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

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。

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。