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

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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．