi
  • 雑誌名: IEEJ Trans. Sensors Micromach. 巻: Vol.133 ページ: 332-336
  • DOI: 10.1541/ieejsmas.133.332
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-damage silicon etching using a neutral beam (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Miwa, Y.Nishimori, S.Ueki, M.Sugiyama, T.Kubota, and S.Samukawa
  • 雑誌名: J. Vac. Sci. Technol. B 巻: Vol.31 ページ: 051207 (6)
  • DOI: 10.1116/1.4819973
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prediction of etching-shape anomaly due to distortion of ion sheath around a large-scale three-dimensional structure by means of on-wafer monitoring technique and computer simulation (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Kubota, H.Ohtake, R.Araki, Y.Yanagisawa, T.Iwasaki, K.Ono, K.Miwa, and S.Samukawa
  • 雑誌名: J. Phys. D: Appl. Phys. 巻: Vol.46 ページ: 415203 (7)
  • DOI: 10.1088/0022-3727/46/41/415203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Energy-loss Mechanism of Single-crystal Silicon Microcantilever due to Surface Defects G.erated during Plasma Processing (2013)
  • 著者名/発表者名: A.Wada, Y.Yanagisawa, B.Altansukh, T.Kubota, T.Ono, S.Yamasaki, and S.Samukawa
  • 雑誌名: J. Micromech. Microeng. 巻: Vol.23 ページ: 065020 (7)
  • DOI: 10.1088/0960-1317/23/6/065020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly Selective Silicon Nitride Etching to Si and SiO_2 for Gate Sidewall Spacer Using CF_3I/O_2/H_2 Neutral Beam (2013)
  • 著者名/発表者名: D.Nakayama, A.Wada, T.Kubota, R.Bruce, R.M.Martin, M.Haass, N.Fuller, and S.Samukawa
  • 雑誌名: Phys. D: Appl. Phys. 巻: Vol.46 ページ: 205203 (7)
  • DOI: 10.1088/0022-3727/46/20/205203
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical study on electron transfer mechanism by collision of ions at graphite surface in highly efficient neutral beam generation (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Kubota, N.Watanabe, S.Ohtsuka, T.Iwasaki, K.Ono, Y.Iriye, and S.Samukawa
  • 雑誌名: J. Physics D : Appl. Phys. 巻: Vol.45 ページ: 095202 (5)
  • DOI: 10.1088/0022-3727/45/9/095202
  • 査読あり
• [学会発表] オンウェハモニタリングによるプラズマエッチング形状異常予測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 久保田智広,佐藤充男,岩崎拓也,小野耕平,寒川誠二
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 相模原
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] Feature Profile Evolution in Plasma Processing using On-wafer Monitoring System (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Kubota and S.Samukawa
  • 学会等名: 8th International Conference on Reactive Plasmas and 31st Symposium on Plasma Processing
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-02-05
  • 招待講演
• [学会発表] Core Technology Consortium for Advanced Energy Devices (2013)
  • 著者名/発表者名: S.Samukawa and T.Kubota
  • 学会等名: 10th International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2013-11-26
• [学会発表] On-wafer monitoring technique for highly efficient fabrication process of nano energy devices (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Kubota and S.Samukawa
  • 学会等名: 10th International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2013-11-26
  • 招待講演
• [学会発表] Numerical simulation of total processes of neutral beam etching from G.eration of neutral beam by collision of ions against graphite sidewall to 3-dimensional etching profile (2013)
  • 著者名/発表者名: N.Watanabe, S.Ohtsuka, S.Mochizuki, T.Kubota, T.Iwasaki, Y.Iriye, K.Ono, and S.Samukawa
  • 学会等名: AVS 60th International Symposium & Exhibition
  • 発表場所: アメリカ・Long Beach
  • 年月日: 2013-10-31
• [学会発表] Feature profile evolution in plasma processing using on-wafer monitoring system (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Kubota, M.Sato, T.Iwasaki, K.Ono, and S.Samukawa
  • 学会等名: AVS 60th International Symposium & Exhibition
  • 発表場所: アメリカ・Long Beach
  • 年月日: 2013-10-31
• [学会発表] オンウェハモニタリングによるプラズマエッチング形状予測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 久保田智広,佐藤充男,岩崎拓也,小野耕平,寒川誠二
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 京田辺
  • 年月日: 2013-09-18
• [学会発表] 中性粒子ビームエッチングプロセスの総合的シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡辺尚貴,大塚晋吾,岩崎拓也,小野耕平,入江康郎,望月俊輔,久保田智広,寒川誠二
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 京田辺
  • 年月日: 2013-09-18
• [学会発表] 中性粒子ビームエッチングの加工形状シミュレーション(4) (2013)
  • 著者名/発表者名: 望月俊輔,渡辺尚貴,大塚晋吾,岩崎拓也,小野耕平,入江康郎,三輪和弘,久保田智広,杉山正和,寒川誠二
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 厚木
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] 中性粒子ビームエッチングモデルと加工形状解析(3) (2013)
  • 著者名/発表者名: 大塚晋吾,渡辺尚貴,岩崎拓也,小野耕平,入江康郎,望月俊輔,三輪和弘,杉山正和,久保田智広,寒川誠二
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 厚木
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] 第一原理電子状態計算による中性粒子ビーム生成メカニズムの解析VII (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡辺尚貴,大塚晋吾,岩崎拓也,小野耕平,入江康郎,植木真治,額賀理,杉山正和,久保田智広,寒川誠二
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 厚木
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] 中性粒子ビームによるシリコンエッチング(7) (2013)
  • 著者名/発表者名: 久保田智広,三輪和弘,バトナサン・アルタンスック,大塚晋吾,渡辺尚貴,岩崎拓也,入江康郎,小野耕平,杉山正和,寒川誠二
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 厚木
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] オンウェハモニタリングによるプラズマプロセスダメージ・形状予測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 久保田智広,佐藤充男,岩崎拓也,小野耕平,寒川誠二
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 厚木
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] Theoretical calculation of neutralization efficiency of positive and negative chlorine ions with consideration of excited states (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Ohtsuka, N.Watanabe, T.Kubota, T.Iwasaki, Y.Iriye, K.Ono, and S.Samukawa
  • 学会等名: AVS 59th International Symposium and Exhibition
  • 発表場所: アメリカ・Tampa
  • 年月日: 2012-11-01
• [学会発表] 中性粒子ビームエッチングモデルと加工形状解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大塚晋吾,渡辺尚貴,岩崎拓也,小野耕平,入江康郎,望月俊輔,杉山正和,久保田智広,寒川誠二
  • 学会等名: 第29回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 2012-10-23
• [学会発表] 形状シミュレーションによる塩素中性粒子ビームエッチングの加工形状の検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 望月俊輔,大塚晋吾,渡辺尚貴,岩崎拓也,小野耕平,入江康郎,三輪和弘,久保田智広,杉山正和,寒川誠二
  • 学会等名: 第29回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 2012-10-23
• [学会発表] 3-Dimensional and Defect-free Etching by Neutral Beam for MEMS Applications (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Kubota, A.Wada, Y.Yanagisawa, B.Altansukh, K.Miwa, T.Ono, and S.Samukawa
  • 学会等名: 2012 International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-09-25
• [学会発表] Feature Profile Evolution in Plasma Processing Using Wireless On-Wafer Monitoring System (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Kubota and S.Samukawa
  • 学会等名: Ninth International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] 中性粒子ビームによるシリコンエッチング(6) (2012)
  • 著者名/発表者名: 久保田智広,三輪和弘,バトナサン・アルタンスック,大塚晋吾,渡辺尚貴,岩崎拓也,小野耕平,杉山正和,寒川誠二
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] 中性粒子ビームエッチングの加工形状シミュレーション(3) (2012)
  • 著者名/発表者名: 望月俊輔,渡辺尚貴,大塚晋吾,岩崎拓也,小野耕平,入江康郎,三輪和弘,久保田智広,杉山正和,寒川誠二
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] 中性粒子ビームエッチングモデルと加工形状解析(2) (2012)
  • 著者名/発表者名: 大塚晋吾,渡辺尚貴,岩崎拓也,小野耕平,入江康郎,望月俊輔,杉山正和,久保田智広,寒川誠二
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] オンウエハーモニタリングとシミュレーションの融合によるプラズマプロセス中の表面イオンシース形状と入射イオン軌道予測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 荒木良亮,久保田智広,岩崎拓也,小野耕平,寒川誠二
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] 中性粒子ビームエッチングの加工形状シミュレーション(2) (2012)
  • 著者名/発表者名: 望月俊輔,大塚晋吾,渡辺尚貴,岩崎拓也,小野耕平,入江康郎,久保田智広,杉山正和,寒川誠二
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] 中性粒子ビームエッチングモデルと加工形状解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大塚晋吾,渡辺尚貴,岩崎拓也,小野耕平,入江康郎,望月俊輔,杉山正和,久保田智広,寒川誠二
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] 中性粒子ビームによるシリコンエッチング(5) (2012)
  • 著者名/発表者名: 久保田智広,三輪和弘,大塚晋吾,渡辺尚貴,岩崎拓也,小野耕平,杉山正和,寒川誠二
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-17
• [学会発表] Numerical study on electron transfer mechanism by collision of ions at graphite surface in highly-efficient neutral beam Generation (2012)
  • 著者名/発表者名: N.Watanabe, T.Kubota, and S.Samukawa
  • 学会等名: The 8th EU-Japan Joint Symposium on Plasma Processing
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2012-01-17
  • 招待講演
• [学会発表] Prediction of ion sheath shape and ion trajectory during plasma etching processing using on-wafer monitoring technique and simulation (2012)
  • 著者名/発表者名: R.Araki, T.Kubota, and S.Samukawa
  • 学会等名: The 8th EU-Japan Joint Symposium on Plasma Processing
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2012-01-16
• [学会発表] Energy and Angular Distribution Analysis for Neutral Beam and Application for Etching Simulation (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Ohtsuka, N.Watanabe, T.Iwasaki, K.Ono, Y.Iriye, Osamu Nukaga, S.Ueki, T.Kubota, M.Sugiyama, and S.Samukawa
  • 学会等名: AVS 58th International Symposium & Exhibition
  • 発表場所: アメリカ・Nashville
  • 年月日: 2011-11-03
• [学会発表] Theoretical analysis of electron transfer during the process of neutral beam G.eration (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Watanabe, S.Ohtsuka, T.Iwasaki, K.Ono, Yasuro Iriye, S.Ueki, Osamu Nukaga, T.Kubota, M.Sugiyama, and S.Samukawa
  • 学会等名: AVS 58th International Symposium & Exhibition
  • 発表場所: アメリカ・Nashville
  • 年月日: 2011-11-03
• [学会発表] High-aspect-ratio silicon etching using large-diameter neutral beam source (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Kubota, N.Watanabe, S.Ohtsuka, K.Ono, H.Ohtake, S.Ueki, Y.Nishimori, G.Hashiguchi, and S.Samukawa
  • 学会等名: AVS 58th International Symposium & Exhibition
  • 発表場所: アメリカ・Nashville
  • 年月日: 2011-11-03
• [学会発表] 中性粒子ビーム生成におけるアパーチャ構造とエッチング特性解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大塚晋吾, 渡辺尚貴, 岩崎拓也, 小野耕平,入江康郎, 額賀理, 植木真治, 杉山正和,久保田智広, 寒川誠二
  • 学会等名: 第28回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-27
• [学会発表] 第一原理電子状態計算による中性粒子ビーム生成メカニズムの解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡辺尚貴, 大塚晋吾, 岩崎拓也, 小野耕平,入江康郎, 額賀理, 植木真治, 杉山正和,久保田智広, 寒川誠二
  • 学会等名: 第28回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-26
• [学会発表] 中性粒子ビーム生成におけるアパーチャ構造とエッチング特性解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大塚晋吾,渡辺尚貴,岩崎拓也,小野耕平,入江康郎,植木真治,額賀理,杉山正和,久保田智広,寒川誠二
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] 第一原理電子状態計算による中性粒子ビーム生成メカニズムの解析V (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡辺尚貴,大塚晋吾,岩崎拓也,小野耕平,入江康郎,植木真治,額賀理,杉山正和,久保田智広,寒川誠二
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] 中性粒子ビームによるエッチングの加工形状シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 望月俊輔,久保田智広,大塚晋吾,小野耕平,岩崎拓也,渡辺尚貴,入江康郎,杉山正和,寒川誠二
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] 中性粒子ビームによるシリコンエッチング(4) (2011)
  • 著者名/発表者名: 久保田智広,大塚晋吾,渡辺尚貴,岩崎拓也,小野耕平,入江康郎,杉山正和,大竹浩人,寒川誠二
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] オンウエハーモニタリングとシミュレーションの融合による立体形状エッチングにおけるシース形状およびイオン軌道予測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 荒木良亮,久保田智広,三輪和弘,岩崎拓也,小野耕平,寒川誠二
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2011-08-31