大気圧プラズマによるマスクレス垂直深堀エッチング法の開発

利用大气压等离子体的无掩模垂直深蚀刻方法的开发

• 批准号: 18H05891
• 负责人: 中澤 謙太
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-08-24 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18H05891/
• 关键词: 大気圧プラズマ; マイクロマシニング; MEMS

本研究では大気圧プラズマによるマスクレス垂直深堀エッチングに関する研究を実施した．垂直深堀エッチング法はMicroelectromechanical Systemsなどを製作するために非常に重要な技術である．現在において垂直深堀するためには，エッチングとパッシベーションを交互に行うことで側壁を保護しながら底面をエッチングするボッシュ法，低温下でのエッチングプラズマの異方性を利用したクライオエッチングなどが主に利用されている．またこれらの方法はいずれも低圧力環境下におけるもので，大口径ウエハにおける一括処理を対象としている．真空環境を利用する方法では，真空排気装置や計器類など高価な装置であることが問題である．一方，大気圧プラズマ発生装置は真空環境を必要とせず低コストである．さらに，大気圧下であるため生成されたプラズマは直ちに減衰するため局在化することが容易である．本研究では以上のような低コストであることや局在化が容易であるといった特徴をもつ大気圧プラズマを用い，局在化したプラズマを走査することでエッチングした．エッチング装置はプラズマ発生機構と位置決め機構から構成される．プラズマ発生機構は，ガラス管とその外周に備えられた高電圧電極からなる．ガラス管は熱引き加工により先鋭化し，先端を所望の開口直径に調整したものを用いた．ガラス管内にアルゴンガスを流入させ，高電圧電極に数kVの高電圧を印加しプラズマを発生した．位置決めには，走査型プローブ顕微鏡と同様の原理を用いてガラス管先端と被加工試料との距離を設定する．製作した装置を用いて，エッチングレートや位置決めに関する実験を行った．エッチングレートは10 μm/min程度であった．また，SPMの原理を用いてガラス管を位置決めすることができた．本研究の成果をもとに科学研究費助成事業の若手研究において引き続きさらに発展させていきたい．

在这项研究中，我们对使用大气压力等离子体进行了一项研究，对无面膜的垂直深沟蚀刻。垂直的深沟蚀刻是制造微电机电系统等非常重要的技术。目前，为了垂直挖掘，Bosch方法通过交替执行蚀刻和钝化，保护侧壁来蚀刻底部表面，并使用低温下蚀刻等离子体的各向异性来保护侧壁和冷冻蚀刻。此外，所有这些方法均在低压环境中使用，旨在用于大直径晶圆的大量加工。利用真空环境的方法的问题在于它们是昂贵的设备，例如真空排气设备和仪器。另一方面，大气压等离子体发电机不需要真空环境，而且成本低。此外，由于血浆处于大气压力下，因此产生的等离子体会立即减弱，从而易于定位。在这项研究中，我们使用了大气压力等离子体，这些等离子体具有低成本和易于定位的特征，并通过扫描局部等离子体蚀刻。蚀刻装置由血浆生成机制和定位机制组成。血浆生成机制由玻璃管和外围外围安装的高压电极组成。通过热拉处理使玻璃管磨练，并将尖端调节到所需的开口直径。将氩气流入玻璃管中，并将几个KV的高压应用于高压电极以产生血浆​​。为了定位，使用与扫描探针显微镜相同的原理设置玻璃管和要处理样品之间的距离。使用制成的设备，进行了有关蚀刻速率和定位的实验。蚀刻速率约为10μm/min。此外，使用SPM的原理将玻璃管定位。根据这项研究的结果，我们希望继续进一步发展科学研究的科学研究补助金的年轻研究。