第6回 微細加工プロセス技術セミナー（2021年 2月17日）
【プラットフォーム技術紹介】
講師：物質・材料研究機構 渡辺英一郎
物質・材料研究機構は、その名前の通り、様々な材料を使ったデバイスやプロセスの研究開発が行われているため、種々材料に対応可能な装置やプロセス技術を提供しています。本セミナーでは、2020年度から共用開始した原子層エッチング（ALE）装置を用いた微細加工技術について、加工例を交えて紹介します
【書き起こし】「多様な材料・プロセス開発を叶えるドライエッチング技術」
(00:01) [拍手] [音楽] ni [音楽] えっとに結び再加工プラットフォームのまた鍋と申します 本日はへ 多様な材料プロセスパイ髪をパナ l ドライエッチング技術というタイトルでへ発表 させていただきます 発表の概要はこちらに示します通り まずはじめに会に結び再加工プラットフォームの施設紹介 はいえ続いて a 我々が保有する泥エッチング装置について紹介させていただきたい と思います そして2020年度から供用を開始しました a le 装置について その動作原理を交えながら 装置な紹介をさせていただいてまとめていう流れになります それではさっそく施設紹介をさせていただきたいと思います
(01:15) にむずに微細加工プラットフォームの特徴はこちらに示しますように 40だ約40台の装置を同一施設クリーンルームに集約していること 多様な材料目的に対応した装置を取り揃えていること 掌編資料でも利用可能であること えすなわち機動的な基礎基盤研究に対応できるということです そして専任スタッフによる技術サポートを行っているこのようなことが えっ特徴となります こちらに利用者の研究分野を示したグラフを示します ナノエレクトロニクスやフォトニクスを主として マテリアルサイエンスや現在中 近年注目されてきている漁師やバイオといった分野でも利用いただいています こちらが a に結び再加工プラットフォームのクリーンルームの概要図になります 酷さとしてはこの幅が約30メートルで奥行きが15メートルの450平米のクリーン
(02:28) ルームとなっています クリーン度はクラス1万1100 の3つに分かれていてクラス1万の部屋にはセムや afm といった 観察型の装置が入っています クラス線の部屋には a 蒸着装置やスパッターといった薄膜形成装置やドラ エッチング装置 稲治処理装置が設置されています クラス100の部屋はイエロールームになっていて 連戦描画装置やマスクレス露光装置といった 磯グラフィー関連の装置が設置されています それではエビ再加工装置について紹介させていただきたいと思います 主なリソグラフィ p 装置はこちらに示す3台になっていてエナのスケールから マイクロスケール midi スケールまでのパターニングに対応できる装置が揃っています ナノスケールのパターンニングの装置として伝染病が装置があって ad オニックス
(03:40) 製の装置になっています 加速電圧をそれぞれ125キロと100キロになっていて用装置ともうクロックレート は100 mh になっています 資料サイズは小片から6インチウエハーまで対応しています マイクロスケールのパターニングにはナノシステムショルソリューションズ製のマスク です露光装置で光源が 中ワートの半導体レーザーがついています この装置は西湘へんから8んちゅう会はぁまで対応可能です 薄膜形成装置についてはこちらに示す6台となります スパッタそっちは ar バッグ生徒 芝浦メカトロニクス製の装置があって 特徴としては自動で連続性膜が可能であることへ瑛太源道寺スパッター 逆スパッターバイアスパターができることとなっています 駅ばは最大8インチまで対応しています
(04:45) 電子銃型の蒸着装置はこちらに示す r でくせーの荷台になっていて a 特徴は 異種の金属を連続デー成膜せることができます またステージはリフト付向けの水冷フォルダーになっていて へはいきや搬送を自動で行うことができます 今年の1月に入った新しい層中が廃棄や搬送だけでなく 蒸着まですべて自動で行うことができます 資料サイズは最大8インチまで対応しています プラズマ cvd はさんこの装置になっていて sio 2や si 布製膜ができます えーる d 茂平さんこの装置でこちらは酸化膜としては a アルミナやハーフにゃ sio 2などが成膜できて窒化膜はエアー アルミ n 8 s natin が 成膜できます a 4両サイズは8インチまで対応
(05:53) ています でこちらが主なドライエッチング装置になっていて我々は5台のドライエッチング装置 を提供しています にむすは物質材料研究機構という名前のとおり様々な材料の研究開発を行っております ので 多種多様な材料に対応できるような装置を取り揃えています例えば 酸化物やに字原材料などは3個製の多目的ドライエッチング装置がある 8されていて化合物半導体や金属などあ 化合物ドライエッチング装置が利用されています その他住友精密性のこれらの装置はチリ根の深ボレーチングヤーさんかまプチ科学の ドライエッチングとして利用されています でこちらの装置が 2020年での教養2020年度に供用開始した オックスフォードインスツルメンツ社の a 幻想
(06:59) ドライエッチング装置になりますこれは主にへガリウムナイトライドのエッチングで 利用されています これらドライエッチング装置を利用したさまざまな材料のエッチングに関してこれから 紹介していきたいとおもいます まず多目的ドライエッチング装置は平行平板のタイプの装置になっていて フッ素系のガスが導入されています こちらに示しますように so 2やアルミナ sen などの参加もぺ窒化膜のエッチングに加えて グラフェンなどの2次元材料のエッチングにも利用されていますこの装置は特段材料に 制限なくご利用いただいています 掌編から8インチウエハーまで対応しているので大学から企業まで幅広いユーザーの 研究開発に利用されています 続いて化合物ドライエッチング装置の特長としてはこちらに示しますように
(08:10) cl 2や bcl 3といった永曽慶のガスを導入していることかと思います 利用者のほとんどは塩素系ガスを利用した反応エッジングを使っていて まあアルミなどの金属膜の他 我流蒸すとなどの化合物半導体を使った フォトニック結晶などの作成に利用されています まあこちらのセム像を見るとわかるようにナノスケールの緻密な加工が可能な装置と なっています こちらの装置も特段材料に制限をかけることなく運用しております 続いてシリコン深掘りエッチングですがこの装置は a お名前の通りチリ今の高アスペクトエッチングや基板間つえーちんぐなどに利用さ れていて a 賞へんからロップインチウエハーまで対応しています 窒化膜酸化膜泥エッチング装置はこちらに示しますように 3 kw の高出力員化が可能となっているので
(09:17) シリコンや san などの高速エッチングで利用されております ここからは2020年度に新規導入したえーるいい装置に関して紹介させていただき たいと思います まずはじめにエールいいとは何かということについて紹介させていただきたいと思い ます a 類とはエッチングプロセスにおける化学吸着家庭とエッチング過程を分離し各家庭 を交互に繰り返すサイクルによりへ幻想スケールでのエッジングを行う技術となってい ます えーるいいの1サイクルは こちらに示す4つのステップからできています 右下の ずじゃぁ シリコンを塩素とアルゴンでエールいいプロセスをした模式図になっています まずはじめにエールいサークルのステップ1では
(10:29) 基板の表面に塩層を飽和状態まで反応させます step 2として塩素がそうパージして step 3で超低パワーのある権五運を 弾き込んで反応槽の3エッチングします でこのアルゴンは低パワーなのでへ版の素より下の基板はエッチングされないため自動 的に幻想オーダーで反応が停止する a 事故ピストル型反応となっています で最後にパージして市池サイクルという エッチングのプロセスになっています まあこれを繰り返すことで 幻想スケールでのエッチングが可能となります こちらが a 類装置の写真になっていてこの装置はオックスフォードインストゥルメンツ者の 装置で 塩素系のガスが導入されている装置になります この装置はエールいいはもちろんのことを通常の ic prie としても利用可能
(11:38) です 次にエールいいと従来の rie との比較を示したいと思います le は先ほど紹介したとおり自己利息型の反応により表面を分子層スケール鈴ちんぐ しますので 結晶構造が大きな損傷を受けずに維持することができます 従って従来の ri よりも表面が平坦 かつ滑らかにエッチングすることができます スコちらにへガリウムナイトライドのエッチングをした後のゲーム像を示します こちらの写真は応用物理の解説記事から引用数 させていただきました したが従来の rie で二カリウムナイトライドエッチングした結果となっていて上 が le プロセスでガリウムナイトライドエッチングした結果になっています まあこちらの
(12:43) テムズを見ると分かるように le プロセスのエッチングでは滑らかに表面を加工 することができることが分かります えーるいいプロセスの特徴をまとめると エッチング表面がスムーズであること てダメージでエッチングができること 良好な面内勤知性を確保できること えアスペクト比に依存が少ないことそして 言質をスケールの加工も可能であること こちらは二次元の層状物質にも敵機をができるということを示しています 続いてどのような材料で le できるのかということについて考えてみると揮発性の 反応生成物を形成する材料となりますので例えば 通してつのように塩素系ガスでエッチングする場合にはこちらの周期律表の 緑色で示した材料が対象材料となります
(13:54) 会に結び際ここプラットフォームでは今のところ 緑で示した材料で装置を利用いただいています でこちらがシリコンを えーるいーでドラエッチングした結果になります 左はエール良い子のシリコン表面の専務像になっていてスムーズな表面が得られている ことが分かります 右は h 好きをマスクとして幅25なの深さ100なのでシリコンエッチングした結果で こちらの セムぞのようにマスクとの高い選択性があり緻密なエッチングが可能であるということ を示していますでこれらの写真はヘオクソー分室レンチ者からご提供位 ただきました でこちらの表に示します82 le は様々な材料に適用可能となっていますので 現在イニングス微細加工プラットフォームではえーるいいプロセスに関して a 実験 に取り組んでいるところです
(15:06) でまとめますと 様々な材料目的のデバイス開発に対応可能な装置を提供しています えドライエッチングは a 5種類の装置を 皆様にご提供しています 今回新規で a 類装置を導入しましたのでぜひ皆様の研究でご活用いただければと 思います 最後は宣伝になりますが今日は に結び再加工プラットフォームの紹介として微細加工のプロセスに にへの装置について紹介しましたが にむすではそれ以外でも分析や評価といったさまざまな装置を共用化していますので もしご興味がありましたらお問い合わせ頂ければと思います 以上で発表を終わります
関連WEBサイト
物質・材料研究機構（NIMS）微細加工プラットフォーム
http://www.nims.go.jp/nfp/
