光放射圧制御ナノCMP加工装置の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13355006
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 三好 隆志 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00002048)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 哲 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30283724) ; 島田 尚一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20029317) ; 高谷 裕浩 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70243178) ; 木村 景一 ソニー(株), 先端実装技術センター, 主任研究員
• Keywords: 光放射圧 / ナノテクノロジー / 研磨加工 / CMP / 平坦化 / レーザトラップ / シリコンウエハ / 半導体

Research Abstract

光放射圧を利用してシリコンウエハ表面の数十nmオーダの微細凹凸を数nm以下に平坦化することを目的として光放射圧制御CPM加工装置の試作および平坦化研磨実験を行い、以下のような研究成果を得ることができた。
(1)Arイオンレーザ光源から出射したレーザ光を対物レンズ(50倍)で数マイクロメートルに集光し、スラリー溶液中に置かれたSi02膜付きのシリコン基板上にシリカ微粒子を任意の位置に集積することができる光放射圧制御微粒子集積光学装置を試作した。
(2)試作した光学装置で数十〜百数十nmのシリカ微粒子を集積する光放射圧集積実験を、レーザ光の焦点をシリコン基板上のSi02膜表面に合わせて約10μm/secの送り速度の条件で行った。その結果、レーザ照射パワー150mW以上で集積がはじまり、パワーが大きくなるにしたがって集積痕も高くなり、500nm〜1000nm程度の集積高さが得られた。この集積痕の微粒子結合力は大きくまた基板に強固に定着していることが確認された。
(3)シリコン基板上の集積痕研磨実験を可能にするCMP加工装置を試作した。すなわち、空気圧シリンダ、歯車減速機、パルスモータ、などからなる定圧回転ユニットと、シリコンウエハを固定する真空吸着ホルダーおよびX-y精密移動ステージなどからなる定圧研磨加工'装置を試作した。
(4)試作した研磨装置で集積痕が付着したSi02膜表面の平面研磨実験を行った。その結果、微粒子集積痕の周囲で、深さ数nmから数十nmの研磨加工痕が観察され、CMP加工においてレーザ照射を行うことによって、任意の位置で局地的に微少量の材料除去が実現できることを確認した。また、微細凹凸形状におい凹部にのみ微粒子を集積することで凸部のみを選択的に研磨し平坦化する可能性が示唆された。

Research Products

• [Publications] K.Kimura, T.Miyoshi, Y.Takahsi, S.Takahashi: "Laser Assisted Chemical Mechanical Polishing for Planarization."Proc. of ASPE 2001 Annual Meeting.. Vol.25. 537-540 (2001)
• [Publications] 木村景一, 三好隆志, 高谷裕浩, 高橋哲, 園山拓朗: "レーザアシステッドCMP加工の研究(第2報)-レーザ照射現象-"2001年度精密工学会春季大会学術講演会論文集. 東京都立大. 497 (2001)
• [Publications] 木村景一, 三好隆志, 高谷裕浩, 高橋哲: "レーザアシステッドCMP加工の研究(第3報)-材料除去現象の解析-"2001年度精密工学会秋季大会学術講演会論文集. 大阪大学. 414 (2001)
• [Publications] 木村景一, 三好隆志, 高谷裕浩, 高橋哲, 小松直幸: "レーザアシステッドCMP加工の研究(第4報)-微小凸部の除去研磨特性-"2002年度精密工学会春季大会学術講演会論文集. 東工大(発表予定). (2002)