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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
2012年 2012S 巻 C15
発行日: 2012/03/01
公開日: 2012/09/01

DOI https://doi.org/10.11522/pscjspe.2012S.0.207.0

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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。そこで、本研究ではCu
化学機械研磨
プロセスの理論的な解析を行うためTight-binding法に基づいた量子分子動力学法を用いて解析を行った。
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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）

初期研磨段階における陽極酸化電流の最適化

*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
2018年 2018S 巻
発行日: 2018/03/01
公開日: 2018/09/01

DOI https://doi.org/10.11522/pscjspe.2018S.0_447

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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．

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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）

酸化レートの変化による表面粗さの改善

*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
2018年 2018A 巻
発行日: 2018/08/20
公開日: 2019/02/20

DOI https://doi.org/10.11522/pscjspe.2018A.0_428

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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．

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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）

多孔質材料を用いた4H-SiC(0001)表面の局部電気化学機械研磨

*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
2021年 2021A 巻
発行日: 2021/09/08
公開日: 2022/03/08

DOI https://doi.org/10.11522/pscjspe.2021A.0_99

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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．

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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）

4インチSiCウエハ研磨の検討

*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
2022年 2022S 巻
発行日: 2022/03/02
公開日: 2022/09/02

DOI https://doi.org/10.11522/pscjspe.2022S.0_127

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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5報）

表面粗さを低減させる電位条件の基礎検討

*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
2020年 2020S 巻
発行日: 2020/03/01
公開日: 2020/09/03

DOI https://doi.org/10.11522/pscjspe.2020S.0_669

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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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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）

酸化レートと研磨レートとのバランスが表面粗さに与える影響の調査

*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
2019年 2019S 巻
発行日: 2019/03/01
公開日: 2019/09/04

DOI https://doi.org/10.11522/pscjspe.2019S.0_550

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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/cm²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、このバランスが研磨後の表面粗さに与える影響を調査した結果を報告する．

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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）

研磨中における電気化学測定の結果と得られた表面性状の相関

*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
2015年 2015S 巻 Q78
発行日: 2015/03/01
公開日: 2015/09/01

DOI https://doi.org/10.11522/pscjspe.2015S.0_1011

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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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化学機械研磨

桝村寿

表面技術
1998年 49 巻 9 号 938-942
発行日: 1998/09/01
公開日: 2009/10/30

DOI https://doi.org/10.4139/sfj.49.938

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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
2002年 2002A 巻 J21
発行日: 2002/10/02
公開日: 2005/03/01

DOI https://doi.org/10.11522/pscjspe.2002A.0.477.0

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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度合いを算出する簡便な研磨パッド表面状態の評価方法について検討を行った．実験の結果、本測定法は研磨パッドの表面あらさRaによる評価と比較して研磨パッド表面状態を精度良く評価できることが判った．
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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
2004年 2004S 巻 K33
発行日: 2004/03/16
公開日: 2005/03/01

DOI https://doi.org/10.11522/pscjspe.2004S.0.588.0

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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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パワーデバイス用SiCウエハ加工の現状と展望

河田研治

精密工学会誌
2023年 89 巻 5 号 359-362
発行日: 2023/05/05
公開日: 2023/05/05

DOI https://doi.org/10.2493/jjspe.89.359

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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
2018年 2018A 巻
発行日: 2018/08/20
公開日: 2019/02/20

DOI https://doi.org/10.11522/pscjspe.2018A.0_314

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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CeO₂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CeO₂ 砥粒の使用量を削減しながらも，研磨効率の向上を図ることができる．

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液中表面電位分布計測技術による銅微細配線のナノスケール腐食挙動解析

*福間剛士, 平田海斗, 高東智佳子

日本表面真空学会学術講演会要旨集
2019年 2019 巻 1Bp03
発行日: 2019年
公開日: 2019/10/28

DOI https://doi.org/10.14886/jvss.2019.0_1Bp03

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我々はオープンループ電位顕微鏡（OL-EPM）と呼ばれる液中ナノスケール表面電位分布計測技術を、原子間力顕微鏡（AFM）をベースとして開発した。本研究では、OL-EPMを用いて
化学機械研磨
（CPM）工程を模倣した溶液環境下で生じる銅微細配線の腐食に伴う局部電池分布の時間変化を直接可視化し、その局所腐食機構に関する新たな知見を得た。

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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
2012年 2012A 巻 K19
発行日: 2012/09/01
公開日: 2013/03/01

DOI https://doi.org/10.11522/pscjspe.2012A.0.745.0

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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SrFeO₃及びCaZrO₃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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「
化学機械研磨
の最新技術」特集号発刊によせて

久保百司

トライボロジスト
2014年 59 巻 12 号 736
発行日: 2014/12/15
公開日: 2017/05/10

DOI https://doi.org/10.18914/tribologist.59.12_736

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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
2018年 2018S 巻
発行日: 2018/03/01
公開日: 2018/09/01

DOI https://doi.org/10.11522/pscjspe.2018S.0_331

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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。

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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
2015年 2015A 巻 F61
発行日: 2015/08/20
公開日: 2016/02/20

DOI https://doi.org/10.11522/pscjspe.2015A.0_375

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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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計算科学シミュレーションによるシリカ砥粒を用いたα-Al₂O₃基板の
化学機械研磨
プロセスの検討

*尾澤伸樹, 會澤豪大, 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
2014年 2014A 巻 I09
発行日: 2014/09/01
公開日: 2015/03/01

DOI https://doi.org/10.11522/pscjspe.2014A.0_435

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第一原理計算とTight-binding量子分子動力学法を用いて、シリカ砥粒によるα-Al₂O₃基板の
化学機械研磨
プロセスを検討した。その結果、シリカ砥粒のSi原子と基板の酸素原子間の化学反応によって、α-Al₂O₃基板のAl-O結合が弱まり、水との化学反応によって弱まったAl-O結合が解離する研磨プロセスを明らかにした。
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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
2023年 2023S 巻
発行日: 2023/03/01
公開日: 2023/09/01

DOI https://doi.org/10.11522/pscjspe.2023S.0_799

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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。

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