2019 Fiscal Year Research-status Report
スモールツールの高効率研磨を実現する電界創成研磨技術の開発
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19K04118
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| Research Institution | Akita National College of Technology |
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Principal Investigator |
池田 洋 秋田工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (90573098)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | CMP / スモールツール / 電界 / スラリー / 研磨 / 研磨パッド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スモールツールによる研磨加工は，主に非球面レンズの創成研磨に適用され，今後は半導体の部分修正研磨にも期待されている．一方，最近では，光学デバイスの低価格化，短納期化，そして，パワー半導体向けSiCウエハへの置き換えが進んでいることから，例えば工具回転数を増加させるなど迅速な研磨加工を実現する必要がある．しかし，本加工はCMP技術を採用していることから工具回転数を増加させると遠心力で研磨界面のスラリー飛散が増大し研磨効率が低下する．そこで，スモールツールの創成研磨に電界スラリー制御技術を適用させた電界創成研磨技術の開発に着手した．
今年度は，スモールツールによる研磨に電界スラリー制御技術が有効であるか確認するために，電極を内蔵した実験用スモールツールを開発し電界環境下における研磨特性を評価した．今回は研磨試料としてSiウエハを使用し，ツールと試料の回転中心をオフセットさせることで実際の研磨すなわち揺動時の研磨を再現した．さらに，最適な印加電圧の周波数を明らかにするために，周波数と研磨速度との関係を評価した．
はじめに，ポリウレタンパッドを使用し電界環境下での研磨特性を評価したところ，研磨速度には印加周波数依存性があり，特定の周波数で研磨速度が最大値を示した．一方，研磨パッドを不織布に変更し電界下での研磨特性を評価した結果，研磨速度が無電界より低下した．不織布の連続発泡構造によって電界の吸引作用がスラリーの滞留を促進させたものと考えられる．その結果，研磨界面でのスラリー流れが妨げられ研磨速度が低下したものと考えられる．以上より，電界創成研磨技術に有効な研磨条件とくに今回は本研磨技術に有効な研磨パッドの構造，そして電界条件の基礎的な知見を得た．今後は，さらに研磨条件，電界条件を変化させスモールツールの電界環境下における研磨特性及びスラリー運動特性を解明し電界創成研磨技術を確立する．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
スモールツールによる電界創成研磨技術の最適な電界条件を評価するため，当初は，まずはじめに，ITOガラスなどを使用した電界環境下におけるスラリー挙動観察実験を計画していた．そのためには，観察実験装置の開発が必要であるが，限られた予算内で効果的に観察実験を進める必要がある．そこで，当初の予定を変更し，簡易実験ユニットで研磨実験行い電界創生研磨技術に効果が認められる電界条件，研磨条件のおよその範囲をあらかじめ評価することが必要であると判断した．そのため，スラリー挙動の観察実験は次年度に行うことにした．
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| Strategy for Future Research Activity |
簡易的ではあるが，スモールツールの電界創成研磨技術に効果的なおおよその電界条件，および効果が期待できる研磨パッドなどの種類の基礎的な知見が得られた．今後は，これらの評価データをもとに，観察実験装置の開発を行い，本装置を活用しスラリー分布状態と電界条件の関係を明らかにする．それによって，電界がスラリー分布の拡大，ひいては研磨速度の向上にどのような効果を及ぼすかそのメカニズムを明らかにしていく．
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| Causes of Carryover |
当初の計画では，令和元年度（平成３１年度）にスラリー挙動観察実験装置を試作する計画であったが，効率的に観察実験を進めるため，実験装置の仕様（印加電圧，周波数の範囲，仕様する副資材など）を事前にある程度見極めることにした．そのため，今年度は簡易的ではあるが研磨特性を評価し，電界制御に有効な電界条件，研磨条件などを得ることを優先にした．そのため，観察実験装置は来年度に持ち越しとなった．来年度は今年度の評価結果を基に，スラリー観察実験装置の仕様を決定し試作するとともに，観察実験を行い電界創成研磨技術のメカニズムを解明していく．
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