金属配線付き基板を段差導入なく平坦にする純水を用いた持続可能な精密研磨技術の開発
| Project/Area Number |
23K13234
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 18020:Manufacturing and production engineering-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤 大雪 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (70910678)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 超精密表面研磨加工 / 金属配線付き基板 / Cu / Ru |
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| Outline of Research at the Start |
半導体デバイスの作製工程では配線層を積み上げるために，配線形成後の基板表面を高精度に平坦化する必要がある．しかしながら表面には半導体・酸化膜・金属が混在するため各材料の除去速度が異なり既存技術では各材料領域の境目での段差や特定部分の過剰除去が発生し，デバイス性能・寿命の劣化原因となる．申請者はこれに対し純水と金属触媒を利用した超精密研磨技術を提案する．これまで半導体・酸化物材料に対して有効性を確認できている．本研究では金属表面を酸化する機構を加工系に導入し，金属の高能率エッチングを実現する．また，金属配線付き基板に対して本手法を適応し，段差・ダメージフリーの理想表面の作製を実証する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属配線付き基板の平坦化に申請者が独自に開発した研磨技術である触媒表面基準エッチング（CARE）法の適応を提案している．本手法では触媒作用を示す金属薄膜が成膜された研磨パッドと加工対象物を加工液（主に純水）中で接触させ，相対運動させる．この時，触媒と高頻度で接触する基板表面の凸部が優先的にエッチングされる．金属配線付き基板の表面は金属，酸化物が混在するが上記の加工特性により，各材料のエッチング速度に影響されずに高精度平坦面を取得できる．2023年度はCARE法による金属のエッチング特性調査および酸化チタン膜の生成方法及びその特性評価を進めた．加工対象は現在主流となっている配線金属Cuおよび次世代配線金属として期待されているRuとした．各金属を陽極酸化させ，CARE法を施したところエッチング痕を確認できた．一方で触媒膜を成膜していない研磨パッドを使用して，同様の加工を実施したところ，金属のエッチングは確認されなかったことから，Cu，Ruを機械的なダメージなく処理できることを明らかにした．また，基礎実験装置として金属膜を酸化させる機構を取り付けたCARE法用装置を立ち上げた．また，当初の予定には含まれていなかったが，絶縁膜として利用される有機物のエッチング特性についても評価を進め，十分に平坦化できることを示すことができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
Cu，Ruのエッチング特性を完了できた．また，当初の予定にはなかったが絶縁膜として利用される有機膜のエッチング特性についても評価を進めることができ，金属配線付き基板の表面平坦化におけるCARE法の優位性を示すことができた．一方で，成膜装置の整備に手間取り，パッドに成膜する予定の酸化チタン膜の成膜条件やラジカル生成特性評価を進めることができなかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
酸化チタン膜の成膜条件の探索およびラジカル生成の確認を最優先事項として進める．その後，当初の計画通りにその場での金属の表面酸化およびエッチングを，金属膜付きウエハを使用して評価する．また現在，手配を進めているCu配線付き基板が届きしだい，加工特性評価を進める．
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Report
(1 results)
Research Products
(5 results)
