RIEにおける基板温度制御による仕上がり形状創成メカニズムの解析

RIE 中基板温度控制的成品形状形成机理分析

• 批准号: 08750150
• 负责人: 角田 陽
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan 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: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750150/
• 关键词: 反応性イオンエッチング; マイクロマシニング; 反応性イオンエッチング; マイクロマシニング

反応性イオンエッチング(RIE)における被加工材のシリコンウエハ基板の温度と仕上がり形状の関係を明確化することで,RIEの化学的反応の速度が温度に及ぼす影響を解明し,形状創成メカニズムを解析することが本研究の目的である.一般的に用いられているRIE装置は基板冷却についての考慮がなされていないことが多く,本研究はまず,基板冷却機構の検討を行った.通常の基板冷却は,基板設置電極の裏面の冷却機構を設けて行われる.冷却機構は冷却水を流す形式が多く,電極を絶縁する必要があるため,絶縁板(石英など)が電極と冷却機構の間にはさまれる.基板,電極,絶縁板および冷却機構の間の密着性が良好でないことによる熱伝導の効率が悪いこと,またこれらの機構が真空中にあるために十分な熱伝達が起きないことにより,実際には冷却水が十数℃であっても,基板の温度は数百℃になっていることが確認なされた.そこで,本研究では,熱伝導および熱伝達性の改善のために,各機構の材質および表面粗さの改善,基板密着機構,そして基板からの熱放出機構の追加を検討した.熱伝導性の良好な銅によってこれらの改善・改良をはかり,実際のエッチング実験を行った結果,銅がエッチングされ,シリコンエッチングへの影響があるため材質の選択が必要であるが,効果が確認できた.また,基板の裏側にヘリウムガスを直接吹きつけることによる冷却機構も検討したが,ヘリウムガスのエッチングに対する影響をおさえられず,十分な効果はあげられなかった.基板温度が仕上がり形状に及ぼす影響としては,基板温度によって仕上がり形状が変化することを確認した.これは化学的反応である等方的なエッチングが温度に影響をうけたものと考えられ,定量的な解析を今後進める.

这项研究的目的是阐明要在反应性离子蚀刻（RIE）中处理的材料的温度与成品形状之间的关系，并分析形状创造机制。通常使用的RIE设备通常不考虑底物冷却，这项研究首先检查了底物冷却机制。通过在基板安装电极的背面提供冷却机构来进行正常的底物冷却。由于冷却机制通常用于流冷却水，因此必须将电极绝缘，因此将绝缘板（例如石英）夹在电极和冷却机构之间。由于底物的绝缘性能，电极，绝缘板和冷却机理的隔热性能，导热率较差，并且由于这些机制在真空中，因此没有发生足够的热传递，因此即使冷却水实际上是在十二°C下，因此底物的温度实际上。已经确认温度为几百度摄氏度。因此，在这项研究中，我们研究了每种机制的材料和表面粗糙度的改善，底物粘附机制以及从底物中添加热量释放机制以提高导热率。我们试图通过使用良好的导热率使用铜来改善和改进它们，并进行了实际的蚀刻实验。铜被蚀刻并对硅蚀刻产生影响，因此有必要选择材料，但是确认了效果。我们还通过将氦气直接喷在底物的后部，检查了一种冷却机制，但是氦气对蚀刻的影响没有被抑制，并且无法实现效果。我们确认底物温度对成品形状的影响根据底物温度的变​​化。人们认为这是各向同性蚀刻，一种化学反应，受到温度的影响，将来将进行定量分析。