2019 Fiscal Year Annual Research Report
ニッケル触媒を利用した純水ベースの超精密表面研磨手法の開発
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18J20252
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤 大雪 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | 半導体デバイス基板材料 / 平坦化技術 / 触媒 / ニッケル / 紫外光照射 / 光電気酸化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
触媒反応援用型研磨手法である触媒表面基準エッチング(CARE)法の開発を行ってきた．本手法は基準面を有する化学エッチングを有する研磨手法である．純水中でPt触媒膜を付加した研磨パッドにサンプルを押し付け相互に回転させる．Pt触媒と接触するサンプル凸部のみが間接的な加水分解反応によって選択的にエッチングされる．従来の研磨手法と同様に研磨パッドが参照面として機能するため，本手法は積極的な平坦化作用も持ち合わせている．そのため，結晶学的ダメージの導入なく，原子レベルで平坦な表面を得ることができる．しかしながら本手法はステップ端から進行するステップフロー型エッチングであるため，実用化に向けてた加工速度の向上が課題となっている．本研究ではステップフロー速度の向上および反応起点であるステップ端に密度向上によって本課題を克服する．前者においてはPtに代わる触媒金属としてFeの利用を提案しており，基礎実験ではPtの約20倍以上の加工速度を得ることができた．後者においては，紫外光(UV)照射による光電気酸化の利用を提案した．半導体材料であるSiCやGaNに液中でUV光を照射することでテラスが部分的に酸化される．CARE法において酸化物は容易にエッチングされるため．UV照射によって生成された酸化物が優先的にエッチングされ，テラス表面に原子レベルのピットが多数生成される．このピットが新規のステップ端としてなり加工起点の増加が見込まれる．従来のCARE加工装置にUV光源を設置し，UV照射を行いながらSiC基板を加工することで加工速度が100倍以上も向上した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた，紫外光照射型機能を兼ね備えた平坦化装置を開発できた．本装置を使用してSiC基板の加工を実施し加工特性を評価した．加工後表面はこれまでと遜色なく，原子レベルで平坦だあり，さらに加工速度は想定以上に向上した．
また，新規触媒としてNiよりもさらに化学活性の高いFeを用いた基礎実験を実施したがNiに比べて2倍ほどの加工速度を得ることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
初期の予定通り，これまで開発してきたNiの安定化手法およびUV光照射を同時に行える加工装置を開発し，その加工特性を評価する．
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