シリコン結晶のシェアモード研削と加工変質層の評価

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10045053
• 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 / エンジニアリングツール / 鏡面研磨ダメージ / 表面層評価 / 非接触測定評価法

研究概要

1.2回の海外での調査研究と、共同研究により、次のような結果を得た。
2.シェアモード研削用ET(Engineered tool)チップの傾斜部の材料除去モードを、これまでは調和振動型として設計してきた。しかし、これでは 平坦部の材料除去モードと異なってしまい、傾斜部のポストに大きな負荷がかかり不均等なポストの磨耗が予測される。そこで、非調和振動型の材料除去モードとなるような設計を行った。このことによって 傾斜部と平坦部のポストにより同じモードで材料が除去され、均等な負荷と磨耗が生じるものと期待される。
3.シェアモード研削用ETチップの製作において、単結晶ダイアモンドはツルーイングが極めて困難なことからPCDをもちいて実験を行うことにした。放電加工実験を行い、きわめて短時間でPCDのツルーイングが可能であることが明らかになった。この結果から、PCDを用いた加工実験を行い、工具磨耗を単結晶ダイヤと比較できる見とうしを得た。
4.研磨ダメージなどの極表面層を評価する新しい2つの非接触・非破壊測定方法を創出した.接触電差法と光導電率の周波数応答法であり、極表面層を定量的パラメータで評価できる。接触電位差法で、ULSI用のp型Siウェーハを250μmφのスラリーで研磨圧力を変えて(30-
5.260g/cm^2)鏡面研磨した試料を測定した結果、65g/cm^2で最小ダメージとなり、これは別法のPPCA(Pulse Photoconductivity Amplitude)法の測定結果と一致した。さらに、この実験から、研磨表面の接触電位差は研磨ダメージが小さくなると大きくなることが分かった。周波数応答法で、Siウェーハの表面下0.2μmの深さに生成された水素イオン注入ダメージのドーズ量と注入エネルギー依存性を測定したところ、その特性は従来のPPCA法およびUV/ミリ波PCD法の測定結果と一致した。しかも、本方法では表面層のキャリヤライフタイムの値を定量的に測定できた。本方法で研磨ダメージの測定評価も期待でき、定量的な2つの表面層評価方法を創出できた。

研究成果

• [文献書誌] 今井健一郎: "ETチップを用いた加工における超音波振動の効果"ABTEC(Abrasive Technology)2000. 279-280 (2000)
• [文献書誌] H.Hashimoto,: "Ultrasonic Shear-mode Machining with a Newly Developed Engineered Tool Chip"ICPMT2000(5th International Conference on Progress of Machining Technology). (to be published). (2001)
• [文献書誌] Y.Ogita: "PCA characterization of residual subsurface damage after silicon wafer mirror and its removal"Materials Ressearch Society Proc.Chemical Mechanical Polishing-Fundamental and Challenges . 566. 261-266 (2000)
• [文献書誌] Y.Ogita: "Photocondsuctivity characterization of silicon wafer mirror-polishing subsurface damage related to gate oxide integrity"Journal of Crystal Growth. 210. 36-39 (2000)
• [文献書誌] 黒川昌毅: "Si表面層H^+イオン注入ダメージの光導電評価とGOI"神奈川工科大学研究報告B理工学編. 24. 45-51 (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検討"神奈川工科大学研究報告B理工学編. 24. 57-61 (2000)
• [文献書誌] Y.Ogita: "Subsurface damage characterization of hydrogen ion implanted wafer with UV/millimeter-wave technique"Materials Research Society Proc.Millimeter//Submillimeter-Wave Technology-Materials, Devices, and Diagnostics. 631. AA1.8.1-AA1.8.6 (2001)
• [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. 631. AA2.5.1-AA2.5.6 (2001)
• [文献書誌] T.Katoh: "Subsurface damage profile characterization of Si wafers with UV/millimeter-wave techniques and light scattering"Materials Research Society Proc.Millimeter/Submillimeter-Wave Technology-Materials, Devices, and Diagnositics. 631. AA1.9.1-AA1.9.6 (2001)
• [文献書誌] 荻田陽一郎.: "UV/ミリ波PCD法における最大感度条件とSiエピタキシャルウェーハおよび極表面層評価"神奈川工科大学B理工学編. 25. 29-33 (2001)