低エネルギー中性粒子エッチングの研究

低能中性粒子刻蚀研究

基本信息

批准号：
12750022
负责人：
小野崇人
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

半導体デバイスの小型化にともない、より一層の精密な加工技術が必要とされている。この加工技術に必要とされる条件は、高い異方性、高選択性、低ダメージなどである。イオンを用いたエッチングではその電荷がエッチング中に表面に蓄積するため、この電荷により入射イオンが曲げられ垂直な加工を困難としている。この効果は、酸化膜などの絶縁物の加工において特に顕著となる。このため、中性のエッチングガスを用いた異方性のエッチング技術の開発が求められている。一方、高選択性を満たすためにはエッチングに用いるガス種に反応活性種(ラジカル)を大量に用いることおよび低エネルギーのエネルギーでエッチングすることが必要とされる。本研究では前述した高精度の半導体加工に応用する目的で、低エネルギー中性粒子線源の開発を行った。本装置は、高周波プラズマ生成室と高速原子線セルとから構成される。プラズマ生成室において高密度のプラズマを発生させたイオン・電子を、原子線生成室に供給する。高速原子線生成室では、中央のリングの陽極と周りの陰極間に低電圧を加えプラズマを発生させる。この際電子は、高速原子線源の両端で振動するため高密度のプラズマが発生できる。高速原子線生成室の出口に形成した微小な孔の中で電荷交換が起こりイオンは中性粒子として放出される。本年度は昨年度作製した装置を利用し、高感度センサーの作成を行った。この高感度センサーは、シリコンを極限の薄さまで薄くして高感度に質量変化を測定できる。カーボンナノチューブなどの水素吸蔵などの特性を評価した。

随着半导体器件变得越来越小，需要更精确的加工技术。这种加工技术所需的条件包括高各向异性、高选择性和低损伤。在使用离子的蚀刻中，电荷在蚀刻过程中积聚在表面上，并且该电荷使入射离子弯曲，从而使得垂直加工变得困难。当加工氧化膜等绝缘体时，这种效果尤其明显。因此，需要开发一种使用中性蚀刻气体的各向异性蚀刻技术。另一方面，为了满足高选择性，需要在用于蚀刻的气体物种中使用大量活性物种(自由基)并以低能量进行蚀刻。在本研究中，我们开发了一种低能中性粒子束源，旨在将其应用于上述高精度半导体加工。该装置由高频等离子体发生室和快原子束室组成。在等离子体生成室中生成为高密度等离子体的离子和电子被供给至原子束生成室。在高速原子束发生室中，在中心环的阳极和周围的阴极之间施加低电压以产生等离子体。此时，电子在快原子束源两端振荡，从而可以产生高密度等离子体。在高速原子束发生室出口处形成的微小孔中发生电荷交换，离子作为中性粒子被释放。今年，我们使用去年创建的设备创建了一个高灵敏度传感器。这种高灵敏度传感器可以通过将硅做得非常薄来以高灵敏度测量质量变化。评估了碳纳米管的储氢等特性。