インプロセス制御した大気圧プラズマジェット5軸加工法の開発とMEMSへの応用

过程控制大气压等离子射流五轴加工方法开发及其在MEMS中的应用

基本信息

批准号：
22K14158
负责人：
中澤謙太
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14158/
关键词：
微細加工大気圧プラズマ MEMS インプロセス計測

项目摘要

2022年度はインプロセス制御した大気圧プラズマジェット加工装置を開発した．インプロセス制御に用いる2点の計測器である(1)共焦点レーザー変位センサと(2)発光分光分析器を開発した．前者の共焦点レーザー変位センサは大気圧プラズマジェット照射下でも動作することができるように特別に開発し，大気圧プラズマジェットでエッチングをしている個所の深さをインプロセス計測することができる．狭帯域のバンドパスフィルタによって光学的なノイズを，ローパスフィルタや演算回路によって電気電子回路に対する電磁的なノイズを低減させることに成功した．インプロセス制御が無い場合と比較して制御が有りの場合は加工精度が50%改善することができ，本成果を学術論文誌に投稿した．後者の発光分光分析器においては，フィードバック制御に用いるエッチングに強く寄与する活性種の発光を計測するラインと広範囲の波長域を計測するラインを備えた分光装置を開発した．さらに，開発した大気圧プラズマジェット加工装置を用いてMEMS製作における標準的な半導体プロセスを用いてマイクロパターンを施したシリコンウエハに対してエッチングを実施した．エッチングしたシリコンウエハにはアライメントマークがパターニングされており，そこを原点として任意のエッチング位置に大気圧プラズマジェットを照射することができ，所望のエッチング位置を加工した．本装置を用いてMEMS等のマイクロデバイスのマスクレス加工によるポストプロセスの実現可能性を確認することができた．

在2022财年，我们开发了一个内部受控的大气压力等离子喷射装置。我们已经开发了两种用于进程内对照的测量工具（1）共聚焦激光位移传感器和（2）发射光谱分析仪。以前的共聚焦激光位移传感器是专门开发的，因此它可以在大气压力等离子体射流辐射下运行，从而可以对其在大气压力等离子射流蚀刻区域的深度进行进程测量。狭窄的带通滤波器已用于减少光学噪声，而电气和电子电路的低通滤波器和电磁噪声用于通过电气和电子电路来减少电磁噪声。与没有程序内控制的情况相比，加工精度可以提高50％，并且该结果已提交给学术期刊。在后者的光发射光谱仪中，我们开发了一种光谱设备，该线路具有一条线，该线路可以测量有助于蚀刻的活性物种的发射，以及一条测量各种波长范围的线。此外，使用已发达的大气压等离子体射流加工设备在MEMS制造中使用标准半导体过程蚀刻微图案硅晶片。蚀刻的硅晶片具有一个比对标记，可以用大气压力等离子体射流在任何蚀刻位置上使用它作为原点进行照射，并处理所需的蚀刻位置。使用此设备，可以通过无掩模处理（例如MEMS）来确认后处理的可行性。