精密研磨スラリー『Machplaner(TM)』

CMPスラリーは、メーカー推奨に従い希釈してから使用する場合があります。 メーカーや製品仕様によって推奨条件や表現は様々ですので、十分に理解した上で使用を開始する必要があります。 ■希釈は、重量比か体積比か？ メーカーから希釈倍率の推奨がありますが、重量比か体積比によって比率が変わる場合がありますので注意が必要です。 例）スラリーA（比重1.38）を純水と希釈する場合 1) 重量3倍希釈：10kgのスラリーに対し、20kgの純水で調整 2) 体積3倍希釈：10L（=13.8kg)のスラリーに対し、20Lの純水で調整 ■希釈手順 CMPスラリーには特性を最大限にするよう設計が工夫されており、2液や3液といった梱包形態の製品も存在しています。 スラリーの安定性を担保するなどの理由で、メーカーから希釈手順が推奨されていることがあります。 例）2液性スラリー（A液・B液）と純水を希釈する場合 1) A液と純水を希釈する 2) 1)にB液を添加する メーカーや製品仕様によって様々なケースが考えられますので、詳しくはメーカーにお問い合わせされることをおすすめいたします。

今回はCMPスラリーに用いられる材料のひとつである砥粒について説明します。 ■ スラリー砥粒の種類 現在スラリー用の砥粒として用いられる材料には以下のようなものがある。 1) シリカ(SiO2) 2) セリア(CeO2) 3) アルミナ(Al2O3) 上記のような無機砥粒がほとんどですが、研究レベルでは無機・有機の複合砥粒なども開発されています。 ■ 砥粒の概要と特徴 1) シリカ砥粒 ・コロイダルシリカ：沈殿法やゾルゲル法で合成。形状は球形や異形。 ・フュームドシリカ：炎中にて気相反応で合成。加工能率はコロイダルシリカより高い事が多い。 2) セリア砥粒 ・砥粒自体が化学作用を持つため、SiO2の加工能率が一般的に高い。 ・沈降性が高く、洗浄性が低い。 3) アルミナ砥粒 ・機械研磨作用が強い。粒子径やモース硬度が大きいため、加工能率が高い。 ・沈降性がより高く、スクラッチなどディフェクト性能面では劣る。 スラリー設計において砥粒の選定は非常にキーとなる要素です。 お客様での用途やターゲットを想定して、砥粒を選定しています。

CMPスラリーの構成要素について説明します。 現在、CMP工程に用いられる多くのスラリーは、以下のような構成である。 1) 砥粒： 機械的作用により加工能率を高める。一部、化学的作用を発揮するものも存在する。 2) 薬液・添加剤： 化学的作用により加工能率を高める。特殊な機能や性能を発揮させる。 被研磨物の表面改質、不純物の再付着防止、洗浄性の向上など様々な機能がある。 3) 分散媒： 砥粒成分を均一に分散させ、機械的・化学的作用の媒介を行う。現状では純水がほとんど。 冷却、砥粒の搬送、残渣の排出、潤滑などの役割がある。 各用途にあわせて砥粒や添加剤を最適に選択し、スラリー自体の安定性確保はもちろん、お客差までの性能を最大限に引き上げるような設計を行っています。 次回は、構成要素のひとつである「砥粒」について説明します。

研磨は加工するワークの表面を平坦化あるいは鏡面化する技術です。 「研磨」といっても様々な加工の原理や方法が存在します。 ・化学的研磨：主に化学液のエッチング作用を利用して、ワーク表面の歪みを除去する手法。砥粒を使用しない。例：電解研磨など。 ・機械的研磨：砥石などの微細砥粒を保持した硬質工具による切削作用を利用して、ワークの平坦度または表面の鏡面を得る手法。例：グラインディング(研削)など。 ・化学的機械研磨：研磨液による化学的な溶去作用と、砥粒による機械的な除去作用を組合わせた複合プロセス。CMPに代表されるこの手法は半導体製造工程の平坦化加工に用いられていますが、もともとはシリコンウェーハの鏡面加工技術を応用した技術です。半導体デバイスでの製造工程には1千万分の1mmという原子レベルに達するほどの高精度が要求されています。 その他にも様々な研磨方式が存在していますが、ニッタ・ハースがCMP研磨材料を提供している化学的機械研磨は、もっとも緻密な超精密研磨のひとつです。