| 研究課題/領域番号 |
17560104
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| 研究機関 | 芝浦工業大学 |
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研究代表者 |
柴田 順二 芝浦工業大学, 大学院・工学マネジメント研究科, 教授 (30052822)
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| 研究分担者 |
大田 正人 芝浦工業大学, 工学部, 助教授 (50052874)
植木 忠博 芝浦工業大学, 工学部, 講師 (50052890)
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| キーワード | CMP / 研磨パット / 表面トポグラフィ / 微小変形 / 実接触面積 / ポリウレタン |
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| 研究概要 |
CMP作用の主要因子は、(1)スラリー(研磨材と溶液)、(2)研磨盤と研磨条件(研磨圧力、研磨速度、研磨運動の軌跡)(3)研磨パット、である。従来、CMPは主として、(1)と(2)の観点から追究され、(3)の観点についてはあまり関心が払われなかった。しかし、CMP作用はパットとワークの接触によって生じることを考えると、この接点数や接触面積を支配するパットの機械的・物理的材料特性の評価、およびパット材料特性とCMP特性の関わりを究明することは、CMP解明の本質と考える。このような背景から本研究プロジェクトが開始された。その初年度(平成17年度)は、パットの機械的材料特性を定量的に評価するための評価試験法の検討と、その方法による具体的な評価データ収集のための実験、そしてそのデータの分析によるこの評価法の有効性などの検討を目指した。
(1)研磨パットの外観からの表面トポグラフィ観察
まず、ポリウレタンパット表面の外観を電子顕微鏡により撮影し、その構造的、性状的特徴を観察することから始めた。パットの表面は目視によっても各所に空孔が均一に散在しており、ランドの部分で接触するという接触モデルを描いても、実接触面積は50%程度に過ぎないことは容易に想像できる。しかし、ミクロなパット表面観察からランド部分でさえかなり粗いトポグラフィを形成していることが判明し、実接触面積率は更に小さな値であるものと推察され、パットのドレッシングがCMPに及ぼす作用機構の一端を垣間見ることができた。
(2)研磨パッドの接触変形特性の測定
ワークとパットの接点におけるパットジャンクションの変形挙動は、極めてミクロな現象と言える。そのようなミクロなパット材質の加重-変形特性を測定するには如何にすべきか、悩ましいところであった。本研究では変位型マイクロインデンテーション硬度計(試験加重:数十グラム以下)をこの測定に供してみることにした。実験結果、加圧による変形、除加時の復元カーブが得られ、そのヒステリシス特性を知ることができた。
(3)表面トポグラフィの3次元測定
パットは軟質体であるため、その3次元トポグラフィの測定に当たって本研究ではレーザ顕微鏡を適用した。この測定データを3D表示する解析ソフトを開発し、さらに、加圧変形に伴い変化する実接触面積の変化をシミュレーション追跡した。この解析結果は、今後、CMP現象の理解に役立つものと期待している。
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