機器開発事業Device Development

半導体材料表面先端加工技術の紹介

Plasma CVM

大気圧プラズマ加工装置

高密度プラズマを用いた気相化学エッチングにより高能率でありながら無歪加工を実現

CARE

触媒表面基準エッチング技術

触媒機能を持つパッドにより、純化学的に様々な材料を原子スケールで平坦化

PAP

独自の研磨方法で、20mm角という世界最大クラスのモザイク単結晶ダイヤモンド基板を高能率かつ損傷を与えずに研磨することに成功

プラズマ化学気相加工法

Plasma CVM(Plasma Chemical Vaporization Machining)

JC-1000 システム

大気圧プラズマ加工装置

搬送部ユニット

プラズマ化学気相加工技術

加工原理

半導体デバイス製造に用いられる、真空あるいは低圧プラズマと比べ、高圧力のプラズマを用いることにより、高能率加工及び歪のない加工面を実現

Quartz wafer

前加工 石英ウェハ
市販の4inch(100mm)厚さ 60µm
測定域 直径100mm

加工前

Quartz before NC-PCVM

標準偏差σ:17nm

加工後

Quartz after NC-PCVM

標準偏差σ:3nm

SOI wafer

前加工 SOIウェハ
市販の8inch(200mm)薄膜SOIウェハ(SOI層:100nm、埋込酸化膜層:200nm)
測定点:直径190mm円内の領域、5.5mm格子

加工前

SOI before NC-PCVM

97.5±4.7nm
標準偏差σ:2.4nm

加工後

7.5±1.5nm
標準偏差σ:0.38nm

触媒表面基準エッチング法

CARE(CAtalyst Referred Etching)

CA-1000

触媒表面基準エッチング装置

加工部

触媒表面基準エッチング装置加工部

加工部(拡大)

触媒表面基準エッチング装置加工部拡大図

加工原理

CARE 加工原理

加工の流れ

加工の流れ

基準面上の触媒に原子スケールで近づく加工物の凸部からエッチングで 極めて高能率な平坦化を実現

加工例 結晶構造(ステップ-テラス構造)の出現

ステップテラス
ステップテラス

原子レベルで滑らかな表面研磨法が求められる半導体材料に最適

プラズマ援用研磨法

PAP(Plasma Assisted Polishing)

単結晶ダイヤモンド、SiC、GaNなどの高硬度材料の独自の表面研磨技術

独自の研磨方法である「PAP」により、20mm角という世界最大クラスのモザイク単結晶ダイヤモンド基板を高能率かつ損傷を与えずに研磨することに成功

PA-1100

PA-1100

装置概略図

プラズマ援用研磨技術装置概略図

レーザー干渉計形状計測結果

モザイク法で作製した単結晶ダイヤモンド基板の
プラズマ援用研磨前後の形状

研磨後平面度0.5μm以下を達成

レーザー干渉計グラフ

3時間の研磨による
高さの変化

研磨レート13.3μm/hを達成

AFM画像

AFM画像

研磨後の二乗平均平方根粗さ※
0.36 nm

表面粗さ0.3nmオーダーを達成

共焦点ラマン顕微鏡

モザイク単結晶ダイヤモンド基板のラマンスペクトル

結晶性の乱れ確認されず

グラファイト構造への変化
確認されず

※二乗平均平方根粗さ:粗さ測定器によって測定した表面形状において、平均線から測定曲線までの偏差の2乗を平均した値の平方根。表面の性状を評価する指標の一つである。

Plasma CVM、CARE、PAPは大阪大学の独自技術です。