| 研究課題/領域番号 |
18K03893
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| 研究機関 | 徳山工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
福田 明 徳山工業高等専門学校, 機械電気工学科, 准教授 (80643220)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 研磨 / 化学的機械研磨 / スラリー流れ / 研磨パッド / 研磨能率 |
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| 研究実績の概要 |
半導体デバイスの高性能化に伴って、半導体デバイス製造工程で使用される化学的機械研磨（CMP）に高い技術的要求がなされ、研磨性能の向上のために研磨メカニズムを踏まえた技術開発が望まれている。報告者は、これまで見過ごされてきたウェーハと研磨パッドとの微細な隙間のミクロなスラリー流れに着目し、研磨メカニズムにおいて重要な役割を担っていると考えられるミクロな循環流れの存在を明らかにした。更に、ミクロなスラリー流れの制御が研磨性能の更なる向上（ブレークスルー）に繋がるのではないかとの着想に至った。そこで本研究では、品質工学で用いられる直交表を使用したパラメータ設計の手法を適用して研磨実験と流れの可視化観察を行い、ミクロなスラリー循環流れの制御が研磨能率の向上に繋がることを示す。ミクロなスラリー循環流れの制御は、ダイヤモンド・コンディショニングにより研磨パッド表面の微細な凹凸形状を制御することで実現する。平成30年度に実施した主な研究内容を以下に示す。
（１）小型研磨機を購入するとともに必要な部品を作製し、発泡ウレタン研磨パッドのダイヤモンド・コンディショニングとガラス板の研磨を実施できるようにした。
（２）押し付け荷重、初期コンディショニング時間、研磨パッド回転速度を変えてダイヤモンド・コンディショニングを実施した。
（３）条件を変えてコンディショニングした研磨パッドでガラス板を研磨した時の研磨能率を測定するとともに、研磨パッド表面形状をレーザー顕微鏡で測定した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
ダイヤモンド・コンディショナの入手に予想以上の時間を要したため、平成30年度中に複数種類のダイヤモンド・コンディショナで研磨パッドのコンディショニングを実施する予定であったが、1種類のダイヤモンド・コンディショナでのコンディショニングしか実施できなかった。また、研磨パッド表面形状の測定には外部機関に出向いてレーザー顕微鏡を借用しなければならないが、報告者の校務が予想以上に忙しく、その時間が思うように確保できなかった。ダイヤモンド・コンディショナの入手の問題と研磨パッド表面形状の測定の問題が重なり、ミクロなスラリー流れの可視化に必要な研磨パッド拡大模型の作製に遅れが生じている。
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| 今後の研究の推進方策 |
予定よりやや遅れたが、複数種類のダイヤモンド・コンディショナを入手できたため、コンディショナを変えて研磨パッドのコンディショニングとガラス板の研磨を実施する。また、研磨パッド表面形状の測定について、次年度以降は平成30年度に比べて時間が確保できる見込みである。したがって、基本的な推進方策については当初の予定と変わらず、当面はアスペリティ形状／スラリー循環流れ／研磨能率の3者間の関係の把握に努める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由）
ダイヤモンド・コンディショナの入手に予想以上の時間を要したため、実験回数が当初の予定よりも少なかった。その結果、発泡ウレタン研磨パッドの使用枚数が当初の予定より少なくなり、次年度使用額が生じた。
（使用計画）
複数種類のダイヤモンド・コンディショナを入手できたため、平成31年（令和元年）度に予定していた実験と併せて平成30年度に実施できなかった実験を実施する。実験に必要な発泡ウレタン研磨パッドの購入に、計画当初から計上していた予算と合わせて次年度使用額を使用する。
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