“軟脆”特徴を持つ高機能材料の無欠陥表面創成加工技術と評価技術に関する研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23360062
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生産工学・加工学
• 研究機関: 茨城大学
• 研究代表者: 周 立波 茨城大学, 工学部, 教授 (90235705)
• 研究分担者: 清水 淳 茨城大学, 工学部, 教授 (40292479) ; 小貫 哲平 茨城大学, 工学部, 准教授 (70400447) ; 尾嶌 裕隆 茨城大学, 工学部, 講師 (90375361) ; 山本 武幸 茨城大学, 工学部, 技術専門職員 (40396594)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 軟脆材料 / 硬脆材料 / 単結晶 / 機械化学融合加工 / 焦電効果 / 圧電効果

研究概要

近年新開発された高機能半導体材料や光学素子用結晶などの多くは，軟らかくて脆い機械特性を持っている．生産加工の分野では，これまでこのような“軟脆”（Soft-Brittle）材料が未踏の物性領域で，その超精密加工技術が確立されていない．
本研究では，携帯電話などの無線通信SAWフィルタに用いられるタンタル酸リチウム (LiTaO3 or LT)ウエハを対象に，その機械および物理特性を精査して，研削加工に対する影響を解明すると同時に，“軟脆”材料の形状精度と表面品位を両立した超精密・無欠陥加工技術及びその評価技術の開発，確立を目指す．

研究成果

• [雑誌論文] Mirror surface finishing of silicon wafer edge by UF-CMP (ultrasonic assisted fixed-abrasive CMP) (2013)
  • 著者名/発表者名: Yongbo Wu, Weiping Yang, Mas akazu Fujimoto and Libo Zhou
  • 雑誌名: Int. J. of Automation Technology 巻: Vol.7, 6 ページ: 663-670
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on the mechanical properties of lithium tantalate and the influence on its machinability (2013)
  • 著者名/発表者名: Wei Hang, Libo Zhou, Jun Shimizu, Julong Yuan and Takeyuki Yamamoto
  • 雑誌名: Int. J. of Automation Technology 巻: Vol.7, 6 ページ: 644-653
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Thin Silicon Wafer Thickness Measurement System by Optical Reflectmetry Scheme Using Fourier Transform Near-Infrared Spectrometer (2013)
  • 著者名/発表者名: Teppei Onuki, Ryusuke Ono, Akira Suzuki, Hirotaka Ojima, Jun Shimizu and Libo Zhou
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: Vol.797 ページ: 549-554
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on thermal influence of grinding process on LiTaO_3 (2013)
  • 著者名/発表者名: Wei Hang, Libo Zhou, Jun Shimizu and Julong Yuan
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: Vol. 797 ページ: 252-257
  • 査読あり
• [雑誌論文] 大口径Si ウエハ表面形状の計測評価技術に関する研究-第2報:ウェーブレット変換を用いたノイズ除去手法の適用- (2013)
  • 著者名/発表者名: 尾嶌裕隆,周立波,清水淳
  • 雑誌名: 精密工学会誌 巻: Vol.79, 7 ページ: 677-681
  • 査読あり
• [雑誌論文] A robust procedure of data anal ysis for micro/nano indentation (2013)
  • 著者名/発表者名: Wei Hang, Libo Zhou, Jun Shimizu and Ju long Yuan
  • 雑誌名: Precision E ngineering 巻: Vol.37, 2 ページ: 408-414
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deformation and removal characteristics of LiTaO_3 single crystals in nanoindentation and nanoscratch (2012)
  • 著者名/発表者名: Anshun He, Han Huang and Libo Zhou
  • 雑誌名: Int. J. of Abrasive Technology 巻: Vol.5, 3 ページ: 258-269
  • 査読あり
• [雑誌論文] A study on the diamond grinding of ultra-thin silicon wafers (2012)
  • 著者名/発表者名: Libo Zhou, Yebing Tian, Han Huang, Hisashi Sato and Jun Shimizu
  • 雑誌名: Proc IMechE, Part B : J.of Engineering Manufacture 巻: Vol.226, 1 ページ: 66-75
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation into Chemo-Mechanical Fixed Abrasive Polishing of Fused Silica with the Assistance of Ultrasonic Vibration (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Li, Y. Wu, L. Zhou, H. Guo, J. Cao, M. Fujimoto and M. Kenmochi
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: Vol. 523-524 ページ: 155-160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on micro/nano-indentation of typical soft-brittle materials (2012)
  • 著者名/発表者名: Wei Hang, Libo Zhou, Jun Shimizu, Takeyuki Yamamoto and Julong Yuan
  • 雑誌名: Key Engineering Materials 巻: Vol. 523-524 ページ: Nov. 7-10, 7-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Research on digital filters for Si wafer surface profile measurement (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Ojima, Kazutaka Nonomura, Libo Zhou, Jun Shimizu and Teppei Onuki
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: Vol.565 ページ: 656-661
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on grinding process ing of sapphire wafer (2012)
  • 著者名/発表者名: Yutaro Ebina, Wei Hang, Libo Zhou, Jun S himizu, Onuki Teppei, Hirotaka Ojima and Yoshiaki Tashiro
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: Vol.565 ページ: 22-27
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mech anical Properties and Deformation of LiTaO 3 Single Crystals Characterised by Nanoind entation and Nanoscratch (2012)
  • 著者名/発表者名: Anshun He, Han Huang, Libo Zhou
  • 雑誌名: Advanced Materi als Research 巻: Vol.565 ページ: 564-569
  • 査読あり
• [雑誌論文] 近赤外分光計測を用いた薄片シリコンウエハの厚さ計測法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小貫哲平,小野龍典,尾嶌隆裕,清水淳,周立波
  • 雑誌名: 砥粒加工学会誌 巻: Vol.55, 12 ページ: 729-732
  • 査読あり
• [雑誌論文] 大 口径Siウエハ表面形状の計測評価技術に関 する研究,-第1報:ウェーブレット変換を用いたノイズ除去手法の開発- (2011)
  • 著者名/発表者名: 周立波,小野真志,尾嶌裕隆,清水淳
  • 雑誌名: 精密工学会誌 巻: Vol.77, 12 ページ: 1165-1169
  • 査読あり
• [雑誌論文] Siウエハ仕上げ加工に及ぼす加工変質層の影響の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 清水淳,周立波,小貫哲平,尾嶌裕隆,山本武幸,鈴木直紀
  • 雑誌名: 砥粒加工学会 巻: Vol.55, 11 ページ: 662-667
  • 査読あり
• [雑誌論文] Finite element analysis of deflection and residual stress on machined ultra-thin silicon wafers (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.B.Tian, L.Zhou, Z.W. Zhong, H.Sato, J.Shimizu
  • 雑誌名: Semiconductor Science and Technology 巻: Vol.26, 10 ページ: 1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performan ce improvement of chemo-mechanical grindi ng in single crystal silicon machining by th e assistance of elliptical ultrasonic vibration (2011)
  • 著者名/発表者名: Yongbo Wu and Yaguo Li, Zhenzhong Wan g and Wei Yang and Libo Zhou
  • 雑誌名: Int. J. Abrasive Technology 巻: Vol.4, 2 ページ: 117-131
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of CMG Wheels for Stress Relief in Si Wafer Thinning Process (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuki Mikami, Libo Zhou, Jun Shimizu, Hirotaka Ojima, Yoshiaki Tashiro, Sumio Kamiya
  • 雑誌名: Advanced Material Research 巻: Vol.325 ページ: 678-683
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectroscopic measurements of silicon wafer thickness for backgrinding process (2011)
  • 著者名/発表者名: Teppei Onuki, Naoto Takagi, Jun Shimizu, Hirotaka Ojima, Libo Zhou
  • 雑誌名: Advanced Material Research 巻: Vol.325 ページ: 672-677
  • 査読あり
• [学会発表] Three-dimensional cutting edge distribution of abrasives on diamond grinding wheel working surface (2013)
  • 著者名/発表者名: Libo ZHOU, Yutaro EBINA, Jun SHIMIZU, Teppei ONUKI, Hirotaka OJIMA and Takeyuki YAMAMOTO
  • 学会等名: Proceedings of 6th LEM21
  • 発表場所: Sendai/Japan (査読有,79-84)
  • 年月日: 20131107-08
• [学会発表] Control of the incubation effects in pulsed laser micro machining on ferroelectric lithium niobate substrates (2013)
  • 著者名/発表者名: Teppei ONUKI, Ippei MURAYAMA, Takeyuki YAMAMOTO, Hirotaka OJIMA, Jun SHIMIZU and Libo ZHOU
  • 学会等名: Proceedings of 7th LEM21
  • 発表場所: Sendai/Japan (査読有,67-70)
  • 年月日: 20131107-08
• [学会発表] Development of fixed diamond abrasive pellet for final finishing of monocrystallined sapphire wafers (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki TASHIRO, Libo ZHOU, Jun SHIMIZU, Noriaki SHINODA, Yoshinori MITSUI
  • 学会等名: Proceedings of 7th LEM21
  • 発表場所: Sendai/Japan (査読有,298-301)
  • 年月日: 20131107-08
• [学会発表] 化学作用援用研削の分子動力学シミュレーション-シリコンウエハ/砥粒間の凝着の影響- (2013)
  • 著者名/発表者名: 清水淳, 周立波, 山本武幸, 尾嶌裕隆, 小貫哲平, 古牧允彦
  • 学会等名: 砥粒加工学会,ABTEC2013
  • 発表場所: 日本大学
  • 年月日: 20130827-29
• [学会発表] ダイヤモンドペレットによる単結晶サファイアウェーハの平坦加工技術に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田代芳章, 周立波, 清水淳, 三井義則, 篠田知顕
  • 学会等名: 砥粒加工学会,ABTEC2013
  • 発表場所: 日本大学
  • 年月日: 20130827-29
• [学会発表] 4H-SiC ウエハの鏡面研削加工技術 (2013)
  • 著者名/発表者名: 蛯名雄太郎, 周立波, 清水淳, 成田 潔
  • 学会等名: 砥粒加工学会,ABTEC2013
  • 発表場所: 日本大学
  • 年月日: 20130827-29
• [学会発表] 高品位サファイアウエハの研削加工技術 (2013)
  • 著者名/発表者名: 蛯名雄太郎,周立波, 清水淳
  • 学会等名: 砥粒加工学会,ABTEC2013
  • 発表場所: 日本大学
  • 年月日: 20130827-29
• [学会発表] ダイヤモンド砥石における砥粒切れ刃の3次元分布 (2013)
  • 著者名/発表者名: 蛯名雄太郎,杭偉,周立波,清水淳,小貫哲平,尾嶌裕隆,山本武幸,渡辺拓也
  • 学会等名: 2013年度精密工学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 20130313-15
• [学会発表] Development of Areal Wavelet Transform applying to 2D image (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木泰樹,尾嶌裕隆,周立波,清水淳,小貫哲平
  • 学会等名: 2013年度精密工学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 20130313-15
• [学会発表] レーザアブレーション微細加工における材料除去と変質・損傷発生機構解明と制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 村山一平,小貫哲平,尾嶌裕隆,清水淳,周立波
  • 学会等名: 2013年度精密工学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 20130313-15
• [学会発表] 脆性強誘電材料(LiNbO_3)への非熱的レーザアブレーション微細加工技術 (2013)
  • 著者名/発表者名: 村山一平,小貫哲平,尾嶌裕隆,清水淳,周立波
  • 学会等名: 第14回高エネ研メカ・ワークショップ
  • 発表場所: 筑波
  • 年月日: 2013-04-12
• [学会発表] 固定砥粒によるシリコンウエハの薄片化に関する加工技術 (2012)
  • 著者名/発表者名: 谷口博則,周立波,清水淳,小貫哲平,尾嶌裕隆,呉天旭
  • 学会等名: 日本機械学会第9回生産加工・工作機械部門講演会
  • 発表場所: 秋田県立大学
  • 年月日: 20121026-28
• [学会発表] ナノインデンテーションにおけるデータの解析手法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 杭偉,周立波,清水淳,山本武幸
  • 学会等名: 砥粒加工学会,ABTEC2012
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 20120829-31
• [学会発表] Si ウエハ仕上げ加工に及ぼす加工変質層の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 清水淳,周立波,小貫哲平,尾嶌裕隆,山本武幸
  • 学会等名: 砥粒加工学会,ABTEC2012
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 20120829-31
• [学会発表] Image based defect detection Algorithm by use of wavelet transformation (2011)
  • 著者名/発表者名: Kaoru TAKAMORI, Hirotaka OJIMA, Libo ZHOU, Teppei ONUKI, Jun SHIMIZU and Takeyuki YAMAMOTO
  • 学会等名: Proceedings of 6thLEM21
  • 発表場所: Saitama/Japan (CD-ROM)
  • 年月日: 20111108-10
• [学会発表] Si wafer thinning processes : grinding, stress relief and SD evaluation (2011)
  • 著者名/発表者名: Libo Zhou
  • 学会等名: Keynote speech in 16th Chinese Conference of Abrasive Technology
  • 発表場所: XinJiang/China
  • 年月日: 20110808-10