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。

制造了降低的压力型PAP设备，目的是使单晶镀膜和平滑的单晶晶片等。带有底物的血浆产生电极的抛光头和玻璃键磨轮放置在晶片的左侧和右侧，并且可以通过旋转和摆动晶圆和抛光头来抛光整个晶圆。在2022财年，我们选择了用于改革的工艺气体类型，以提高限制GAN WAFER的PAP处理速率的表面修饰速率。使用CF4，H2O，O2等离子体进行GAN晶片的血浆修饰实验，该实验可以形成F，OH，O OH，具有最高氧化潜力的自由基和H2血浆，通常用于蚀刻GAN。修饰膜的厚度是根据修饰前后晶片表面的XPS分析结果计算得出的，并且发现H2血浆是GAN表面修饰最有效的。评估了血浆辅助抛光剂中单晶钻石底物的加工特性。就抛光压力的SCD（100）表面依赖性的抛光速率和表面粗糙度而言，通过在143.8 kPa或更高的抛光压力条件下沿<100>向方向形成晶格状的表面结构来恶化，但在100 kPa或较小的低抛光压力条件下，表面粗糙度改善了。这被认为是由于化学去除辅助作用比例增加的结果，例如由于氧自由基的吸附而导致的钻石表面原子的支柱被削弱，类似的类似，从而导致相位过渡到石墨，从而导致同型材料脱毛机制的占主导地位，从而提高了表面粗糙度。此外，通过扫描阴极发光测量评估抛光后的表面，据揭示，虽然在SkyF抛光的情况下，使用Pap表面的SkyF抛光剂抛光，可以沿刮擦观察到晶体缺陷引起的发射，但Pap表面的发射强度极为弱，并且使用Pap Pap的钻石抛光工艺是免费的。

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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