第1章 加工技術の基礎と高度化
第1節 ウェットエッチングの基礎と高度化
1. ウェットエッチングの基礎
1.1 ウェットエッチングの特徴
1.2 ウェットエッチングの方法
1.3 ウェットエッチングのメカニズム
2. ウェットエッチングの高度化
2.1 エッチング加工精度の向上
2.2 エッチング速度の向上
2.3 エッチング液のリサイクル,少量化
2.3.1 廃液の回収・再利用
2.3.2 エッチング液の少量化
第2節 光電気化学エッチングの基礎と高度化
1. はじめに
2. 酸化チタンの光電気化学エッチング
2.1 光電気化学エッチングの原理
2.2 酸化チタンの光電気化学エッチング
2.3 光電気化学エッチング反応の電位依存性
2.4 ナノポーラス形成機構
3. おわりに
第3節 ドライエッチングの基礎と高度化
1. ドライエッチングの概要
1.1 歴史的背景
1.2 ウェットエッチングとドライエッチングの比較
1.3 ドライエッチングの発展
1.4 加工形状の3次元構造とスケール:スケールの重要性
1.5 エッチング技術の進化
1.6 プラズマエッチング技術の基礎と将来展望
2. ドライエッチングの基礎
2.1 基本概念
2.2 ガスエッチング(プラズマレス)
2.3 ラジカルエッチング
2.4 反応性イオンエッチング
2.5 エッチング原理のまとめ
2.6 3次元形状プロファイルの制御
3. これからの微細化 材料選択比
3.1 原子層エッチング
4. これからの高アスペクト比加工 ガス分子デザイン
5. これからの難エッチング材料加工 表面反応の精密制御
6. 計測と制御のリアルタイム化と情報学活用 機械学習
7. おわりに
第4節 触媒アシストエッチングの基礎と高度化
1. はじめに
1.1 ウェットエッチングとドライエッチング
1.2 触媒アシストエッチングの歴史と概要
1.3 本節の特徴
2. 金属吸着を援用したエッチングによるSi表面の自己組織的なナノ加工
2.1 実験方法
2.2 実験結果と考察
3. ナノカーボン触媒を用いた化学エッチングと表面加工への展開
3.1 はじめに
3.2 実験方法
3.2.1 異なる種類のナノカーボン材料の準備・合成方法
3.2.2 ナノカーボンを用いた半導体表面のエッチング方法
3.3 実験結果と考察
3.3.1 ナノカーボンと接触した半導体表面の選択エッチング
3.3.2 異なるナノカーボンを用いた時のエッチング特性の比較と考察
3.3.3 ナノカーボン膜をテンプレートとした半導体表面の溝加工
3.3.4 グラフェンシートの電子分布観察と特異な電子状態の考察
第5節 リソグラフィ技術の課題と対策
Si系材料添加における193nm液浸レジストの表面特性制御
1. はじめに
2. 新規ArFiレジストの構成
3. 実験結果
3.1 Si添加量と純水に対する接触角の検討
3.2 Si系添加におけるSi偏析の検討
3.3 Si添加におけるリーチング評価
3.4 Si添加におけるドライエッチング耐性の評価
3.5 FおよびSi添加における現像特性の評価
3.6 FおよびSi添加におけるパターニング特性の検討
3.7 現像液へのSi系添加剤の添加効果
4. まとめ
第6節 誘導自己組織化(DSA)技術
1. はじめに
2. DSA技術の原理
2.1 DSAガイド基板
2.2 ドメインの垂直配向制御に向けた中性化膜
2.3 アニーリングと自己集合
2.4 パターン多重化(Pattern Multiplication)
2.5 パターン補正(Pattern Rectification)
3. DSAの材料設計とプロセス
3.1 PS-b-PMMAの特徴と課題
3.2 PS-b-PMMAのドライエッチング特性
3.3 エッチング耐性の改善に向けた原子層堆積(Atomic Layer Deposition, ALD)の利用
3.4 sub-10 nmパターン形成に向けた強偏斥性(Higher-χ)ブロック共重合体の開発
4. 産業応用と今後の課題
5. おわりに
第7節 ナノインプリントの基礎と三次元構造形成
1. はじめに
2. ナノインプリントによる微細加工
2.1 熱ナノインプリントと光ナノインプリント
2.2 ナノインプリントの特徴
2.2.1 優れた解像性
2.2.2 多様な形状への対応性
2.2.3 多様な材料の直接成形
3. 光学構造への応用例
3.1 レンズ成形
3.2 反射防止構造の成形
3.3 高アスペクト比構造への応用
3.4 AR/VRグラス用光導波路構造への応用
4. 半導体デバイスへの応用
4.1 マッシュルームゲートトランジスタの作製
4.2 デュアルダマシン工程への応用
4.3 高密度集積回路(VLSI)への応用
4.4 有機半導体トランジスタのフロントゲート構造への応用
5. ナノインプリントの高度化による三次元構造形成への展開
5.1 逆テーパー構造の成形
5.2 リバーサル・ナノインプリントによる三次元積層構造の作製
5.3 ハイブリッド・ナノインプリントによる三次元マイクロ・ナノ混在構造の一括形成
6. おわりに
第8節 潜像法によるフォトリソグラフィと焦点深度を超えた立体サンプルの加工
1. 緒言
2. 光回折の理論
3. 凸球面(レンズ)
3.1 パターン転写プロセス
3.2 エッチング加工
3.3 レンズ曲面の多段加工
4. 円筒面
4.1 圧延ロール
4.2 微細凹凸構造による物理的抗菌パターン
4.3 微細凹凸パターン付きロールの製作と圧延転写
4.4 抗菌パターンの作用
5. 凹球面
5.1 反射鏡
5.2 凹曲面金型への光散乱ドット形成
5.3 従来加工との比較
6. 結言
第9節 レーザーリソグラフィの基礎と高度化
1. はじめに
2. レーザー直描リソグラフィ
2.1 原理と特徴
2.2 手順
3. グレイスケールリソグラフィ
4. おわりに
第10節 電子ビームリソグラフィの基礎と高度化
1. はじめに
2. 電子ビームリソグラフィ(EBL)の基礎
2.1 EBLの原理
2.2 電子ビーム描画装置の構成
2.3 電子ビームの走査方式
2.4 加速電圧と電子散乱
3. EBLの高度化
3.1 加速電圧の高加速化
3.2 ビーム電流の大電流化
4. さいごに
第2章 応用別のエッチングの高度化
第1節 半導体ウェットエッチング
1. 半導体プロセスに使用されるウェットエッチング
2. 各種半導体材料のウェットエッチング特性
2.1 半導体材料のエッチング進行機構
2.2 Siの結晶異方性ウェットエッチング
2.3 Siの等方性ウェットエッチング
2.4 SiCのウェットエッチング加工
2.5 GaNのウェットエッチング加工
2.6 Ga2O3のウェットエッチング加工
3. 半導体ウェットエッチングの高度化
3.1 エッチング加工の微細化
3.2 エッチング形状制御
4. おわりに
第2節 半導体ドライエッチングにおける先端課題と開発事例
1. はじめに
2. ロジック半導体の技術トレンド
3. メモリ半導体の技術トレンド
4. ドライエッチングにおける主要開発課題の推移
5. 原子層エッチングの歴史と代表的な手法
6. 先端半導体製造におけるエッチング課題の例
7. プラズマ照射とランプ加熱を用いた等方性原子層エッチング
8. 300-mm Dry Chemical Removal(DCR)装置による原子層エッチング
9. In-situ分析を用いた選択原子層エッチングメカニズムの解析
10. 各種膜のパターンサンプルへの適用例
11. おわりに
第3節 磁性体および貴金属における原子層エッチング
1. はじめに
2. ALEプロセス
3. βジケトンを用いたエッチング反応
3.1 hfac分子の吸着状態
3.2 熱励起による等方性ALEプロセス
3.3 低エネルギーAr+イオン照射による効果
3.4 クラスターイオン照射による効果
4. まとめ
第4節 金属酸化物の触媒表面基準エッチング
1. 金属酸化物の表面処理
1.1 はじめに
1.2 金属酸化物の表面処理
2. 触媒表面基準エッチング(Catalyst-referred etching, CARE)法
2.1 概要
2.2 加工装置
2.3 加工原理
3. 純水を加工液とするCARE法による金属酸化物表面のエッチング
4. 原子レベル平滑面が導く高品質エピタキシャル薄膜
5. ワイドギャップ半導体への応用
6. むすび
第5節 反応性大気圧熱プラズマジェットを用いた有機物の超高速エッチング
1. はじめに
2. レジストの塗布と局所エッチング
2.1 レジスト塗布法と課題
2.2 レジストの大気圧下でのドライエッチング
3. 反応性大気圧熱プラズマジェットの生成とレジストのエッチング
3.1 大気圧熱プラズマジェット
3.2 反応性大気圧熱プラズマジェットの生成と酸素ラジカルの生成
3.3 R-TPJによるレジストエッチングレートの評価方法
3.4 光学干渉非接触温度測定法を用いたR-TPJ照射中におけるレジスト表面の温度計測
4. まとめと今後の展望
第6節 MEMSのエッチング加工
1. はじめに
2. アルカリ溶液の異方性エッチング
2.1 アルカリ溶液エッチャント
2.2 基本的なエッチング形状
2.2.1 ダイヤフラム
2.2.2 溝
2.2.3 片持ち梁
2.2.4 ブリッジ
2.2.5 メサ構造
3. 表面マイクロマシニング
第7節 水晶エッチング技術
1. はじめに(水晶加工の歴史)
2. ウェットエッチングによる水晶加工
2.1 水晶ウェットエッチングのメカニズム
2.2 加工形状の特徴と課題
2.2.1 長時間エッチング
2.2.2 液組成
3. ドライエッチングによる水晶加工
3.1 水晶ドライエッチングのメカニズム
3.1.1 水晶固定
3.1.2 耐食膜
3.1.3 エッチングガス
3.2 加工形状の特徴と課題
4. まとめ
第8節 銅ウェットエッチングのメカニズムと影響支配因子
1. はじめに
2. エッチングとは
2.1 速度支配過程(律速段階)
2.2 物質移動特性
2.3 エッチング溶液
3. 銅のウェットエッチング
3.1 攪拌槽実験
3.1.1 塩化第二銅溶液によるウェットエッチング
(1) 板状試料のエッチング速度
(2) 回路用銅箔のエッチング速度
3.1.2 塩化第二鉄溶液によるウェットエッチング
(1) 板状試料のエッチング速度
(2) 回路用銅箔のエッチング速度
3.1.3 エッチングの異方性について(エッチファクタ)
3.2 スプレー実験
4. 更なる微細化への模索
4.1 液側からのアプローチ
4.2 材料側からのアプローチ
4.3 界面化学反応律速条件の応用
5. おわりに
第9節 金属・合金ウエットエッチング処理の最適化
1. はじめに
2. 金属材料とエッチャントの選定
2.1 一般的なエッチャント
2.2 Fe,Fe合金,Ni,Ni合金,Cu,Cu合金のエッチング
2.3 Alのエッチング
2.4 Agのエッチング
2.5 Moのエッチング
2.6 Tiのエッチング
3. エッチング面の平滑性
3.1 前処理とエッチング
3.2 材質毎のエッチング面の粗さ
4. 金属材料とエッチング精度
4.1 最小抜き寸法
4.2 最小凹凸加工精度
4.3 エッチング底R
4.4 エッチング加工バラツキ
4.5 厚板(0.5 ～ 1.0mm 程度)・合金エッチング加工時のバラツキの低減
5. 厚板・合金エッチングにおける品質とコスト
5.1 液の劣化と品質・コストへの影響
5.2 液劣化の対策
5.3 長井式電解再生法
5.4 エッチャントの再生と品質・コストへの影響
6. まとめ
7. おわりに
第3章 3次元構造の作製技術
第1節 シリコン基板湿式エッチング及びAl陽極酸化を用いた微細構造形成
1. はじめに
2. 金属触媒を用いたシリコン基板の湿式異方性エッチングの発見と原理
3. MacEtchにおける金属中間層の効果
4. 界面活性剤添加によるエッチング形状の改善
5. Al陽極酸化法による微細孔自己組織配列形成とその応用
6. 誘導自己組織化を用いたナノホール配列のさらなる微細化
7. まとめ
第2節 ドライエッチングによるMEMS微細構造の作製と表面特性の制御
1. はじめに
2. 固体表面に作製した3次元微細構造アレイによる濡れ性の制御
2.1 固体表面における濡れ性
2.2 固体表面における濡れ性に微細な凹凸構造が及ぼす影響
2.3 ドライエッチング等を用いた微小な3次元構造の作製(実験例)
2.4 固体表面にアレイ化した微小な3次元構造の形状が濡れ性に与える影響(実験例)
3. おわりに
第3節 3D-MEMS加工と超微細転写技術
1. はじめに
2. 実験
2.1 斜め多段フィンMEMS金型の作製
2.2 樹脂への構造転写および機能性評価
3. 結果および考察
3.1 斜め多段フィンMEMS金型
3.2 樹脂への構造転写
3.3 成形樹脂の機能性評価
4. 結言
第4節 レーザー転写を利用した異材積層型微細パターン形成
1. はじめに
2. レーザー転写の基礎
3. レーザー転写による膜の積層型微細パターン形成
4. レーザー転写による配線描画
5. おわりに
第5節 フェムト秒レーザ光熱還元を用いた3D微細構造の作製:Cu2O球状ナノ粒子インクを用いたCu微細造形
1. はじめに
2. フェムト秒レーザ光熱還元描画法
3. Cu2O球状ナノ粒子インクの調製方法
4. フェムト秒レーザ描画特性と3D微細造形応用
4.1 描画特性における基板の影響
4.2 ガラス基板上での配線描画と導電性
4.3 Cu薄膜上でのCu2O球状ナノ粒子の接合特性
4.4 3D微細造形応用
5. おわりに
※第2章第9節は2008年発行「ウェットエッチングのメカニズムと処理パラメータの最適化」から再掲載、第2章第8節は同書籍から一部修正・加筆して掲載しています。
