2018 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of CMP Mechanism of GaN Wafer and Development of High-Efficiency & High-Quality CMP Machine using Fixed Abrasive Tape
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16H02305
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
厨川 常元 東北大学, 医工学研究科, 教授 (90170092)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
嶋田 慶太 東北大学, 工学研究科, 助教 (30633383)
久保 百司 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (90241538)
今野 豊彦 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (90260447)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | GaN / CMP / ナノバブル / 分子動力学シミュレーション / テープ研磨加工 / 紫外線援用加工 / OHラジカル / サブサーフェースダメージ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、窒化ガリウム（GaN）半導体基板の高能率・高品位最終仕上げ研磨加工を実現するために、量子分子動力学法によるGaN基板表面の反応ダイナミクスの解明と、その知見に基づく加工法の提案、並びにそれを実現させるための加工装置を開発することである。
昨年度までに試作したCMPテープ、並びにCMPテープ研削装置を用いて研磨実験、評価を行った。その際の加工液の供給は、昨年度までの検討結果から紫外線援用とナノバブル援用とではほぼ同じ加工レートを示したことから、作業安全性を考慮し、ナノバブル水を中心に研究を進めることとした。そしてGa原子を効率的に引き抜くために必要なOHラジカルを大量に生成させる方法として、ナノバブル水を加工液として用い、さらに超音波を援用することによりナノバブルを圧壊させる方法を提案した。その結果、超音波援用によってOHラジカルが効率的に発生する事を電子スピン共鳴法により確認した。
さらに、GaNに対し超音波援用ナノバブル水供給によるテープ研削を行い、加工レートおよび表面性状の評価を評価した。加工変質層の評価は、フォトルミネッセンス法により行った。その結果、超音波援用ナノバブル水を利用する事で、表面粗さの悪化、加工変質層の増加を伴わず、加工レートが精製水使用時と比較して約2.7倍に向上することが明らかとなった。
一方で、ナノバブル崩壊時の様子を、量子分子動力学を用いて可視化した。その結果、ナノバブルの圧壊に伴いジェット流(ナノジェット)が発生、その衝撃により基板に大きな構造変化ができることが明らかになった。そしてナノバブル崩壊時にOHラジカルが生成され、それによりGaN表面が酸化され、その酸化層がナノダイヤモンドにより除去されていくという加工メカニズムであることが推察された。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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