| 研究課題/領域番号 |
17560104
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
生産工学・加工学
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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, 専門職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, 工学部応用化学科, 教授 (50052874)
植木 忠博 芝浦工業大学, 工学部機械工学科, 講師 (50052890)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2006
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| キーワード | CMP / 研磨パット / 化学的作用 / 物理的作用 / ガラス / スラリー / Si / 実接触面積 |
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| 研究概要 |
CMP作用を左右する主要な3因子は次のとおりである:
(1)研磨スラリー(研磨材と溶液)
(2)研磨盤と研磨条件(研磨圧力、研磨速度、研磨運動の方向・軌跡)
(3)研磨パット(材質、表面性状と密度、繊維の太さや織り、剛性と硬度、その他)
従来、CMP特性は主として、(1)と(2)の観点から追究されて来たが、(3)の観点についての具体的研究はほとんどなされて来なかった。しかし、CMP作用はパットとワーク間の接触によって生じることを考えると、この両者の接点数、実接触面積を支配するパットの物理的、機械的材料特性とその評価基準は、CMP現象・特性を支配する有力な因子であることは、十分推測できるし、むしろCMP解明の前提であったかもしれない。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)には、主として研磨パットの接触変形特性について追究すると共に、研磨パットの表面観察や表面トポグラフィ測定の方法論の検討と予備的測定を行った。
2年目(平成18年度)は、研磨パット表面トポグラフィの測定と分析に注力した。その結果、以下の所見を得た。
(1)実験による、パット研磨点の推定
荷重、スラリー濃度などの研磨条件と仕上面粗さピッチの関係をCMP実験により検討した。仕上面粗さのピッチの評価には自己相関関数を採用した。これらの考察をもとに、研磨パットの接触点(研磨作用点)について定性的ではあるが、パットと加工表面面間の接触モデルを構築できた。
(2)研磨パッドトポグラフィの分析
ポリウレタンパットの作用面をレーザ顕微鏡やSTMなどにより観察し、その構造的、性状的特性を把握した。パットの作用面にはランドとポアが分布し、ワークとの実接触はランド部で生じるという接触モデルを前提にすると、実接触面は高々数十%に過ぎないことが推定される。この作業面性状を、ドレッシング直後と摩耗後について比較した結果、ドレッシング効果のメカニズムが推察でき、研磨パット表面管理の一つの指針になるものと考えている。なお、ドレッシングとパット表面トポグラフィの関連をより定量的に評価する目的で、レーザ顕微鏡による3次元トポグラフィ測定を試みた。そのため、この測定データを3D表示できる解析ソフトを開発し、データの解析に供した。この解析手法を用いて、加圧変化に伴い変化する実接触面積のシミュレーションに十分利用できる見通しを得ることができ、今後、CMP現象分析の定量化に役立つものと期待している。
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