研究課題/領域番号 |
19K05094
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研究機関 | 静岡大学 |
研究代表者 |
須田 聖一 静岡大学, 工学部, 教授 (50226578)
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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 | 化学機械研磨 / 電荷移動反応 / コロイダルシリカ / 熱酸化シリコン / ファインバブル / ガラス / 水和層 / 水和生成自由エネルギー |
研究実績の概要 |
高速で,表面粗さ1nm以下の平滑性を実現する超精密研磨加工技術にとって,研磨時の化学反応性すなわち化学研磨性の発現は不可欠である。この化学研磨性は,研磨対象材の表面に水和層の生成を促進させることに相当するが,その定量的な生成メカニズムは不明であった。そこで,本研究ではさらに一歩進めて,研磨時に生じる電流変化を定量的に捉えることによって水和生成速度を求めること,さらにこれらの計測結果から「化学研磨効率」を超精密研磨技術の重要なパラメータとして提案,規定することを目指している。 令和3年度については,令和2年度に引き続きコロイダルシリカのモデル材となる熱酸化シリコンを用いた検討に加えて,コロイダルシリカの表面状態に類似した界面構造を有すると考えられるファインバブルを用いた検討も併せて行った。そのなかで,ファインバブルを用いることによって,コロイダルシリカの電位変化と類似した挙動が得られることを世界で初めて明らかにできた。さらに,コロイダルシリカのモデル材としての熱酸化シリコンの検討結果を合わせてファインバブルの計測結果を解析することによって,研磨過程における電荷移動反応をより詳細に明らかにできることがわかった。しかし,当初目的としたS/N比を大幅に改善するに至らず,再現性よく微少電流変化を捉えるまでには至らなかった。そのため,令和3年度後半より計測装置の改造を進めてきており,令和4年5月末に完成する見込みである。そこで,研究の最終年度にあたる令和4年度については,S/N比を改善した計測装置を用いて,熱酸化シリコン及びファインバブルを研磨材料として,研磨時に生じる電流変化を捉えるとともに,CMPメカニズムに対する知見を深化させたい。
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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
本研究の目的である,研磨時における微少電流変化の計測において不可欠な,S/N比の改善および計測レスポンスの向上にむけた取り組みを進めた。コロイダルシリカのモデル材となる熱酸化シリコンを用いた検討に加えて,コロイダルシリカの表面状態に類似した界面構造を有すると考えられるファインバブルを用いた検討も併せて行った。そのなかで,ファインバブルを用いることによって,コロイダルシリカの電位変化と類似した挙動が得られることを世界で初めて明らかにできた。さらに,コロイダルシリカのモデル材としての熱酸化シリコンの検討結果を合わせてファインバブルの計測結果を解析することによって,研磨過程における電荷移動反応をより詳細に明らかにできることがわかった。 令和3年度については,微少電流変化計測については若干の遅れは否めないものの,ファインバブルを用いた有用な知見を得るに至った。そのため,本研究としては概ね順調に進展している。
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今後の研究の推進方策 |
コロイダルシリカのモデル材となる熱酸化シリコン及び令和3年度に新たに見いだしたファインバブルを用いた系で微少電流変化計測の改善を進める。これらの改善の後に,電流遮断法に基づいた微少電流密度変化計測を通じて,「化学研磨効率」積算に向けた検討を進める。さらに,令和2年度に見いだされた低周波交流のアドミッタンス変化について,深化させるとともに,上記直流による微少電流密度変化計測を相補できる可能性を探る。 これらの結果をもとに,Butler-Volmer式をベースとした理論に展開する。計測結果から交換電流密度等の電気化学的物性を化学研磨へ展開する。これによって「化学研磨効率」を規定し,その有効性を検討する。
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次年度使用額が生じた理由 |
令和3年度については,令和2年度と同様に新型コロナ感染症対策により,国内外の学会が中止,延期,さらにオンライン開催になり,国内外の研究者との議論や意見交換の機会が限定的であった。当初は旅費については持ち越し分が多くなると考えていたが,研究の進展により消耗品等の購入が多くなったため,全体としては,次年度持ち越し分は少額であった。
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