本研究では、8インチ絶縁層上のシリコンプラットフォームにおけるリソグラフィーおよびドライエッチングプロセスのウェーハレベル均一性がシリコン光パッシブデバイスの物理的形態および光学性能に与える影響を体系的に評価した。220 nmのトップレベルシリコンプラットフォームをベースに、深紫外リソグラフィーおよび誘導結合プラズマ反応性イオンエッチング工程を用いて、グレーティングカップラー（浅い70 nmエッチング）とシングルモードストレートウェーブガイド（完全220 nmエッチング）の2段階全工程のフルフロー加工を完了した。原子間力顕微鏡、クリティカルディメンション走査電子顕微鏡、自動光学プローブステーションを用いて、8インチウェーハ5枚の物理的寸法と透過損失を全片特性評価した。結果、ウェーハ間で平均エッチング深さおよび平均線幅は比較的安定した範囲に収まったが、単一ウェーハ内では一定の放射状プロセス偏差が観察された。エッジ領域における微細寸法の縮小および側壁形態の劣化は光モード分布に影響を及ぼし、側壁散乱損失を増加させ、結果的にシングルモード波導の透過損失が中央領域からエッジ領域にかけて増加する傾向が示された。総じて、大型ウェーハのドライエッチング工程におけるマクロロード効果および横方向のエッチング挙動は、シリコン光チップ内の性能均一性に影響を与える重要な要因の一つであり、本発見は将来の8インチSOIプラットフォームにおける光学的近接効果補償、エッチングレシピ最適化、およびウェーハレベル歩留まり向上の実験的参考および工程最適化の根拠を提供する。

シリコンフォトニクス;シングルモードシリコン波導;グレーティングカップラー;8インチSOI;ICP-RIEドライエッチング;ウェーハレベルの均一性;伝送損失;エッジ効果