RIEにおける基板温度制御による仕上がり形状創成メカニズムの解析

反応性イオンエッチング(RIE)における被加工材のシリコンウエハ基板の温度と仕上がり形状の関係を明確化することで,RIEの化学的反応の速度が温度に及ぼす影響を解明し,形状創成メカニズムを解析することが本研究の目的である.一般的に用いられているRIE装置は基板冷却についての考慮がなされていないことが多く,本研究はまず,基板冷却機構の検討を行った.通常の基板冷却は,基板設置電極の裏面の冷却機構を設けて行われる.冷却機構は冷却水を流す形式が多く,電極を絶縁する必要があるため,絶縁板(石英など)が電極と冷却機構の間にはさまれる.基板,電極,絶縁板および冷却機構の間の密着性が良好でないことによる熱伝導の効率が悪いこと,またこれらの機構が真空中にあるために十分な熱伝達が起きないことにより,実際には冷却水が十数℃であっても,基板の温度は数百℃になっていることが確認なされた.そこで,本研究では,熱伝導および熱伝達性の改善のために,各機構の材質および表面粗さの改善,基板密着機構,そして基板からの熱放出機構の追加を検討した.熱伝導性の良好な銅によってこれらの改善・改良をはかり,実際のエッチング実験を行った結果,銅がエッチングされ,シリコンエッチングへの影響があるため材質の選択が必要であるが,効果が確認できた.また,基板の裏側にヘリウムガスを直接吹きつけることによる冷却機構も検討したが,ヘリウムガスのエッチングに対する影響をおさえられず,十分な効果はあげられなかった.基板温度が仕上がり形状に及ぼす影響としては,基板温度によって仕上がり形状が変化することを確認した.これは化学的反応である等方的なエッチングが温度に影響をうけたものと考えられ,定量的な解析を今後進める.

反応性イオンエッチング(RIE)における被加工材のシリコンウエハ基板の温度と仕上がり形状の関係を明確化することで,RIEの化学的反応の速度が温度に及ぼす影響を解明し,形状創成メカニズムを解析することが本研究の目的である.一般的に用いられているRIE装置は基板冷却についての考慮がなされていないことが多く,本研究はまず,基板冷却機構の検討を行った.通常の基板冷却は,基板設置電極の裏面の冷却機構を設けて行われる.冷却機構は冷却水を流す形式が多く,電極を絶縁する必要があるため,絶縁板(石英など)が電極と冷却機構の間にはさまれる.基板,電極,絶縁板および冷却機構の間の密着性が良好でないことによる熱伝導の効率が悪いこと,またこれらの機構が真空中にあるために十分な熱伝達が起きないことにより,実際には冷却水が十数℃であっても,基板の温度は数百℃になっていることが確認なされた.そこで,本研究では,熱伝導および熱伝達性の改善のために,各機構の材質および表面粗さの改善,基板密着機構,そして基板からの熱放出機構の追加を検討した.熱伝導性の良好な銅によってこれらの改善・改良をはかり,実際のエッチング実験を行った結果,銅がエッチングされ,シリコンエッチングへの影響があるため材質の選択が必要であるが,効果が確認できた.また,基板の裏側にヘリウムガスを直接吹きつけることによる冷却機構も検討したが,ヘリウムガスのエッチングに対する影響をおさえられず,十分な効果はあげられなかった.基板温度が仕上がり形状に及ぼす影響としては,基板温度によって仕上がり形状が変化することを確認した.これは化学的反応である等方的なエッチングが温度に影響をうけたものと考えられ,定量的な解析を今後進める.