超高密度流体中での動的溶解度制御を利用した形状敏感型自己整合ナノプロセス

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本研究は,機能性超高密度流体中(超臨界流体や亜臨界流体など)で実現する「形状敏感」プロセス(凹部へ選択的に物質を堆積、形成する技術)により,スケール限界なくナノ構造体の作製を可能足らしめる堆積技術を実現することを目的とするものである。高密度流体中では堆積原料の多層吸着とそれに伴う毛管凝集を利用するもので微細凹構造が自己整合・選択的に埋め込まれる。下地の触媒作用を利用するのではないため,原理的にスケール限界前工程パターニングが簡単である。形状敏感特性を検討するため,TaNコート下地に加え,あえてパターンつき酸化膜下地を用いた。パターンは集積回路配線用テストパターンで,80〜300nm幅のヴィア/トレンチである。実験条件は,圧力約20MPa,温度210〜250℃,時間8〜30min,原料はCu(dibm)225mg/cc,水素添加圧力(有の場合)は0.8MPaである。Cu(dibm)2の融点以上でかつCu析出反応が起きないよう155℃まで加熱した後,降温・除圧したところ,ヴィア孔のコーナー部にのみ凝集・堆集物が確認された。次に反応開始温度以上まで昇温したところ,ヴィア/トレンチ内に優先的に堆積堆積が生ずることを確認できた。表面の堆積物はヴィア孔内の凝集・充填物を基点として成長した。さらに,原料の導入導入量を多くすることで,埋め込み性が向上することを確認した。以上から,前記した充填メカニズムを概略確認することができた。XTEM-EDX分析ではヴィア内のCuは単結晶であり,底コーナー部の残渣様の物質はヴィアCu部に比べてC,Oなどの有機成分を多く含んでいることがわかった。本特定領域研究においては,この凝集機構を堆積温度の動的変化を利用した微細構造内にCuを選択的に成長させ,その条件,ならびにメカニズムの検討を行った。メカニズムの検討は概略完了した。