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Realization of completely distortion-free processing by plasma nano-manufacturing process and exploration of its theory

等离子体纳米制造工艺实现完全无畸变加工及其理论探索

基本信息

批准号：
21H05005
负责人：
山村和也
金额：
$ 120.56万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-05 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

単結晶GaNウエハ等の平坦化・平滑化を目的とした減圧型PAP装置を試作した。基板対向型プラズマ生成電極とビトリファイドボンド砥石が付けた研磨ヘッドをウエハの対面に左右配置し、ウエハと研磨ヘッドの回転・揺動によりウエハの全面研磨が実現できる。2022年度は、GaNウエハのPAP加工レートを律速する表面改質レートを向上させるため、改質に使用するプロセスガス種の選定を行った。最も酸化ポテンシャルが高いF、OH、Oラジカルを形成できるCF4、H2O、O2プラズマとGaNのエッチング加工によく使用されるH2プラズマを用いてGaNウエハのプラズマ改質実験を行った。改質前後ウエハ表面のXPS分析結果から改質膜の厚さを計算し、H2プラズマがGaNの表面改質に対して最も効果的であることを明らかにした。単結晶ダイヤモンド基板のプラズマ援用研磨における加工特性を評価した。SCD(100)面の研磨レートおよび表面粗さの研磨圧力依存性において、143.8kPa以上の研磨圧力条件では<100>に沿った方向に格子状の表面構造が形成されることで表面粗さが悪化するが、100kPa以下の低研磨圧力条件では表面粗さが向上した。これは酸素ラジカルの吸着等によりダイヤモンド表面原子のバックボンドが弱体化してグラファイトへの相転移が生じやすくなる等の化学的な除去援用効果の比率が増加した結果、等方的な材料除去メカニズムが支配的になり表面粗さが向上したと考えられる。また、研磨後の表面を走査型カソードルミネッセンス測定により評価し、ダイヤモンド砥粒を用いたスカイフ研磨の場合には結晶欠陥に起因するBand-A発光がスクラッチに沿って見られるが、PAP面の場合にはその発光強度は極めて微弱であり、PAPによるダイヤモンドの研磨プロセスはダメージフリーであることを明らかにした。

For the purpose of planarization and smoothing of GaN crystals, voltage reduction PAP devices were tested. The substrate is opposite to the type of electrode generation, and the polishing is carried out on the opposite surface. In 2022, the selection of surface modification methods was carried out. The most important factor is the formation of CF4, H2O, O2 and GaN. XPS analysis results of GaN surface before and after modification show that the thickness of the modified film is calculated, and the surface modification of GaN is the most effective. The processing characteristics of single crystal substrates are evaluated by using grinding. The polishing pressure dependence of SCD(100) surface polishing and surface roughness depends on the polishing pressure condition of 143.8 kPa or more, and the lattice-like <100>surface structure is formed in the polishing direction. The surface roughness is increased under the polishing pressure condition of 100kPa or less. The ratio of chemical removal effect increased as a result of the absorption of the acid element and the absorption of the surface atom. The surface roughness increased as a result of the chemical removal of the surface atom. In the case of grinding, the cause of crystallization deficiency is Band-A light emission. In the case of grinding, the cause of crystallization deficiency is Band-A light emission. In the case of grinding, the cause of crystallization deficiency is Band-A light emission.

项目成果

期刊论文数量（66）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Highly efficient finishing of large-sized single crystal diamond substrates by combining nanosecond pulsed laser trimming and plasma-assisted polishing

DOI：
10.1016/j.ceramint.2023.03.038
发表时间：
2023-03
期刊：
Ceramics International
影响因子：
5.2
作者：
Nian Liu;Kenta Sugimoto;Naoya Yoshitaka;Hideaki Yamada;Rongyan Sun;Kenta Arima;K. Yamamura
通讯作者：
Nian Liu;Kenta Sugimoto;Naoya Yoshitaka;Hideaki Yamada;Rongyan Sun;Kenta Arima;K. Yamamura

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宽禁带半导体基板无浆料无损伤抛光工艺-等离子体辅助抛光和电化学机械抛光-