三菱マテリアルなど、MEMSデバイス向けPZT圧電膜の量産技術を共同開発

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（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、特に大口径ウエハーへの「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、大口径ウエハー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、ウエハーサイズは、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・参考資料は添付の関連資料「写真（１）〜（３）」「参考資料」を参照

■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