2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study on 3 Dimension Trajectory and Size Measurment of Each Operating Particle in Nano-Scale Processing Phenomena
| Project/Area Number |
16K06015
|
|---|
| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
カチョーンルンルアン パナート 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (60404092)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 恵友 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (50585156)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | ナノ粒子 / 散乱光 / 可視化 / エバネッセント光 / 全反射顕微鏡 / ブラウン運動 / 三次元 / 多波長 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
LSI（大規模集積回路）などの基板を平坦化させるCMP（Chemial Mechanical Polishing）加工の材料除去現象は、スラリー中の化学溶液成分により軟弱化した（例えば、SiO2などが水酸化された）表面の材料が、化学反応幕に凝着したナノ粒子（一般的には粒径が数100nm以下）、ポリシング布の働き、流体の流れより、取り除かれることで進行すると考えられている。ナノ粒子の機能は機械的に捉えられているが、それらの現象がナノ粒子とスラリー流れがポリシングの微視的挙動に直接影響するとされている。
さらなる高能率加工プロセスを実現するには上述のようにこのポリシング現象を解明する必要がある。そこで、本研究は、ナノスケール加工の支配因子と材料除去メカニズムの関係をナノ粒子機能の観点から明らかにするために加工中におけるIn-situ単粒子の粒径の変化を観測可能な手法を確立することを目的にしている。今年度は、加工機に搭載できる光学系を設計・製作を行い、加工中のポリシングパッドおよびシリカ粒子の挙動観測を試みた。被加工物のガラス基板に、呼び径4 nmのシリカ粒子の方が呼び径105 nmのシリカ粒子の場合より加工に関わる粒子密度の度合い（粒子からの散乱光量）が約1.4倍高かった。これは、Sub-10 nmの粒子がポリシングレートを上昇させるエビデンスの一つと言えるのであろう。また、単金ナノ粒子（呼び径50 nm）の三次元位置測定（100 frame/秒）を行なった結果、実証まで至っていないが、提案している多波長エバネッセント光の三次元目の奥行きの位置情報が理論曲線（散乱光量が被加工表面から距離に対して指数関数的に減衰）に沿っていることがわかった。
以上より、本加工現象の観測手法はある程度検証されたが、実証・実用化を行うためには、高安定性・高出力の多波長レーザ光源および高速度・高感度のカメラの導入が必要である。
|
