研究課題/領域番号 |
22K03844
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研究種目 |
基盤研究(C)
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配分区分 | 基金 |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分18020:加工学および生産工学関連
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研究機関 | 千葉工業大学 |
研究代表者 |
松井 伸介 千葉工業大学, 工学部, 教授 (50612769)
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研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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キーワード | GaN / AFM / ポリシング / パワーデバイス |
研究開始時の研究の概要 |
GaNに代表される次世代パワーデバイス用半導体等の難加工材に対する高品位で経済的な研磨技術の確立が求められている。その目的のために、スラリーの液の化学的作用、紫外線照射による光化学反応、電気化学作用等の援用が行われている。しかし、この援用によっても現状では不十分である。本研究では、研磨加工の複雑な現象をそれぞれの要素を分離し現象を把握して技術の最適化を目指す。まず砥粒の直接作用として、AFM触針のティップを研磨におけるナノスケールの切れ刃と模擬し、スクラッチ加工により検討する。その際、液中で行いアルカリ、酸化剤等を混入、光ファイバを用いての紫外線の局所照射によって、援用の効果を直接評価する。
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研究実績の概要 |
GaN基板の研磨特性にUV照射が与える影響について検討を行った。その結果、非常に研磨加工が難しいGaN基板に対し、波長365nm程度の紫外光(UV光)を照射しながら酸化剤添加、pH変化をさせ研磨をすると研磨速度が大きく向上することを確認した。pH14程度の高アルカリでは照射により2倍程度、pH10.5のペルオキソ2硫酸カリウム溶液では大きく数10倍程度の加工能率の向上があった。そこで、この加工における基礎的なメカニズムを明らかにするため、GaNAFMスクラッチ加工における、UV照射の効果の検討に入った。AFMカンチレバーの高さ位置センシング用の光学系への影響、また、UV光による実験系の劣化を避けるため、UV光はスクラッチを行うごく局所に照射する必要があると考えられる。そのため、実験としては、触針にGaN製を用いて石英である光ファイバをスクラッチし、同時に光ファイバコア(10μm程度を想定)にUV光を導光し加工点に照射するケースとGaN基板にダイヤ、シリカ等の触針でスクラッチしているところへ、光ファイバの細いコアを通したUVを照射する方法の2種類について検討している。ただ、以前は入手が可能であったコア径10μm外径125μmのUV用光ファイバが入手が難しくなっていた(コロナの影響か)。そこで光結合系を作成して、異径ファイバによるUV導光部の作製をモジュールメーカと現在試みているところである。当初は可能性がありそうとのことであったが検討の結果最終的には10μmであるとやはり困難であるとの判断となり、現在、他メーカーによるの検討、仕様あるいは方式の変更を検討等考案中である。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
コロナの影響はまだ残り思ったほど検討・実験に時間が取れなかった。また、影響は、部品入手をはじめとして実験系の構築にも影響している。特にUVを導光できる光ファイバの入手には少し苦労している。これにより、AFMスクラッチによる実験のシステムの構築がまだ完了していない。さらに、AFMスクラッチによるメカニズム究明の検討の基礎的なデータとなるGaN基板のUVアシスト研磨において新たな展開があり、そちらにも注力した。以上により遅れていると判断した。
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今後の研究の推進方策 |
早急に、UV用の細径コア光ファイバの入手及び導光系の構築をはかる。また、現状の光ファイバをスクラッチする構成で、光ファイバにUV光を導入する検討も併せて行う。比較的強い強度のUV光が発生できるメタルハライドのランプを使えばファイバ端面に直接光を入れることである程度UV光の入射が光ファイバに行えるのではないかと考えられる。また、ある程度の光が入れば、極端に光ファイバを曲げなければある程度の光量が加工端面に導かれると思われる。場合によっては、UV光源からの光をレンズで少し絞って強度を上げることも可能と考える。また、平行して、GaN,SiC,アルミナなどの非常に硬脆な材料へのダイヤモンド触針によるスクラッチ加工も行い。基礎データの収集にも行っていく。さらに走査の実験条件の範囲を広げるために走査の高速化が図られるように実験系改良も図っていく。
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