ナノ臨界場制御による超高速・異方性選択エッチングに関する研究

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ナノ臨界場を制御できる装置の開発行い、下記の成果を得た。1.気相・液体・固体から成るナノ領域の臨界場を形成するために、低圧から大気圧まで圧力の制御が可能であり、かつ基板温度を制御できる装口の開発を行った。液層状態をナノメータの厚みで制御するために、基板を2000rpm以上で高速回転する機構と高圧力での原料ガスの消耗を防ぐためにガスをリサイクルするシステムを構築し、広範囲の圧力下においてプラズマを生成し、且つ基板温度と基板の回転が実現できることが分かった。2.基板湿度を低温に保ち、マグネトロン型のプラズマで酸化シリコン薄膜のエッチングを行ったところ、1.8ミクロン/分という高エッチング速度を実現した。これは、基板の低温下によって、エッチング表面にボーラス状の液層面に近いナノ層が形成され、多量の活性種を含むために、エッチング速度が飛躍的に増加すると考えられる。3.H_2OおよびNF_3ガスを用いて酸化シリコン薄膜のエッチングを行ったところ、プラズマに導入する電力の増加とともにエッチング速度が増加し、最終的には4ミクロン/分という速度でシリコン酸化膜の超高速エッチングが可能であることを見出した。4.ナノ臨界場を制御することにより、従来のドライエッチングには見られず、むしろウエットエッチングに近い特性が発現することが分かった。今後、条件の最適化により、ドライエッチングのさらなる高速化・異方性を実現するための知見が集積されると考えられる。