当グループは、東京科学大学 工学院 電気電子系が有するクリーンルーム施設(南実験棟1)の管理・運営に深く関わっており、クリーンルーム及びその装置群の継続的な利用が可能です。これらについては、同大 電気電子系の宮本恭幸研究室中川茂研究室西山伸彦研究室鈴木左文研究室庄司雄哉研究室と共同で運営にあたっています。また、当該クリーンルーム施設は「文部科学省 マテリアル先端リサーチインフラ事業(ARIM)」の実施機関にもなっており、シリコンフォトニクスをはじめとした光半導体製造工程に関して、日本の大学機関としては有数の開発環境を有します。

昨今のTSMCに代表されるファウンドリビジネスの波は大学にも確実に訪れており、研究機関独自の重要なプロセスシーケンス以外は外部委託するようなスキームが主流になりつつあります。「上記のような効率的な形をとるのか? または、すべてを一から作製するのか?」という議論は、両者ともに一得一失であり、すぐに答えを出すことはできません。しかしながら、学生が初めて研究に触れることになる大学だからこそ、“一から作る”という姿勢は非常に大切であり、決して派手とは言えないプロセスの条件出しなども含めて、そこから多くのことを学べると思われます。

ここでは、研究室で使用可能な主な設備をご紹介します。

結晶成長

  • 有機金属気相成長装置

    有機金属気相成長装置

    大陽日酸 HR-3246

    原子層レベルで制御された超格子の成長が可能であり、半導体レーザをはじめとする光デバイスの元ウェハを作製できます。2インチInP ウェハ対応。
    III族材料:TEG, TMG, TMA, TMI, CBr4
    V族材料:AsH3(100%), AsH3(1%), PH3(100%), Si2H6, C2H6Zn

露光

  • 電子ビーム描画装置

    電子ビーム描画装置

    JEOL JBX-8100FS

    加速電圧100kV、直径3nmのビームを自動調整する電子光学系により、最小線幅8nmのパターンが描画できます。つなぎ精度: 仕様20nm/実測7.6nm(フィールドサイズ1000um)、重ね合わせ精度: 仕様20nm/9.8nm(フィールドサイズ1000um)を実現。各露光基板形状に基づいたモンテカルロシミュレーションによって点拡がり関数(PSF)を導出でき、得られたPSFに基づく近接効果補正が可能なソフトウェア(GenISys Beamer)も使用できます。

  • 電子ビーム描画装置

    電子ビーム描画装置

    JEOL JBX-6300FS

    加速電圧50/100kV、直径3nm以下のビームを自動調整する電子光学系により、最小線幅8nmのパターンが描画できます。9nm以下のフィールド接合精度、重ね合わせ精度を実現。各露光基板形状に基づいたモンテカルロシミュレーションによって点拡がり関数(PSF)を導出でき、得られたPSFに基づく近接効果補正が可能なソフトウェア(GenISys Beamer)も使用できます。

  • UVナノインプリント露光装置

    UVナノインプリント露光装置

    EVG 620NT

    マイクロ・ナノスケール構造を生産するために必要な高い性能、低コスト、そして量産に対応するソフトUVナノインプリント装置です。多目的ポリマースタンプ技術を備えた独自のSmartNIL テクノロジーを有し、残膜を最小限にしつつ、高度なパターニングの再現性と均一性を保持します。

  • 3次元露光装置

    3次元露光装置

    WOP FemtoLAB

    ラボ向けに開発されたフェムト秒レーザー微細加工のシステムです。ナノオーダーの分解能・精度を誇るリニアポジショニングステージ、高性能ガルバノスキャナと多用途制御ソフト「SCA」を有します。stlデータによって任意の3次元構造を自動描画します。

  • マスクレス露光装置

    マスクレス露光装置

    大日本科研 MX-1204

    ポイントアレイ方式を用いて直接パターンを描画する事が可能な装置です。リソグラフィ工程でのフォトマスクを必要とせず、開発コストやマーケットへの時間差を最小限に抑ることが可能です。150mm角露光サイズ、最小線幅2um、線幅精度0.1um、アライメント精度±0.15um。

  • マスクレス露光装置

    マスクレス露光装置

    大日本科研 MX-1205

    ポイントアレイ方式を用いて直接パターンを描画する事が可能な装置です。リソグラフィ工程でのフォトマスクを必要とせず、開発コストやマーケットへの時間差を最小限に抑ることが可能です。100mm角露光サイズ、最小線幅0.8um、線幅精度0.1um、アライメント精度±0.15um。

  • レジストプロセス装置

    レジストプロセス装置

    EVG 101

    スピン塗布および現像用。 ポジ型/ネガ型レジスト、高粘度レジストなど多種多様な材料で、薄膜レジストの両面塗布やエッジ保護のための塗布にも対応します。2インチから300mmまでのさまざまな基板サイズだけでなく、ツールを変更することなく、長方形や正方形、または異形基板にも対し、非常に短い時間で処理を行うことができます。

  • ホットエンボスナノインプリンター

    ホットエンボスナノインプリンター

    明昌機工 NM-0401

    熱インプリント、室温インプリントの機能を備えています。インプリントに欠かせない温度、圧力の条件を自由に設定可能。ステップ&リピートによる4回連続転写が可能です。

成膜・堆積

  • 電子ビーム蒸着装置

    電子ビーム蒸着装置

    ULVAC EX-300

    基板上に金属を成膜するための装置です。操作パネルから集中的制御で排気操作・成膜操作を自動で行うことができるため、研究開発および少量生産に適しています。300mm対応。

  • 電子ビーム蒸着装置

    電子ビーム蒸着装置

    JEOL BS series

    研究開発に適した電子ビーム蒸着装置です。様々なオプション機構を追加することで幅広い用途に使用可能です。蒸着源は、電子ビーム蒸着源(電子銃)、ボンバード蒸着源、抵抗加熱蒸着源を選択できます。

  • プラズマCVD装置

    プラズマCVD装置

    SAMCO PD-100ST

    液体原料のTEOSによるシリコン酸化膜(SiO₂)形成用の低温、高速プラズマCVD装置です。独自のセルフバイアス法により高品質のシリコン酸化膜を薄膜から厚膜まで低ストレスで成膜できます。ø4 inch に対応した研究開発用装置です。

  • プラズマCVD装置

    プラズマCVD装置

    SAMCO PD-200STL

    液体ソースによるシリコン酸化 (SiO2) 膜、シリコン窒化 (SiN) 膜形成用の高速プラズマCVD装置です。カソード側のシース電界で得られるイオンエネルギーにより、低温下で低ストレスの厚膜を形成することが可能です。本装置は、ロードロック室を有し、再現性に優れた成膜が可能です。

エッチング

  • ICPエッチング装置

    ICPエッチング装置

    SAMCO RIE-400iP

    本装置は放電形式に誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma: ICP)を採用したロードロック式高密度プラズマエッチング装置です。最大4インチウエハーに対応しており、主にSi系材料の高精度、高均一加工が可能です。

  • ICPエッチング装置

    ICPエッチング装置

    SAMCO ICP-101RF

    放電形式に誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma)を採用しており、高密度プラズマを安定して生成し、高精度の加工が可能です。

  • 平行平板型RIE装置

    平行平板型RIE装置

    SAMCO RIE-10NR

    Si、SiO₂、InPなどの各種薄膜の異方性加工を目的とした平行平板型反応性イオンエッチング (RIE: Reactive Ion Etching) 装置です。本装置は、PLCコントロールによる自動運転およびプロセスパラメータの保存ができるコストパフォーマンスに優れたRIE装置です。

後工程

  • ダイシングソー

    ダイシングソー

    DISCO DAD3431

    ワークサイズ最大Φ6インチ、特殊仕様により150×150 mmワークにまで対応します。また、高トルク2.0 kWスピンドルを標準搭載しており、難削材ワークの加工にも柔軟に対応します。ウォータケースが広く、X軸のストロークに余裕を持たせた構造を採用しています。

  • 赤外線ランプ加熱装置

    赤外線ランプ加熱装置

    アドバンス理工 RTP-6

    放物面反射赤外線ランプにより、4-6インチサイズのウエハを均一に加熱することを目的とした赤外線ランプ装置です。80℃/sの高速アニールが可能で、個別半導体プロセスのシリサイド形成や酸化膜形成、化合物半導体のプロセスアニールが可能です。

分析

  • X線回折装置

    X線回折装置

    Rigaku SmartLab

    試料にX線を照射し、X線が原子の周りにある電子によって散乱、干渉した結果得られる回折X線を測定します。膜厚測定、配向測定、粒径空孔径分布測定など、各種薄膜材料の分析を可能にします。

  • フーリエ変換赤外分光光度計

    フーリエ変換赤外分光光度計

    JASCO MSV-5300

    測定対象に赤外線を照射してその反射・透過率を調べることで、微小な対象物を測定できます。広視野カメラと顕微カメラが試料観察をサポートし、広視野カメラでは最大10×13 mmでの広い視野観察が可能なだけでなく、可変デジタルズームにも対応。さらに顕微カメラと位置情報を共有し、最小30×40 μmという非常に狭い視野まで、約330倍のデジタルズームが可能です。

  • 顕微紫外可視近赤外分光光度計

    顕微紫外可視近赤外分光光度計

    JASCO MSV-5300

    最小10 µmΦでの分光透過率・分光反射率測定が可能な顕微分光光度計です。カセグレイン鏡の使用で広い波長範囲で色収差のない測定を、ダブルビーム光学系による優れた測光安定性を実現します。また、偏光測定機能の標準搭載や自動ステージや積分球ユニットなどの付属品群、赤外顕微鏡、ラマン顕微鏡との測定位置情報の共有を可能にするシェアリングホルダーなどで多岐にわたるアプリケーションへの活用が可能です。

  • 3D顕微レーザーラマン分光装置

    3D顕微レーザーラマン分光装置

    東京インスツルメンツ Nanofinder FLEX

    高感度・高空間分解能な共焦点顕微レーザーラマン分光装置で、微小領域のラマンイメージを短時間で取得することが可能です。Elveflow空圧式マルチチャネルポンプフローコントローラーを有するマイクロ流路搭載ステージを利用可能であり、マイクロ流路の各点における時系列のラマン分光スペクトルも測定できます。

  • 顕微フォトルミネッセンス測定装置

    顕微フォトルミネッセンス測定装置

    HORIBA LabRAM HR-PL

    非破壊、非接触による、化合物半導体(ワイドギャップ半導体からナローギャップ半導体まで)のバンドギャップ評価、組成評価、欠陥評価、量子井戸の評価、不純物評価、結晶性評価などが行えます。紫外・可視・近赤外の領域すべてにおいてアレイ検出器を採用でき、高速測定が可能となりウェハマッピングを短時間で取得できます。

  • フォトニックバンド顕微鏡

    フォトニックバンド顕微鏡

    東京インスツルメンツ FA・CEED

    赤外ハイパースペクトルイメージングにより、波長ごとのフーリエ画像を得た後、それらの画像をもとにフォトニックバンドダイアグラムを再構成しています。そのため、非常に高速かつ汎用的な測定が可能であり、フォトニックバンド構造全域を約5分で測定することができます。

  • 電界放出形走査電子顕微鏡

    電界放出形走査電子顕微鏡

    HITACHI Regulus8230

    電子光学系の最適化により、照射電圧1 kV での分解能を従来機種から約 20%向上させ、0.9 nmまでの分解能を実現しています。加えて、低加速電圧での高分解能観察に最も適したコールド FE 電子銃の特性を活かし、最大倍率を 200 万倍まで拡張することで、高品質画像にて細部まで拡大観察することが可能となっています。

  • 複合ビーム加工観察装置

    複合ビーム加工観察装置

    JEOL JIB-4501

    熱電子銃形SEMと高性能イオンカラムを搭載した複合ビーム加工観察装置です。SEMとして試料表面の観察に加えて、FIBにより局所的に断面加工した後にSEM観察することで内部の観察・元素分析を行うことができます。またFIBによる微細加工やTEM薄膜試料を作製することができます。

  • デジタルマイクロスコープ

    デジタルマイクロスコープ

    KEYENCE VHX-7000

    4K CMOSの採用により、約1200万画素の最高解像度を有します。4K画質に対応した光学性能の限界に迫る高分解能HRレンズの搭載で、より低ノイズで深い被写界深度と高分解能を両立します。

  • デジタルマイクロスコープ/レーザ元素分析

    デジタルマイクロスコープ/レーザ元素分析

    KEYENCE EA-300

    4K画質に対応した光学性能の限界に迫る高分解能HRレンズの搭載で、より低ノイズで深い被写界深度と高分解能を両立します。元素分析ヘッドを搭載し、マイクロスコープで観察しながら、そのまま元素分析が可能です。

  • デジタルマイクロスコープ

    デジタルマイクロスコープ

    HYROX HR-5000

    テレセントリックズームレンズ搭載。パソコンと接続して使用する5Mカメラ、4K解像度対応。対象物をステージに載せれば、スタンド、レンズに触れることなく、観察が可能です。

  • 卓上電子顕微鏡

    卓上電子顕微鏡

    KEYENCE VHX-D510

    試料表面に電子線を照射し、反射した電子線を像として観察する装置。試料室内を真空状態にし、超深度レンズにより試料を撮影します。光学レンズと超深度レンズの画像を合成し、精細な画像を得ることが可能です。

  • 触針式プロファイラ

    触針式プロファイラ

    TENCOR P-7

    優れた測定再現性と長距離測定、自動シーケンスなど多彩な機能を備えたKLA-Tencor社製の触針式プロファイラーです。さまざまな表面形状を迅速かつ高精度に評価することができます。

  • 走査型プローブ顕微鏡

    走査型プローブ顕微鏡

    SHIMADZU SPM-9700HT

    試料表面を微小なプローブ(探針)で走査し、試料の三次元形状や局所的物性を高倍率で観察する顕微鏡です。ハイスループット観察が可能です。

デバイス測定

  • 導波路調芯測定装置

    導波路調芯測定装置

    プレサイスゲージ 特注品

    導波路デバイスをはじめ、LD/PDモジュールなどの研究から生産までに対応した汎用調芯機能を有する調芯システムです。ステージ上部には空間位相変調器を有する自由空間光学系が配置されており、位相分布をもった平面光を入射可能です。また、フェムト秒レーザーによる非線形光学測定が可能となっています。

  • 導波路調芯測定装置

    導波路調芯測定装置

    プレサイスゲージ 特注品

    導波路デバイスをはじめ、LD/PDモジュールなどの研究から生産までに対応した汎用調芯機能を有する調芯システムです。Optical Backscatter Reflectometer (OBR)を有し、サンプル内の高精度な反射測定が可能となっています。

  • 導波路調芯測定装置

    導波路調芯測定装置

    プレサイスゲージ 特注品

    導波路デバイスをはじめ、LD/PDモジュールなどの研究から生産までに対応した汎用調芯機能を有する調芯システムです。ステージ上部には蛍光顕微鏡/ラマン顕微鏡が配置されており、サンプルの分光分析も同時に行うことができます。また、ファイバアレイにより多入力・多出力の測定が可能となっています。

  • 空間光学測定装置

    空間光学測定装置

    プレサイスゲージ 特注品

    サンプルステージ上部に、可視ハイパースペクトルイメージングおよび赤外シアリング干渉計を含む様々な空間光学系が構築されています。また、サンプルステージは低温チャンバー内に配置されており、低温測定も可能となっています。

  • 高速光通信測定系一式

    高速光通信測定系一式

    各社 組み合わせ

    波長多重および独自開発した光渦多重を有する高速光通信測定系です。シグナル クオリティ アナライザMP1800/1900A(アンリツ)、任意波形発生器M8196A(キーサイト)、リアルタイムオシロスコープ(キーサイト、リゴル)、MX40B(ソーラボ)、RXM40AF(ソーラボ)、光渦MUX/DEMUX(研究室開発品)、32ch 電源コントローラ、DWDM通信用AWGモジュール、スイッチなどから必要なものを用いて、各測定ごとに構築します。

解析

  • COMSOL Multiphysics

    COMSOL Multiphysics

    COMSOL Multiphysics

    エンジニアリング、サイエンスのあらゆる分野の研究で使用される汎用シミュレーションソフトウェアです。完全なマルチフィジックスカップリングとシングルフィジックスカップリングのモデリング機能、シミュレーションデータの管理、シミュレーションアプリケーションを構築するためのユーザーフレンドリーなツールを提供します。

  • SYNOPSYS RSoft Photonic Device Tools

    SYNOPSYS RSoft Photonic Device Tools

    RSoft Photonic Device Tools

    レーザーやVCSELなどのパッシブ/アクティブフォトニック/オプトエレクトロニクスデバイス用のシミュレータと最適化ツールで、業界で最も幅広いラインナップを取り揃えています。その他の光・半導体設計ツールと統合され、合理的なマルチドメイン連携シミュレーションを実現します。

  • Ansys Lumerical

    Ansys Lumerical

    Ansys Lumerical

    フォトニックデバイス・システムの解析ソフトウェアを備えたパッケージです。「Device Suite」、「System Suite」、自動化・最適化・ソフトウェア連携ツールである「Interoperability」から構成されており、デバイスからシステムレベルのシミュレーションを一貫して行うことができます。また、多くの外部ソフトウェアとの連携機能や、python とのAPI機能を持ち、マルチフィジックス解析や自動化・最適化が可能です。

  • Ansys Zemax OpticStudio

    Ansys Zemax OpticStudio

    Ansys Zemax OpticStudio

    Zemaxを用いたマクロスケール、そしてAnsys Speosを用いた人間の視覚認識まで、複雑で革新的な製品における光の挙動をシミュレーションするための包括的なソリューションセットを提供しています。これらの機能は、光集積回路から精密ビジョンシステム、そしてシステムレベルの照明まで幅広く、ヘルスケア、自律走行、家電、産業用IoTなどのアプリケーションで画期的な進歩に役立っています。このシミュレーションツールを使用することで、設計者は異なる効果を簡単に評価でき、より高度な設計決定を下すことができます。

  • Photon Design FIMMWAVE/FIMMPROP

    Photon Design FIMMWAVE/FIMMPROP

    Photon Design FIMMPROP

    2D / 3Dの光導波路内の伝搬をシミュレーションするためのモードソルバー「FIMMWAVE」のオプション機能として完全に統合された非常に革新的なツールです。厳密な固有モード展開手法を採用しています。強力で用途の広い光伝搬ツールMMIカプラー、光回折格子、同方向カプラー、偏光変換器などのデバイスのシミュレーションと最適化機能が含まれ、独自の適応テーパーアルゴリズムで、テーパー部、リング共振器、Y接合などのモデリングにも非常に正確で効率的な計算を行います。