| 研究課題/領域番号 |
19K04117
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| 研究機関 | 立命館大学 |
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研究代表者 |
村田 順二 立命館大学, 理工学部, 准教授 (70531474)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 高分子電解質 / ワイドギャップ半導体 / 研磨 / 電解酸化 / 電気化学機械研磨 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，固体高分子電解質膜を用いた新たな電気化学的機械研磨法を開発し，ワイドギャップ半導体基板表面の高効率平滑化を目的としている．固体高分子電解質が液体電解質を代替し，薬液を使用せずに化学的安定性の高いワイドギャップ半導体表面を電気化学的に酸化できることを明らかとしている．電解によって生じた酸化膜を砥粒によって除去し，これを繰り返すことで高能率な平坦化加工を可能とする．令和2年度に得られた成果は以下である．
① 電解条件の加工速度に及ぼす影響：電解電流などの電解条件が研磨に与える影響を評価した．材料除去速度は材料（陽極）/高分子電解質膜/研磨盤（陰極）からなる電気化学系の電流に依存することがわかった．加工速度は最大で10 μm/hであり，これは従来のCMPと同条件で比較すると約10倍の速度である．低電流領域では，電流効率は100%程度となる一方，高電流領域では電流効率が低下することがわかった．これは，電解によって生じた酸化膜の生成速度が砥粒による酸化膜の除去速度が上回っていることが要因である．研磨中の機械的条件を増加させることでさらなる加工速度の向上が見込まれる．
② 加工後表面の評価：ウェハ表面の粗さについて評価を行った．初期粗さが50 nm程度のウェハを15分程度の電気化学的機械研磨によって1 nmを下回る平滑な表面を得ることができた．加工面にはスクラッチやクラックなどの研磨起因欠陥が存在しない表面であった．また，ウェハ面内の均一性を評価した結果，2インチウェハ全面にわたって表面粗さが１ nm以下であり，粗さの平均は0.7 nm程度であることを明らかとした．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
高分子電解質膜を用いた電気化学的機械研磨の基盤技術を確立し、高効率かつ高精度な半導体研磨技術の実現可能性を明らかとしたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究実績の概要で述べたように，電解によって生じた酸化膜の砥粒による除去速度の向上が必要となる．これまでは，高分子電解質膜をいわゆる研磨パッドとして用いていたが，砥粒の保持性に乏しく，酸化膜の除去速度が低い要因となっていたと考えられる．そこで，高分子電解質を担持型の研磨工具の開発を行う．これにより，材料表面に対する作用砥粒数を増加させる．また，研磨条件として加工圧力および回転速度が加工速度や表面性状に与える影響を調べる．さらに，加工面のX線による解析を学内研究者と協力して実施する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
学会参加旅費や共同研究企業との打ち合わせ旅費等を計画していたが、コロナ禍によりオンラインでの実施となったため、次年度使用額が生じた。
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