| 研究課題/領域番号 |
21K18677
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分18:材料力学、生産工学、設計工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
山村 和也 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (60240074)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
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| キーワード | ワイドギャップ半導体 / 電気化学機械研磨 / 陽極酸化 / SiC / 超音波振動 / スラリーレス / 超音波援用 / スラリーレス研磨 / 超音波 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ワイドギャップ半導体等の難加工材料の研磨は現在化学機械研磨（CMP）が主流であるが低加工能率、薬液の作用によるエッチピットの形成、スラリーのコストと環境負荷が大きい等、数多くの問題を有する。これらの問題を解決するため、陽極酸化によって表面を軟質化し、母材よりも低硬度な固定砥粒を用いて除去することでピットフリーかつダメージフリーな表面を得る革新的な超音波／陽極酸化援用電気化学機械研磨プロセスを開発する。本研究により、難加工材料の研磨において高能率化および高品位研磨の低コスト化が実現できる。
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| 研究成果の概要 |
ワイドギャップ半導体基板の研磨は現在化学機械研磨が主流であるが、加工能率が低く、用いるスラリーのコストと環境負荷が大きい等、数多くの問題を有する。これらの問題を解決するため、陽極酸化により表面を軟質化し、母材よりも低硬度な固定砥粒を用いて改質層を除去するスラリーレス超音波／陽極酸化援用電気化学機械研磨プロセスを新たに開発した。
本開発の結果、4H-SiC(0001)基板の研磨において、機械研磨における研磨レート0.05 μm/hに対して陽極酸化を援用することで64倍の3.2 μm/h、陽極酸化に加えてさらに超音波振動をウエハに印加することで288倍の14.6 μm/hの研磨レートを達成した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
難加工材料であるSiCウエハを陽極酸化により軟質化させ、軟質固定砥粒を用いて改質層を除去することでダメージフリーかつ高能率な研磨を実現し、また、超音波振動をウエハ表面に印加することで酸化を促進することでさらに研磨レートを向上することに成功した。本成果は、従来の化学機械研磨（CMP）における研磨レートを２桁以上凌駕するものであり、研磨技術を革新する点において工学的に大きな意義がある。またCMPでは、薬液を含むために環境負荷が大きなスラリーを研磨液として用いていたが、開発した手法ではスラリーを用いないため環境負荷を低減できる研磨法として社会的な意義を有する。
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