触媒活性型フラーレンナノ微粒子を用いた加工制御法に関する研究
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21H01229
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
鈴木 恵友 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (50585156)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 高廣 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (10367401)
安永 卓生 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (60251394)
カチョーンルンルアン パナート 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (60404092)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2021: ¥12,740,000 (Direct Cost: ¥9,800,000、Indirect Cost: ¥2,940,000)
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| Keywords | 化学的機械的研磨 / 研削 / フラーレン / パワー半導体 / 研磨 / SiC / ダイヤモンド / CMP / 難加工材料 / 炭素微粒子 / 水酸化フラーレン / 選択加工技術 / 紫外線 / 電界 |
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| Outline of Research at the Start |
近年,半導体素子における構造の複雑化に適用するため,リソグラフィーやドライエッチングに代わる3次元凹凸形成技術の出現が期待されている.本研究では加工部分に電界によりフラーレン微粒子を集積させ,紫外線照射により研磨微粒子を活性化させることで必要な部分のみを材料除去する手法を考案した.ここでは水酸化フラーレンの高い光反応性や触媒作用に注目し,低屈折率透明パッドを活用による微粒子の運動挙動や基板表面の加工形状をモニタリングしながら研磨プロファイル制御の実現を目指す.さらにラマン分光や発光分光を組み合わせることで電子状態や炭素同素体を確認することで材料除去現象に支配的なパラメータを解明する.
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、フラーレンC60の高硬度かつ高い反応性を活かして、パワー半導体基板における高効率研磨技術を実現させることを目指している。本年度は、（１）C60分子に水酸基を付加反応させた水酸化フラーレンを用いることによるSiCーCMPの高効率化や、（２）フラーレンC60やC60反応物がダイヤモンドCMPの研磨微粒子として実現可能であるのか検証を行なった。
SiCーCMPにおいては、水酸化フラーレンと単結晶および多結晶ダイヤモンド微粒子で構成されるハイブリッド微粒子で研磨したとき、欠陥や歪み場の低減や、コロイダルシリカスラリーによる研磨速度の向上を試みた。その結果、多結晶ダイヤモンドにおいては、研磨速度の向上と欠陥の抑制が両立可能であることを確認した。ここでは、水酸化フラーレンとコロイダルシリカ微粒子で最終研磨を行なった結果、歪み場が抑制されていることもラマン分光法の結果により確認している。そのため、水酸化フラーレンを適用することにより、SiC基板製造における研磨効率の向上や歪み場の少ない良質な基板表面の形成が期待できる。
ダイヤモンドCMPについては、水酸化フラーレンではなく、C60分子を適用した。C60分子は紫外線照射や高温・高圧によりC60同士が結合したC60ポリマーやダイヤモンドより高硬度と推測されるハイパーダイヤモンドのなど、C60から派生した炭素同素体の存在が知られている。そのため、これの炭素同素体を適用することによりダイヤモンド基板が研磨可能な研磨微粒子の存在が期待できる。本研究では、C60／トルエン溶液中にダイヤモンド微粒子を分散させることで、C60を吸着させて紫外線照射を行うことによりC60ダイヤモンド結合型研磨微粒子の生成を試みた。その結果、ダイヤモンド微粒子上にC60由来の改質層の生成がTEMにより確認されるとともにダイヤモンドの研磨効率の向上が確認された。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(15 results)
