高精度・高能率な大面積ＮＣ加工のための多電極型大気圧プラズマ発生装置の開発

半導体デバイスは現代の生活には必要不可欠となっているが、その低消費電力化や高速動作化をデバイスの微細化によって実現する事は困難となりつつある。SOI(Silicon on Insulator)ウエハと呼ばれる、シリコン基板・埋め込み酸化膜層・シリコン薄膜層の三層の構造を持つ半導体用基板が開発され、優れた特性を持つ。しかし、一方でデバイスを作製するSOI層に高い膜厚均一性が要求される。本研究では、これを高能率に解決する手法として犠牲酸化法を採用し、多電極型大気圧プラズマ発生装置を考案し開発を行った。当初の研究計画に則り、薄膜電極の検討および装置の試作と実証実験を行った。この手法により、将来的にさらに高い加工分解能が要求されても十分に対応可能であると考える。今後、SOIウエハに限らずどのような半導体材料においても今後はウエハの大口径化が進むと思われる。したがって、大口径化する試料に対して一括加工を行うためには更に多数の電極を敷き詰める事が要求され、同時に加工分解能向上のためには電極サイズを小さくすることも要求される。そこで、このような大面積化と加工分解能向上を目指し、新たに考案した薄膜電極とそれを用いて行った数値制御実験も行った。これにより従来の技術より簡便、安価、かつ操作性の優れた、非常に加工安定性の高い手法となった。メッキの必要な厚みや形状は電磁気学的に計算することで最適化した。この装置を用いて数値制御加工を行ったところ、従来の10分の1の時間でSi薄膜層の膜厚のばらつきをナノオーダーの制度で改善することに成功した。この結果が示す通り、本研究で提案する手法は高能率な超精密加工を実現する手法であることを証明した。

半導体デバイスは現代の生活には必要不可欠となっているが、その低消費電力化や高速動作化をデバイスの微細化によって実現する事は困難となりつつある。SOI(Silicon on Insulator)ウエハと呼ばれる、シリコン基板・埋め込み酸化膜層・シリコン薄膜層の三層の構造を持つ半導体用基板が開発され、優れた特性を持つ。しかし、一方でデバイスを作製するSOI層に高い膜厚均一性が要求される。本研究では、これを高能率に解決する手法として犠牲酸化法を採用し、多電極型大気圧プラズマ発生装置を考案し開発を行った。当初の研究計画に則り、薄膜電極の検討および装置の試作と実証実験を行った。この手法により、将来的にさらに高い加工分解能が要求されても十分に対応可能であると考える。今後、SOIウエハに限らずどのような半導体材料においても今後はウエハの大口径化が進むと思われる。したがって、大口径化する試料に対して一括加工を行うためには更に多数の電極を敷き詰める事が要求され、同時に加工分解能向上のためには電極サイズを小さくすることも要求される。そこで、このような大面積化と加工分解能向上を目指し、新たに考案した薄膜電極とそれを用いて行った数値制御実験も行った。これにより従来の技術より簡便、安価、かつ操作性の優れた、非常に加工安定性の高い手法となった。メッキの必要な厚みや形状は電磁気学的に計算することで最適化した。この装置を用いて数値制御加工を行ったところ、従来の10分の1の時間でSi薄膜層の膜厚のばらつきをナノオーダーの制度で改善することに成功した。この結果が示す通り、本研究で提案する手法は高能率な超精密加工を実現する手法であることを証明した。