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半導体基板の高効率なマイクロ・ナノ加工プロセスを提案。国際学会「International Conference on Planarization/CMP Technology 2018」で大学院機械工学専攻の藤井皐司さんがBest Student Presentation Awardを受賞

受賞した藤井皐司さん(右)10月15日(月)~17日(水)に韓国・ソウルで開催された国際学会「International Conference on Planarization/CMP Technology 2018(ICPT 2018)」において、大学院工学研究科機械工学専攻・博士前期課程1年の藤井皐司さん(畝田研究室)が発表を行い、Best Student Presentation Awardを受賞しました。ICPT2018では130件以上の発表があり、Best Student Presentation Awardを受賞したのは3件で、日本の受賞者は藤井さんのみでした。

ICPTはCMP(※)に関わる世界で唯一の国際会議であり、6つのCMPユーザーズグループ(中国、ヨーロッパ、日本、韓国、台湾、アメリカ)によって2005年から毎年各国(各地域)持ち回りで開催されています。今回のICPT 2018には400名以上が参加し、130件以上の発表が行われました。

受賞した研究内容

現在、世界人口の増加や開発途上国への電力アクセスの拡大によって、電力消費量は年々増加傾向にあります。これに伴い、電力の高効率利用が可能なパワーデバイス基板の需要は急激に増加しています。高効率なパワーデバイスの基板材料として、SiC(Silicon Carbide:シリコンカーバイド)は欠かせない存在です。SiCは高いバンドギャップや熱伝導率を示し、化学的・機械的・熱的にも極めて安定した材料でありますが、その反面、製造プロセスには大幅なコストや時間がかかるという課題があります。

SiC基板の最終仕上げ工程には、CMPが用いられ、高平坦、且つ無擾乱加工が実現されます。現在までに、多くの研究機関で、SiCをはじめとした難加工基板に対する高研磨レートの具現を目的とした、アシスト研磨手法の開発が盛んに行われており、金沢工業大学工学部機械工学科の畝田研究室もその中の一つです。

今回発表を行ったCMPについての研究では、活性ガスを内包させたナノバブル水をスラリー(研磨剤)に添加し、それを供給する装置及びアシスト研磨手法を開発しました。この手法では、活性ガスとナノバブルの酸化効果の相乗効果によって、SiC基板表面の酸化と表面硬度が低下し、その結果、研磨レートの向上が期待されます。また、消耗副資材が比較的安価で、汎用研磨装置にすぐに適用可能なため、低コストで高研磨レートが得られるCMPを容易に実現できます。

なお、この発表を行った研究の一部は科学研究費補助金(期間:平成29年度~平成31年度、課題番号:17K06094)による助成を受けたものです。

論文名:High Efficient CMP Method of SiC by Enhanced Slurry Containing Nano-Bubbles with Active Gas

著者:藤井皐司さん、畝田道雄教授(金沢工業大学)、澁谷和孝さん(連携企業)、中村由夫さん(連携企業)、市川大造さん(連携企業)、石川憲一教授(金沢工業大学)

※ CMP:Chemical Mechanical Planarization/Polishing、化学機械研磨。半導体製造プロセスのキープロセスであり、現在における3次元デバイスやsub-10nmノードを実現するためには欠かせないマイクロ・ナノ加工プロセス。

今回の研究の取り組みは、SDGs(Sustainable Development Goals:持続可能な開発目標)の17の目標のうち、「7 エネルギーをみんなに そしてクリーンに」「9 産業と技術革新の基盤をつくろう」に貢献するものです。SDGsとは、国連に加盟する世界193か国が合意した17の目標、169のターゲットのことです。貧困等の途上国を中心とした社会課題の解決のみならず、気候変動等の先進国・途上国共通の社会課題の解決について、2030年までに達成すべき目標が設定されており、達成するためには政府・国際機関・民間企業・NGO・学術機関・市民等、様々なステークホルダーのパートナーシップが必要となります。金沢工業大学は、2017年12月1日にSDGs推進センターを設立し、全学でSDGsに取り組んでいます。2017年12月26日には、安倍総理大臣を本部長とするSDGs推進本部より、SDGs達成に資する特に顕著な功績があったと認められる団体として、首相官邸にて第1回「ジャパンSDGsアワード」SDGs推進副本部長(内閣官房長官)賞を授与されました。

受賞した藤井皐司さん(右)10月15日(月)~17日(水)に韓国・ソウルで開催された国際学会「International Conference on Planarization/CMP Technology 2018(ICPT 2018)」において、大学院工学研究科機械工学専攻・博士前期課程1年の藤井皐司さん(畝田研究室)が発表を行い、Best Student Presentation Awardを受賞しました。ICPT2018では130件以上の発表があり、Best Student Presentation Awardを受賞したのは3件で、日本の受賞者は藤井さんのみでした。

ICPTはCMP(※)に関わる世界で唯一の国際会議であり、6つのCMPユーザーズグループ(中国、ヨーロッパ、日本、韓国、台湾、アメリカ)によって2005年から毎年各国(各地域)持ち回りで開催されています。今回のICPT 2018には400名以上が参加し、130件以上の発表が行われました。

受賞した研究内容

現在、世界人口の増加や開発途上国への電力アクセスの拡大によって、電力消費量は年々増加傾向にあります。これに伴い、電力の高効率利用が可能なパワーデバイス基板の需要は急激に増加しています。高効率なパワーデバイスの基板材料として、SiC(Silicon Carbide:シリコンカーバイド)は欠かせない存在です。SiCは高いバンドギャップや熱伝導率を示し、化学的・機械的・熱的にも極めて安定した材料でありますが、その反面、製造プロセスには大幅なコストや時間がかかるという課題があります。

SiC基板の最終仕上げ工程には、CMPが用いられ、高平坦、且つ無擾乱加工が実現されます。現在までに、多くの研究機関で、SiCをはじめとした難加工基板に対する高研磨レートの具現を目的とした、アシスト研磨手法の開発が盛んに行われており、金沢工業大学工学部機械工学科の畝田研究室もその中の一つです。

今回発表を行ったCMPについての研究では、活性ガスを内包させたナノバブル水をスラリー(研磨剤)に添加し、それを供給する装置及びアシスト研磨手法を開発しました。この手法では、活性ガスとナノバブルの酸化効果の相乗効果によって、SiC基板表面の酸化と表面硬度が低下し、その結果、研磨レートの向上が期待されます。また、消耗副資材が比較的安価で、汎用研磨装置にすぐに適用可能なため、低コストで高研磨レートが得られるCMPを容易に実現できます。

なお、この発表を行った研究の一部は科学研究費補助金(期間:平成29年度~平成31年度、課題番号:17K06094)による助成を受けたものです。

論文名:High Efficient CMP Method of SiC by Enhanced Slurry Containing Nano-Bubbles with Active Gas

著者:藤井皐司さん、畝田道雄教授(金沢工業大学)、澁谷和孝さん(連携企業)、中村由夫さん(連携企業)、市川大造さん(連携企業)、石川憲一教授(金沢工業大学)

※ CMP:Chemical Mechanical Planarization/Polishing、化学機械研磨。半導体製造プロセスのキープロセスであり、現在における3次元デバイスやsub-10nmノードを実現するためには欠かせないマイクロ・ナノ加工プロセス。

今回の研究の取り組みは、SDGs(Sustainable Development Goals:持続可能な開発目標)の17の目標のうち、「7 エネルギーをみんなに そしてクリーンに」「9 産業と技術革新の基盤をつくろう」に貢献するものです。SDGsとは、国連に加盟する世界193か国が合意した17の目標、169のターゲットのことです。貧困等の途上国を中心とした社会課題の解決のみならず、気候変動等の先進国・途上国共通の社会課題の解決について、2030年までに達成すべき目標が設定されており、達成するためには政府・国際機関・民間企業・NGO・学術機関・市民等、様々なステークホルダーのパートナーシップが必要となります。金沢工業大学は、2017年12月1日にSDGs推進センターを設立し、全学でSDGsに取り組んでいます。2017年12月26日には、安倍総理大臣を本部長とするSDGs推進本部より、SDGs達成に資する特に顕著な功績があったと認められる団体として、首相官邸にて第1回「ジャパンSDGsアワード」SDGs推進副本部長(内閣官房長官)賞を授与されました。

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