福田  明

Fukuda  Akira
学科

機械電気工学科

職名

教授

学位

博士(工学)

校務

校長補佐(研究推進室長),2年担任

クラブ顧問

硬式野球部

専門分野

計算力学,精密加工学

研究テーマ

半導体デバイス研磨に関する研究

リサーチマップURL

https://researchmap.jp/a-fukuda_tokuyama/

教育ポリシー
教育活動の考え方

社会で活躍できる技術者を育成するために,授業等を通して高専生として相応の専門知識・技能を身に付けさせるとともに,課外活動等を通して自主性・積極性・責任感・勤勉性・粘り強さ・コミュニケーション力などの非認知能力の涵養の手助けをする.

授業への取り組み

高専生として相応の専門知識・技能を身に付けさせるために,授業中に演習問題を実施したり,宿題を課したりすることで,単に暗記するだけではなく自ら考える力を養えるように工夫する.

研究ポリシー

外部資金を獲得して研究を継続できるように努める.


授業科目
  • 基礎設計製図Ⅰ(1年)
  • 材料力学Ⅰ(3年)
  • 材料力学Ⅱ(4年)
  • 計算力学(5年)
  • 有限要素法(選択)(5年)
  • 工学セミナー(4年)
  • 卒業研究(5年)
  • 弾性力学(専攻科1年)
  • 英語購読(専攻科1年)
  • 機械制御工学専攻総合実験(専攻科1年)
  • 応用研究(専攻科1年)
  • CAE(専攻科2年)
  • 特別研究(専攻科2年)
  • 加工学(2年)
  • 技術者倫理(5年)
  • 微分積分学Ⅰ(4年)
学歴
平成 6年 3月 徳山工業高等専門学校 機械電気工学科卒業
平成 8年 3月 豊橋技術科学大学 工学部エネルギー工学課程卒業
平成10年 3月 豊橋技術科学大学 大学院工学研究科 修士課程  修士(工学)
平成22年 3月 九州大学 大学院工学府 博士後期課程 知能機械システム専攻修了 博士(工学)
職歴
平成10年 4月 株式会社荏原製作所(平成11年3月まで)
平成11年 4月 株式会社荏原総合研究所(平成21年3月まで)
平成21年 4月 株式会社荏原製作所 精密・電子事業カンパニー (平成24年7月まで)
平成24年 8月 徳山工業高等専門学校 機械電気工学科 准教授(令和3年3月まで)
令和 3年 4月 徳山工業高等専門学校 機械電気工学科 教授(現在に至る)
学会及び社会活動
平成10年 9月 日本機械学会 会員(現在に至る)
平成11年12月 日本液体微粒化学会 会員(現在に至る)
平成13年 4月 精密工学会 プラナリゼーションCMPとその応用技術専門委員会 委員(現在に至る)
平成13年 5月 精密工学会 プラナリゼーションCMPとその応用技術専門委員会 ホームページ検討部会 委員 (平成29年2月まで)
平成16年 5月 精密工学会 会員(現在に至る)
平成18年12月 電子情報技術産業協会 次世代ウェーハ技術小委員会 委員(平成20年3月まで)
平成20年 7月 砥粒加工学会 会員(現在に至る)
平成23年 3月 日本機械学会 関東支部 商議員(平成24年7月まで)
平成24年 4月 日本機械学会 校閲委員(平成26年3月まで)
賞罰
平成13年 5月 International Conference on Fundamentals of Adsorption 7 Best Poster Award受賞
平成18年 7月 株式会社荏原総合研究所 総研賞受賞
教育上の能力に関する事項
教育方法の実践例
該当なし
 
作成した教科書・教材
本科授業「加工学」の授業教材 令和4年2月

複合分野の基礎となる基本的素養を身につけるために,加工学の基礎について以下の内容を含む授業教材を作成した. 1.導入,2.鋳造,3.溶接,4.塑性加工,5.切削加工,6.砥粒加工

専攻科授業「機械制御工学総合実験」の授業教材 令和2年12月

複合分野における実践力を身につけるために,マルチコプター(ドローン)の強度解析を題材とした以下の内容を含む授業教材を作成した. 1.導入,2.ドローンのフレームの3次元モデルの準備,3.ドローンのフレームに作用する応力,フレームの曲げ剛性,固有振動数,ねじり剛性の解析,4.部材の材料を変えた場合,5.結果のまとめとレポートの作成,学習シート

本科授業「校外実習Ⅰ」代替プログラムの授業教材 令和2年8月

学生が自分のキャリア形成の参考になる活動を主体的に行うために,以下の内容を含む授業教材を作成した. 1.代替プログラムの説明,2.自己分析ガイダンス,3.業界・企業研究ガイダンス,4.履歴書ガイダンス,5.OB・OGインタビュー(面談)準備,企業研究シート

本科授業「基礎設計製図Ⅰ」の配布プリント,OHP教材,課題教材 令和2年4月

機械製図の基礎と製作図の作成についての知識・技術の習得に関して,実教出版「機械製図」(検定教科書 工業302)に沿って学習するために,以下の内容を含む配布プリントとOHP教材,課題教材を作成した. 1.機械製図と規格,2.製図用具とその使い方,3.図面に用いる文字と線,4.基礎的な図形のえがき方,5.投影図のえがき方,6.立体的な図示法,7.製作図のあらまし,8.図形の表し方,9.寸法記入法,10.公差・表面性状

本科授業「コンピュータ基礎」の配布プリント兼OHP教材,課題教材 兼 本科授業「計算力学」自主学習教材 平成29年7月

コンピュータリテラシー習得の一環として,表計算ソフトを使いこなすための基礎を習得するために,Microsoft Excelを対象とした以下の内容を含む配布プリント兼OHP教材,課題教材を作成した. 1.Microsoft Excelの紹介,2.表,3.表計算,4.棒グラフ,5.円グラフ,6.折れ線グラフ,7.Excel関数,8.散布図(X-Yグラフ),9.大きい表,10.データ集計,11.集計結果を使ったグラフ

本科授業「計算力学」のOHP教材と課題教材 平成28年2月

コンピュータの使用を前提とした計算理論を学習するために,以下の内容を含むOHP教材を作成した.また,内容の理解を深めるために,マイクロソフトエクセルを用いた11個の課題教材を作成した. 1.ガイダンス,2~5.差分法,6~9.マトリックス構造解析,10~11.弾性体の基礎方程式と仮想仕事の原理,12~14.有限要素法と2次元弾性問題の解析

本科授業「材料力学Ⅱ」の配布プリント兼OHP教材 平成27年2月

材料力学Ⅱで学ぶ曲げ,ねじり,座屈について,以下の内容を含む配布プリント兼OHP教材を作成した. 1~2.SFD, BMD,5.QとMの一般的な関係,6.曲げ応力,7~12.断面二次モーメント,図心,断面係数,16~20.たわみ曲線,21.平等強さの梁,24~25.不静定梁,26~28.ねじり,29.長柱の座屈

専攻科授業「弾性力学」の配布プリント兼OHP教材 平成26年2月

応力集中および応力場の概念を理解し、基本的な弾性問題の解を複雑な実際問題に応用し強度評価を行う手法について学習するために、以下の内容を含む配布プリント兼OHP教材を作成した. 1.導入,2.3次元問題における応力,3.3次元問題におけるひずみ,4.3次元問題における 構成式と弾性破損の法則, 弾性力学の問題の解法,5.円柱座標系における基礎式,2次元問題における基礎式,6.エアリーの応力関数,7.極座標系における応力関数,10.孔および切欠きによる応力集中,11.重ね合せの原理,12.き裂の応力場と応力拡大係数,13.一様断面棒のねじり

本科授業「材料力学Ⅰ」の配布プリント兼OHP教材 平成26年2月

材料力学Ⅰで学ぶ引張圧縮と曲げについて、以下の内容を含む配布プリント兼OHP教材を作成した. 1.授業の導入と垂直応力,2.フックの法則,歪,3.剪断応力,剪断歪,許容応力,安全率,4.打抜きパンチの問題,断面が変化する棒の引張り ,5.トラス,6.薄肉容器,7.自重を受ける物体,慣性力を受ける物体,9.遠心力を受ける物体,10.不静定問題,熱応力,11.曲げの基礎,12~14.SFD, BMD

専攻科授業「CAE」のテキスト 平成25年2月

構造解析および熱流体解析の基本的な問題についてコンピュータ上でシミュレーションを行い、解析結果の妥当性を評価し,主要な設計パラメータを見出す過程を修得させるために,以下の内容を含むテキストを作成した. 1.設計とCAE,2.有限要素法の基礎,3.梁のたわみと応力の計算,4.薄板のたわみと応力の計算,5.ねじりの解析,6.遠心力の解析,7.梁の固有値解析,8.ヘリコプターのロータの固有値解析と強度解析,9.CFDの基礎,10.広がり管流れの解析,11.電子回路筐体の熱流体解析,12.円柱周りの流れ解析

学校の評価
別紙の通り

実務経験 特記事項
該当なし
 
その他
該当なし
 
職務上の能力に関する事項
資格・免許
日本機械学会計算力学技術者2級(熱流体力学分野の解析技術者)第10-THFL2-0034号 平成23年1月25日(更新手続きをしなかったため現在は失効)

基本的な流体力学,熱力学(伝熱学を含む)の問題に対して,単相の非圧縮性流/圧縮性流/層流/乱流の範囲において正しく解析問題を設定することができ,解析方法の内容を理解しており,さらに解析結果の信頼性を自分自身で検証することができる.

日本機械学会計算力学技術者2級(固体力学分野の有限要素法解析技術者)第07-SFEM2-00004号 平成20年1月31日(更新手続きをしなかったため現在は失効)

基本的な固体力学の問題に対して,線形弾性の範囲において正しく解析問題を設定することができ,線形弾性の有限要素法解析の内容を理解しており,さらに解析結果の信頼性を自分自身で検証することができる.

第一種情報処理技術者 第13205770号 平成12年6月30日

システム開発・保守・運用に関する業務内容及び背景となる技術基盤についての知識をもち、上位技術者の指示/レビュー結果を的確に受け止める能力をもつ。プログラム設計、作成においては、アルゴリズムを設定する能力と、与えられたシステム環境の理解とツールを駆使する能力をもつ。

第二種情報処理技術者 第23106828号 平成11年6月4日

コンピュータ並びに情報システムに関する基礎的用語、表記法を理解し、プログラムの作成~単体テスト及びそれに必要なシステム開発環境を利用・操作できる能力が要求される。

特許等
United States Patent 8,965,555 Dressing method, method of determining dressing conditions, program for determining dressing conditions, and polishing apparatus 平成27年2月24日登録 (平成21年9月24日出願)

(全体概要) 従来よりも精度の高いシミュレーションを用いてドレッシング条件を決定することにより,予測した削れ量に十分に近い削れ量で研磨部材をドレッシングすることができる方法を提供する.本発明のドレッシング方法は,研磨部材の表面でのダイヤモンドドレッサの摺動距離分布をシミュレーションすることにより決定されるドレッシ ング条件で研磨部材をドレッシングする.前記シミュレーションは,ダイヤモンドドレッサの表面に配置されたダイヤモンド粒子の研磨部材への食い込みを考慮するシミュレーションである. (担当部分概要) 全体概要に同じ.全てのクレームと明細書の原案執を担当. (発明者名:Akira Fukuda,Yoshihiro Mochizuki,Yutaka Wada,Yoichi Shiokawa,Hirokuni Hiyama)筆頭論文

United States Patent 8,655,478 DRESSING METHOD, METHOD OF DETERMINING DRESSING CONDITIONS, PROGRAM FOR DETERMINING DRESSING CONDITIONS, AND POLISHING APPARATUS 平成26年2月18日登録 (平成21年9月24日出願)

(全体概要) 従来よりも精度の高いシミュレーションを用いてドレッシング条件を決定することにより,予測した削れ量に十分に近い削れ量で研磨部材をドレッシングすることができる方法を提供する.本発明のドレッシング方法は,研磨部材の表面でのダイヤモンドドレッサの摺動距離分布をシミュレーションすることにより決定されるドレッシ ング条件で研磨部材をドレッシングする.前記シミュレーションは,ダイヤモンドドレッサの表面に配置されたダイヤモンド粒子の研磨部材への食い込みを考慮するシミュレーションである. (担当部分概要) 全体概要に同じ.全てのクレームと明細書の原案執筆および拒絶対応を担当. (発明者名:Akira Fukuda,Yoshihiro Mochizuki,Yutaka Wada,Yoichi Shiokawa,Hirokuni Hiyama)筆頭論文

特許第5,415,735号 ドレッシング方法,ドレッシング条件の決定方法,ドレッシング条件決定プログラム,および研磨装置 平成25年11月22日登録 (平成20年9月26日出願)

(全体概要) 従来よりも精度の高いシミュレーションを用いてドレッシング条件を決定することにより,予測した削れ量に十分に近い削れ量で研磨部材をドレッシングすることができる方法を提供する.本発明のドレッシング方法は,研磨部材の表面でのダイヤモンドドレッサの摺動距離分布をシミュレーションすることにより決定されるドレッシ ング条件で研磨部材をドレッシングする.前記シミュレーションは,ダイヤモンドドレッサの表面に配置されたダイヤモンド粒子の研磨部材への食い込みを考慮するシミュレーションである. (担当部分概要) 全体概要に同じ.全てのクレームと明細書の原案執筆および拒絶対応を担当. (発明者名:福田明,望月宣宏,和田雄高,塩川陽一,檜山浩國)筆頭論文

特開2013-201418 基板処理方法 平成25年10月3日公開 (平成24年2月24日出願)

(全体概要) 液処理の際に、疎水性の性状を有する基板の表面を処理液で完全に濡れた状態にしておくことで、ウォーターマークの発生を抑制できるようにする。 略水平に回転させた基板の表面の略中心に処理液を供給して基板を処理する基板処理方法であって、基板表面に供給されて保持される処理液の該表面に対する接触角に対応した、基板表面に保持される処理液の液切れまたは部分的な乾燥を防止できる基板の回転速度と基板表面への処理液の供給流量との関係から、基板の回転速度と基板表面への処理液の供給流量を決定し、決定された回転速度で基板を回転させながら、決定された流量の処理液を基板表面の略中心に供給する。 (担当部分概要) 全体概要に同じ.全てのクレームと明細書の原案執筆を担当. (発明者名:福田明,福永明)筆頭論文

US出願 20130220382 SUBSTRATE PROCESSING METHOD 平成25年8月29日公開 (平成25年2月12日出願) (優先権日:平成24年2月24日)

(全体概要) 液処理の際に、疎水性の性状を有する基板の表面を処理液で完全に濡れた状態にしておくことで、ウォーターマークの発生を抑制できるようにする。 略水平に回転させた基板の表面の略中心に処理液を供給して基板を処理する基板処理方法であって、基板表面に供給されて保持される処理液の該表面に対する接触角に対応した、基板表面に保持される処理液の液切れまたは部分的な乾燥を防止できる基板の回転速度と基板表面への処理液の供給流量との関係から、基板の回転速度と基板表面への処理液の供給流量を決定し、決定された回転速度で基板を回転させながら、決定された流量の処理液を基板表面の略中心に供給する。 (担当部分概要) 全体概要に同じ.全てのクレームと明細書の原案執筆を担当. (発明者名:FUKUDA Akira,FUKUNAGA Akira)筆頭論文

European Patent 1,851,002 Polishing apparatus and polishing method 平成23年10月19日登録

(全体概要) ロールオフがあっても歩留まりよく研磨できる研磨装置を提供すること.研磨部材(研磨パッド)と保持部材(トップリング)に保持されたウェーハとの間に圧力を加えつつ研磨部材とウェーハとを相対運動させてウェーハを研磨する研磨装置は,ウェーハを保持するトップリングと,リテーナリングの支持面が研磨パッドを支持する支持圧力を調整 するための圧力調整機構と,ウェーハのロールオフ量に基づいて支持圧力が所望の圧力となるように圧力調整機構を制御する制御部とを具備する.トップリングは,ウェーハを研磨パッドに押付けるエアバッグと,ウェーハを取り囲むリテーナリングと,リテーナリングを押すエアバッグとを備える. (担当部分概要) 全体概要に同じ.全てのクレームと明細書の原案執筆,拒絶対応を担当. (発明者名:Fukuda Akira, Mochizuki Yoshihiro, Hirokawa Kazuto)筆頭論文

United States Patent 8,002,607 Polishing apparatus and polishing method 平成23年8月23日登録

(全体概要) ロールオフがあっても歩留まりよく研磨できる研磨装置を提供すること.研磨部材(研磨パッド)と保持部材(トップリング)に保持されたウェーハとの間に圧力を加えつつ研磨部材とウェーハとを相対運動させてウェーハを研磨する研磨装置は,ウェーハを保持するトップリングと,リテーナリングの支持面が研磨パッドを支持する支持圧力を調整 するための圧力調整機構と,ウェーハのロールオフ量に基づいて支持圧力が所望の圧力となるように圧力調整機構を制御する制御部とを具備する.トップリングは,ウェーハを研磨パッドに押付けるエアバッグと,ウェーハを取り囲むリテーナリングと,リテーナリングを押すエアバッグとを備える. (担当部分概要) 全体概要に同じ.全てのクレームと明細書の原案執筆,拒絶対応を担当. (発明者名:Fukuda Akira, Mochizuki Yoshihiro, Hirokawa Kazuto)筆頭論文

United States Patent 7,976,358 Polishing apparatus and polishing method 平成23年7月12日登録

(全体概要) ロールオフがあっても歩留まりよく研磨できる研磨装置を提供すること.研磨部材(研磨パッド)と保持部材(トップリング)に保持されたウェーハとの間に圧力を加えつつ研磨部材とウェーハとを相対運動させてウェーハを研磨する研磨装置は,ウェーハを保持するトップリングと,リテーナリングの支持面が研磨パッドを支持する支持圧力を調整 するための圧力調整機構と,ウェーハのロールオフ量に基づいて支持圧力が所望の圧力となるように圧力調整機構を制御する制御部とを具備する.トップリングは,ウェーハを研磨パッドに押付けるエアバッグと,ウェーハを取り囲むリテーナリングと,リテーナリングを押すエアバッグとを備える. (担当部分概要) 全体概要に同じ.全てのクレームと明細書の原案執筆,拒絶対応を担当. (発明者名:Fukuda Akira, Mochizuki Yoshihiro, Hirokawa Kazuto)筆頭論文

United States Patent 7,967,660 Polishing apparatus and polishing method 平成23年6月28日登録

(全体概要) ロールオフがあっても歩留まりよく研磨できる研磨方法を提供すること.ウェーハのロールオフ量に基づいて支持圧力が所望の圧力となるように圧力調整機構を制御して研磨することを特徴とする研磨方法. (担当部分概要) 全体概要に同じ.全てのクレームと明細書の原案執筆,拒絶対応を担当. (発明者名:Fukuda Akira, Mochizuki Yoshihiro, Hirokawa Kazuto)筆頭論文

特許第4,762,647号 研磨装置及び研磨方法 平成23年6月17日登録

(全体概要) 研磨部材と保持部材とを有する研磨部を備え,前記研磨部材と前記保持部材に保持された研磨対象物との間に圧力を加えつつ,前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する研磨装置であって,前記研磨対象物の研磨中に前記研磨部材が該研磨対象物からはみ出したときに,前記研磨部材のはみ出した部分の少なくとも一部を支持するための支持面を有する支持部材と,前記支持部材の前記支持面における支持圧力を調整するための圧力調整機構と,前記研磨対象物のロールオフ量自体,ロールオフ量及び/又はロールオフ量を加工して得た情報により,前記支持圧力が所望の圧力となるように前記圧力調整機構を制御する制御部とを具備することを特徴とする研磨装置. (担当部分概要) 全体概要に同じ.全てのクレームと明細書の原案執筆,拒絶対応を担当. (発明者名:福田明,望月宣宏,廣川一人) 筆頭論文

特許第4,689,367号 研磨プロファイル又は研磨量の予測方法,研磨方法及び研磨装置,プログラム,記憶媒体 平成23年2月25日登録

(全体概要) 研磨部材の消耗度によって経時的に変化する研磨プロファイルからのデータに基づいて,研磨部材の状態に合わせて自動的に研磨条件を再設定することにより,研磨部材の延命化を図るとともに,一層精度の高い平坦性を得ることのできるようにする. 少なくとも2つの押圧部分を有し,該押圧部分ごとに任意の圧力を研磨対象物に加えることができるトップリングを有する研磨装置を用いて前記研磨対象物を研磨する時の研磨プロファイル又は研磨量を予測する方法であって,押圧部分が研磨対象物の対応エリアを押圧する裏面圧力を設定するステップと,設定された裏 面圧力から研磨対象物が研磨面を押圧する押圧力分布を予測するステップと,予測された押圧力分布から研磨対象物の研磨プロファイル又は研磨量の予測値を求めるステップとを備える. (担当部分概要) 全体概要に同じ.全てのクレーム原案に関与し,拒絶対応を担当. (発明者名:望月宣宏,戸川哲二,福田明,辻村学,檜山浩国,廣川一人)

Chinese Patent 101128285号 Polishing apparatus and polishing method 平成22年10月13日

(全体概要) ロールオフがあっても歩留まりよく研磨できる研磨装置を提供すること.研磨部材(研磨パッド)と保持部材(トップリング)に保持されたウェーハとの間に圧力を加えつつ研磨部材とウェーハとを相対運動させてウェーハを研磨する研磨装置は,ウェーハを保持するトップリングと,リテーナリングの支持面が研磨パッドを支持する支持圧力を調整 するための圧力調整機構と,ウェーハのロールオフ量に基づいて支持圧力が所望の圧力となるように圧力調整機構を制御する制御部とを具備する.トップリングは,ウェーハを研磨パッドに押付けるエアバッグと,ウェーハを取り囲むリテーナリングと,リテーナリングを押すエアバッグとを備える. (担当部分概要) 全体概要に同じ.全てのクレームと明細書の原案執筆,拒絶対応を担当. (発明者名:Fukuda Akira, Mochizuki Yoshihiro, Hirokawa Kazuto)筆頭論文

特開2009-295914 研磨パッド,並びに電解複合研磨装置及び電解複合研磨方法 平成21年12月17日公開

(全体概要) 研磨パッドの回転速度を通常使用される回転速度である25rpm~150rpmの範囲で設定すれば,加工速度の変化が許容される変化割合よりも小さくなる研磨パッド,並びに電解複合研磨装置及び電解複合研磨方法を提供する.基板表面の金属膜の電解複合研磨に使用される電解複合研磨装置の対向電極上に設置される貫通孔を有する研磨パッドであって,貫通孔の孔径Dが0.1mm~5mm,厚さhが0.5mm~5mm,かつ孔径の2乗/厚さ(D2/h)が0.002mm~50mmの範囲であることを特徴とする. (担当部分概要) 全体概要に同じ.全てのクレームと明細書の原案執筆を担当. (発明者名:福田明,王新明,鈴木作,小寺章,當間康,檜山浩國)筆頭論文

United States Patent 7,361,076 Method for estimating polishing profile or polishing amount, polishing method and polishing apparatus 平成20年4月22日登録

(全体概要) 研磨部材の消耗度によって経時的に変化する研磨プロファイルからのデータに基づいて,研磨部材の状態に合わせて自動的に研磨条件を再設定することにより,研磨部材の延命化を図るとともに,一層精度の高い平坦性を得ることのできるようにする. 少なくとも2つの押圧部分を有し,該押圧部分ごとに任意の圧力を研磨対象物に加えることができるトップリングを有する研磨装置を用いて前記研磨対象物を研磨する時の研磨プロファイル又は研磨量を予測する方法であって,押圧部分が研磨対象物の対応エリアを押圧する裏面圧力を設定するステップと,設定された裏 面圧力から研磨対象物が研磨面を押圧する押圧力分布を予測するステップと,予測された押圧力分布から研磨対象物の研磨プロファイル又は研磨量の予測値を求めるステップとを備える. (担当部分概要) 全体概要に同じ.全てのクレーム原案に関与. (発明者名:Sakurai Kunihiko, Togawa Tetsuji, Mochizuki Yoshihiro, Fukuda Akira, Hiyama Hirokuni, Hirokawa Kazuto, Tsujimura Manabu)

特開2007-290111 研磨方法および研磨装置 平成19年11月8日公開

(全体概要) 研磨対象物が大口径であっても,研磨部材表面に付着した異物を原因として研磨対象物の研磨後の表面にスクラッチが生じることを抑制することにより研磨対象物の歩留まりが低下することを抑制できるようにする.研磨部材と研磨対象物との間に圧力を加えつつ,前記研磨部材と前記研磨対象物とを相対運動させて前記研磨対象物を研磨する研磨方法であって,研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を特定し,研磨部材表面の異物付着位置または異物付着範囲を重点的に洗浄する. (担当部分概要) 全体概要に同じ.全てのクレームと明細書の原案執筆を担当. (発明者名:福田明,檜山浩國,辻村学) 筆頭論文

United States Patent 7,234,999 Method for estimating polishing profile or polishing amount, polishing method and polishing apparatus 平成19年6月26日登録

(全体概要) 研磨部材の消耗度によって経時的に変化する研磨プロファイルからのデータに基づいて,研磨部材の状態に合わせて自動的に研磨条件を再設定することにより,研磨部材の延命化を図るとともに,一層精度の高い平坦性を得ることのできるようにする. 少なくとも2つの押圧部分を有し,該押圧部分ごとに任意の圧力を研磨対象物に加えることができるトップリングを有する研磨装置を用いて前記研磨対象物を研磨する時の研磨プロファイル又は研磨量を予測する方法であって,押圧部分が研磨対象物の対応エリアを押圧する裏面圧力を設定するステップと,設定された裏 面圧力から研磨対象物が研磨面を押圧する押圧力分布を予測するステップと,予測された押圧力分布から研磨対象物の研磨プロファイル又は研磨量の予測値を求めるステップとを備える. (担当部分概要) 全体概要に同じ.全てのクレーム原案に関与. (発明者名:Sakurai Kunihiko, Togawa Tetsuji, Mochizuki Yoshihiro, Fukuda Akira, Hiyama Hirokuni, Hirokawa Kazuto, Tsujimura Manabu)

United States Patent 7,150,673 Method for estimating polishing profile or polishing amount, polishing method and polishing apparatus 平成18年12月19日登録

(全体概要) 研磨部材の消耗度によって経時的に変化する研磨プロファイルからのデータに基づいて,研磨部材の状態に合わせて自動的に研磨条件を再設定することにより,研磨部材の延命化を図るとともに,一層精度の高い平坦性を得ることのできるようにする. 少なくとも2つの押圧部分を有し,該押圧部分ごとに任意の圧力を研磨対象物に加えることができるトップリングを有する研磨装置を用いて前記研磨対象物を研磨する時の研磨プロファイル又は研磨量を予測する方法であって,押圧部分が研磨対象物の対応エリアを押圧する裏面圧力を設定するステップと,設定された裏 面圧力から研磨対象物が研磨面を押圧する押圧力分布を予測するステップと,予測された押圧力分布から研磨対象物の研磨プロファイル又は研磨量の予測値を求めるステップとを備える. (担当部分概要) 全体概要に同じ.全てのクレーム原案に関与. (発明者名:Sakurai Kunihiko, Togawa Tetsuji, Mochizuki Yoshihiro, Fukuda Akira, Hiyama Hirokuni, Hirokawa Kazuto, Tsujimura Manabu)

特開2006-114861 研磨装置及び研磨方法 平成18年4月27日公開

(全体概要) 機械的強度が低い絶縁材料を使用した場合の配線の欠落を防止することができる研磨装置及び研磨方法を提供する.本発明の研磨装置は,研磨パッドと,基板を研磨パッドに摺接させて該基板を研磨する基板保持部と,基板と研磨パッドとの真実接触面積が大きくなるように研磨パッドをドレッシングするドレッサーとを備えた.ドレッサーの一構成例は,研磨パッドの表面に形成された複数の突出部の高さが略均一となるように研磨パッドをドレッシングするように構成される. (担当部分概要)請求項9,10,18~31 被研磨物を有する基板を所定の研磨圧力で研磨面に押し付けて研磨する研磨方法であって,被研磨物の表面形状が予め設定された基準を満たしているか否かを判断し,前記判断の結果に基づいて研磨圧力を決定し, 前記決定された研磨圧力で基板を研磨面に押し付けて基板を研磨することを特徴とする研磨方法. (発明者名:小寺雅子,望月宣宏,福田明,小寺章,檜山浩国,辻村学)

特開2005-205544 砥石の製造方法,及び砥石,並びに該砥石を備えた研磨装置 平成17年8月4日

(全体概要) 研磨液に可溶な粒子を,研磨液に不溶な樹脂によって実用的な被覆樹脂の厚さで完全に被覆し,マイクロカプセルの形態として砥石内に含有させることができる砥石の製造方法,加えて研磨装置を提供する.砥粒には酸化セリウムからなる砥粒の造粒物,バインダにはエポキシ樹脂,可溶性粒子(固体粒子)には予め乾燥粉末化した界面活性剤, 可溶性粒子に付着させる樹脂にはアクリル樹脂を用いた.界面活性剤にアクリル樹脂を付着させる工程は,気中懸濁法により,界面活性剤に対して 3.0wt%のアクリル樹脂を付着させた.これらを混合して加熱加圧成形し,可溶性粒子(界面活性剤)が封入されたマイクロカプセルを含有する砥石を得た. (担当部分概要) 全体概要に同じ.全てのクレームと明細書の原案執筆を担当. (発明者名:福田明,檜山浩國)筆頭論文

特開2004-34173 固定砥粒研磨工具 平成16年2月5日

(全体概要) 被研磨面に発生する穴形状の転写やスクラッチ(キズ)などの欠陥の低減を,各種の研磨対象物に対して達成することができ,且つ環境問題やコスト負荷の小さい固定砥粒研磨工具を提供する.砥粒と,バインダ樹脂と,気孔とから構成される固定砥粒研磨工具において,バインダ樹脂には多孔質である部分が散在している.また,砥粒と,薬剤と,これらを結合するバインダ樹脂と,気孔とから構成される固定砥粒研磨工具において,バインダ樹脂には多孔質である部分が散在して いる. (担当部分概要) 全体概要に同じ.全てのクレームと明細書の原案執筆を担当. (発明者名:福田明,廣川一人,檜山浩国) 筆頭論文

特開2004-34159 研磨工具のドレッシング方法及びドレッシング装置及び研磨装置 平成16年2月5日

(全体概要) 化学機械研磨(CMP)用研磨工具の表面に好適な大きさの凹凸を容易に形成でき,ドレッシング装置の長寿命化が図れる研磨工具のドレッシング方法及びドレッシング装置及び研磨装置を提供すること.研磨装置の固定砥粒研磨工具の表面をドレッシング装置によってドレッシングすることで凹凸を形成する.ドレッシング装置は固定砥粒研磨工具の表面にレーザー光線を照射して凹凸を形成するレーザー加工手段によって構成する.ドレッシング装置はレーザー加工手段の他に,固定砥粒研磨工具の表面に微紛を吹き付けて凹凸を形成するブラスト加工手段や,スタンプの表面に設けた凹凸形状を固定砥粒研磨工具の表面に押し付けることで凹凸形状を固定砥粒研磨工具の表面に転写するスタンプ加工手段によって構成してもよい. (担当部分概要) 全体概要に同じ.全てのクレームと明細書の原案執筆を担当. (発明者名:福田明,檜山浩国,小寺章,廣川一人,赤塚朝彦,佐々木達也)筆頭論文

実務経験 特記事項
大学との共同研究 Study on Disappearance Phenomena of Liquid Film and Droplets at Spin Drying Process 平成25年8月

成果を国際シンポジウムで発表 17th International Symposium on Chemical-Mechanical Planarization Session V-1 (全体概要) 近年,半導体集積回路の高密度化や多層化が進みつつあるが,その製造工程でウェーハの洗浄技術が重要になっている.現在,積層されたデバイス表面を化学的機械研磨(CMP)で研磨し,その後に試薬および純水を用いて洗浄する方法が多用されている.この方法では,洗浄後にウェーハを高速回転させ,洗浄水を吹き飛ばして乾燥を行うが,その際にウェーハ表面に多数の液滴が残る現象が見られる.本研究では,回転ウェーハの洗浄工程における液膜形成の流れの可視化を行い,接触角と液膜の形成・除去過程との関係を調べた.また,種々の膜付きSiウェーハ表面上の微小液滴が自然蒸発する様子を撮影し,液滴蒸発過程とウォーターマーク生成過程を観察した. (担当部分概要) 全体概要に同じ.研究企画,研究指導を担当. (著者名:Kenji Amagai, Kazuki Matsumoto, Takayoshi Kuribara, Hirokuni Hiyama, Akira Fukunaga, Akira Fukuda, Hiroshi Nakamura)

研究開発 Influence of Wafer Edge Geometry on Removal Rate Profile in Chemical Mechanical Polishing: Wafer Edge Roll-Off and Notch 平成24年5月

成果を雑誌で発表 Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 51 pp.05EF01-1~05EF01-5 (全体概要) CMPプロセスにおいて,ウェーハエッジ近くまで均一に研磨することは,エッジ除外領域の縮小と歩留りの向上に重要である.本研究では,ウェーハエッジ形状が研磨レート分布に及ぼす影響について,特にウェーハエッジロールオフとノッチに着目して調べた.その結果,ウェーハエッジロールオフやノッチの存在範囲よりも大きな範囲にまで影響が及ぶことを確認した.また,ノッチの影響を小さくするための小ノッチを提案し,FEM解析による検討結果を示した. (担当部分概要)pp.05EF01-1~05EF01-5 全体概要に同じ.FEM解析,結果整理,考察,論文執筆を担当. (著者名:Akira Fukuda, Tetsuo Fukuda, Akira Fukunaga, and Manabu Tsujimura)筆頭論文

大学との共同研究 回転円板上の液膜挙動に与える接触角の影響 平成24年3月

成果を学会で発表 日本機械学会関東支部第18期総会講演会講演論文集 pp.513~514 (全体概要) 近年,半導体集積回路の高密度化や多層化が進みつつあるが,その製造工程でウェーハの洗浄技術が重要になっている.現在,積層されたデバイス表面を化学的機械研磨(CMP)で研磨し,その後に試薬および純水を用いて洗浄する方法が多用されている.この方法では,洗浄後にウェーハを高速回転させ,洗浄水を吹き飛ばして乾燥を行うが,その際にウェーハ表面に多数の液滴が残る現象が見られる.本研究では,回転ウェーハの洗浄工程における液膜形成の流れの可視化を行い,接触角と液膜の形成・除去過程との関係を調べた. (担当部分概要)pp. 513~514 全体概要に同じ.研究企画,研究指導及び予稿論文チェックを担当. (著者名:栗原崇悦,天谷賢児,檜山浩國,福永明,福田明,中村弘志)

大学との共同研究 Siウェーハにおける液滴蒸発過程とウォーターマーク生成の観察 平成24年3月

成果を学会で発表 日本機械学会関東支部第18期総会講演会講演論文集 pp.511~512 (全体概要) 半導体デバイスの高集積化・多層配線化に伴い,半導体製造プロセスにおいて,化学的機械研磨(CMP)は必須のプロセスとなっている.CMP処理後の洗浄・乾燥工程ではスピン乾燥が行われているが,ウェーハ表面に液滴が残留すると,デバイスの電気特性に悪影響を及ぼすとされるウォーターマークが生成される.しかし,ウェーハ上の液滴蒸発過程やウォーターマーク生成条件は十分に明らかになっていない.本研究では,種々の膜付きSiウェーハ表面上の微小液滴が自然蒸発する様子を撮影し,液滴蒸発過程とウォーターマーク生成過程を観察した. (担当部分概要)pp. 511~512 全体概要に同じ.研究企画,研究指導及び予稿論文チェックを担当. (著者名:松本和樹, 天谷賢児, 檜山浩国, 福永明, 福田明, 中村弘志)

研究開発 Influence of Wafer Edge Geometry on CMP Removal Rate Profile - About Wafer Edge Roll-Off and Notch - 平成23年9月

成果を国際会議で発表 Advanced Metallization Conference 2011: 21st Asian Session pp.120~121 (ポスター発表) (全体概要) 1枚のウェーハからより多くのデバイスを製造するには,チップ面積の縮小とエッジ除外領域の狭小化,ならびに歩留りの向上が重要である.CMPプロセスにおいては,エッジ除外領域の狭小化や歩留りの向上のために,ウェーハエッジ近くまで均一に研磨することが重要な課題となっている.本研究では,研磨レート分布に影響を及ぼすと考えられるウェーハエッジに特徴的な形状,ウェーハエッジロールオフとノッチについて,研磨レート分布への影響を実験により調べた.その結果,ウェーハエッジロールオフとノッチの,研磨レート分布への影響範囲が明らかになった. (担当部分概要)pp.120~121 全体概要に同じ.FEM解析,結果整理,考察,執筆,学会発表を担当. (著者名:Akira Fukuda, Tetsuo Fukuda, Akira Fukunaga, and Manabu Tsujimura)筆頭論文

大学との共同研究 シリコンウェーハ上の液滴蒸発過程の観察 平成23年9月

成果を学会で発表 2011年日本機械学会関東支部ブロック合同講演会講演論文集 pp.5~6 (全体概要) 半導体デバイスの高集積化・多層配線化に伴い,製造プロセスにおいて,化学的機械研磨(CMP)は必須のプロセスとなっている.CMP処理後の洗浄・乾燥工程は,スピン乾燥が行われているが,ウェーハ表面に残留液滴が存在すると,ウォーターマークが生成される.ウォーターマークはデバイスの電気特性に悪影響を及ぼすとされるが,液滴の蒸発過程やウォーターマークの生成する条件は十分に明らかになっていない.本研究で は,Siウェーハと炭素鋼の表面に超純水の微小液滴を滴下し,液滴蒸発過程とウォーターマーク生成過程を撮影し比較した. (担当部分概要)pp. 5~6 全体概要に同じ.研究企画,研究指導及び予稿論文チェックを担当. (著者名:松本和樹,天谷賢児,檜山浩国,福永明,福田明,中村弘志)

大学との共同研究 CMPの洗浄工程における液膜挙動の基礎的研究 平成23年9月

成果を学会で発表 2011年日本機械学会関東支部ブロック合同講演会講演論文集 pp.3~4 (全体概要) 半導体製造工程で使用される化学的機械研磨(CMP)においては,デバイス表面を研磨し,その後に薬液および純水を用いて洗浄する.洗浄後にウェーハを高速回転させ,洗浄水を吹き飛ばして乾燥を行うが,乾燥後にウェーハ表面に残留した液滴が蒸発することでウォーターマークと呼ばれるしみが生成され,デバイス性能に悪影響を及ぼす.残留液滴の形成には洗浄中の液膜が強く影響しているものと考えられる.そこで,本研究では,ウェーハの洗浄工程における液膜形成に関する流れの可視化を行い,液膜と液滴の形成過程との関係を調べた. (担当部分概要)pp. 3~4 全体概要に同じ.研究企画,研究指導及び予稿論文チェックを担当. (著者名:栗原崇悦,天谷賢児,檜山浩国,福永明,福田明,中村弘志)

研究開発 Influence of Wafer Edge Roll-Off and Notch on CMP Removal Rate Distribution 平成23年8月

成果を国際シンポジウムで発表 16th International Symposium on Chemical-Mechanical Planarization Session V-4 (全体概要) CMPプロセスにおいて,ウェーハエッジ近くまで均一に研磨することは,エッジ除外領域の縮小と歩留りの向上に重要である.本研究では,ウェーハエッジ形状が研磨レート分布に及ぼす影響について,特にウェーハエッジロールオフとノッチに着目して調べた.その結果,ウェーハエッジロールオフやノッチの存在範囲よりも大きな範囲にまで影響が及ぶことを確認した.また,ノッチの影響を小さくするための小ノッチを提案し,FEM解析による検討結果を示した. (担当部分概要) 全体概要に同じ.FEM解析,結果整理,考察,執筆,学会発表を担当. (著者名:Akira Fukuda, Tetsuo Fukuda, Akira Fukunaga, Manabu Tsujimura)筆頭論文

大学との共同研究 CMP工程で見られるウォーターマーク形成に関する基礎的研究 平成23年3月

成果を学会で発表 日本機械学会関東支部第17期総会講演会講演論文集 pp.579~580 (全体概要) 近年,半導体集積回路の高密度化や多層化が進みつつあるが,その製造工程でウェーハの洗浄技術が重要になっている.現在,積層されたデバイス表面を化学的機械研磨(CMP)で研磨し,その後に試薬および純水を用いて洗浄する方法が多用されている.この方法では,洗浄後にウェーハを高速回転させ,洗浄水を吹き飛ばして乾燥を行うが,その際にウェーハ表面に多数の液滴が残る現象が見られる.本研究ではこのような問題を解決するための基礎的な研究として,回転円板上に水噴流をあて,円板上に残留する液滴の形成過程や特性を調べた. (担当部分概要)pp. 579~580 全体概要に同じ.研究企画,研究指導及び予稿論文チェックを担当. (著者名:栗原崇悦,高山和広,天谷賢児,檜山浩國,福永明,福田明)

研究開発 CMP研磨レート分布に及ぼすウェーハノッチの影響 平成23年3月

成果を学会で発表 日本機械学会関東支部第17期総会講演会講演論文集 pp.577~578 (全体概要) CMPの研磨レート分布におけるウェーハノッチの影響について研磨実験により調べた.その結果,ノッチ直近では研磨レートが大きくなることが明らかになった.エッジ除外領域を2mmとすると,ノッチの影響は半径方向がエッジ除外領域より内側に約2.5mm,円周方向がノッチ中心から約5mmであった.これから,CMPプロセスにおいてノッチの影響を受けるチップの数は,高々1~2個程度であることが分かった. (担当部分概要)pp. 577~578 全体概要に同じ.研究企画,結果整理,考察,執筆,学会発表を担当. (著者名:福田明,山木暁,福田哲生,福永明,辻村学)筆頭論文

研究開発 Removal Rate Simulation of Dissolution-Type Electrochemical Mechanical Polishing 平成22年7月

成果を雑誌で発表 Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 49 pp.076701-1~076701-8 (全体概要) 溶解型研磨メカニズムに基づくECMPの新しいCu研磨レートシミュレーション方法を開発した.Cu表面に形成される保護膜が溶解型研磨メカニズムの重要要素であることから,Cu研磨レートにおける保護膜の影響を考慮し,研磨レートを3つの簡単な式で記述したことが本方法の特徴である.実験結果とシミュレーション結果を比較した結果,一部のモデルに考慮されていない条件を除いてよく一致した.また,研磨レートが平均保護膜量の時間変化で説明できることを示した. (担当部分概要)pp.076701-1~076701-8 全体概要に同じ.研究企画,シミュレーション方法の開発,プログラムの開発,結果整理,考察,論文執筆を担当. (著者名:Akira Fukuda, Akira Kodera, Yasushi Toma, Tsukuru Suzuki, Hirokuni Hiyama, Toshiro Doi, Syuhei Kurokawa, and Osamu Ohnishi)筆頭論文

研究開発 STI-CMP性能に及ぼすウェーハエッジ形状の影響(FEM解析を用いたウェーハ面圧分布計算による考察) 平成22年6月

成果を雑誌で発表 日本機械学会論文集C編, 76巻 766号 pp.1610~1616 (全体概要) STI-CMP時の研磨レート分布に及ぼすウェーハエッジ形状の影響について,FEM解析で求めたウェーハ表面の接触圧力分布に基づいて評価した.その結果,エッジ幅が小さいほどウェーハエッジ近くまで平坦な研磨レート分布が得られることが分かった.また,次世代半導体製造に好適なロールオフ量とエッジ幅を予測した.その結果,hp=35nm世代で1.5mmのエッジ除外領域を実現するには,エッジ幅が300μm以下でロールオフ量が100nm以下のエッジ形状が必要であると予測した. (担当部分概要)pp.1610~1616 全体概要に同じ.FEM解析,結果整理,考察,論文執筆を担当. (著者名:福田明,福田哲生,檜山浩國,辻村 学,土肥俊郎,黒河周平,大西修)筆頭論文

研究開発 ECMPの研磨圧力依存性シミュレーション 平成22年3月

成果を学会で発表 日本機械学会関東支部第16期総会講演会講演論文集 pp.109~110 (全体概要) 次世代半導体デバイスの性能向上のために,Cu/low-k配線構造の開発が進んでいる.しかし,Low-k材料の機械的強度の乏しさから,CMP中にLow-k膜の剥離やCu配線の欠落といった欠陥が発生し,問題となっている.これらの問題に対して,電解複合CMPの導入は有望な対応策のひとつである.報告者らは,電解複合CMPの加工レートシミュレーション手法を独自に構築した.本研究では,このシミュレーション手法を配線パターンの段差解消予測に応用するための第1段階として,加工レートの研磨圧力依存性をシミュレートし,実験結果と良く一致することを確認した. (担当部分概要)pp.109~110 全体概要に同じ.研究企画,シミュレーション方法の開発,プログラムの開発,結果整理,考察,執筆,学会発表を担当. (著者名:福田明,小寺章,當間康,鈴木作,檜山浩國,土肥俊郎,黒河周平,大西修)筆頭論文

研究開発 Simulation of electrochemical mechanical polishing 平成21年11月

成果を国際会議で発表 International Conference on Planarization/CMP Technology 2009 pp.473~478 (ポスター発表) (全体概要) 溶解型研磨メカニズムに基づくECMPの新しいCu研磨レートシミュレーション方法を開発した.Cu研磨レートにおける保護膜の影響を考慮し,保護膜量とCu溶解量を3つの簡単な式でモデル化した.ロータリ方式のECMPに本方法を適用した結果,研磨レートの貫通孔比依存性をよくシミュレートできた.また,本方法はパターン段差解消のシミュレートにも使用できる.シミュレーション結果では,Line/Space=100um/100umパターンでは段差を解消しやすく,0.25um/0.25umパターンでは段差を解消しにくかった.これは,実験結果と同様の傾向であった. (担当部分概要)pp.473~478 全体概要に同じ.研究企画,シミュレーション方法の開発,プログラムの開発,結果整理,考察,執筆,学会発表を担当. (著者名:Akira Fukuda, Akira Kodera, Yasushi Toma, Tsukuru Suzuki, Hirokuni Hiyama, Toshiro Doi, and Syuhei Kurokawa)筆頭論文

研究開発 半導体用シリコン・ウェーハの力学的課題 平成21年10月

成果を学会で発表 日本機械学会第22回計算力学講演会論文集 pp.534~535 (全体概要) 半導体用シリコンウェーハの力学的課題について解説する.熱処理における熱応力・曲げ応力の制御は大口径化に伴って一層重要になる.300mmから450mmへの大口径化においては,ウェーハ厚さの決定が重要であり,ウェーハ搬送時の割れに影響することがある.露光時においては,チャックに吸引されたウェーハの変形も制御されねばならない.というのは,電子回路パターンの形成においては超平坦性が要求されるからである. (担当部分概要)pp.534~535 ウェーハ熱処理における課題の一例として,ウェーハのごく表層に注入した不純物を活性化するミリ秒アニールを採り上げ,アニール中の熱応力の計算結果を紹介した. (著者名:福田哲生,宇根篤暢,福田明,中井康秀)

研究開発 Stress Analysis of Dielectrics Using FEM for Analyzing the Cause of Cracking Observed After W-CMP 平成21年7月

成果を雑誌で発表 Journal of The Electrochemical Society, Vol.156 No.9 pp.H694~H698 (全体概要) W/酸化膜ダマシン配線工程でCMP後に観察される酸化膜の機械的破壊(クラック)の原因を,FEMを用いた応力解析によって検討した.CMP中の研磨圧力と残留膜応力を考慮して解析した結果,CMP中の研磨圧力によって酸化膜に発生する応力は,W膜の残留応力によって生じる応力の約2%であった.この結果は,CMP後に観察される酸化膜のクラックが,W膜の残留応力がCMPによって解放されることによって生じる可能性が高いことを示唆している.したがって,酸化膜のクラックを防止するために,残留膜応力を小さくすること,酸化膜の欠陥を少なくすることが重要と考えられる. (担当部分概要)pp.H694~H698 全体概要に同じ.FEM解析,結果整理,考察,論文執筆を担当. (著者名:Akira Fukuda, Yoshihiro Mochizuki, Hirokuni Hiyama, Manabu Tsujimura, Toshiro Doi, and Syuhei Kurokawa)筆頭論文

研究開発 電解複合CMPの加工レートシミュレーション手法の構築 平成21年3月

成果を学会で発表 精密工学会2009年度春季学術講演会講演論文集 pp.1023~1024 (全体概要) 溶解型の電解複合CMPの加工レートのシミュレーション手法を,想定した加工メカニズムに基づいて,保護膜を考慮した3つの簡単なモデル式によって構築した.その結果,ロータリ方式の電解複合CMPにおいて,加工レートの研磨パッド開口率依存性を精度良くシミュレーションすることができた.しかし,加工レートの貫通孔直径依存性については貫通孔内の電解液充填率の影響が大きく,電解液充填率を考慮していない本モデルではシミュレーションできなかった. (担当部分概要)pp.1023~1024 全体概要に同じ.研究企画,シミュレーション方法の開発,プログラムの開発,結果整理,考察,執筆,学会発表を担当. (著者名:福田明,小寺章,當間康,鈴木作,檜山浩國,斎藤孝行,土肥俊郎,黒河周平)筆頭論文

研究開発 電解複合CMPにおける加工レートと電解液充填率との関係 平成21年3月

成果を学会で発表 日本機械学会関東支部第15期総会講演会講演論文集 pp.459~460 (全体概要) ロータリ方式の電解複合CMPにおいて,研磨パッド回転速度,貫通孔直径,電解液供給量と,研磨パッドの貫通孔内の電解液充填率との関係を調べた.その結果,研磨パッド回転速度が大きいほど電解液充填率が小さくなり,貫通孔直径が大きいほど電解液充填率が小さくなり,電解液供給量が大きいほど電解液充填率が大きくなることが分かった.また,電解液充填率と加工レートとの関係を調べた結果,電解液充填率が大きいと加工レートも大きくなることが分かった. (担当部分概要)pp.459~460 全体概要に同じ.研究企画,実験計画,実験手法開発,結果整理,考察,執筆,学会発表を担当. (著者名:福田明,王新明,鈴木作,小寺章,當間康,檜山浩國,土肥俊郎,黒河周平)筆頭論文

研究開発 シリコンウェーハ製造研磨におけるウェーハエッジ形状の影響評価 平成21年2月

成果を雑誌で発表 砥粒加工学会誌, 53巻2号 pp.105~110 (全体概要) 半導体デバイス製造におけるリソグラフィプロセスやCMPプロセスにおいて,ウェーハエッジ領域近傍まで均一な処理を行うためには,シリコンウェーハのエッジロールオフをより小さくすることが必須となる.そこで,シリコンウェーハ製造時のCMPプロセスにおいて,エッジロールオフの指標であるロールオフ量を小さくする方法のひとつとしてエッジ形状の最適化を提案した.また,両面研磨と片面研磨の研磨レート分布がウェーハ表面の面圧分布のみに比例すると仮定し,FEM解析を用いた面圧分布計算によりウェーハエッジ領域近傍における面圧分布を評価した.その結果,両面研磨,片面研磨のどちらにおいても,エッジ幅が小さいほどロールオフ量を小さくできることが分かった.また,これは研磨パッドのヤング率が1~15MPaの間ではヤング率によらないこと,さらには両面研磨においてキャリア厚さがウェーハ厚さ以下の場合にはキャリア厚さによらないことがわかった. (担当部分概要)pp. 105~110 全体概要に同じ.FEM解析,結果整理,考察,論文執筆を担当. (著者名:福田明, 福田哲生, 檜山浩國, 辻村学, 土肥俊郎, 黒河周平)筆頭論文

研究開発 STI-CMPにおけるウェーハエッジ形状の影響(第2報)-積層パッドと単層パッドの比較- 平成20年9月

成果を学会で発表 精密工学会2008年度秋季学術講演会講演論文集 pp.841~842 (全体概要) STI-CMPにおいて,エッジ近くまで平坦な研磨を実現するのに好適なウェーハエッジ形状を有限要素法解析による面圧分布計算により検討した.その結果,エッジ幅が小さいほどエッジ近くまで均一に研磨できることが分かった.また,エッジ除外領域狭小化への影響をエッジ幅とエッジロールオフの大きさ(ROA)を指標として,積層パッドと単層パッドで比較した.その結果,単層パッドは積層パッドに比べてエッジ幅のばらつきに対する許容範囲が大きいが,エッジロールオフのばらつきに対する許容範囲が小さいことが分かった. (担当部分概要)pp.841~842 全体概要に同じ.FEM解析,結果整理,考察,執筆,学会発表を担当. (著者名:福田明,福田哲生,檜山浩國,辻村学,土肥俊郎,黒河周平)筆頭論文

研究開発 STI-CMPにおけるウェーハエッジ形状の影響 平成20年3月

成果を学会で発表 精密工学会2008年度春季学術講演会講演論文集 pp.181~182 (全体概要) STI-CMPにおいて,エッジ近くまで平坦な研磨を実現するのに好適なウェーハエッジ形状を,有限要素法解析を用いた面圧分布計算により検討した.その結果,エッジ幅が小さいほどエッジ近くまで平坦に研磨できることが分かった.また,hp=45nmノードの次世代デバイスで要求されるロールオフ量を100nmと仮定した場合,エッジ除外領域を1.5mm確保するには,エッジ幅を250μm程度まで小さくする必要があることが分かった. (担当部分概要)pp.181~182 全体概要に同じ.FEM解析,結果整理,考察,執筆,学会発表を担当. (著者名:福田明,福田哲生,檜山浩國,辻村学,土肥俊郎,黒河周平)筆頭論文

研究開発 シリコンウェーハ製造時の研磨におけるウェーハエッジ形状の影響 平成20年3月

成果を学会で発表 日本機械学会関東支部第14期総会講演会講演論文集 pp.405~406 (全体概要) シリコンウェーハ製造時のCMP工程である両面研磨と片面研磨において,ウェーハエッジロールオフの指標であるロールオフ量(ROA)を小さくするにはどの様なウェーハエッジ形状にすればよいかについて,有限要素法解析を用いた面圧分布計算により検討した.その結果,両面研磨,片面研磨のどちらにおいても,エッジ幅が小さいほどROAを小さくできることが分かった.しかし,エッジ幅をどこまで小さくすれば良いのかについては,搬送中のエッジの欠けや研磨パッドの磨耗,デバイス製造時のCMP研磨レート分布などを考慮して検討する必要がある. (担当部分概要)pp.405~406 全体概要に同じ.FEM解析,結果整理,考察,執筆,学会発表を担当. (著者名:福田明,福田哲生,檜山浩國,辻村学,土肥俊郎,黒河周平)筆頭論文

研究開発 Characterization of Residual Stress Change of Dielectrics in W-CMP Process Using Finite Element Method Analysis 平成19年10月

成果を国際会議で発表 International Conference on Planarization/CMP Technology 2007 pp.217~222 (ポスター発表) (全体概要) W/酸化膜構造におけるCMP前,CMP中,CMP後の配線間絶縁膜の応力を,有限要素法解析によってシミュレートした.その結果,タングステン膜の残留応力が解放された後の配線間絶縁膜の応力は,CMP由来の応力の約100倍であった.よって,CMPによってタングステン膜の残留応力が解放されることが,CMP後に観察される絶縁膜のクラックの主要因と考えられる.したがって,絶縁膜の欠陥を低減すること,W膜の残留応力を小さくすることが絶縁膜のクラック防止に重要であるとの結論に至った. (担当部分概要)pp.217~222 全体概要に同じ.FEM解析,結果整理,考察,執筆,学会発表を担当. (著者名:Akira FUKUDA, Yoshihiro MOCHIZUKI, Hirokuni HIYAMA, Manabu TSUJIMURA)筆頭論文

セミナー講師 SEMI FORUM JAPAN (SFJ) 2007 マニュファクチャリングサイエンスセミナー 題目:「CMPにおけるエッジロールオフの影響」 平成19年6月

(全体概要) 「ウェーハエッジのプロセス課題と対策」と題したセミナーの中で,CMPにおけるエッジロールオフの影響について解説した.まずCMPの概略を説明し,次にウェーハエッジロールオフについて,ウェーハエッジロールオフとは何か,またその定量的な表現方法について解説した.最後にCMPにおけるエッジロールオフの影響を有限要素法解析によって検討した結果を紹介した.エッジロールオフはCMPに大きな影響を及ぼすこと,積層パッドではリテーナリング圧力の調整により許容できるエッジロールオフの大きさが変わることなどを示した. (担当部分概要)pp.75~87 全体概要に同じ.全体概要に同じ.FEM解析,結果整理,考察,執筆,セミナー講師を担当. (著者名:福田明,檜山浩國,廣川一人,辻村学,福田哲生)筆頭論文

研究開発 Shear Stress Analysis in Chemical Mechanical Planarization with Cu/Porous Low-k Structure 平成19年4月

成果を雑誌で発表 Japanese Journal of Applied Physics, Vol.46 No.4B pp.1974~1980 (全体概要) 今日のLSIデバイスにおいて,多孔質low-k膜が層間絶縁膜に適用されている.しかし,膜の極端に小さいヤング率は,時折CMP中に剥離欠陥を引き起こす.剥離の主原因は,CMP中の剪断応力と考えられているため,本研究では,FEM解析を用いてCMP中の危険応力部位の予測を試みた.その結果,ヤング率差の大きい層間絶縁膜境界に剪断応力が集中することを示した.そして,密配線では孤立配線よりも応力が小さかった.また,プラズマダメージ層への剪断応力の影響は,限定的であった. (担当部分概要)pp. 1975~1979 全体概要に同じ.FEM解析と図のほぼ全てを担当. (著者名:Masako KODERA, Yoshihiro MOCHIZUKI, Akira FUKUDA, Hirokuni HIYAMA, Manabu TSUJIMURA)

研究開発 CMPによる絶縁膜残留応力変化の有限要素法解析 平成19年3月

成果を学会で発表 日本機械学会関東支部第13期総会講演会講演論文集 pp.227~228 (全体概要) タングステンCMPプロセスにおける配線間絶縁膜の応力を,有限要素法解析を用いてシミュレートした.その結果,タングステン膜の残留応力の解放によって配線間絶縁膜中に生じる応力は,CMPによって生じる応力よりも100倍大きいことが分かった.これより,CMP後に見られる絶縁膜破壊は,タングステン膜の残留応力の解放によって引き起こされる可能性が高いと考えられる.したがって,絶縁膜破壊を防止するには,配線成膜後の残留応力を小さくすることが重要である. (担当部分概要)pp.227~228 全体概要に同じ.FEM解析,結果整理,考察,執筆,学会発表を担当. (著者名:福田明,望月宣宏,檜山浩國,辻村学)筆頭論文

研究開発 CMPにおけるウェーハエッジロールオフの影響 平成18年7月

成果を雑誌で発表 日本機械学会論文集C編, 72巻 719号 pp.2330~2335 (全体概要) CMP性能に及ぼすウェーハエッジロールオフの影響を調べるために,ウェーハエッジ部分の研磨レート分布を,FEM解析によって計算したウェーハ表面の接触圧力分布で評価した.その結果,単層パッドと積層パッドのどちらでも,エッジロールオフがウェーハエッジ部分の研磨レートに影響を及ぼした.その影響は,積層パッドでウェーハエッジから4mm,単層パッドでウェーハエッジから10mmに達した.ロールオフ量が1.27μmのウェーハで積層パッドを使用した場合,ウェーハエッジ部の圧力はウェーハ中心部よりも約30%大きかった.また,積層パッドを使用した場合,リテーナリング圧力の調整によってエッジロールオフの影響を抑制できることを見出した. (担当部分概要)pp. 2330~2335 全体概要に同じ.FEM解析,結果整理,考察,論文執筆を担当. (著者名:福田明,檜山浩國,廣川一人,辻村学,福田哲生)筆頭論文

研究開発 機械工学が支援できる最先端デバイス(1)Cu/low-k配線構造のCMPプロセスにおける有限要素法応力解析 平成18年3月

成果を学会で発表 日本機械学会関東支部第12期総会講演会講演論文集 pp.23~24 (全体概要) Cu/low-k膜の積層構造におけるCMP中の応力を,有限要素法で解析した.CMP中の表面の水平方向引張応力が支配的な成分であり,配線端に最大応力値が観察された.CMPプロセス中の経過をみると,この最大引張応力値は,バリアメタルが出現した平坦なデバイス面をCMPするステップで最も大きくなることが明らかになった.更に,層間絶縁膜構造のヤング率が小さくなるほど,大きな引張応力が発生することを確認した.配線層数が増えた場合には,CMP荷重によるLow-k膜の変形量が,配線層数の増加に伴って線形に増す懸念を指摘した. (担当部分概要)pp.23~24 全体概要に同じ.有限要素法解析および図を担当. (著者名:小寺雅子,福田明,望月宣宏,檜山浩國,辻村学)

研究開発 CMP研磨プロファイルに及ぼすウェーハエッジロールオフの影響(第2報) ―積層パッドと単層パッドの比較― 平成17年9月

成果を学会で発表 精密工学会2005年度秋季学術講演会講演論文集 pp.323~324 (全体概要) ウェーハ外縁の面取り部分近傍には,ウェーハ中央部に比べて平坦度が劣り,厚さがわずかに減少している部分,いわゆるエッジロールオフが存在する.前報では,積層パッドでのCMPについて,このエッジロールオフがウェーハエッジ部の研磨プロファイルに大きく影響を及ぼすこと,CMPが対応できるエッジロールオフには幅があることを有限要素法解析の結果を用いて示した.本報では,単層パッドでのCMPについて調べた.その結果,単層パッドにおいてもエッジロールオフがウェーハエッジ部の面圧分布に大きく影響を与えること,積層パッドに比べて単層パッドはエッジロールオフの許容範囲が小さいことが分かった. (担当部分概要)pp.323~324 全体概要に同じ.FEM解析,結果整理,考察,執筆,学会発表を担当. (著者名:福田明,檜山浩國,廣川一人,辻村学,福田哲生)筆頭論文

研究開発 Stress Analyses during Chemical Mechanical Planarization Processing with Cu/Porous Low-k Structures of LSI Devices 平成17年5月

成果を雑誌で発表 Journal of The Electrochemical Society, Vol.152 No.6 pp.G506~G510 (全体概要) 多孔質low-k材料が,45nmノードLSIデバイスの製造に要求されている.しかし,密なlow-k膜と多孔質low-k膜の積層配線構造において,孤立Cu配線でCMPの処理時間とともに拡大する顕著なクラックが観察された.我々は,このクラックを応力腐食割れと仮定し,スラリー中での応力と腐食の関係を調べた.その結果,引張応力はCuサンプルの腐食電流を増加させた.更に,CMP中の応力の有限要素法解析と走査プローブ顕微鏡によるCu/low-k表面の摩擦測定の両方によって,low-k材料上,特に孤立配線の端部の応力集中が示された.したがって,CMP中の応力は腐食を促進し,応力腐食割れの可能性が高いことを示した. (担当部分概要)p. G507, G509 CMP中の応力の有限要素法解析を実施し,配線の端部,特に孤立配線の端部の応力集中が大きいことを示した.FEM解析とFig.3, Fig.8を担当. (著者名:Masako KODERA, Shin-ichiro UEKUSA, Hidekazu NAGANO, Katsuhiko TOKUSHIGE, Shohei SHIMA, Akira FUKUNAGA, Yoshihiro MOCHIZUKI, Akira FUKUDA, Hirokuni HIYAMA, Manabu TSUJIMURA, Hirokuni NAGAI, Kaoru MAEKAWA)

研究開発 Stress Corrosion Cracking of Cu Interconnects during CMP with a Cu/Porous Low-k Structure 平成17年5月

成果を雑誌で発表 Journal of The Electrochemical Society, Vol.152 No.6 pp.G506~G510 (全体概要) 多孔質low-k材料が,45nmノードLSIデバイスの製造に要求されている.しかし,密なlow-k膜と多孔質low-k膜の積層配線構造において,孤立Cu配線でCMPの処理時間とともに拡大する顕著なクラックが観察された.我々は,このクラックを応力腐食割れと仮定し,スラリー中での応力と腐食の関係を調べた.その結果,引張応力はCuサンプルの腐食電流を増加させた.更に,CMP中の応力の有限要素法解析と走査プローブ顕微鏡によるCu/low-k表面の摩擦測定の両方によって,low-k材料上,特に孤立配線の端部の応力集中が示された.したがって,CMP中の応力は腐食を促進し,応力腐食割れの可能性が高いことを示した. (担当部分概要)p. G507, G509 CMP中の応力の有限要素法解析を実施し,配線の端部,特に孤立配線の端部の応力集中が大きいことを示した.FEM解析とFig.3, Fig.8を担当. (著者名:Masako KODERA, Shin-ichiro UEKUSA, Hidekazu NAGANO, Katsuhiko TOKUSHIGE, Shohei SHIMA, Akira FUKUNAGA, Yoshihiro MOCHIZUKI, Akira FUKUDA, Hirokuni HIYAMA, Manabu TSUJIMURA, Hirokuni NAGAI, Kaoru MAEKAWA)

研究開発 STI-CMPに及ぼすナノトポグラフィの影響解析(スラリ選択比に対する許容段差の定量的評価) 平成17年3月

成果を学会で発表 日本機械学会関東支部第11期総会講演会講演論文集 pp.269~270 (全体概要) STIのCMPプロセスにおいて,スラリの選択比を変えた場合のナノトポグラフィの許容初期段差の変化を,簡易シミュレーションにより定量的に解析した.その結果,選択比が大きいほど許容初期段差は大きくなり,選択比が3の場合に比べて,選択比が30の場合は約4から8倍の初期段差を許容できることが分かった.しかし,窒化膜の過研磨によってディッシングが非常に大きくなってしまうようなスラリの場合,その効果が相殺されてしまうので注意が必要である. (担当部分概要)pp.269~270 全体概要に同じ.FEM解析,結果整理,考察,執筆,学会発表を担当. (著者名:福田明,檜山浩國,辻村学,廣川一人,福田哲生)筆頭論文

研究開発 Cu/porous low-k構造におけるCMP中の応力解析 平成17年3月

成果を学会で発表 日本機械学会関東支部第11期総会講演会講演論文集 pp.267~268 (全体概要) LSIデバイスの多層配線に用いられるCu/porous low-k構造では,Low-k膜の機械的強度不足により,CMP中に欠陥が発生する.欠陥を防止するために,CMP中の有限要素法解析を実施した.欠陥の原因となる引張応力は配線端部に集中して発生し,Low-k膜の機械的強度が低いほど応力が大きくなった.ただしCu膜表面にめっき後の凹凸が残っている場合には,凹部の底で引張応力が発生していた.更にバリアメタル研磨のステップで引張応力値が最大になることを明らかにした.このような引張応力はCMP荷重に線型に増減していた. (担当部分概要)pp.267~268 全体概要に同じ.有限要素法解析および図の作成を担当. (著者名:小寺雅子,植草新一郎,福田明,徳重克彦,福永明,辻村学,望月宣宏,檜山浩國)

研究開発 CMP研磨プロファイルに及ぼすウェーハエッジロールオフの影響 平成16年9月

成果を学会で発表 2004年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集 pp.497~498 (全体概要) ウェーハエッジロールオフの,CMP 研磨プロファイルへの影響についてFEM 解析を用いて検討した.その結果,エッジロールオフは,ウェーハエッジ部の研磨プロファイルに大き く影響を及ぼし,ROA が1.27μm の場合,半径148mm においてウェーハ中央部より約30%も相対面圧が大きくなることが分かった.しかし,CMP プロセスで許容できるエッジロー ルオフには幅があり,ROAの大きさとばらつきが小さければ,リテーナリング圧力を調整することで対応できることが分かった. (担当部分概要)pp.497~498 全体概要に同じ.FEM解析,結果整理,考察,執筆,学会発表を担当. (著者名:福田明,檜山浩國,辻村学,廣川一人,福田哲生)筆頭論文

研究開発 Cu/Low-k構造におけるCMP時の応力とクラックとの関係 平成16年9月

成果を学会で発表 2004年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集 pp.483~484 (全体概要) 多孔質Low-k と密Low-k を積層したCu/Low-k 構造をCMP研磨した際の応力解析を行ない,Cu 欠落との関係を調べた.その結果,Cu 欠落が発生する条件では,発生しない条件に比べてCu/Ta 界面での水平方向引張応力が2 倍程度大きいことが分かった.また,Cu 欠落はCu/Ta 界面に生じる応力腐食割れが発端となって発生したと考えられる.したがって,誘電率が小さい多孔質Low-k 材料を使用する場合,応力腐食割れを防止するために押付け圧力を小さくする必要がある. (担当部分概要)pp.483~484 全体概要に同じ.FEM解析,結果整理,考察を担当. (著者名:小寺雅子,植草新一郎,福田明,徳重克彦,福永明,辻村学,望月宣宏,檜山浩國)

その他
該当なし
 
共同研究

2020年4月~現在 株式会社荏原製作所「CMPドレッシングシミュレーションの開発」
2012年12月~2020年3月 株式会社荏原製作所「汎用流れ解析ソフトを利用した研磨シミュレーション技術の開発」