光励起プロセスを併用した異方性エッチングにおける創成形状の多自由度化

使用光激发工艺在各向异性蚀刻中创建形状的多个自由度

• 批准号: 13750104
• 负责人: 内山 賢治
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750104/
• 关键词: 光励起; エキシマレーザ; フォトンエネルギ; アブレーション; 異方性エッチング; 単結晶シリコン

本研究では,異方性エッチングにおいて,レーザなどによりシリコン表面を光励起することでエッチ速度を増加させる加工法(Laser-Assisted Etching ; LAE)の確立を試みてきた.レーザにはエキシマレーザを採用し,試料(シリコン)に熱損傷を与えずにレーザ照射部のみの加工を行った.これまで,エキシマレーザの加工エネルギをインプロセスで計測し,フォトンエネルギと加工速度の関係を調べてきた.得られた結果としては,(1)エネルギ密度を大きくすると加工速度は増大する傾向にあるが,エネルギ密度を大きくしすぎると加工面から発生する気泡のためにレーザ光が遮蔽されてしまい,加工能率が極端に低下する,(2)エネルギ密度が大きいケースでは,加工面の粗さが大きくなり加工目的によりエネルギ密度の調節が必要となる,(3)加工速度はレーザの繰り返し周波数に比例して大きくなる,などが挙げられる.そこで,前述した本加工方法の特性を利用して,研究の目的である創成形状の多自由度化を試みた.まず,前加工でレーザプロセッシングあるいはLAEを行い,最終加工としてKOH水溶液(濃度35wt%,温度60℃)中で異方性エッチングを行った.前加工で創成された加工形状において,側面と底面から同時にエッチングを開始させることにより,マスクを用いた異方性エッチングより自由度の高い規則形状を創成することが可能になった.また,前加工で異方性エッチングよりも大きな速度で加工することから,加工能率の向上もした.具体的には,(100)基板を加工したものは開口部から広がる方向の{111}面が現れたオーバハング形状が得られた.これは,異方性エッチングやレーザ加工などの加工法を単独で適用した場合には得られにくい加工形状である.また,(110)基板を加工したものは基板表面に対して垂直な{111}面が現れており厚さ300μmの基板が3時間で貫通した.異方性エッチングのみで厚さ300μmの基板を貫通するには10時間以上かかるため,本手法によりシリコンが効率的に加工されていることが確認された.光励起プロセスを併用した異方性エッチングにより,シリコンの結晶性に拘束される範囲内ではあるが,自由度の高い構造の加工が可能になった.

In this study, Laser-Assisted Etching (LAE) was established by increasing the speed of laser excitation.レーザにはエキシマレーザを采用し,试料(シリコン)に热损伤を与えずにレーザ照射部のみの加工を行った. The relationship between the processing speed and the processing speed is adjusted. The results are as follows: (1) the production density increases, the processing speed increases, the production density increases, the processing surface generates bubbles, the processing efficiency decreases,(2) the production density increases, and the processing efficiency decreases. The thickness of the machined surface is large according to the machining purpose, and the adjustment of the density of the machined surface is necessary.(3) The machining speed is large according to the ratio of the number of cycles. The purpose of this study is to create a multi-degree-of-freedom shape by utilizing the characteristics of the processing method described above. Before processing, the process was carried out in the middle of LAE, and the final processing was carried out in KOH aqueous solution (concentration 35 wt %, temperature 60℃). Before machining, the machining shape is created, the bottom surface is created, the bottom surface is created, and the regular shape is created. The processing speed is high, and the processing efficiency is high. Specifically, the (100) substrate is machined and the opening is formed in the {111} direction. The processing method is applicable to the case where the processing shape is obtained. For example,(110) substrate processing is performed on the substrate surface, and the vertical {111} plane is formed on the substrate with a thickness of 300μm. The substrate with thickness of 300μm has been processed for more than 10 days, and the processing efficiency of this method is confirmed. The optical excitation is used in combination with the anisotropy of the crystal structure. The crystallization of the crystal structure is constrained within the range of the crystal structure, and the degree of freedom of the structure is possible.

项目成果

N.Moronuki, K.Uchiyama et al.: "Productive Anisotropic Etching with Eximer Laser Assist"Proceedings of ASPE Annual Meeting. 529-532 (2001)

N.Moronuki、K.Uchiyama 等人：“利用准分子激光辅助进行高效各向异性蚀刻”ASPE 年会论文集。

内山, 諸貫, 高山: "異方性エッチングの複合加工によるシリコンの微細規則形状加工"2001年度精密工学会春季大会講演論文集. 216 (2001)

Uchiyama，Moronuki，Takayama：“通过各向异性蚀刻的组合加工进行硅精细规则形状加工”2001年精密工程学会春季会议论文集216（2001）。

内山 賢治, 諸貫 信行, 高山: "異方性エッチングの複合加工によるシリコンの微細規則形状加工"2001年度精密工学会春季大会講演論文集. 216 (2001)

Kenji Uchiyama、Nobuyuki Moronuki、Takayama：“通过各向异性蚀刻的组合加工对硅进行精细规则形状加工”2001 年精密工程学会春季会议论文集 216（2001 年）。

N. Moronuki, K. Uchiyama et al.: "Productive Anisotropic Etching with Eximer Laser Assist"Proceedings of ASPE Annual Meeting. 529-532 (2001)

N. Moronuki、K. Uchiyama 等人：“利用准分子激光辅助进行高效各向异性蚀刻”ASPE 年会论文集。