2001 Fiscal Year Annual Research Report

大口径Siウエハ対応の2003年実用one-stop加工機械及び中核技術の開発

Research Project

Project/Area Number	11792007
Research Institution	IBARAKI UNIVERSITY
Principal Investigator	江田弘茨城大学, 工学部, 教授 (60007995)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	中野博民茨城大学, 工学部, 講師 (90257329) 近藤良茨城大学, 工学部, 助教授 (90186867) 周立波茨城大学, 工学部, 助教授 (90235705) 渡部和日立ビアメカニクス(株), 副技術長清水淳茨城大学, 工学部, 助手 (40292479)
Keywords	シリコンウエハ / 超磁歪材料 / 微小位置決め装置 / 姿勢制御 / 固定砥粒 / 研削加工
Research Abstract	本研究は,口径φ300mmのSiウエハを粗さがnm級,平坦度が0.25μm以下,しかもダメージフリーに加工することを目標とし,現行のラッピング,エッチング及びポリッシングの3工程をすべて研削加工に置き換えて,固定砥粒によるone-stop加工機械とその中核技術の開発および実用化を行った.本年度の研究成果が次のように要約できる. 4.本加工システムは,下記の4つの中核技術を開発し,所期の目標を実現した. ●ハイブリッド送り機構:延性モードの研削を実現する定切込み送り機構とポリッシングライク仕上げが可能な定圧切込み機構を混載して,NC制御により切り替えして,加工能率および加工歪みの最小化を両立した. ●超磁歪を援用した位置決め機構:超磁歪材料の出力パワーおよび応答速度を活用して高出力・高分解能のアクチュエータを開発した.750kgfの荷重を0.6nmの精度で位置決め可能になり,Siのような硬脆材料の延性モード研削を実現した.上述のハイブリッド送り機構と合わせてRa<1nmの表面粗さを実現した. ●超磁歪を援用したアライメント(姿勢制御)調整機構:同じ超磁歪アクチュエーターの駆動により,Siウエハに対して,3自由度,10^2秒の精度で砥石がアライメントできる機構を開発した.それによって,中心部に中凹の形状と相殺して,高いグローバル・フラットネスを実現した. ●加工液濾過・循環システム:このシステムは,加工部にクーラントを供給するだけでなく,恒温,クリーンな純水を加工局所に大量に与えることにより,加工環境の領域のみ,局所クリーンルーム化を実現した. 5.工具の開発においては,極微粒ダイヤモンド砥石の設計・製作およびそのツルーイング・ドレッシング技術の開発を行った.1枚の砥石を用いて現行の1/6の加工時間で所期の目標値を達成した.さらに完全なダメージフリーを目指して,新たにChemo-MechanicaI Grinding用砥石を開発し,転位密度を1/30まで低減した. 6.プロセス技術の開発に関しては,システム・工具・工作物の剛性を考慮したシミュレーション手法を開発し,仕上げ面粗さと平坦度に対する影響を明らかにした.またインフィード研削の3次元モデルを構築し,砥粒軌跡とその密度の影響を理論的に解明し,仕上げ面粗さを最小化すると同時に,ウエハ平坦度を向上するために上記の姿勢制御機構に与える最適な調整値を算出した. 以上の成果が認められ,精密工学会よりH13年度の学会賞が贈られた.

Research Products

(8 results)

All Other

All Publications (8 results)

[Publications] 周立波, 篠原一宏, 清水淳, 江田弘: "大口径シリコンウエハ研削加工における幾何と運動"精密工学会誌. 68・1. 73-77 (2002)
[Publications] 佐川克雄, 江田弘, 周立波, 清水淳: "φ300siウエハ超加工機械創作用仕上げ面粗さシミュレーション"砥粒加工学会誌. 45・12. 574-579 (2001)
[Publications] 江田弘, 周立波, 中野博民, 近藤良, 清水淳, 田島琢二: "大口径φ300siウエハ用超加工機械の開発"精密工学会誌. 67・10. 1693-1697 (2001)
[Publications] 周立波, 江田弘, 清水淳, 西村雅也, 佐川克雄: "電子・磁気・光学基板の脆性-延性モードの統合仕上げ加工"砥粒加工学会誌. 45・6. 244-249 (2001)
[Publications] H.Eda, L.Zhou, H.Nakano, R.Kondo.J.Shimizu: "Development of Single step Grinding System for Large Scale φ300 Si Wafer, -A Total Integrated Fixed-abrasive Solution -"CIRP Annals. 50・1. 225-228 (2001)
[Publications] H.Eda, T.Mori, Y.Okada, L.Zhou, J.Shimizu: "POWDER METALLURGIC GIANT MAGNETOSTRICTION MATERIALS AND APPLICATION IN SPACE STRUCTURE"Int'l Journal for Manufacturing Science and Technology. 12・2. 127-133 (2001)
[Publications] 江田弘, 周立波, 守屋光永, 川上辰男, 石川友彦, 山本佳男: "電子顕微鏡内マイクロファブリケーションデバイスの技術開発"精密工学会誌. 67・8. 52-56 (2001)
[Publications] 江田弘, 周立波: "ナノ・マイクロマシン技術総覧(分担)"(株)産業技術サービスセンター(掲載待ち). (2002)

2001 Fiscal Year Annual Research Report

大口径Siウエハ対応の2003年実用one-stop加工機械及び中核技術の開発

Principal Investigator

江田 弘 茨城大学, 工学部, 教授 (60007995)

Research Products

[Publications] 周立波, 篠原一宏, 清水淳, 江田弘: "大口径シリコンウエハ研削加工における幾何と運動"精密工学会誌. 68・1. 73-77 (2002)

[Publications] 佐川克雄, 江田弘, 周立波, 清水淳: "φ300siウエハ超加工機械創作用仕上げ面粗さシミュレーション"砥粒加工学会誌. 45・12. 574-579 (2001)

[Publications] 江田弘, 周立波, 中野博民, 近藤良, 清水淳, 田島琢二: "大口径φ300siウエハ用超加工機械の開発"精密工学会誌. 67・10. 1693-1697 (2001)

[Publications] 周立波, 江田弘, 清水淳, 西村雅也, 佐川克雄: "電子・磁気・光学基板の脆性-延性モードの統合仕上げ加工"砥粒加工学会誌. 45・6. 244-249 (2001)

[Publications] H.Eda, L.Zhou, H.Nakano, R.Kondo.J.Shimizu: "Development of Single step Grinding System for Large Scale φ300 Si Wafer, -A Total Integrated Fixed-abrasive Solution -"CIRP Annals. 50・1. 225-228 (2001)

[Publications] H.Eda, T.Mori, Y.Okada, L.Zhou, J.Shimizu: "POWDER METALLURGIC GIANT MAGNETOSTRICTION MATERIALS AND APPLICATION IN SPACE STRUCTURE"Int'l Journal for Manufacturing Science and Technology. 12・2. 127-133 (2001)

[Publications] 江田弘, 周立波, 守屋光永, 川上辰男, 石川友彦, 山本佳男: "電子顕微鏡内マイクロファブリケーションデバイスの技術開発"精密工学会誌. 67・8. 52-56 (2001)

[Publications] 江田 弘, 周 立波: "ナノ・マイクロマシン技術総覧(分担)"(株)産業技術サービスセンター(掲載待ち). (2002)

江田弘茨城大学, 工学部, 教授 (60007995)

[Publications] 江田弘, 周立波: "ナノ・マイクロマシン技術総覧(分担)"(株)産業技術サービスセンター(掲載待ち). (2002)