Ultra-precise fabrication technology by location specific atomic layer etching with cluster beam

利用簇束进行位置特定原子层蚀刻的超精密制造技术

• 批准号: 22H01378
• 负责人: 豊田 紀章
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: University of Hyogo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01378/
• 关键词: クラスタービーム; 原子層エッチング; 高精度加工; ガスクラスターイオン; 位置制御; クラスタービーム; 原子層エッチング; 高精度加工; ガスクラスターイオン; 位置制御

半導体デバイスや光デバイスの微細化・高精度化や高精度光計測の進展に伴い，原子レベルの高精度形状創成技術への要求が高まっている。これまで，低損傷で平坦化効果を有するガスクラスターイオンビーム（GCIB）の照射位置と、各位置での照射量（時間）を制御することで，各位置における最適な除去量を実現し、高精度な形状創成が可能な技術として開発を進めてきた。一方、この手法では除去量が照射時間に依存するため、オーバーエッチングが生じる恐れがある。そこで本研究ではGCIBによる除去量を、イオン照射量（照射時間）ではなく、原子層エッチングのサイクル数で制御することにより，オーバーエッチングの問題を解決することを目指す。2022年度は、GCIB照射と反応性分子の表面吸着を用い、SiO2薄膜への原子層エッチングを検討した。アセチルアセトンや酢酸といった反応性ガスが吸着したSiO2表面に、加速電圧5~10kVのAr-GCIBを照射することにより、SiO2薄膜に対して自己停止するエッチングが可能であることが分かった。また、大きさ1mm程度の小孔をビーム領域に対してスキャンすることによりGCIBのイオン電流分布を測定した結果、GCIBのビーム形状と、原子層エッチングによるSiO2薄膜の除去量に違いがあり、イオン照射量分布にかかわらずALEのサイクル数に依存したエッチングが可能であることを示した。これらの結果から、各位置でのGCIBを用いた原子層エッチングのサイクル数を制御することにより、高精度形状創成加工への応用が見込まれる。

随着半导体设备和光学设备的微型化和精确度的进步以及高精度光学测量的进步，对创建原子级高精度形状的技术需求越来越不断增加。到目前为止，通过控制气体簇离子束（GCIB）的辐射位置，该位置具有低损伤和扁平效果，并且在每个位置处的辐射量（时间），可以实现每个位置的最佳去除量，以及允许高精度形状创造的技术的开发。另一方面，在这种方法中，去除量取决于辐照时间，这可能会导致过度etch握。因此，在这项研究中，我们旨在通过控制GCIB的去除量来解决通过原子层蚀刻的循环数量而不是离子辐射量（辐射时间）来解决过度挑剔的问题。在2022财年，我们使用GCIB辐射和反应性分子的表面吸附研究了原子层蚀刻到SiO2薄膜中。已经发现，通过辐照SiO2表面，可以在SiO2薄膜上进行自动蚀刻，在该表面中，乙酰丙酮和乙酸等反应性气体被AR-GCIB吸附，并以5至10 kV的加速电压吸附。此外，通过扫描梁区域的大小约1mm的小孔，GCIB的离子电流分布在GCIB的束形上有所不同，而SiO2薄膜的去除量则通过原子层蚀刻而散布，这表明蚀刻取决于ALE的循环数量，而不管离子的额定量的可能性都可能取决于ALE的循环量。这些结果表明，通过控制每个位置使用GCIB蚀刻的原子层循环数量，预计将应用于高精度形状的创建处理。