2017 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of polishing mechanism by visualization of microscale slurry flow
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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 / 循環流れ / 研磨速度 / 相関 |
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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し、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29年度に実施した主な研究内容と成果は次の通りである。（１）連携研究者が実測した研磨パッド表面形状をもとに作製した5種類の可視化模型を使用してスラリー流れの可視化実験を実施した。その結果、循環流れの数が多いほど研磨速度が大きくなる傾向にあることが明らかとなった。
また、研究期間全体を通じた研究の成果は次の通りである。（１）トラバース機構を設計製作するなどし、位置決め精度1mm（実際のCMPに換算すると約3μm）でのミクロスケール・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した。（２）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。
今後は、本研究において存在が明らかとなったミクロな循環流れを制御することにより、研磨性能の更なる向上（ブレークスルー）に繋げることを目指す。
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