ディスペンサを用いた精密パルス供給による高回転高圧研磨に関する研究

使用点胶机提供精密脉冲进行高速高压抛光的研究

• 批准号: 21K03800
• 负责人: 吉冨 健一郎
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03800/
• 关键词: 高能率研磨; 水膜ポーラスチャック; スラリ; 高平坦化; 高回転高圧研磨; 研磨パッド; 溝パターン; 水膜チャック; 半導体デバイス; ディスペンサ

スラリの精密パルス供給研磨システムの構築のために、①ケーシングによるスラリの加工域への閉じ込め、研磨力制御、研磨パッド溝パターンを採用した試作機による研磨実験、②水膜ポーラスチャックの開発、③研磨パッド劣化状態の評価手法、に関する研究を行った。成果を以下に示す。①通常の研磨方法で研磨条件を高回転高圧化した場合、スラリが工具回転の遠心力で飛散して加工域に供給できず、研磨パッドは摩擦熱で焼き付き、加工不能となる。そこで、加工域をケーシングで密閉し、ディスペンサで供給するスラリを閉じ込める方法を採用した。また、高回転高圧研磨条件では研磨力（スピンドルに生じる摩擦力）の変動が大きいため、研磨力を一定に維持するシステムを構築した。さらに、高速回転下でもスラリを加工域に保持するために研磨パッド溝パターンの検討を行った。サファイアウエハの研磨実験より、工具回転10000rpmでの研磨を可能にし、加工レート25μm/minを達成した。②ウエハを保持するチャック技術について、保持力が加工熱の影響を受けず、極薄水膜で保持することでウエハとチャックが直接接触しない水膜チャックの問題点を改善する水膜ポーラスチャックの開発を進めた。高速研磨機により硬質ポーラス材の平坦化研磨を実現し、また水蒸気塗布式水膜形成法を考案した。実験より、真空ポーラスチャックより高い横方向保持力29kPaのウエハ保持を実現した。③高回転研磨条件では、研磨パッドは早く劣化し研磨レートが低下するため、パッドの表面性状の管理が必要である。そこで、スピンコータを利用して研磨パッド上の拡散スラリ量を測定する方法で表面性状を評価する手法を考案し、研磨実験により、研磨パッドの劣化状態に対する研磨レートと拡散スラリ量の関係を明らかにし、研磨パッド表面性状の定量化手法を実現した。

为了构建浆料精密脉冲供给抛光系统，我们进行了（1）使用原型机进行抛光实验，该原型机使用外壳将浆料限制在加工区域、抛光力控制和抛光垫凹槽图案，（2 ）水膜多孔卡盘的开发，以及（3）我们对抛光垫劣化状态的评价方法进行了研究。结果如下所示。 ① 如果使用普通抛光方法将抛光条件设置为高速和高压，抛光液会因工具旋转的离心力而飞散，无法供应到加工区域，并且抛光垫会因摩擦而卡住。热并变得无法使用。因此，我们采用了用外壳密封加工区域并截留分配器供给的浆料的方法。此外，由于在高速、高压抛光条件下抛光力（主轴上产生的摩擦力）波动很大，因此我们建立了一个系统来将抛光力保持在恒定水平。此外，我们研究了抛光垫凹槽图案，以便即使在高速旋转下也能将浆料保留在加工区域中。通过对蓝宝石晶圆的抛光实验，我们能够以 10,000 rpm 的工具转速进行抛光，并实现 25 μm/min 的加工速率。 ② 在夹持晶圆的卡盘技术上，我们采用了水膜多孔卡盘，其夹持力不受加工热量的影响，改善了水膜卡盘在夹持晶圆时晶圆与卡盘不直接接触的问题超薄水膜的开发取得了进展。我们使用高速抛光机实现了硬质多孔材料的平坦化，并设计了形成水膜的水蒸气涂覆方法。通过实验，我们实现了29kPa的横向保持力，高于真空多孔吸盘的横向保持力。 ③在高速抛光条件下，抛光垫很快劣化，抛光速率下降，因此需要对垫的表面性能进行管理。因此，我们设计了一种通过使用旋涂机测量抛光垫上的扩散浆料量来评估表面质量的方法，并进行抛光实验以阐明抛光速率和扩散浆料量与劣化之间的关系抛光垫的状态，实现了量化抛光垫表面特性的方法。

项目成果

水膜ポーラスチャックの基板保持特性

水膜多孔吸盘的基材保持特性

• 发表时间: 2022
• 作者: 吉冨健一郎;宇根篤暢
• 通讯作者: 宇根篤暢

Development of High-Speed Rotation Polishing System with Slurry Confinement and Friction-State Control

具有浆料约束和摩擦状态控制的高速旋转抛光系统的开发

• DOI: 10.20965/ijat.2023.p0055
• 发表时间: 2023
• 期刊: International Journal of Automation Technology
• 影响因子: 1.1
• 作者: Kenichiro Yoshitomi ;Yoshinori Shimada;Atsunobu Une
• 通讯作者: Atsunobu Une

水膜ポーラスチャックの開発

水膜多孔卡盘的研制

• 发表时间: 2022
• 作者: 吉冨健一郎;宇根篤暢
• 通讯作者: 宇根篤暢