| 研究課題/領域番号 |
16H02305
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
生産工学・加工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
厨川 常元 東北大学, 医工学研究科, 教授 (90170092)
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| 研究分担者 |
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)
水谷 正義 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50398640)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
45,110千円 (直接経費: 34,700千円、間接経費: 10,410千円)
2018年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
2017年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2016年度: 28,470千円 (直接経費: 21,900千円、間接経費: 6,570千円)
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| キーワード | 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 / 窒化ガリウム / テープ研磨 / ナノダイヤモンド / 量子分子動力学シミュレーション / 紫外線援用 / 化学機械研磨 / テープ研削 |
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| 研究成果の概要 |
GaN基板表面からGa原子が分離する際の反応ダイナミクスを量子分子動力学シミュレーションで可視化した。その結果、OH基終端ナノダイヤモンド(ND)砥粒が、GaNのCMP加工においてGa原子を引き抜きやすく高い化学反応活性を示すこと、またOHラジカル援用により表面Ga原子が脱離しやすくなることが明らかとなった。これらの知見に基づき、ND含有CMPテープを作成するとともに、ナノバブルの超音波圧壊を用いてOHラジカルを発生させテープCMP加工が可能な装置を試作した。GaN研磨実験の結果、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倍に向上することを確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、化学的に安定なGaN基板の表面から効率的にGa原子を分離させるためにはどのようにしたら良いかを量子分子動力学シミュレーションで可視化し、その知見に基づき作用砥粒や加工環境を決定しようとする独創的、かつ本質的な試みである。また従来のCMP加工は遊離砥粒加工法であるため必然的にバッチ加工となり、高能率化の点で不利である。そこで本研究では、この最終遊離砥粒研磨加工を固定砥粒化したCMPテープにより置き換え、高能率加工を実現しようとするものである。さらに磨耗したCMPテープは次々と送り出すことにより常に新生面での加工が可能となるため、工具管理も容易になる。本成果は工学的、工業的意義が大きい。
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