Development of high-efficient damage-free figuring process using open-air type atmospheric pressure plasma

开发利用露天式大气压等离子体的高效无损伤成型工艺

• 批准号: 20360068
• 负责人: YAMAMURA Kazuya
• 金额: $ 11.81万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20360068/
• 关键词: 特殊加工; 超精密加工; 大気圧プラズマ; 無歪加工; SiC; スクラッチフリー; ダメージフリー; 水蒸気プラズマ; OHラジカル; 研磨; ATカット水晶ウエハ; 数値制御加工; プラズマCVM; パルス変調プラズマ

A chemical finishing process using open-air type atmospheric pressure plasma is proposed to correct the ununiformity in thickness of the quartz wafer. In this process, free figuring without mask pattern can be realized by numerically controlled scanning of the localized removal area. The thickness uniformity of commercially available quartz wafer is improved from 123nm to 15nm only by one correction process without any subsurface damage. Furthermore, a novel polishing technique named plasma-assisted polishing was proposed for the finishing of silicon carbide material. The irradiation of helium-based water vapor plasma efficiently oxidized the surface of single-crystal 4H-SiC (0001), and a result of nanoindentation test revealed that the hardness of SiC decreased by one order of magnitude compared with the unprocessed surface. Plasma-assisted polishing using CeO_2 abrasive enabled us to improve the surface roughness of commercially available SiC wafer without introducing crystallographical subsurface damage, and a scratch-free atomically flat surface with an rms roughness of 0.1nm level was obtained.

提出了一种使用露天式大气压等离子体的化学精加工工艺来校正石英晶片的厚度不均匀性。在此过程中，通过局部去除区域的数控扫描，可以实现无掩模图案的自由造型。市售石英片的厚度均匀性仅通过一次校正工艺就从123nm提高到15nm，且没有任何亚表面损伤。此外，还提出了一种称为等离子体辅助抛光的新型抛光技术，用于碳化硅材料的精加工。氦基水蒸气等离子体的照射有效氧化了单晶4H-SiC（0001）的表面，纳米压痕测试结果表明，与未处理的表面相比，SiC的硬度降低了一个数量级。使用CeO_2磨料进行等离子体辅助抛光使我们能够在不引入晶体学次表面损伤的情况下改善市售SiC晶片的表面粗糙度，并获得均方根粗糙度为0.1nm级别的无划痕原子级平坦表面。

项目成果

High-Integrity Finishing of 4H-SiC (0001) by Plasma-Assisted Polishing

• DOI: 10.4028/www.scientific.net/amr.126-128.423
• 发表时间: 2010-08
• 期刊: Advanced Materials Research
• 作者: K. Yamamura;T. Takiguchi;M. Ueda;A. Hattori;N. Zettsu

数値制御プラズマCVMによるヨハンソン型Si(111)二重湾曲分光結晶のダメージフリー加工(第2報)

使用数控等离子体 CVM 对 Johansson 型 Si(111) 双曲光谱晶体进行无损伤加工（第二次报告）

• 发表时间: 2010
• 作者: 上田真己;瀧口達也;是津信行;山村和也;上田真己;細田真央
• 通讯作者: 細田真央

大気開放型プラズマCVMによるATカット水晶ウェハの厚み修正加工-加工精度に影響を及ぼす要因の考察-

使用露天等离子CVM进行AT切割晶体晶片的厚度校正加工 - 影响加工精度因素的考虑 -

• 发表时间: 2009
• 作者: 森川徹也;他
• 通讯作者: 他

数値制御プラズマCVM によるヨハンソン型Si(111)二重湾曲分光結晶のダメージフリー加工(第3報)-形状創成加工後の表面粗さの低減-

使用数控等离子体 CVM 对 Johansson 型 Si(111) 双曲光谱晶体进行无损伤加工（第 3 次报告） - 形状创建加工后表面粗糙度的降低 -

• 发表时间: 2010
• 作者: 細田真央;植田和晃;是津信行;山村和也,島田尚一;谷口一雄
• 通讯作者: 谷口一雄

Damage-free improvement of thickness uniformity of quartz crystal wafer by plasma chemical vaporization machining

• DOI: 10.1016/j.cirp.2008.03.132
• 发表时间: 2008-01-01
• 期刊: CIRP ANNALS-MANUFACTURING TECHNOLOGY
• 影响因子: 4.1
• 作者: Yamamura, K.;Shimada, S.;Mori, Y.
• 通讯作者: Mori, Y.