| 研究課題/領域番号 |
11450288
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
寳澤 光紀 東北大学, 反応化学研究所, 教授 (70005338)
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| 研究分担者 |
久保 正樹 東北大学, 反応化学研究所, 講師(研究機関研究員)
塚田 隆夫 東北大学, 反応化学研究所, 助教授 (10171969)
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| キーワード | 化学的機械研磨 / 微粒子ダイナミクス / 微粒子凝集体 / in situ観察 / 数値シミュレーション / 走査型レーザー顕微鏡 |
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| 研究概要 |
本研究では、化学的機械研磨(CMP)におけるスラリー(研磨微粒子懸濁液)の挙動に着目し、研磨微粒子のダイナミクスと研磨機構との関連解明を最終目的とする。本研究の特色は微粒子ダイナミクスについて可視化装置開発とシミュレーションモデル化を試みている点である。
本年度は、せん断流中での微粒子凝集状態に関する基礎的知見を得るため、長作動距離落射型光学顕微鏡およびCCDカメラ付高速度カメラを備えたシステムを用いてミクロンサイズ微粒子のin situ観察実験を行った。モデル粒子として粒径2μmのポリスチレンを採用し、これをNaCl水溶液に分散させたスラリーを用いた。回転速度(せん断速度)が小さく、粒子体積分率が高いほど凝集体は大きくなった。NaCl濃度が高いほど凝集体は大きくなるが、この傾向はDLVO理論からも説明できた。次に、流体力学的作用とDLVO理論に基づき、流体と粒子ならびに粒子間の相互作用を考慮して微粒子ダイナミクスに関する数値シミュレーションモデルを構築した。実験同様、回転速度が小さく、粒子体積分率が高く、電解質濃度が高いほど凝集体は大きくなった。粒子の表面ポテンシャル(電解質の種類で変化)が高いと凝集体は小さくなった。さらに、サブミクロン微粒子の観察のため、本年度新たに購入した走査型レーザー顕微鏡を組み込んだ観察システムを設計、試作した。
現在は、粒径2μmのポリスチレン微粒子を用い、走査型レーザー顕微鏡観察システムの性能評価を行っている。今後は、粒径1μm以下のシリカ微粒子を用いて観察実験を行うとともに、粒子と壁面との相互作用を含む数値シミュレーションモデルを構築し、CMPで実際に使用される各種添加剤の濃度ならびに壁面(ウェハおよびパッドを想定)の影響を実験と計算の両面から検討し、微粒子ダイナミクスとCMPにおける研磨機構との関連を解明する予定である。
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