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。

■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

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