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  • 高効率同時融合プラズマCMP装置の開発と加工特性評価

    澤山 悠斗, 中川 恭佑, 宮川 千宏, 和田 昌樹, 土肥 俊郎, 武田 秀俊, 會田 英雄 精密工学会学術講演会講演論文集 2023A (0), 693-694, 2023-08-31

    <p>難加工材料であるSiCやGaN、ダイヤモンドに対する高効率加工法としてプラズマCMP加工法がある。プラズマCMP加工法の実用化に向けて、複数枚の基板に対してプラズマ照射とCMPの同時融合加工が可能な実用型プラズマCMP装置を開発した。プラズマ照射とCMPの実施時間比率に着目して、プラズマ照射とCMPのサイクルを最適化することで、GaN基板に対するプラズマCMPの加工効率の向上を検討した。<…

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  • 電気化学機械研磨におけるSiCの高能率スラリーレス加工法の開発（第11報）

    木下 亮祐, 曹 健傑, 孫 栄硯, 大久保 雄司, 山村 和也, 青木 一史 精密工学会学術講演会講演論文集 2023A (0), 684-684, 2023-08-31

    ...<p>単結晶SiCは高出力・高周波デバイス用次世代半導体材料として有望視されており、SiCの高能率研磨技術として陽極酸化による表面改質と固定砥粒研磨を組み合わせたスラリーレス電気化学機械研磨（ECMP）が提案されている。本報では、4H-SiC（0001）基板に対して、陽極酸化で用いたKOH電解液の濃度と基板表面酸化特性の相関を調査した。 </p>...

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  • 窒化ガリウム基板の高能率研磨を実現する光電気化学酸化反応の特性の調査

    萱尾 澄人, 藤 大雪, 山内 和人, 佐野 泰久 精密工学会学術講演会講演論文集 2023A (0), 697-698, 2023-08-31

    <p>GaN基板の新たな研磨技術として紫外光照射による光電気化学（PEC）酸化を利用した高能率・高精度な研磨法が開発されている．本研究では紫外光照射後のGaN表面の観察を通して，PEC酸化援用型研磨法におけるPEC酸化の役割を調査した．その結果，PEC酸化反応はステップ端で優先的に生じ，1原子層毎の材料除去が進行するため，PEC酸化援用型研磨法では高能率なステップフロー型の加工が実現できることが…

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  • 難加工材料に対するスラリーレス超音波援用電気化学機械研磨法の開発（第4報）

    曹 健傑, 木下 亮祐, 孫 栄硯, 山村 和也 精密工学会学術講演会講演論文集 2023A (0), 695-696, 2023-08-31

    ...<p>SiCは高性能パワーデバイス用材料として期待されているが，高硬度かつ化学的に不活性なため加工が極めて困難である．この難題を解決するため，我々は超音波を援用した電気化学機械研磨法（UAECMP）を開発している．こ本報では，4H-SiCのUAECMPにおける加工パラメータの最適化により，従来のECMPと比較して材料除去率が3.71μm/hから28.15μm/hまで向上した結果を報告する．</p>...

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  • GaN基板に導入された加工変質層の構造推定（3）

    武田 秀俊, 會田 英雄, 大宮 奈津子, 土肥 俊郎 精密工学会学術講演会講演論文集 2023A (0), 699-700, 2023-08-31

    ...<p>GaN基板製造の最終工程では超精密機械研磨と化学機械研磨（CMP）とを行う。この際、機械研磨で導入した加工変質層深さの推定ならびに、CMPによるその除去確認が重要となる。本研究では、加工開発を促進するための非破壊評価法として、X線ωロッキングカーブ法を活用した。透過型電子顕微鏡により観察した加工変質層深さとの対比について報告する。</p>...

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  • シリコンCMPの分子動力学シミュレーションにおける化学的作用のモデル化

    金子 和暉, 橋村 紀香, 清水 淳, 周 立波, 小貫 哲平, 尾嶌 裕隆 砥粒加工学会誌 67 (8), 452-457, 2023-08-01

    ...<p>高い平坦度と表面粗さが要求されるシリコンウエハの仕上げ加工において，化学機械研磨（CMP）は不可欠な工程であり，広く活用されている加工方法である．しかしながら，スラリ-による化学的な弱体化および除去作用と砥粒による機械的除去作用からなる除去プロセスの詳細は依然解明されていない．そこで本研究では古典分子動力学を用いて，CMPにおける化学的・機械的作用をシミュレ-ションする方法を提案する．提案方法...

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  • 酸化膜CMPにおける研磨パッド表面状態の幾何学的かつ化学的な定量化の研究

    伊藤 琢朗, 藤田 隆, 米本 魁人, 檜山 浩國, 和田 雄高, 安田 穂積, 半田 直廉 精密工学会学術講演会講演論文集 2023S (0), 781-782, 2023-03-01

    <p>研磨パッドの表面状態は、研磨レートの安定性を図るためにキーとなる要素である。本研究では、研磨パッド表面状態を定量化する試みにおいて、幾何学的な点ではパッド表面のコンタクトエリアに着目し、独自の観察方法によりコンタクトエリアを観察し、定量化を試みる。また、コンタクトエリアにおける化学的な変化も、様々な分析方法により定量化を試みる。これらを通して、パッド表面を幾何学的かつ化学的に定量化を図る。…

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  • GaN基板に導入された加工変質層の構造推定（2）

    大宮 奈津子, 會田 英雄, 神田 幹貴, 武田 秀俊, 土肥 俊郎 精密工学会学術講演会講演論文集 2023S (0), 779-780, 2023-03-01

    ...本研究では、化学機械研磨（CMP）時間依存カソードルミネッセンス（CL）イメージング法とそのロジスティック関数定量解析技術を用い、機械加工によりGaN基板に導入された加工変質層の構造推定を試みた。その結果、最表層ダメージ強さと深さ方向ダメージ伝搬に要素分解した構造解析の可能性を見出した。</p>...

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  • 電気化学機械研磨によるSiCの高能率スラリーレス加工法の開発（第9報）

    木下 亮祐, 曹 健傑, 孫 栄硯, 有馬 健太, 山村 和也, 青木 一史 精密工学会学術講演会講演論文集 2023S (0), 775-775, 2023-03-01

    ...<p>単結晶SiCは、高出力・高周波デバイス用次世代半導体材料として有望視されており、SiCの高能率研磨技術としてスラリーレス電気化学機械研磨(ECMP)が提案されている。本報ではECMPで用いる4H-SiC(0001)に対して、NaClとKOHの2種類の異なる液性の電解液について、定電流モードで同時間酸化実験を行って、電解液の違いによる表面酸化特性を評価した。</p>...

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  • 電気化学機械研磨によるSiCの高能率スラリーレス加工法の開発（第10報）

    曹 健傑, 木下 亮祐, 孫 栄硯, 有馬 健太, 山村 和也 精密工学会学術講演会講演論文集 2023S (0), 776-776, 2023-03-01

    ...<p>SiCは優れた電気特性を有するため，パワーデバイス半導体材料として注目されている.我々はSiCに対する高能率研磨法としてスラリーレス電気化学機械研磨法（ECMP）を開発している.本報では、パルス幅変調電圧を用いたECMPにおける4H-SiC（0001）の研磨特性を調査した.パルス波電圧の周波数の最適化により,従来の一定電圧を連続的に印加した場合と比較して,材料除去速度が1.35倍向上した....

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  • 短時間交互加工型プラズマCMP装置の開発とSiC・GaN基板に対する加工特性の評価

    澤山 悠斗, 宮川 千宏, 大塚 美雄, 武田 秀俊, 會田 英雄, 土肥 俊郎 精密工学会学術講演会講演論文集 2023S (0), 799-800, 2023-03-01

    ...<p>難加工材料である次世代半導体SiC・GaN基板に対して化学機械研磨（CMP）の高効率化のためのプラズマCMP加工を検討した。プラズマ照射とCMPの短時間加工交互基礎型装置を開発し、GaNおよびSiC基板に対しHeプラズマCMPを行った。通常CMP加工効率と比較して約5倍の加工効率を得られた。HeからArに変更した場合でも同程度の加工効率向上を確認した。</p>...

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  • 超硬刃具の鋭利化と微細構造作製

    田中 弥生, 江龍 修 精密工学会学術講演会講演論文集 2022A (0), 349-350, 2022-08-25

    <p>我々はCMP固定砥石により超硬素材から刃具形成を実現した。形状整形時にダイヤモンド砥石を用いると、深い研削痕が生じ、市販工具に見られる刃具刃先の潜傷が大きく、刃具を効率的に仕上げるのが課題であった。そこで本研究では、WC棒から工具刃具の形状を整形し、刃具の鋭利化を試みた。形状整形時にダイヤモンド砥石による潜傷導入を抑え込みことにより、工具刃具の鋭利化を実現し、微細構造形成を実現した。</p>

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  • 切削工具刃具へのLD処理の効果

    田中 弥生, 佐藤 尚, 江龍 修, 青木 渉 精密工学会学術講演会講演論文集 2022A (0), 386-387, 2022-08-25

    <p>我々はCMP固定砥石により超硬工具刃先の鋭利化を実現した。また、切削加工時の刃具とワークとの化学反応を抑えるため、超硬工具の刃具刃先にLaser doping（LD）を行い、サブμmオーダーの微細構造加工を実現した。刃具刃先のLD処理の効果を調べるため、超硬工具の刃具刃先の結晶構造解析を行った。電子線後方散乱回折（EBSD）とX線回析（XRD）により、表面構造が変化していることを観測した。…

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  • 難加工材料に対するスラリーレス超音波援用電気化学機械研磨法の開発（第3報）

    谷 海洋, 楊 暁喆, 楊 旭, 川合 健太郎, 有馬 健太, 山村 和也 精密工学会学術講演会講演論文集 2022S (0), 127-127, 2022-03-02

    ...<p>SiCウエハの研磨において固定砥粒を用いたスラリーレス電気化学機械研磨（ECMP）は、高能率かつ低コストな研磨が可能な有望技術である.当該研究グループでは，スラリーレスECMPの研磨レートをさらに向上させるために、超音波振動を援用したスラリーレス電気化学機械研磨(UAECMP)を新たに提案している. 本報では，スラリーレスUAECMPを4-インチSiC基板に適用し，その研磨特性を報告する．...

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  • 電気化学機械研磨によるSiCの高能率スラリーレス加工法の開発（第8報）

    楊 旭, 楊 暁喆, 谷 海洋, 川合 健太郎, 有馬 健太, 山村 和也 精密工学会学術講演会講演論文集 2021A (0), 99-99, 2021-09-08

    ...<p>スラリーレス電気化学機械研磨（ECMP）はSiCウエハの平面研磨に非常に有望であるが，基板全体を電解液に浸漬するため，数値制御加工を目的として基板を局所的に陽極酸化させて研磨することが困難である．本報では、多孔質材料を用いた局部電気化学機械研磨法を提案し，更にSiCウエハの研磨に適用した結果を報告する．</p>...

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  • SiCウエハのスラリーレス電気化学機械研磨法における砥石／ウエハ相対運動の改善

    谷 海洋, 楊 旭, 楊 暁喆, 川合 健太郎, 有馬 健太, 山村 和也 精密工学会学術講演会講演論文集 2021A (0), 88-88, 2021-09-08

    ...<p>陽極酸化を用いたスラリーレス電気化学機械研磨は，高能率かつ低コストのため，SiCウエハの研磨にとても有望な技術である．ウエハの平坦化においては砥石とウエハの相対運動が大きく関係する．本報では，砥石とウエハの相対運動を改善し，酸化物除去の均一性が最も高くなる研磨パラメータをシミュレーションにより検討し，ECMP装置の改良のための指針を得た．</p>...

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  • 反応⼒場分⼦動⼒学法に基づくウルトラファインバブルが窒化物半導体基板のCMPプロセスに与える影響の検討

    尾澤 伸樹, 久保 百司 精密工学会学術講演会講演論文集 2021S (0), 416-416, 2021-03-03

    ...<p>nmからサブμmサイズの泡であるウルトラファインバブル(UFB)を活⽤することで、⾼い硬度と化学的安定性を有する窒化物半導体の化学機械研磨(CMP)速度が向上する。これは、UFBの圧壊により発生するジェット流により、基板酸化が促進されるためと考えられる。本研究では、CMPの⾼効率化のため、化学反応を扱える反応⼒場分⼦動⼒学法により、バブルの圧壊が基板のCMP速度に及ぼす影響を検討した。...

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  • 熱酸化シリコンとガラスを用いたCMPの電気化学計測

    福嵜 遼, 須田 聖一 精密工学会学術講演会講演論文集 2021S (0), 417-417, 2021-03-03

    ...<p>熱酸化シリコンを使用したガラスの化学機械研磨において、研磨前後に研磨材とスラリーとの間で電位が変化し、これは集電に使用する金属の種類により変化することが分かった．また、この電位変化はpHに依存する現象であり、酸において分極が生じた。そこで、研磨過程での交流インピーダンス計測により、分極の原因の解明や研磨の際の電荷移動反応の解明を試みた。</p>...

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  • 電気化学機械研磨によるSiCの高能率スラリーレス加工法の開発（第7報）

    楊 旭, 楊 暁喆, 川合 健太郎, 有馬 健太, 山村 和也 精密工学会学術講演会講演論文集 2021S (0), 311-311, 2021-03-03

    ...<p>電気化学機械研磨（ECMP）は高硬度脆性材料であるSiCの高能率研磨を実現する非常に有望な加工法である．しかしながら，ECMPにおいては基板全体を電解液に浸漬するため，数値制御加工を目的として基板を局所的に陽極酸化させることが困難である．本報では，多孔質材料を用いたSiC表面の局部陽極酸化方法を提案し，酸化特性を評価した結果を述べる．</p>...

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  • CMPプロセスにおけるウェーハ研磨圧力分布に及ぼすメンブレン寸法ばらつきの影響

    田窪 毅, 山本 哲也, 浜村 武広, 駒林 正士 精密工学会学術講演会講演論文集 2020A (0), 181-182, 2020-08-20

    <p>エアーバッグ式CMPプロセスでは、メンブレンと呼ばれる円盤を介してウェーハが加圧される。一般にメンブレンはエラストマーからできており、その寸法精度が研磨効率に大きな影響を与えるとされている。そこで筆者らはメンブレンの高性能化による研磨効率向上を目的に、有限要素解析を用いてメンブレンの寸法精度が研磨圧力分布に与える影響を評価したので、その結果を報告する。</p>

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  • UV直接照射アシストによるGaN基板の研磨の評価　第2報

    上田 大成, 松井 伸介, 矢島 利康, 二宮 大輔, 山本 栄一, 坂東 翼 精密工学会学術講演会講演論文集 2020A (0), 155-156, 2020-08-20

    <p>本検討では，GaN基板の研磨加工の高能率化を目的とし，メッシュポリシャを用いた研磨面へのUV直接照射を行い，研磨加工速度の検討を行った．UV反射型小型研磨機，UV透過型大型研磨機では研磨面の下方にUVランプを設置し透過させ照射し，大型研磨機では2インチGaN基板，小型研磨機ではGaN小型基板を使用し，研磨加工の比較を行った．さらに，スラリーのpHを変化させ，研磨加工の高能率化の検討を行った…

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  • 電気化学機械研磨によるSiCの高能率スラリーレス加工法の開発（第6報）

    楊 旭, 楊 暁喆, 川合 健太郎, 有馬 健太, 山村 和也 精密工学会学術講演会講演論文集 2020A (0), 189-189, 2020-08-20

    <p>現状のSiCウエハ製造におけるラッピング工程をスラリーレスECMPに代替するには，スライスウエハに対する高い研磨レートが求められる．本報では，ダイヤモンド砥粒を用いて浅い歪場を形成しながらECMPを行うことで，スライスウエハに対して63 μm/hの極めて高い研磨レートを得るとともに、表面粗さを110 nm Sqから9.768 nm Sqに低減した結果を述べる．</p>

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  • 熱酸化シリコンを用いたガラスのCMP過程における電流電圧変化

    福嵜 遼, 須田 聖一 精密工学会学術講演会講演論文集 2020A (0), 258-258, 2020-08-20

    ...<p>熱酸化シリコンを使用したガラスの化学機械研磨において、研磨前後に研磨材とスラリーとの間の電位が変化することがわかった．また，この電位変化はガラスの組成やシリコンの酸化状態や集電体に使用する金属によって変化した．そこで，研磨過程で定電流等を印加し，その際の電位変化を計測することによって，これらの研磨の際に生じる電荷移動反応の解明を試みた。</p>...

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  • CMPプロセスのモデル化と装置のインプロセスデータを利用した状態量推定

    山口 理音, 鈴木 教和, 社本 英二, 橋本 洋平, 山木 暁, 安田 穂積, 望月 宣宏 精密工学会学術講演会講演論文集 2020A (0), 183-184, 2020-08-20

    <p>CMPプロセスの高度化を実現するモデルベース技術を開発する．提案手法では，プレストン則が成立する仮定の下，摩擦係数の動的・空間的変化とプレストン係数との相関をモデル化する．研磨トルクおよび研磨レートの線形関係式に基づき，装置から取得可能なインプロセスデータを用いて，モデルパラメータの同定とプロセスの状態変化を推定することができる．研磨実験を通じて研磨トルクと研磨レートを推定可能であることを…

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  • 電気化学機械研磨によるSiCの高能率スラリーレス加工法の開発（第4報）

    楊 旭, 楊 暁喆, 川合 健太郎, 有馬 健太, 山村 和也 精密工学会学術講演会講演論文集 2020S (0), 668-668, 2020-03-01

    ...<p>本研究では，スラリーレスの電気化学機械研磨法(ECMP)の開発を目的としている．10 mA/cm<sup>2</sup>の電流密度で2 hのECMPを4H-SiC (0001)スライス面に適用した結果，ソーマークが完全に除去され，Sq表面粗さが0.204 μmから0.770 nmに減少するとともに，12 μm/hの研磨レートを得た．本結果より，スラリーレスECMPによりスライス面を一工程で仕上...

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  • 熱酸化シリコンを用いたガラスの研磨時の電位変化

    福嵜 遼, 須田 聖一, 長谷 正司 精密工学会学術講演会講演論文集 2020S (0), 143-143, 2020-03-01

    ...<p>セリアを使用したガラスの化学機械研磨において，研磨前後のセリア/スラリー間の電位変化の評価により，本電位変化はガラス表面の水和反応と関係していることが分かってきた．そこで，更にガラス表面での水和生成に伴う電荷移動反応を明らかにするため、ガラスのCMPで利用されているコロイダルシリカについて検討した．本発表では，コロイダルシリカの代替材料として熱酸化シリコンを用い，研磨時の電位変化の計測を試みた...

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  • 電気化学機械研磨によるSiCの高能率スラリーレス加工法の開発（第5報）

    楊 旭, 楊 暁喆, 川合 健太郎, 有馬 健太, 山村 和也 精密工学会学術講演会講演論文集 2020S (0), 669-669, 2020-03-01

    ...<p>本研究では，SiCに対する陽極酸化を用いたスラリーレスの電気化学機械研磨法(ECMP)の開発を目的としているが，表面粗さを0.5 nm以下に低減することが困難であった．本報では，表面粗さを低減するための電位条件の基礎検討を行った結果，通常の電気化学機械研磨においては残留する高空間周波数の微細構造が全て除去され，ステップテラス構造が見られるSq表面粗さ0.231 nmの表面を得る条件を見出した．...

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  • プラズマを援用したダイヤモンド基板の高精度加工（第1報）

    鈴木 蓮, 劉 念, 劉 智志, 川合 健太郎, 有馬 健太, 山村 和也 精密工学会学術講演会講演論文集 2019A (0), 697-697, 2019-08-20

    ...我々は従来の切削，研削加工に代わってNC-PCVMを用いた平坦化, 化学機械研磨に代わってプラズマ援用研磨を用いた平滑化を適用することでダメージフリーな高精度加工を行うプラズマナノ製造プロセスを開発している．本報では，単結晶ダイヤモンド基板に対して誘導結合プラズマを用いたPCVMによって得られた加工特性について報告する.</p>...

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  • 難加工材料に対するスラリーレス超音波援用陽極酸化研磨法の開発（第2報）

    楊 暁喆, 楊 旭, 川合 健太郎, 有馬 健太, 山村 和也 精密工学会学術講演会講演論文集 2019A (0), 375-375, 2019-08-20

    <p>SiCは次世代半導体パワーデバイス用材料として有望である．本研究では，スラリーを用いずに超音波を援用した陽極酸化による表面改質と固定砥粒研磨による改質膜の除去を複合した超音波援用陽極酸化研磨（UAECMP）を開発している．ダイヤモンドラッピングした4H-SiC(0001)SiC 基板に10 Vの正電位を印加し，UAECMPを適用することで，3.2 μm/hの研磨レートと0.836 nm …

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  • ガラスのCMP過程における水和層の温度特性

    福嵜 遼, 須田 聖一 精密工学会学術講演会講演論文集 2019A (0), 374-374, 2019-08-20

    ...<p>ガラスの化学機械研磨において、砥粒、スラリー、被研磨材間で電荷移動反応が生じ、化学相互作用を利用して研磨が進行すると考えている。この電荷移動反応のメカニズム解明のため研磨前後の電位変化の計測を行った。その結果、研磨によりセリア/スラリー界面の電位が変化することが分かった。この挙動をさらに明らかにするため、温度依存性について検証し、定量的な評価について検討した。</p>...

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  • 異なるナノバブルの導入条件が半導体基板の加工プロセスに与える影響の反応力場分子動力学法による検討

    尾澤 伸樹, 青山 義昌, 木村 颯太, 久保 百司 精密工学会学術講演会講演論文集 2019A (0), 376-376, 2019-08-20

    <p>ナノバブルの利用により、半導体基板の加工プロセスの高効率化が期待されている。本研究では、Si基板上におけるナノバブル圧壊の反応力場分子動力学シミュレーションを⾏い、⾼い加⼯速度を⽰すナノバブルの導入環境を検討した。その結果、複数のナノバブルを導入したモデルでは、圧壊後に斜め方向のナノジェット流が発生した。このナノジェット流は基板表面を削り取るように基板に衝突するため、 …

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  • 超硬刃先鋭利化と長寿命化

    田中 弥生, 江龍 修, 小池 一郎, 青木 渉 精密工学会学術講演会講演論文集 2019A (0), 60-61, 2019-08-20

    <p>我々は固定CMP砥石によりチップ刃先の鋭利化を実現した。しかし、形状整形時のダイヤモンド砥石による研削痕が深く存在し、化学的研磨のみでは加工時間が長くなることが課題であった。残留した潜傷は旋削加工時のチップの割れの起点となるため、深い鋭利化を活かすために潜傷の除去が必須なため、本研究では半導体のラッピング工程の考え方を応用して、超硬チップの鋭利化の短時間化を試みた。</p>

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  • 複数のナノバブルを用いたAlN基板の化学機械研磨における大規模分子動力学シミュレーション

    木村 颯太, 王 楊, 宮崎 成正, 大谷 優介, 尾澤 伸樹, 久保 百司 精密工学会学術講演会講演論文集 2019A (0), 373-373, 2019-08-20

    ...<p>窒化物半導体素子の性能向上に向けた界面の平坦化には、ナノバブルを導入した化学機械研磨（CMP）が有効である。そこで、ナノバブルの圧壊がCMPプロセスに与える影響を解明するため、分子動力学法を用いてAlN基板におけるナノバブル圧壊シミュレーションを行った。特に、大規模モデルによって複数のナノバブルを導入したときの挙動を解析し、スラリー内のナノバブルの個数、密度が研磨効率に与える影響を検討した。...

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  • 電気化学機械研磨によるSiCの高能率スラリーレス加工法の開発（第3報）

    楊 旭, 楊 暁喆, 川合 健太郎, 有馬 健太, 山村 和也 精密工学会学術講演会講演論文集 2019S (0), 550-550, 2019-03-01

    ...<p>SiCは次世代半導体パワーデバイス用材料として有望である．本研究では，SiCに対する陽極酸化を用いたスラリーレスの電気化学機械研磨法の開発を目的としている．本報では，SiC表面の電気化学機械研磨において、陽極酸化電流密度を1 mA/cm<sup>2</sup>に維持し、軸の回転数を500 rpmから1500 rpmまでに変化することにより、陽極酸化レートと研磨レートのバランスを制御し、このバランス...

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  • ガラスのCMPにおける水和自由エネルギーの評価

    須田 聖一, 福嵜 遼 精密工学会学術講演会講演論文集 2019S (0), 553-553, 2019-03-01

    ...<p>ガラスの化学機械研磨において、スラリーを介してガラス/セリア間で電荷移動反応が生じると考えており、この電荷移動反応のメカニズムを解明するためにガラス研磨時の電位の測定を行った。その結果、スラリー/セリア界面の電位が研磨を行うことにより数百mV変化することを確認した。これはガラス表面上における水和層の生成自由エネルギーの値に近いことが分かった。...

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  • 適応制御を用いたサファイアウエハの高回転研磨

    小野澤 哲郎, 吉冨 健一郎, 宇根 篤暢 精密工学会学術講演会講演論文集 2019S (0), 115-116, 2019-03-01

    <p>サファイアウエハは難削材料の1つであり，加工レート向上が強く求められている．本研究では，工具高回転時でもスラリ不足とならない加工システムを開発し，サファイアウエハの研磨特性の検証および加工レート向上を図る．本報では，負荷トルクをフィードバックし，工具とサファイアウエハ間の接触状態を一定に保つ制御を組み込んだ加工システムを開発し，従来法より工具回転数の大幅な向上を可能にした．</p>

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  • La固溶セリアの表面電位変化による研磨過程におけるガラスの水和層生成評価

    須田 聖一, 福嵜 遼, 川原 浩一 精密工学会学術講演会講演論文集 2018A (0), 430-430, 2018-08-20

    ...<p>ガラスの化学機械研磨ではガラス表面における水和層生成過程は重要である。この水和層生成メカニズムを明らかにするためにガラスの研磨時の電位を測定し、スラリー/セリア界面における電位が研磨によって数百ｍV変化することを確認した。また、この電荷移動反応はスラリー中のプロトン濃度にも依存することから，スラリー／セリア間における電荷移動反応がガラス表面における水和生成に直接関与していることがわかった。...

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  • りん光粒子含有ポリッシングパッドによる光アシスト研磨法の開発

    香川 将也, 村田 順二 精密工学会学術講演会講演論文集 2018A (0), 314-315, 2018-08-20

    <p>本研究はりん光粒子の光電解効果を利用したシリコンウェハのCMPの開発を行った．新たに二層構造のエポキシポリシングパッドを作製し，加工物と接触するパッド最表面層にCeO<sub>2</sub>砥粒を含有し， UV照射により残光するりん光粒子をパッド最下層に含有することで，りん光粒子の発光による酸化膜生成を促すことができる．またスラリーを使用しない固定砥粒研磨方式によりCeO<sub>2</s…

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  • 電気化学機械研磨によるSiCの高能率ダメージフリー加工法の開発（第2報）

    楊 旭, 川合 健太郎, 有馬 健太, 山村 和也 精密工学会学術講演会講演論文集 2018A (0), 428-429, 2018-08-20

    ...<p>SiCは次世代半導体パワーデバイス用材料として有望であるが，従来の化学機械研磨法によるSiCの研磨レートは低く．また，高価なスラリーを用いるためコストが高い．本研究では，SiCに対する陽極酸化を用いたスラリーレスの電気化学機械研磨法の開発を目的としている．本報では，電気化学機械研磨法において、陽極酸化レートの変化により表面粗さに与える影響を調査した結果を報告する．</p>...

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  • ナノバブル圧壊時に生じるジェット流が半導体基板研磨に及ぼす影響の分子動力学シミュレーション

    青山 義昌, 許 競翔, 大谷 優介, 尾澤 伸樹, 久保 百司, 五十嵐 拓也 精密工学会学術講演会講演論文集 2018S (0), 453-454, 2018-03-01

    <p>パワー半導体デバイスの需要増加に伴い、CMPによるSiC、GaNといった高硬度な半導体基板の研磨速度向上が求められている。我々はナノバブルが圧壊した際に生じるジェット流の利用を考えた。ジェット流は衝撃波よりも強い衝撃力を持っているため、ジェット流を基板に衝突させることで研磨速度の向上が期待できる。そこで、本講演ではジェット流によるSiC半導体基板への影響を、分子動力学計算を用いて解析した結…

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  • 電気化学機械研磨によるSiCの高能率ダメージフリー加工法の開発（第1報）

    楊 旭, 川合 健太郎, 有馬 健太, 山村 和也 精密工学会学術講演会講演論文集 2018S (0), 447-448, 2018-03-01

    ...<p>SiCは次世代半導体パワーデバイス用材料として有望であるが，従来の化学機械研磨法によるSiCの研磨レートは低く．また，高価なスラリーを用いるためコストが高い．本研究では，SiCに対する陽極酸化を用いたスラリーレスの電気化学機械研磨法の開発を目的としている．本報では，電気化学機械研磨法においてSiC表面のダメージを高能率かつ均一に除去するため，酸化電流を最適化した結果を報告する．</p>...

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  • 歪レスを実現する単結晶SiC刀具の開発

    田中 弥生, 江龍 修, 小池 一郎, 青木 渉 精密工学会学術講演会講演論文集 2018S (0), 331-332, 2018-03-01

    <p>我々は素材を加工歪なく加工することを実現するために、鋭利化されたSiC刀具を開発した。SiC刀具は単結晶であり人工的に大型刃物を実現することが出来、かつSiCの電子状態由来の被加工物との化学反応性の低さを利用して、歪み極小加工が実現可能と考えている。今回はその加工の実現のための鋭利化とその鋭利化のために開発した固体CMP砥石を用いた刀具加工について述べる。</p>

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  • ガラスの研磨時における電位変化の評価

    川﨑 祥平, 須田 聖一 精密工学会学術講演会講演論文集 2018S (0), 449-450, 2018-03-01

    ...<p>化学機械研磨におけるセリアの研磨特性は，電荷移動反応による水和層形成によりもたらされると考えられている．この電荷移動反応を伴うメカニズムを裏付けるためガラス研磨時の電位測定を行ったところ，水/セリア界面における電位が研磨によって数十から数百mV変化することを確認した．我々は現在，この電位変化を定量的に評価し，その再現性を得るため更なる検討を行っている．</p>...

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  • 計算科学手法を用いたGaN CMPにおける砥粒-基板間の化学反応機構の検討

    五十嵐 拓也, 河口 健太郎, 大谷 優介, 樋口 祐次, 尾澤 伸樹, 久保 百司 精密工学会学術講演会講演論文集 2017S (0), 441-442, 2017

    高精度かつ高効率なGaN CMPのプロセス設計が求められている。我々は計算科学手法を用いることで、GaN CMPプロセスにおいて、砥粒-基板間結合によってGa原子が引き抜かれるメカニズムを明らかにした。そこで、効率的に砥粒-基板間結合を形成するプロセスを検討するため、第一原理計算を用いて、終端基の異なる砥粒をモデル化し、結合過程におけるエネルギー変化を比較することで、終端基が砥粒-基板間結合に及…

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  • 紫外線励起加工の研究（第22報）

    田中 武司, 滝沢 優, 畑 彰宏 精密工学会学術講演会講演論文集 2017S (0), 521-522, 2017

    4H-SiCの表面を，XAS とXPSにより定性的に分析し，4H-SiCの研磨において，どのような反応生成物が除去されるかを推考した結果，次のような結論を得た．4H-SiCはTiO<sub>2</sub>-Cathilon水溶液に極微量溶ける．供試品を混合水溶液に浸漬すると，SiCの中に界面酸化物が生じる．混合スラリーで研磨すると，4H-SiCの表面に，酸化物，酸窒化物，窒化物が生じ，界面酸化物…

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  • 計算科学シミュレーションによる化学機械研磨プロセスにおけるマルチフィジックス現象の解明

    尾澤 伸樹, 河口 健太郎, 久保 百司 精密工学会学術講演会講演論文集 2017A (0), 249-250, 2017

    ...ガラス、銅、単結晶サファイア、GaN基板の原子レベルにおける平坦化は、化学機械研磨(CMP)によって行われている。CMPプロセスは酸化剤の化学反応と研磨砥粒からの摩擦の連成現象であるマルチフィジックス現象と考えられているが、その詳細は明らかにされてこなかった。本講演では、我々が独自に開発した計算科学手法に基づくCMPシミュレータによって明らかにしたマルチフィジックス現象について発表する。...

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  • 超音波スピンドルによるウエハエッジの3面同時研磨

    白鳥 修人, 野村 光由, 藤井 達也, 呉 勇波 精密工学会学術講演会講演論文集 2017A (0), 349-350, 2017

    ...Siウエハのエッジ研磨には化学機械研磨(CMP)が用いられる．しかし，CMPではスラリーによる環境負荷や，エッジだれによる形状精度の劣化などの問題がある．本研究では，超音波スピンドルから構成される超音波ユニットを6つ搭載した研磨装置を使用して，Siウエハエッジの3面同時研磨を可能とする加工方法を提案している．本報では，その前工程として必要となるSiウエハのエッジフォーミングについて報告する．...

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  • ステップを有するGaN基板モデルを用いた化学機械研磨プロセスの計算化学的検討

    五十嵐 拓也, 許 競翔, 大谷 優介, 尾澤 伸樹, 久保 百司 精密工学会学術講演会講演論文集 2017A (0), 499-500, 2017

    次世代半導体基板として注目されるGaNは、難加工材料であるため、高速かつ高精度で平坦化するためのCMPプロセス設計が求められている。我々はこれまで、計算化学手法を用いて、GaN(0001)基板のCMPメカニズムを検討してきた。本研究では、より現実に即した環境を再現するため、ステップを有するGaN基板モデルを用いてCMPシミュレーションを行った。その結果、ステップ端から基板が酸化し、研磨が進行する…

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  • ナノ・マイクロ加工装置を用いたSiC刀具の切削加工と評価

    田中 弥生, 江龍 修, 小池 一郎, 青木 渉 精密工学会学術講演会講演論文集 2017A (0), 633-634, 2017

    我々は単結晶SiCを用いた無粒界刀具を開発した。しかし、SiCの物性を100%活かした切削加工を実現していない。そこで本研究では、ナノ・マイクロ切削加工マシンを試製し、切削加工・評価を行った。被削材に対する傾斜角等変化させ、切削条件を試みるために、被削材としてアクリル選択した。1μm以下の切り込みと刃物送り量の際に光学的回析を確認した。被削材として金属を選択し同様に加工試験を実施する。

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  • 単結晶SiC基板の砥粒フリー電気化学的研磨法の基礎検討

    合田 和樹, 長友 大樹, 村田 順二 精密工学会学術講演会講演論文集 2017S (0), 815-816, 2017

    本研究では、SiCの研磨を目的とし、SiC表面の陽極酸化を組み合わせた新たな研磨法を提案した。本稿ではSiC研磨の基礎的研究として、セリウム薄膜を利用したガラスの砥粒フリー研磨法を提案した。提案技術により、ガラスの鏡面研磨が可能であることを見出した。また、提案技術に紫外線照射を加えることでガラス研磨特性の向上に成功した。

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  • パワーエレクトロニクス用SiCウェーハの高能率CMPプロセスの開発

    平野 真也, 河田 研治, 浅水 啓州, 加藤 智久 砥粒加工学会誌 60 (8), 454-459, 2016

    ...炭化ケイ素（SiC）は，高硬度かつ，化学的・熱的にも安定であるため，ウェーハ加工には多くの時間と高いコストを要する．とくに，加工の最終工程である化学機械研磨（CMP： Chemical Mechanical Polishing）においては，大幅な性能向上が求められている．我々は，基板との反応性を向上させた強酸化剤型スラリーを用い，かつ，高速回転が可能な研磨機を用いた評価により，Si面で10 μm/h...

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  • 革新的“Plasma fusion CMP装置”の設計・試作（第12報）

    西澤 秀明, 土肥 俊郎, 大山 幸希, 會田 英雄, 佐野 泰久, 黒河 周平, 金 聖祐 精密工学会学術講演会講演論文集 2016S (0), 381-382, 2016

    機械的・化学的に極めて安定なダイヤモンド基板のCMP加工は、ほとんど進行しない。本報では、”Plasma fusion CMP法”（B-type）を適用し、反応ガスとして酸素を用いて加工した結果、加工速度はCMPの300倍以上と、超高能率加工を達成した。加工特性と加工面のXPS分析等から加工メカニズムを考察したところ、ダイヤモンド表面では「中間生成物の研磨＋気化」により加工が進行することが分かっ…

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  • サファイアウエハのCMG加工技術に関する研究　第2報

    山崎 直樹, 呉 柯, 周 立波, 清水 淳, 小貫 哲平, 尾嶌 裕隆 精密工学会学術講演会講演論文集 2016S (0), 907-908, 2016

    ...サファイアウエハは青色LEDの基板やスマートフォンのカバーガラスとして高い需要がある．ウエハの平坦化加工には固定砥粒ダイヤモンド研削と化学機械研磨CMPが行われているが，サファイアは硬脆材料であるため加工が難しく，仕上げのCMPに長時間必要となり加工能率が低い現状がある．そこで本研究では，研削工程に固相化学反応を取り入れたハイブリッド化学機械研削CMGを開発し，実際に加工実験を行った結果を示す．...

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  • 研磨パッドの表面アスペリティモデルに基づく動的材料特性の分析

    大鹿 真悟, 鈴木 教和, 橋本 洋平, 社本 英二 精密工学会学術講演会講演論文集 2016A (0), 215-216, 2016

    研磨パッド表面に存在する凹凸構造は研磨効率に直接的に影響するため，その分析は研磨メカニズムを理解する上で重要である．本研究では，研磨パッドの表面アスペリティを楕円球と楕円錐の集合体としてモデル化し，状測定結果から研磨に作用すると考えられる箇所の形状パラメータを同定する手法を考案した．さらに，弾性変形を仮定した力学モデルを定式化し，動的圧縮試験の結果から，材料物性パラメータについて分析を行った．

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  • 噴霧熱分解法で合成したセリア系砥粒の研磨特性と表面導電性

    杉本 拓, 須田 聖一, 川原 浩一, 鈴木 俊正 精密工学会学術講演会講演論文集 2016A (0), 705-706, 2016

    これまでにセリア砥粒を用いたCMPにおけるガラス/スラリー界面特性について検討してきた。その結果、ガラス表面導電性により化学研磨性を評価できることが分かった。一般に、砥粒の化学研磨性は組成や欠陥構造に影響を受けることが知られている。そこで砥粒の組成と化学研磨性との関係を明らかにするために、噴霧熱分解法で合成した組成の異なるセリア系砥粒を用いて研磨特性および表面導電性の評価を行った。

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  • 計算科学手法を用いたGaN CMPにおいて高い化学反応活性を有する研磨砥粒の検討

    五十嵐 拓也, 河口 健太郎, 大谷 優介, 西松 毅, 樋口 祐次, 尾澤 伸樹, 久保 百司 精密工学会学術講演会講演論文集 2016A (0), 699-700, 2016

    GaNを高速かつ高精度で平坦化するためのCMPプロセス設計が求められている。我々は計算科学手法を用いることで、SiO<sub>2</sub>砥粒によるGaN CMPプロセスにおいて、基板表面が酸化することによってGa-N結合が解離し、Ga原子が砥粒と結合して引き抜かれる研磨メカニズムを明らかにしている。本研究では、第一原理計算を用いてGa原子の引き抜き過程における基板-砥粒間の結合エネルギーを評…

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  • 紫外線励起加工の研究（第20報）

    田中 武司, 滝沢 優, 畑 彰宏 精密工学会学術講演会講演論文集 2016S (0), 901-902, 2016

    ...紫外線励起加工の基礎研究の一環として，4H-SiC表面で起こる化学反応をXPS，ICPSにより推測し，4H-SiCウェハーの紫外線励起下の化学機械研磨現象を検証した．市販品に，SiO，SiO<sub>x</sub>などのスペクトルがみられた．空気中でSi面に紫外線を照射すると，SiO<sub>2</sub>が生成する．0-2μmダイヤモンド砥粒のみによる研磨では，削り残しが生じる．紫外線を照射した7nmTiO...

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  • 量子分子動力学シミュレーションによる単結晶ダイヤモンド基板研磨プロセスの検討

    河口 健太郎, 樋口 祐次, 尾澤 伸樹, 久保 百司 精密工学会学術講演会講演論文集 2016S (0), 853-854, 2016

    高効率な単結晶ダイヤモンド基板研磨プロセスの確立のため，量子分子動力学シミュレーションを用いたプロセスの検討を行った。砥粒にSiO2，活性種にOHラジカルを用いて，(111)面と(100)面の異なる面方位が研磨プロセスに及ぼす影響について検討した。(111)面はOHラジカルとの化学反応性が低いのに対して，(100)面はOHラジカルとの化学反応によって基板表面の酸化が観察された。この表面酸化が研磨…

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  • CMPの研磨特性に及ぼすスラリー中カチオン濃度の影響

    杉本 拓, 須田 聖一, 川原 浩一 精密工学会学術講演会講演論文集 2016S (0), 845-846, 2016

    我々はこれまでにセリア砥粒を用いたCMPにおけるガラス/スラリー界面の電気特性について検討してきた。その結果スラリー中のカチオン濃度を高くすることでガラス界面導電性は上昇することが分かってきた。しかし界面導電性とガラス研磨特性との関係について詳細はいまだ明らかになっていない。そこで私たちは化学研磨メカニズム解明を目指してスラリー中のカチオン濃度が研磨特性に及ぼす影響について比較検討を行った。

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  • 分子動力学法による使用済みガラス研磨用セリア砥粒の再生シミュレーション

    尾澤 伸樹, 周 康, 河口 健太郎, 樋口 祐次, 久保 百司 精密工学会学術講演会講演論文集 2015S (0), 395-396, 2015

    ガラス研磨後に劣化したセリア砥粒の研磨性能は、研磨スラリーを撹拌することで再生することが実験的にわかっている。そこで、研磨性能の再生メカニズムを明らかにするため、分子動力学法を用いて、Si水和物が付着したCeO<sub>2</sub>砥粒表面の衝突シミュレーションを行った。その結果、水との化学反応によりSi水和物と砥粒間のCe-O結合が解離することで、Si水和物が砥粒から脱離するプロセスを明らか…

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  • CMP過程におけるガラス/水/研磨材界面の電荷移動

    須田 聖一, 杉本 拓, 増田 敦 精密工学会学術講演会講演論文集 2015S (0), 397-398, 2015

    酸化セリウム系研磨材では，研磨過程において生じるCe4+/Ce3+の酸化還元反応が，ガラス表面を軟化させることが知られている。しかし，スラリーを介してどのように電子が移動しているのかなどが分かっていない。そこで，研磨過程における研磨材とガラスとの界面について，界面抵抗を評価することによって検討した。その結果，研磨の過程で界面抵抗が変化し，イオンを通じて電荷移動が進んでいることが示唆された。

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  • SiCの酸化剤援用研磨の技術動向（キーノートスピーチ）

    佐藤 誠 精密工学会学術講演会講演論文集 2015S (0), 521-522, 2015

    ...我々は以前より，化学機械研磨メカニズム解明のために，実証的見地から化学的作用性に関する研磨実験を行ってきた．その結果，SiC単結晶に対し，強酸化剤を援用すると非常に高い研磨レートを実現可能であることを見出した．また，ここに半固定砥粒研磨パッドを用いるとさらに高い研磨レートの実現も可能であることも判明した．本講演ではこれらの我々の過去の取り組みについて紹介する....

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  • CMP過程のガラス/水界面電荷移動に及ぼすガラス組成の影響

    杉本 拓, 須田 聖一 精密工学会学術講演会講演論文集 2015A (0), 383-384, 2015

    セリア砥粒を用いたガラスのCMPにおいてCe<sup>4+</sup>/Ce<sup>3+</sup>の酸化還元によるガラス表面への電子供与が化学研磨性に重要な役割を果たしていることが分かっている。しかしこの電子供与の詳細はいまだ明らかになっていない。そこで私たちは化学研磨メカニズム解明を目指して研磨におけるガラス/水界面の電気特性を定量的に求め、ガラス組成が界面電荷移動に及ぼす影響について考察…

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  • 種々の荷重条件下におけるサファイア基板CMP温度依存性の検討

    川原 浩一, 鈴木 俊正, 須田 聖一 精密工学会学術講演会講演論文集 2015A (0), 381-382, 2015

    サファイアの最終研磨には、一般にコロイダルシリカスラリーによるCMPが用いられている。本研究では、種々の荷重条件下において、コロイダルシリカスラリーを用いたサファイアCMPを行い、研磨速度に及ぼす温度の影響について検討した。その結果、研磨速度の対数と温度の逆数の間には比較的良い直線関係が認められ、各荷重条件下において、研磨速度は熱活性化過程に律速されていることが示唆された。

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  • 電気化学機械研磨による金型用SiC材の高能率・ダメージフリー研磨（第1報）

    今西 勇介, 遠藤 勝義, 山村 和也 精密工学会学術講演会講演論文集 2015S (0), 1011-1012, 2015

    ...SiC材は金型材料に適応が期待されるが高強度かつ化学的に不活性なため難加工材料として知られている．我々は金型用SiC材に対する高加工速度，ダメージフリー，低コストな平滑化プロセスとして電気化学機械研磨の適応を検討している．電気化学機械研磨では電気化学反応による酸化膜の形成速度と機械研磨による酸化膜の除去速度のつり合いが重要である．本報では研磨中の電位・電流の測定結果と研磨後の表面粗さの相関を考察する...

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  • 計算化学手法によるOHラジカル援用GaN化学機械研磨プロセスの検討

    河口 健太郎, 樋口 祐次, 尾澤 伸樹, 久保 百司 精密工学会学術講演会講演論文集 2015S (0), 389-390, 2015

    活性種としてOHラジカルを用いたSiO<sub>2</sub>砥粒によるGaN基板研磨プロセスについて、計算化学手法を用いた解析を行った。その結果、OHラジカルとGaN基板との化学反応により吸着O原子が生成し、摩擦面でO原子が基板内へと押し込まれることでGa-N結合を解離するメカニズムを明らかにした。さらに、摩擦面において基板表面Ga原子と砥粒表面Si原子間でGa-O-Si結合を生成し、砥粒の移…

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  • 量子化学計算を用いたGaN CMPにおけるOHラジカルの量が化学反応および研磨プロセスに及ぼす影響の解明

    河口 健太郎, 樋口 祐次, 尾澤 伸樹, 久保 百司 精密工学会学術講演会講演論文集 2015A (0), 379-380, 2015

    ...難加工材料であるGaN基板の平坦化プロセスにおいて、OHラジカルを活性種として用いた化学機械研磨により、高効率に研磨が可能であることが示唆されている。しかし、摩擦面における化学反応を伴う研磨メカニズムは不明である。本研究は、量子分子動力学法を用いることで、摩擦面における化学反応を伴う研磨プロセスを解明した。...

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  • 量子分子動力学法に基づく化学機械研磨プロセスシミュレータの開発と応用（キーノートスピーチ）

    久保 百司, 河口 健太郎, 樋口 祐次, 尾澤 伸樹 精密工学会学術講演会講演論文集 2015A (0), 375-376, 2015

    ...半導体素子のCu配線，GaN膜成長用のGaN基板とα-Al2O3基板の平坦化技術向上には，化学機械研磨(CMP)メカニズムの解明が強く求められている．本研究では，量子分子動力学法に基づくCMPシミュレータを開発し，「化学反応」と「摩擦，応力，拡散，流体」などが複雑に絡み合ったCu表面，GaN表面，α-Al2O3表面のCMPメカニズムを解明することに成功した．...

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  • 電気化学機械研磨による単結晶SiC基板の高能率・ダメージフリー研磨（第1報）

    山村 和也, 細谷 憲治, とう き, 今西 勇介, 遠藤 勝義 精密工学会学術講演会講演論文集 2015S (0), 1003-1004, 2015

    ...我々はSiCの高能率かつダメージフリーな加工法として電気化学機械研磨法に注目した. これは陽極酸化により表面に酸化膜を形成し, 同時に酸化膜よりも硬質で母材よりは軟質な砥粒を用いて, 酸化膜を除去するというダメージフリーな手法である. 現在, 酸化膜の除去速度がその形成速度よりも速い条件でないと表面粗さが悪化することが分かっている....

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  • ポリグリセロール修飾ナノダイヤモンドを用いた銅膜の平坦化加工に関する研究

    村井 亮太, 高谷 裕浩, 林 照剛, 道畑 正岐, 小松 直樹 砥粒加工学会誌 58 (2), 97-102, 2014

    ...近年の半導体デバイスは多層構造と配線の微細化による高集積化に伴い高性能化しており，配線のさらなる多層化を行うためには各層間の十分な平坦化が必要となる．そこで平坦化加工技術として, 筆者らはポリグリセロールで修飾したナノダイヤモンド（Polyglycerol-functionalized Diamond Nanoparticles; ND-PG）を研磨砥粒とした新たな化学機械研磨（CMP）技術を提案している...

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  • 表面プラズモン励起ラマン計測による水酸化フラーレン分子加工原理に関する研究

    村井 亮太, 高谷 裕浩, 林 照剛, 道畑 正岐 精密工学会学術講演会講演論文集 2014S (0), 153-154, 2014

    ...集積回路のさらなる高集積化には各銅配線層の平坦化が不可欠であり、ナノメートルオーダの化学機械研磨(CMP)が用いられている。筆者らは研磨砥粒として水酸化フラーレンを提案している。水酸化フラーレンは化学反応性が高く、材料除去への寄与も大きい。そこで本研究では，伝搬・局在ラマン散乱光によって銅表面近傍の化学的相互作用を解析し、水酸化フラーレンによる加工原理を調べたので報告する。...

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  • 化学機械研磨のメカニズムの研究（キーノートスピーチ）

    佐藤 誠 精密工学会学術講演会講演論文集 2014A (0), 429-430, 2014

    ...我々は以前より，化学機械研磨メカニズム解明のために，実証的見地から化学的作用性に関する研磨実験を行ってきた．その結果，シリカ系材料の酸化セリウム砥粒による研磨は砥粒の何らかの引力（化学的作用）により研磨が進行している可能性が高いことが判明した．また，酸化セリウム砥粒と酸化剤との組合せによるSiC単結晶の研磨は，酸化セリウム砥粒のみの研磨に比べて研磨レートが高く，砥粒自体の化学的作用が少ない研磨が行なわれている...

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  • CMP加工による超硬の刃先仕上げとその刃先を用いた切削加工の研究

    田中 弥生, 江龍 修, 青木 渉, 神田 隆生 精密工学会学術講演会講演論文集 2014A (0), 41-42, 2014

    ...本研究では、加工刃具の刃先状態の改質方策として、金属CMP（化学機械研磨）を用いる。粒径0.1μm以下の微粒子で作製した超硬チップの刃先をCMP加工により滑らかな表面を実現した。CMP加工した超硬チップを用いて純Niを切削加工し、溶融することなく切削加工に成功した。...

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  • OHラジカルを活性種として用いたGaN化学機械研磨プロセスの量子分子動力学シミュレーション

    河口 健太郎, 會澤 豪大, 樋口 祐次, 尾澤 伸樹, 久保 百司 精密工学会学術講演会講演論文集 2014A (0), 441-442, 2014

    GaN基板に対する高効率・高精度な研磨プロセス設計を目的に、活性種としてOHラジカルを用いたGaN基板研磨プロセスについて、量子分子動力学法に基づくシミュレーションによる解析を行った。溶液中のOHラジカルがGaN基板と反応することで生成する吸着O原子が、摩擦面において、基板内に押し込まれる酸化反応を明らかにした。この酸化反応に伴い、基板のGa-N結合が解離し、基板原子がN<sub>2</sub>…

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  • 研磨パッドの長寿命化を指向した再生用補助板と周辺技術開発（第1報）

    鈴木 大介, 鈴木 辰俊, 鈴木 英資 精密工学会学術講演会講演論文集 2013S (0), 623-624, 2013

    ...CMP（化学機械研磨）工程で使用される研磨パッドは使用後に再利用されずに廃棄処分されている。そこで本研究では、使用済み研磨パッドを再利用するために、補助板を開発した。本稿の目的は、補助板並びに再生加工された研磨パッドが研磨性能に及ぼす影響を実証することである。その結果、補助板の有無に関わらず研磨パッドの性能に有意差は無く、再生加工された研磨パッドは研磨レートと均一性に影響を与えないことを示した。...

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  • 紫外線で励起された光触媒と蛍光材料によるAl5052/Al(99+)の研磨現象の検証

    田中 武司 精密工学会学術講演会講演論文集 2013S (0), 963-964, 2013

    電子と正孔の還元・酸化作用ならびに光触媒による引掻き作用を材料の加工に用いようと試みてきた．アルミニウム合金/純アルミニウムの研磨で，0.18μm TiO2のみでは，表面の粗さは小さくならないこと，蛍光材料の濃度が大きいほど化学研磨が多く，表面は粗くなること，0.1μmのTiO2では腐蝕が進み，表面の粗さが大きくなることを明らかにし，粗さが最も小さくなる条件を明らかにした．また，大きな試片のU-…

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  • 表面処理とSm添加がチタン酸バリウムセラミックスの酸素拡散に及ぼす影響

    坂口 勲, 廣瀬 左京, 宮崎 宏基, 古田 朋大, 渡邊 賢, 景山 恵介, 菱田 俊一, 大橋 直樹 日本セラミックス協会　年会・秋季シンポジウム 講演予稿集 2012S (0), 3-3, 2012

    ...その結果、化学機械研磨(CMP)による表面処理が研磨に伴う表面近傍の欠陥がなく、良好な結果が得られる事が分かった。CMP処理試料は、通常の機械研磨ー熱処理試料よりも拡散係数が小さく、酸素拡散へのSmの添加効果を研究する理想的な表面処理方法である事が分かった。...

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  • 計算科学手法によるCaZrO<sub>3</sub>砥粒の化学機械研磨特性の解明

    尾澤 伸樹, 中村 美穂, 河口 健太郎, 石川 宗幸, 樋口 祐次, 久保 百司 日本セラミックス協会　年会・秋季シンポジウム 講演予稿集 2012S (0), 667-667, 2012

    ...またこれまで我々が解明した、表面上に露出した低価数状態の金属原子がガラス表面のSi-O結合を弱めるという化学機械研磨メカニズムに基づくと、CaZrO<sub>3</sub>(001)表面において突出したZr原子がガラス研磨における活性種になることを明らかにした。...

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  • 高圧水素貯蔵タンク内壁の平滑鏡面加工技術（第1報）

    畝田 道雄, 土肥 俊郎, 佐島 隆生, 黒河 周平, 大西 修, 嶋田 俊太, 朴 成千, 三浦 崇寛 精密工学会学術講演会講演論文集 2012S (0), 811-812, 2012

    本研究では，CFRP強化層とアルミニウムライナから構成される次世代コンポジット型水素貯蔵蓄圧器の内壁を対象としたCMP（Chemical Mechanical Polishing）による研磨加工の高効率化を目的に，当該CMPプロセスに電解を印加する方式を提案している．本報告では電解印加がCMPの研磨特性に及ぼす影響について，研磨レート，並びに表面粗さの観点から検討した結果を述べる．

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  • SrZrO<sub>3</sub>系ナノ複合砥粒のガラス研磨特性

    本間 隆行, 川原 浩一, 須田 聖一, 木下 久美子 精密工学会学術講演会講演論文集 2012S (0), 801-802, 2012

    ...我々は、化学反応性と機械特性にそれぞれ特化した材料をナノレベルで分散することにより、優れた化学機械研磨特性を有する砥粒の実現を目指している。本研究では、酸化セリウムを用いないSrZrO<sub>3</sub>系ナノ複合砥粒を合成し、ガラス研磨特性を調べた。その結果、研磨速度が比較的高く、表面平滑性に優れた研磨特性が得られることがわかった。...

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  • 機能性難加工材料の研磨特性に関する基礎研究

    古賀 慎二, 土肥 俊郎, 畝田 道雄, 黒河 周平, 大西 修, 松廣 啓治 精密工学会学術講演会講演論文集 2012S (0), 817-818, 2012

    本研究では酸化物光学結晶であるニオブ酸リチウム(LN;LiNbO<sub>3</sub>)の高能率かつ高品質な研磨加工条件を確立するとともに，窒化ガリウム(GaN)を含めた他難加工材料との研磨特性の比較検証に基づく研磨メカニズムの考察を目的としている．本報告ではダイヤモンドスラリーとコロイダルシリカスラリーを用いた場合における各種条件（研磨圧力，スラリー濃度）が研磨特性（研磨レート，表面粗さ）に…

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  • 第一原理計算を用いたペロブスカイト型酸化物砥粒におけるCMP特性の検討

    尾澤 伸樹, 中村 美穂, 河口 健太郎, 石川 岳志, 樋口 祐次, 久保 百司 精密工学会学術講演会講演論文集 2012A (0), 745-746, 2012

    ...第一原理計算を用いてガラス表面に対するペロブスカイト型酸化物であるSrFeO<sub>3</sub>及びCaZrO<sub>3</sub>の化学機械研磨特性を検討した。その結果、Sr及びCaといった希土類元素の影響によって金属原子は低価数となり、ガラス表面に電子を供与することでSi-O結合を弱めることが可能になることを解明した。...

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  • 計算科学シミュレーションによる電界がCeO<sub>2</sub>ナノ砥粒の研磨特性に与える影響の解明

    尾澤 伸樹, 河口 健太郎, 石川 宗幸, 中村 美穂, 樋口 祐次, 久保 百司 精密工学会学術講演会講演論文集 2012S (0), 199-200, 2012

    本研究では電界がCeO<sub>2</sub>ナノ粒子の研磨プロセスに与える影響を明らかにするため、分子動力学法及び第一原理計算を活用して、電界下における砥粒の研磨特性の変化について検討した。ここで、電界をかけることでCe原子がより表面に露出し、3価の状態で安定化することがわかった。また、そのような砥粒の構造及び電子状態の変化がSiO<sub>2</sub>表面研磨に与える影響を議論した。

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  • 化学機械研磨挙動と表面生成物の物性との相関性

    馬渕 勝美, 本棒 享子, 天野倉 仁, 小野 裕 表面技術 63 (4), 252-, 2012

    Correlation between the physical and chemical properties of the reaction products and dissolution behavior of copper in Cu-CMP slurry containing hydrogen peroxide was studied. The solubility …

    DOI 参考文献8件

  • 量子分子動力学法によるCu配線の化学機械研磨プロセスシミュレーション

    河口 健太郎, 石川 宗幸, 樋口 祐次, 尾澤 伸樹, 島崎 智実, 久保 百司 精密工学会学術講演会講演論文集 2012S (0), 207-208, 2012

    ...Cu化学機械研磨は半導体デバイスのCu配線形成法として広く採用されているダマシンプロセスにおいて必要不可欠な技術である。近年、Cu配線構造は微細化・高密度化が進みナノメートルオーダの配線幅・配線間隔に対応したCu化学機械研磨の開発が求められる。そのためにはCu化学機械研磨プロセスを電子・原子スケールで理解することが不可欠である。...

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  • 化学機械研磨(CMP)と研磨剤(<シリーズ>教科書から一歩進んだ身近な製品の化学)

    土肥 俊郎, 山崎 努, 大西 修, 黒河 周平 化学と教育 59 (3), 152-155, 2011

    超精密研磨/CMP技術における最も重要な基本要素となっているのが,純水や化学液などの水溶液に微粒子を分散させている研磨剤(スラリー)である。ここでは,まず研磨(ポリシング)のメカニズムの基本を理解した上で,光学的材料と超LSIデバイスにおける平坦化CMP/研磨技術で必須のスラリーを中心に紹介するとともに,スラリーを効果的に使用するための基本的考え方・留意点について整理する。

    DOI Web Site 参考文献14件

  • 酸化物光学結晶のCMPにおける研磨メカニズム

    古賀 慎二, 土肥 俊郎, 黒河 周平, 大西 修, 畝田 道雄, 松川 洋二, 李 学昌, 松廣 啓治 精密工学会学術講演会講演論文集 2011A (0), 171-172, 2011

    本研究では酸化物光学結晶であるニオブ酸リチウム(LN;LiNbO<sub>3</sub>)およびタンタル酸リチウム(LT;LiTaO<sub>3</sub>)の高能率かつ高品質な研磨加工条件の確立を目的としている．本報告ではダイヤモンドスラリーとコロイダルシリカスラリーを用いるとともに，他の難加工材料との研磨結果を比較することによって，LNおよびLTの研磨メカニズムを，加工レート，表面形状および…

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  • エバネッセント光を応用したSiO<sub>2</sub>膜CMPにおける研磨微粒子の挙動に関する研究

    出井 良和, 木村 景一, 鈴木 恵友, カチョーンルンルアン パナート 精密工学会学術講演会講演論文集 2011A (0), 165-166, 2011

    ILD/STI-CMPにおける材料除去モデルとして、研磨微粒子の転動によって化学反応膜分子を除去するモデルを支持している。実際の研磨時の研磨微粒子の挙動を研磨面表面近傍に限定して観察し、研磨現象の把握と、研磨への微粒子の寄与を明らかにすることを目的とする。コロイダルシリカスラリー、セリアスラリーを用いて実験を行い、研磨面での微粒子の転動・滑り運動を確認した。微粒子単独での材料除去現象への作用が推…

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  • 電界砥粒制御技術とトライボケミカル反応を融合した高能率研磨技術の開発

    池田 洋, 赤上 陽一, 大西 修, 黒河 周平, 土肥 俊郎, 畝田 道雄 精密工学会学術講演会講演論文集 2011A (0), 189-190, 2011

    電界砥粒制御技術とトライボケミカル研磨を融合した新しい研磨技術を提案する．本研磨技術により，ガラス試料と研磨パッドの回転速度比を高めることで得られる摩擦熱により研磨界面の化学反応を促進させ，スラリーに電界を印加することで，従来と比較し，表面品位を維持しながら研磨レートを２倍以上向上することを明らかにした．さらに，もちいり砥粒の寿命を調査し，本技術が及ぼす延命効果について検討した．

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  • セリア系砥粒のガラス研磨に及ぼす格子欠陥の影響

    須田 聖一, 本間 隆行, 川原 浩一, 木下 久美子, 尾澤 伸樹, 久保 百司 日本セラミックス協会　年会・秋季シンポジウム 講演予稿集 2011F (0), 389-389, 2011

    ガラスを平滑に研磨するためは，セリア系研磨材が一般に使用される。セリア系材料がガラスを研磨するメカニズムとしては，ガラスとセリアが水を介して押しつけられた際に生じる化学的な研磨作用が極めて大きく影響していることが示唆されているが，その詳細については不明な点が多い。そこで，セリウムにランタン等の元素を固溶させたセリア系砥粒をモデル材として，研磨特性と格子欠陥との関係を検討した。その結果，純粋な酸化…

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  • CeO<sub>2</sub>-ZrO<sub>2</sub>-Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>ナノ複合砥粒のガラス研磨特性

    本間 隆行, 須田 聖一, 川原 浩一, 木下 久美子 精密工学会学術講演会講演論文集 2011A (0), 191-192, 2011

    ...我々は、化学反応性と機械特性にそれぞれ特化した材料をナノレベルで分散することにより、優れた化学機械研磨特性を有する砥粒の実現を目指している。本研究ではCeO<sub>2</sub>-ZrO<sub>2</sub>-Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>ナノ複合砥粒を合成し、ガラス研磨特性を調べた。...

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  • 水酸化フラーレンを用いたCu-CMP加工における表面反応層の形成

    岸田 裕貴, 高谷 裕浩, 林 照剛, 道畑 正岐, 小久保 研 精密工学会学術講演会講演論文集 2010A (0), 341-342, 2010

    ...現在よりもより厳しい平坦度が要求される、将来の半導体デバイス内の微細な銅配線の平坦化行程への対応を目指して、粒径1nm程度と従来の砥粒より遙かに小さな、水酸化フラーレン粒子を研磨砥粒として用いたCu-CMP（銅の化学機械研磨）加工法を提案している。本報では、水酸化フラーレンを含む研磨剤の作用で銅表面に生じる脆性な反応層の特性と加工特性の関係に着目し、本加工法による銅の除去過程の検討を行った。...

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  • 量産性を考慮した強誘電体高密度記録用多結晶薄膜記録媒体(固体メモリおよび一般)

    藤本 健二郎, 河野 高博, 尾上 篤, 田村 正裕, 梅田 優, 都田 昌之 映像情報メディア学会技術報告 33.41 (0), 25-29, 2009

    ...強誘電体高密度記録の実用化を目的として,多結晶Pb(Zr,,Ti)O_3(PZT)薄膜記録媒体を量産性の見込めるプロセスにより作製し,その記録媒体に対し実験的に記録密度1Tbit/in^2での高密度記録を行うことに成功した.基板としてSiウェハを,下部電極としてSrRuO_3(SRO)薄膜を用い,その上へ結晶性の良い多結晶PZT薄膜を溶液気化有機金属気相成長法(LD-MOCVD)により成膜した.PZT薄膜の表面を化学機械研磨...

    DOI Web Site 参考文献10件

  • 表皮効果を利用した渦電流によるCMP終点検出技術

    藤田 隆, 北出 恵太, 横山 利幸 精密工学会学術講演会講演論文集 2009A (0), 313-314, 2009

    ...次世代Cu/Low-k膜対応の化学機械研磨において、新しく表皮効果を利用した渦電流方式による終点検出技術を開発した。開発した終点検出技術は、平面インダクタで形成された高周波分散磁場により、Cu膜除去間際に表皮効果に基づく共振周波数の極大点が現れ、それを検出して研磨終点を求める。素子内部への磁場侵入を軽減することで渦電流による内部配線のジュール熱損を軽減し、感度よく終点検出することを述べる。...

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  • CMP プロセスの流体－構造連成解析

    橋本 洋平, 鈴木 教和, 社本 英二 精密工学会学術講演会講演論文集 2008A (0), 853-854, 2008

    CMPにおける従来のウェハ－研磨パッド間の接触応力解析においては，動的な解析モデルを扱う際に解析精度が低くなるという問題があった．これに対し，動的なプロセスを準静的に扱う構造解析モデルを考案し，動的接触応力解析の高精度化・高速化について検討を行った．その結果，提案手法を用いることにより，ウェハエッジ部における応力集中などの従来困難であった解析の精度が向上し，解析時間が大幅に短縮されることを確認し…

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  • 毛細管効果を利用したスラリー供給機構の開発

    藤田 隆, 押田 修平 精密工学会学術講演会講演論文集 2008S (0), 203-204, 2008

    CMP(Chemical Mechanical Polishing)におけるスラリー使用量低減の試みにおいて、新しく毛細管効果を利用した独自のスラリー供給機構を開発した。本機構は、パッド溝ではなく、パッド表面にスラリーを直接塗布して供給する。開発した供給機構では、スラリーをパッド表面のみに塗布供給するとともに、溝へ古いスラリーを落として排出することにより、効率的にスラリーを使用できることを示した。

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  • CMPプロセスの流体－構造連成解析

    鈴木 教和, 橋本 洋平, 社本 英二 精密工学会学術講演会講演論文集 2007A (0), 1017-1018, 2007

    CMPプロセスでは，研磨に使用する材料の形状や機械特性が研磨特性に大きく影響することが経験的に知られている．著者らは，複雑なCMPプロセスのメカニズムの解明を目的とし，これまでに流体－構造連成解析を利用したCMPプロセスの解析手法について検討を行っている．本稿では，本解析手法を利用し，研磨パッドの材質やウェハ形状などの各種パラメータが研磨特性に及ぼす影響について評価を行った結果について報告する．

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  • ＣＭＰを適用したカーボンナノチューブ配線ビア（キーノートスピーチ）

    二瓶 瑞久, 百島 孝, 佐藤 信太郎, 川端 章夫, 野末 竜弘, 乗松 正明, 近藤 大雄, 大淵 真理, 粟野 祐二 精密工学会学術講演会講演論文集 2007S (0), 207-208, 2007

    ...高電流密度耐性やバリスティック伝導性など優れた特性を有するカーボンナノチューブ（CNT）の配線ビア応用に関して、今回、CNT低温成長技術、及び化学機械研磨（CMP）による平坦化技術を検討した。その結果、LSIプロセスに整合する低温（400℃）でのCNT成長を実現し、また、電気伝導性向上に向けたCMP平坦化技術の有効性を示した。...

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  • 境界潤滑を考慮したCMPプロセスの解析

    鈴木 教和, 橋本 洋平, 林 正幸, 社本 英二 精密工学会学術講演会講演論文集 2006A (0), 517-518, 2006

    ウェハ面内の研磨レート分布予測を目的とした，ウェハ－研磨パッド間の固体接触を取り扱う構造解析と，介在するスラリを流体膜の運動をとして取り扱う流体解析を同時に行うCMPプロセスの解析手法が提案されている．本稿では，この解析手法を利用することにより様々な研磨条件において解析を行うとともに，同様の条件において研磨実験を行い，ウェハ－研磨パッド間に生じる摩擦抵抗に着目した比較検証を行った．

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  • 半導体プロセスにおける化学反応の電子・原子レベル制御

    久保 百司, 坪井 秀行, 古山 通久, 宮本 明 応用物理 74 (8), 1052-1059, 2005-08-10

    ...<p>超微細化が急速に進む半導体プロセスでは，原子レベルでの化学反応の制御が必須とされている．しかし，化学機械研磨プロセス，エッチングプロセスなどの主要な半導体プロセスは，「化学反応」に加えて「摩擦，衝撃，応力，流体，伝熱」などが複雑に絡み合ったマルチフィジックス（連成現象）プロセスであるため，従来の理論計算手法では対応することができなかった．そこで，著者らはオリジナルに考案したSCF-Tight-Binding...

    DOI Web Site 被引用文献1件 参考文献7件

  • パッド表面分析による研磨メカニズムの検討(第6報)

    藤田 隆, 石倉 美奈子, 河井 奈緒子, 森岡 善隆 精密工学会学術講演会講演論文集 2005A (0), 267-268, 2005

    CMP(Chemical Mechanical Polishing)において、コンディショニングをOFFした際のパッド半径方向における化学的な改質度を評価した。その結果、パッド半径の中間部分が最も改質されている結果を得た。これはウェハがパッド上に描く軌跡密度に対応した。また、パッド半径方向の改質分布に基づき、ウェハに対するパッド改質度の積算形状を算出し、研磨形状と対応していることを示した。

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  • CMPプロセスにおける研磨レート分布推定に関する研究

    鈴木 教和, 橋本 洋平, 社本 英二 精密工学会学術講演会講演論文集 2005A (0), 277-278, 2005

    本研究では、CMPプロセスにおいて実用的な解を与える研磨レート分布解析手法の確立を目指している。本報では、基礎的なCMPプロセスの解析モデルを構築し、有限要素解析を利用してウェハ–研磨パッド間の流体圧力分布及び接触応力分布の解析を行うと同時に、研磨レート分布の推定を行った。さらに酸化膜CMPにおける基礎的な研磨実験を行い、研磨条件がCMPプロセスに及ぼす影響について検証を行った。

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  • 研磨パッド表面粗さによる研磨性能の制御

    松村 義之, 木下 正治 精密工学会学術講演会講演論文集 2004S (0), 588-588, 2004

    ...化学機械研磨CMPで用いられる研磨パッド表面の粗さをコントロールする事で研磨対象物の研磨性能(研磨レート、ディッシング等)を最適化することができた。本研究内容では、分析方法及びその研磨手法について報告する。...

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  • Cu-CMP用FX-CMP砥石の開発

    山口 宇唯, 片桐 創一, 貝瀬 正博, 金井 史幸, 本田 実 精密工学会学術講演会講演論文集 2002A (0), 484-484, 2002

    近年Cuダマシン配線平坦化技術としてCMPが急速に普及している。しかし，CMPは研磨パッドの弾性率不足に起因して，ディッシングやエロージョンが発生する課題がある。そこで上記課題解決のため，固定砥粒工具（砥石）によるCuダマシン配線層の新しい平坦化技術としてFX-CMP（Fixed Abrasive …

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  • 画像を用いたCMP研磨パッド表面状態の定量的評価方法

    小島 弘之, 鈴木 教和, 廣瀬 丈師, 西口 隆 精密工学会学術講演会講演論文集 2002A (0), 477-477, 2002

    CMPプロセスにおける研磨パッドの表面状態は研磨レート等の基本的な研磨特性に大きな影響を与える．研磨パッドの表面状態について，これまで筆者らは表面あらさを用いた評価を試みてきたが，測定箇所の発泡状態等により測定結果が大きくばらつき，研磨特性との相関を明瞭とするために多量の測定を要する問題があった．そこで本研究では，研磨パッドの損耗に伴うパッド表面の平滑化に着目し，研磨パッド表面の画像から平滑化の…

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