2016 Fiscal Year Research-status Report
ミクロスケール・スラリー流れ可視化観察による研磨メカニズムの解明
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15K05743
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| Research Institution | Tokuyama College of Technology |
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Principal Investigator |
福田 明 徳山工業高等専門学校, 機械電気工学科, 准教授 (80643220)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | スラリー流れ / 可視化 / 研磨パッド / 流れの相似則 / ミクロスケール / 上昇流 / 下降流 / 循環流れ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半導体デバイス製造の多くの工程で使用されている化学的機械研磨（CMP）においては、近年、半導体デバイスの更なる高性能化を実現するために、研磨メカニズムを踏まえた効率的な技術開発が重要となっている。これまでに提案されている研磨モデルでは、ウェーハと研磨パッドとの間の微細な隙間のスラリー流れによる砥粒の挙動が重要な要素であり、その解明と制御が研磨性能の向上における重要課題である。報告者らはこれまでに、研磨パッド表面を拡大した透明シリコーン樹脂製の可視化模型を作製し、流れの相似則を利用して模擬的なスラリー流れを発生させ可視化する手法を考案した。本研究では、この微細な隙間のミクロスケール・スラリー流れの可視化観察および流速分布測定手法を確立するとともに、光学的フーリエ変換に基づいて評価された研磨パッド表面についてスラリー流れを詳細に分析する。更に、研磨パッド表面形状およびスラリー流れと研磨速度との関係から、研磨メカニズムの解明に挑む。平成28年度に実施した主な研究内容を以下に示す。
（１）平成27年度に製作したトラバース機構を用いて、従来よりも広い範囲で模擬スラリー流れを詳細に可視化観察した。
（２）研磨パッドの起伏の凸部付近に上昇流と下降流が観察され、起伏の谷部では、ウェーハの移動方向と反対方向の遅い流れが観察された。
（３）研磨パッドのポアの開口部と、コンディショニングにより形成された起伏の谷部に循環流れの存在を確認した。これらの循環流れが、ウェーハ表面へのスラリー供給を促進していると考えられる。
（４）連携研究者が実測した研磨パッド表面形状をもとに5種類の可視化模型を作製し、順次可視化実験を実施中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
可視化模型の材料となる透明シリコーン樹脂が安定して入手できず、連携研究者が実測した研磨パッド表面形状の可視化模型の作製に時間がかかってしまった。これに伴い、平成27年度の遅れを想定よりも取り戻すことができず、進捗がやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
透明シリコーン樹脂については、平成28年度に代替品を検討した。今後は安定的に入手できる代替品を購入して使用する予定である。
平成29年度は、引き続き可視化観察を実施して、当初の予定通り、ミクロスケール・スラリー流れと研磨パッド表面形状との関係、ミクロスケール・スラリー流れと研磨速度との関係、ミクロスケール・スラリー流れを用いた研磨メカニズムの検討を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
可視化模型の材料となる透明シリコーン樹脂が安定して入手できず、購入を予定していた透明シリコーン樹脂の一部を購入できなかった。したがって、その分の可視化模型の材料費が次年度使用額として生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度は、安定的に入手できる透明シリコーン樹脂の代替品を購入し、平成28年度に作製予定であった可視化模型を作製する予定である。また、当初の予定通り、研究成果を学会発表するとともに論文に投稿する予定である。
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