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2005 年度 実績報告書

次世代パワーデバイス用極薄Siウエハの化学・機械融合加工に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16360061
研究機関茨城大学

研究代表者

周 立波  茨城大学, 工学部, 助教授 (90235705)

研究分担者 江田 弘  茨城大学, 工学部, 教授 (60007995)
清水 淳  茨城大学, 工学部, 講師 (40292479)
尾嶌 裕隆  茨城大学, 工学部, 助手 (90375361)
キーワード極薄Siウエハ / 固定砥粒加工技術 / 加工変質層 / パワー・デバイス / 化学・機械融合加工 / 無歪み / 残留応力
研究概要

半導体の集積密度が高くなるにつれて,Siウエハを100μm以下の厚さまで加工する技術が求められている.従来のポリッシングと異なり,研究代表者らが機械加工に化学作用を積極的に取り入れた複合式研削CMG(Chemo-Mechanical-Grinding)用砥石及び固定砥粒による無欠陥表面創成プロセスを世界に先駆けて提案・開発してきた.化学反応により物質表層の障壁エネルギを低くし原子(格子)の配列を乱すことなく材料を除去加工ができる.この技術をSiウエハに適用して,最終厚さを100μm以下にする薄片化技術を開発する.
本年度では,CMGプロセスの加工メカニズムを解明すると共に,極限までウエハを薄片化するプロセスの最適化に重点をおいて研究開発を行なった.得られた結果を次のように要約できる.
1.CMG加工では,まず熱化学反応で生成されたSiO_2と砥粒CeO_2が固相反応して,セリウムのイオン価がCe(IV)/Ce^<4+>からCe(III)/Ce^<3+>に遷移する.その過程において軟い非晶質複合物(Ce-O-Si)が形成され,この軟質複合物が後続するCeO_2砥粒により機械的に除去されて,加工が進行するCMGのメカニズムを解明した.
2.ウエハの臨界厚さが加工による加工変質層に在留する応力によって支配されていることを解明した.使用すると石および加工条件と残留応力との関係を実験により求めた.またウエハの反り(warpage)から,残留応力の大きさ及び加工変質層の深さを算出できる方法を提案し,現場でも簡単に現行プロセスが到達できるウエハの臨界厚さを推定できるようになった.
3.前加工に使用するダイヤモンド砥石のために,残留応力の小さいビトリファイドボンド砥石を新たに開発した.CMGと併用した結果,8"のウエハを30μmの薄さまでの加工に成功した.
4.さらに,CMGをパターンウエハの平坦化にも応用し,固定砥粒による定寸加工制御加工を試み,その優位性を確認した.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2005

すべて 雑誌論文 (9件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 電気泳動法によるCMG砥石の開発とその性能評価2005

    • 著者名/発表者名
      周 立波, 戸井田勲, 清水 淳, 江田 弘
    • 雑誌名

      加工学会誌 50・3

      ページ: 130-133

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Effects of Tool Stiffness and Infeed Scheme on Planarization (Integrated model for simulation of planarization process)2005

    • 著者名/発表者名
      Libo Zhou, Jun Shimizu, Hiroshi Eda
    • 雑誌名

      International Journal of Manufacturing Technology and Management 7・5/6

      ページ: 490-503

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Development of Chemo-Mechanical Grinding (CMG) Process (Surface and Sub-surface Analysis of Si Wafer Produced by CMG)2005

    • 著者名/発表者名
      L.Zhou, Y.Kumagai, J.Shimizu, H.Eda, S.Kamiya, H.Iwase, S.Kimura
    • 雑誌名

      Proceedings of International Conference Leading Edge Manufacturing in 21 Century 2

      ページ: 889-892

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Simulation on Planarization Process of Patterned Si Wafer (Improvements in accuracy of simulation model)2005

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Okubo, Libo Zhou, Jun Shimizu, Hiroshi Eda
    • 雑誌名

      Proceedings of International Conference Leading Edge Manufacturing in 21 Century 2

      ページ: 883-890

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] A Novel Fixed Abrasive Process: Chemo-Mechanical Grinding Technology2005

    • 著者名/発表者名
      Libo Zhou, Jun Shimizu, Hiroshi Eda
    • 雑誌名

      International Journal of Manufacturing Technology and Management 7・5/6

      ページ: 441-451

  • [雑誌論文] SiウエハのChemo-Mechanical-Grinding(CMG)に関する研究-第2報:固定砥粒によるφ300mmSiウエハの完全表面創成-2005

    • 著者名/発表者名
      周立波, 清水淳, 江田弘, 木村俊一郎
    • 雑誌名

      精密工学会誌 71・4

      ページ: 466-470

  • [雑誌論文] Development of a Vision Guided Lathe2005

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiro SAITO, Hirotaka OJIMA, Libc ZHOU, Hiroshi EDA
    • 雑誌名

      Proceedings of International Conference Leading Edge Manufacturing in 21 Century 3

      ページ: 1229-1234

  • [雑誌論文] Molecular Dynamics Analysis on Vibration Assisted Cutting - Effect of Vibration Parameter -2005

    • 著者名/発表者名
      Jun Shimizu, Hidekazu Tanaka, Libc Zhou, Hirotaka Ojima, Hiroshi Eda
    • 雑誌名

      Proceedings of International Conference Leading Edge Manufacturing in 21 Century 2

      ページ: 861-864

  • [雑誌論文] Molecular Dynamics Simulation of Friction Process in AFM/FFM Surface Observation,2005

    • 著者名/発表者名
      J.Shimizu, L.Zhou, H.Eda, H.Ojima
    • 雑誌名

      Synopsis of Int.Tribology Conference

      ページ: 349

  • [産業財産権] 精密加工方法2005

    • 発明者名
      江田弘, 周立波, 神谷純生, 岩瀬久雄
    • 権利者名
      トヨタ自動車
    • 産業財産権番号
      特願2005-107821
    • 出願年月日
      2005-04-04
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より

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公開日: 2007-04-02   更新日: 2016-04-21  

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