化学的機械研磨(CMP)プロセスにおける研磨粒子凝集体の圧縮・ずり変形挙動の解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360407
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 塚田 隆夫 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教授 (10171969)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 久保 正樹 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50323069) ; 小林 正樹 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (90312678) ; 宝沢 光紀 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70005338)
• Keywords: 化学的機械研磨 / 微粒子凝集体 / 圧縮変形 / マイクロマニピュレータ / 数値シミュレーション

Research Abstract

化学的機械研磨(Chemical Mechanical Polishing、CMP)は、研磨パッド上に研磨スラリー(シリカやアルミナ微粒子を含む懸濁液)を供給し、その上から被研磨物であるウエハを一定圧力で押し付けつつ回転させることによって、表面を研磨するプロセスであり、現在ウエハ全面にわたり平坦化を行うことができる唯一の加工法として、LSI製造工程において極めて重要なプロセスである。本研究の目的は、CMPにおける研磨機構解明の基礎研究として、ウエハと研磨パッドに相当する2枚の固体面間にあるスラリー中の微粒子凝集体のダイナミクス(変形挙動)に及ぼす諸因子の影響を、実験と理論の両側面から明らかにすることである。
本年度は以下の点について検討した。
1.実験装置の製作
スラリー組成あるいは固体面の粘弾性に関する各種条件に対して、凝集体の圧縮変形挙動をその場観察し、さらに破壊強度を測定するために、レーザ顕微鏡とマイクロマニピュレータを組み合わせた装置を製作した。ここでは、ガラス基板(マニピュレータにより可動)上に展開されたスラリー中の微粒子凝集体を、マイクロマニピュレータに設置されたガラス棒(直径0.5mm)先端面により圧縮し、このときの凝集体の形状変化を3次元的に観測できるようにするとともに、その時の圧縮力をフォーストランスデューサを介して測定できるようにした。
2.数値シミュレーションコードの構築
既存の粒子-粒子間並びに粒子-壁面間のコロイド相互作用を考慮したシミュレーションコーの改良、整備を行った。