硬脆材料の砥粒微粉による超精密加工に関する基礎的研究

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次世代の超LSIのSiウェハ-上に構成される回路素子においては、0.1μmのゲート幅、0.01μmの許容ゲート位置誤差が要求され、それに対してフットエッチング前のウェハ-の表面粗さと平面度はそれぞれ数nmとサブミクロンの超精密加工が達成されなければならない。超LSIの生産歩留は現在のところ40%程度であり、この低歩留には上記の加工精度がいかに達成困難であるかを反映しているものと考えられる。従来のSiウェハ-の鏡面加工法はメカニカル・ケミカル・ポリッシング法ポリエステル系の研磨布を利用して、粒径0.01〜0.08μmのSiO_2あるいはZrO_2砥粒による機械的・科学的研磨法で行われている。この研磨法の最大の欠点は、研磨布が弾性体であるために、ラッピング盤の回転につれて、研磨布に流体力学的作用で発生するμm単位の皺等の変形に沿って運動する研磨砥粒を含む懸濁液の平行層流が乱れ、その結果、表面粗さと平面度が低下することである。以上のことから、次世代の超LSIを高歩留で生産するためには、従来のメカニカル・ケミカル・ポリッシング法の欠点平行層流の乱れ、加工速度の変化を克服する新超精密加工法を開発することが急務な課題である。そこで本研究では、この新超精密加工法を開発するための基礎データの収集を目的に、まず工作物の表面粗さの創成機構を明確にする目的での基礎実験を以下のように行った。(1)砥粒切れ刃の支持剛性の定量的な測定(2)砥粒トポグラフィの解析。これらの成果は次ページの論文として報告している。