工具に微細配線をするための加工法

Question

いつも参考にさせていただいております。
切削の研究室で大学院生として切削工具の温度測定の研究をしております。

研究の一環として、スローアウェイチップ上に温度センサを搭載することになりました。
（センサの構造などに関しては伏せることにします）
そのセンサに対して配線を引かなければなりません。
超硬チップの表面を絶縁し、幅1μm、厚さ0.1μmの線を長さ10～20mm程度付加したいと思っています。
導線の材質は銅、金、白金などを考えていますが、可能ならば合金が望ましいです。
主に切削を行ってきた研究室なので知識に乏しい現状です。

アイディアから始まった研究なので実際にこのような配線を、どうやって搭載すればよいのか悩んでいます。
数10mm単位の長距離に渡って配線するので、加工時間が非常に長くなるのではないかというのも不安点です。

この配線を作るには、
?どのような加工法を用いるのが適切でしょうか？
?その加工をやっていただけるような企業をご存知ありませんか？
?その加工法で導線の材質に合金を用いることは可能でしょうか？
以上３点お願いします。

Answer

無電解めっきで可能かもしれません。主に銅めっき。
関東学院大学の表面工学研究所なら、なにか教えてくれると思います。
あそこは、そういうこと好きなので(^^

Answer

幅１μｍの導体を作りたいなら，半導体プロセスと同様な作り方を選択するこ
とになろうかと思います。

工具の表面が十分に平滑な平面として，その上に絶縁層としてSiO2膜を付け，
さらにその上に導電層となる金属膜をスパッタリングなどで形成。その上に
感光レジストを塗布して，フォトエッチングプロセスで導電パターンを残す
ような手法です。

フォトエッチングを除けば，工具のコーティングプロセスと共通する技術
でしょう。

半導体メーカーはご存じの通り沢山ありますが，上記のような依頼を簡単に
受けてはくれません。餅は餅屋ですから，半導体プロセスを扱う電子工学系の
研究者に相談なさってみては如何でしょうか。

１μｍ幅の導電パターンは上記のように作れると思いますが，温度センサとの
結線をどのような方法にするかが大きな課題になりそうです。

若干の補足です。
１μｍ幅×0.1μｍ厚ということは，導体断面積が相当に小さくなります。
導体の抵抗は材料の抵抗率×長さ÷断面積で求めることができます。
仮に，導体を純Ａｌと仮定すると抵抗率は２.５ｅ－８Ωｍ程度
導体の長さを２０ｍｍとすると抵抗値は片道５ｋΩほどになます。
往復では１０ｋΩになりますが，電気計測上の問題はありませんか？
導体に抵抗率の高いニクロムなどを使うと数１００ｋΩにも達すると考えられます。
（この程度の薄膜の抵抗率はバルクの金属と異なってきますが，とりあえず
理科年表にのっている数値で計算しました）

加工面の水平がどの程度大切かは承知していませんが，
平面性が十分に高いことは製膜上必須と思います。
通常の半導体ウエハーでは鏡面研磨された状態に製膜パターニングしています。
工具の表面状態が悪い場合は，研磨するかアンダーコート等の方法で平面性
を向上させる必要があるでしょう。

工具に微細配線をするための加工法とは？