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表面処理

ミニマルファブシステムにおける高速・低ダメージ・多元スパッタ装置開発し、生産性の向上と効率化を実現!

宮城県

株式会社ワイドテクノ

2020年3月19日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 ヘリコン波プラズマ技術を用いたミニマルファブ用超高速マルチスパッタ装置の開発
基盤技術分野 表面処理
対象となる産業分野 医療・健康・介護、航空・宇宙、自動車、ロボット、半導体、エレクトロニクス
産業分野でのニーズ対応 高機能化(新たな機能の付与・追加)、高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(小型化・軽量化)、高効率化(同じ生産量に対するリソースの削減)、高効率化(工程短縮)、高効率化(使用機器削減)、環境配慮、低コスト化
キーワード ミニマルファブ、ヘリコン波プラズマ、マルチスパッタ、マルチターゲット、疑似SOC
事業化状況 事業化に成功
事業実施年度 平成28年度~平成30年度

プロジェクトの詳細

事業概要

少子高齢化に対応する介護機器や、IOTセンサー等を利用した第4次産業革命などの社会的なニーズの多種多様化に対する、川下企業の課題である半導体の小型化と高性能化、そして多品種少量生産に対応した低コスト化を可能にする、ミニマルファブ生産システムとへリコン波放電を融合した高速・低ダメージ・多元スパッタ装置を開発し、プロセス技術の高度化により、生産性の向上と効率化を図る

開発した技術のポイント

・ヘリコン波プラズマ技術の最適化
‐マッチャーレス方式で、高周波電力150Wでプラズマ密度1012cm-3を達成
・多品種少量用ターゲット機構及び材料の開発
‐最大4元のターゲット機構開発
‐Ti、Cuをはじめとする各種材料に応じたターゲット材の開発
・ヘリコン波プラズマ成膜装置のミニマル化
‐ミニマルプロジェクトで規格化された装置サイズに準ずる
・樹脂基板上での表面酸化層除去及び多層膜形成技術開発
‐Ti 50nm/min、Cu 100nm/minの成膜レートで成膜を完了
‐樹脂上への配線材の成膜プロセスを実現

具体的な成果

・ヘリコン波プラズマ技術の最適化
‐高周波システムを含めた小型ヘリコンプラズマ源の開発を行い、高周波電力200W以下で下流域におけるプラズマ密度1012cm-3を達成した。小型化の結果、マルチターゲット化や真空排気速度向上が実現され、目標値であった成膜レート200nm/min@Cuが達成できた
・多品種少量用ターゲット機構及び材料の開発
‐多元ターゲットの開発を実施し、最大4元化が可能なミニマルスパッタ装置の開発に成功した。平均粒径100μm以下の各種高品質ターゲット材の製造法を確立した
・ヘリコン波プラズマ成膜装置のミニマル化
‐小型プラズマ技術を経て、ミニマル装置では初の260L/sのターボ分子ポンプ搭載したミニマルマルチターゲットスパッタ装置が完成した
・樹脂基板上での表面酸化層除去及び多層膜形成技術開発
‐基盤の逆スパッタ機構搭載、および磁気フィルタによる基盤温度上昇を抑制した成膜プロセスを開発した

装置概要
成膜レート
知財出願や広報活動等の状況

・特許
‐「プラズマ発生装置、プラズマスパッタリング装置及びプラズマスパッタリング方法」(特願2017-015548)
‐「プラズマ発生装置、プラズマスパッタリング装置及びプラズマスパッタリング方法」(PCT出願PCT/JP2018/2876)
・論文
‐Kazunori Takahashi, Yudai Nakano, and Akira Ando, Frequency-tuning Inductively-coupled and helicon plasma source Journal of Physics, D:Applied Physics, 50, 265201(2017).
‐Kazunori Takahashi, Hikaru Akahoshi, Christine Charles, Rod W. Boswell, and Akira Ando High temperature electrons exhausted from rf plasma sources along a magnetic n ozzle Physics of Plasmas, 24,084503(2017).
‐Hikaru Akaboshi, Kazunori Takahashi, and Akira Ando Filtering peripheral high temperature electrons in a cylindrical rf-driven plasmas by an axisymmetric radical magnetic field AIP Advances, 8, 035208(2018).
‐Taichi Saito, Kazunori Takahashi, Akira Ando, and Shiro Hara Exhancement of downstream plasma density by a stteped-diameter radiofrequency plasma source under a static magnetic field for a compact sputtering reactor Vacuum, 163, 269(2019).

研究開発成果の利用シーン

・疑似SOC技術によりMEMS,CPUなどを結合した新デバイス
・利用者の個々の状況に応じるロボット介護機器や生活支援ロボット
・第4次産業革命として実社会のあらゆる事業・情報が、データ化・ネットワークを通じて自由にやりとり可能になるIoTに必要不可欠な多種多様なセンサー搭載型デバイス

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・産業技術総合研究所つくばセンターでマルチスパッタの実験研究設備として当該マルチターゲットスパッタ装置を2019年3月に売上。現在1社に販促活動中             

提携可能な製品・サービス内容

素材・部品製造、試験・分析・評価

製品・サービスのPRポイント
装置外観

・ミニマル超高速マルチスパッタ装置1台の装置で下記2点が可能なミニマルマルチスパッタ装置
‐表面酸化膜の除去
‐多層膜の形成
・高品質ターゲット材
‐平均粒径100μm程度の高品質各種ターゲット材により安定した成膜が可能
・成膜プロセス
‐疑似SoC技術をはじめとする、表面酸化膜の除去プロセス及び多層膜形成プロセス

表面酸化膜除去
多層膜の分析結果
結晶粒径の微細化
今後の実用化・事業化の見通し

・本事業のテーマであるミニマルファブ用超高速マルチスパッタ装置を必要とする市場は、ミニマルデバイス市場のおよそ70%を占めると想定され、大きな市場形成が期待できる

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 株式会社ワイドテクノ 本社工場 機械加工部
事業管理機関 公益財団法人みやぎ産業振興機構
研究等実施機関 誠南工業株式会社 生産技術部
国立大学法人東北大学 エネルギー生成システム / 安藤、高橋研究室 / 高橋和貴 准教授
アドバイザー 産業技術総合研究所 九州産学官連携センター客員研究員 井上道弘、東芝メモリ株式会社 メモリ事業部 メモリパッケージ開発部 主幹 江澤弘和

サポイン事業者 企業情報

企業名 株式会社ワイドテクノ(法人番号:4370201002408)
事業内容 車載用部品組立・検査 ターゲット材製造
社員数 103 名
生産拠点 宮城県加美郡加美町字雁原501番地
本社所在地 〒981-4263 宮城県加美郡加美町字雁原501
ホームページ http://www.wide-techno.co.jp
連絡先窓口 遠藤伸吾
メールアドレス wide22@wide-techno.co.jp
電話番号 0229-63-6909