次世代半導体基板の超音波振動を応用した精密研削／研磨技術に関する研究

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K06018
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生産工学・加工学
• 研究機関: 日本工業大学
• 研究代表者: 神 雅彦 日本工業大学, 基幹工学部, 教授 (80265371)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 超音波振動 / 研磨 / 半導体基板 / SiC / サファイア / 超硬

研究成果の概要

SiC，サファイアなどの次世代半導体ウエハーの超音波振動研磨法を開発した．主な効果は，効率的で環境負荷が小さいということである．具体的には，実質研磨距離の延長，砥粒切れ刃の有効利用，サブサーフェスダメージの低減，目詰まりの低減，切りくずの微細化などが明らかになった．超音波振動砥石として，直径φ107mm，共振周波数f=38.3kHzで，粒度#800および#1,000のダイヤモンド砥粒のものを開発した．実験の結果，研磨効率が最大11倍に向上し，表面粗さが1/3程度に低減し，切りくずが微細化し，サブサーフェスダメージが低減し，研磨面には特有のクロスハッチマークが形成されることを明らかにした．

自由記述の分野

機械工作

研究成果の学術的意義や社会的意義

次世代半導体ウエハーは，高硬度で科学的に安定しているため研磨加工が非常に難しいといった課題がある．現状では，酸化剤，UVやプラズマ援用加工法などが提案されている．それに対して，本手法は純粋な力学的加工法であるため，低コスト，低環境負荷となる手法を提案した．この学術的研究成果は，国内の関連学会，国際会議での発表，および論文投稿を予定している．
一方，社会実装に関しては，直径φ400㎜，振動数20kHzでシリカの遊離砥粒用ラップを開発した．実験ではSiCに対して効果が得られることが明らかになっており，今後の半導体基板材料への展開が期待される．その成果は適当な時期に公表したい．