プレスリリース

2014年10月23日

三菱マテリアルとSCREENセミコンダクターソリューションズ
MEMS業界初のPZT圧電膜量産技術を共同で開発
~従来比2倍以上の生産性を実現~

三菱マテリアル株式会社
株式会社 SCREEN ホールディングス

三菱マテリアル株式会社(取締役社長:矢尾 宏)の電子材料事業カンパニー(以下、三菱マテリアル)と、株式会社SCREENホールディングスのグループ会社である株式会社SCREENセミコンダクターソリューションズ(代表取締役社長:須原 忠浩、以下、SCREENセミコンダクターソリューションズ)は、微小電気機械システム(MEMS※1)デバイスに使われるPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)圧電膜※2について、このたびMEMS業界初となる量産技術を共同で開発しましたので、お知らせいたします。

1.本量産技術開発の背景
PZT圧電膜は、圧電効果を発揮する機能性薄膜で、インクジェットプリンターのヘッド、車載用のセンサーやアクチュエーター、センサーネットワーク用の環境発電デバイスなど、多くのMEMSデバイスにおいて使用拡大が見込まれる機能部材です。
半導体製造におけるPZT圧電膜の成膜方法には、スパッタリング法とゾルゲル法※3の主に2つの方法があります。スパッタリング法は広く用いられていますが、PZTが三成分系複合酸化物であることから、わずかな組成の違いにより電気特性などが不安定となるため、特に大口径ウェーハへの「安定的」かつ「均一」な成膜に課題があります。
一方、ゾルゲル法は、均一な組成のゾルゲル薬液を使用するため、大口径ウェーハへ成膜する場合でも「安定的」かつ「均一」な成膜が可能です。しかしながら、MEMSデバイスで必要とされる2µm程度の膜厚を得るために、塗布および焼成を20~30回程度繰り返す必要があるため、生産性の向上が課題となっていました。
また、PZT圧電膜の量産について、従来ユーザーは自社で技術開発を行わねばならず、量産体制に至るまで、多大な費用・時間を必要とすることもあわせて課題となっていました。

2.本量産技術の概要
本量産技術は、三菱マテリアルのゾルゲル薬液(PZT-N)を、SCREENセミコンダクターソリューションズの塗布・焼成装置(80EX)で用いることにより実現可能となります。塗布膜厚を増加し、大面積への均一な塗布および焼成を図ることで、塗布回数は従来の20~30回※4から10回程度へと大きく低減されます。
本量産技術により、塗布・焼成装置一台あたりのスループットは、1.3枚/時間から従来比で2倍以上の2.9枚/時間に向上するため、生産性の大幅な改善に繋がります。
また、ウェーハサイズは、MEMS用途として最大の8インチまで対応可能となります。

3.今後の展開
三菱マテリアルが販売するゾルゲル薬液と、SCREENセミコンダクターソリューションズが販売する塗布・焼成装置を組み合わせた本量産技術により、実用レベルのPZT圧電膜の量産が、早期かつ簡単に実現可能となります。 三菱マテリアルとSCREENセミコンダクターソリューションズは、本量産技術の提供により、今後もMEMSデバイスの発展に貢献してまいります。
なお、本量産技術の成果は、来る10月28日、29日に神戸で開催される圧電MEMSの国際学会「PiezoMEMS 2014」においてご報告する予定です。

【用語解説】

  • ※1・・・MEMS(メムス):
    Micro Electro Mechanical Systemsの略。機械要素部品、センサー、アクチュエーター、電子回路を一つの基板上に集積化したデバイス。
  • ※2・・・PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)圧電膜:
    圧力を加えると電圧を発生し、逆に電圧を加えると変形する機能材料膜。
  • ※3・・・ゾルゲル法:
    有機金属化合物の溶液(ゾルゲル薬液)を用い、塗布、乾燥、焼成の工程を経ることで基板上に金属酸化物の膜を得る成膜方法。
  • ※4・・・MEMS用として一般的に求められる2µm厚のPZT圧電膜の塗布回数。

写真① 三菱マテリアル製 ゾルゲル薬液(PZT-N) ゾルゲル薬液(PZT-N)

写真② SCREENセミコンダクターソリューションズ製 塗布焼成装置(80EX) 塗布焼成装置(80EX)

写真③ 8インチウェーハ上に成膜された膜厚2µmのPZT圧電膜 8インチウェーハ上に成膜された膜厚2µmのPZT圧電膜

スループット比較 三菱マテリアル製ゾルゲル薬液を使用したスループット比較

三菱マテリアル株式会社 会社概要

社名
三菱マテリアル株式会社
本社
東京都千代田区大手町1-3-2
コーポレートサイト
http://www.mmc.co.jp/corporate/ja/index.html

株式会社SCREENセミコンダクターソリューションズ 会社概要

社名
株式会社SCREENセミコンダクターソリューションズ
本社
京都市上京区堀川通寺之内上る4丁目天神北町1番地の1
コーポレートサイト
http://www.screen.co.jp/spe/index.html

以上

【製品に関するお問合せ先】

三菱マテリアル株式会社電子材料事業カンパニー 機能材料事業部 営業部
03-5819-7320
03-5819-7321
〒130-0015 東京都墨田区横網1丁目6番1号

株式会社SCREENセミコンダクターソリューションズ 事業統轄部
075-417-2527
075-417-2546
〒602-8585 京都市上京区堀川通寺之内上る4丁目天神北町1番地の1

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