シリコン結晶のシェアモード研削と加工変質層の評価

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10045053
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 神奈川工科大学
• 研究代表者: 荻田 陽一郎 神奈川工科大学, 工学部, 教授 (50016549)
• 研究分担者: 今井 健一郎 神奈川工科大学, 工学部, 助手 (00308537) ; 橋本 洋 神奈川工科大学, 工学部, 教授 (10198690)
• キーワード: シェアモード研削 / シリコンウェーハ / 研削加工変質層 / 研削ホイール / 超音波振動研削 / エンジニアリングツール / 鏡面研磨ダメージ / 光導電減衰法

研究概要

1.5回の調査研究と2回のInternational CIAM(Consortium of Information Age Manufacturing)Meetingを外国人と国内研究者の参加を得て開催し、次ぎのような成果を得た。
2.(1)研削ホイール(砥石)に代わる工具として、a)砥粒分布密度,b)砥粒サイズ,を自由に設計・製作することができ,c)砥粒突き出し高さ,d)砥粒結晶方位,を制御可能な微細溝付きダイヤモンドエ具(Engineering tool:ET)の改良形を設計、製作し、それを用いて石英の引っかき実験、ならびにSi単結晶のフライカットの加工実験を行った。
(2)石英では切り込量が0.1μm以下で、シリコンでは超音波振動をそのETに付加時で0.2μm以下で延性モード研削が可能であること、超音波振動を付加すると、その臨界切り込み深さを2倍にできることを明らかにした。加工変質層深さは約0.1μmであった。
(3)臨界切り込み深さを飛躍的に増加させるためのETの形状、ポスト配列の設計指針を示し、実際のシリコン加工実験から10倍以上の切り込み深さが得られることを確認した。
(4)電子ビームによるシリコンのサブミクロン深さ評価用トモグラフを得るための理論解析を行い、表面深さ1μm以下のトモグラフを得るには電子エネルギー3keV以下、0.1μm幅の欠陥領域を分解評価するには100ps以下のパルス幅が要求されることを明らかにした。
(5)極表面層の評価法を確立するため、水素イオン注入Siウェーハを斜め研磨した試料の青色レーザ法によるパルス光導電振幅(PPCA)、UV/ミリ波による光導電振幅(PCA),光散乱法によるへーズ測定から、これらで0.2μm以下の極表面層を評価できること、またPCAで鏡面研磨ダメージを評価できることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] T.Tatsumi: "Deterministic Design of "Engineered Tool"(A New Diamond Tool)"Proceedings of the 14th Annual Meeting,The American Society for Precision Engineering. 20. 551-554 (1999)
• [文献書誌] H.Hashimoto: "A Newly Developed Engineered Tool and Ultrasonic Shear-mode Machining of a Single Crystal Silicon and a Quarts"Internatinal Symposium on Instrumentation Science and Technology. (1999)
• [文献書誌] T.Tatsumi: "An Engineered Tool and Some Results of Fly-Cut Experiments"1st international conference and general meeting of the european society for precision engineering and nanotechnolagy. (1999)
• [文献書誌] Y.Moon: "Ductile/Brittle Transition Depth in Chemical Mechaical Polishing(CMP)"4th International CIAM Meeting. 8-11 (1999)
• [文献書誌] P.Davis: "Process Diagnostics for Precision Grinding Brittle Materials in a Production Environment"4th International CIAM Meeting. 12-15 (1999)
• [文献書誌] Y.Ogita: "Photovonductivity charecterization of silicon wafer mirror polishing subsurface damge related to gate oxide integrity"Journal of Crystal Growth. 210. 36-39 (2000)
• [文献書誌] Y.Ogita: "PCA characterization of Residual subsurface damage after silicon wafer mirror polishing and its removal"Materials Research Society Proc.Chemocal Mechnical Polishing-Fundamentals and Charanges (in press). (2000)
• [文献書誌] 荻田陽一郎: "Siウェーハ表面層CMPダメージの光導電評価とGOI"シリコンテクノロジー第3回ミニ学術講演会特集号(応用物理学会分科会). NO.12. 8-9 (1999)
• [文献書誌] 黒川昌毅: "Si表面層H_+イオン注入ダメージのパルス光導電振幅(PPCA)による評価"神奈川工科大学研究報告. 24(印刷中). (2000)
• [文献書誌] 佐々木謙孝: "電子ビームによるシリコン表面層のトモグラフィの研究"神奈川工科大学研究報告. 24(印刷中). (2000)
• [文献書誌] Y.Ogita: "Subsurace damage characterization of hydrogen ion implanted wafer with UV/millimeter-wave technique"Materials Research Society Proc.Millimeter/Submillimeter-Wave Technology-Materials,Devices,and Diagnostics(to be published). (2000)
• [文献書誌] Y.Ogita: "Silicon wafer subsurface characterization with UV/millimeter-wave technique"Materials Research Society Proc.Millimeter/Submillimeter-Wave Technology-Materials,Devices,and Diagnostics(to be published). (2000)
• [文献書誌] Y.Kato: "Subsurface damage profile characterization of Si wafers with UV/millimeter-wave techniques and liqht scattering"Materials Research Society Proc.Millimeter/Submillimeter-Wave Technology-Materials,Devices,and Diagnostics(to be published). (2000)