帝人フロンティア、SiCなどの難加工性基板の研磨性能を飛躍的に高めた研磨パッドを開発

 科学技術振興機構( http://www.jst.go.jp/ )は、産学共同実用化開発事業の開発課題「高生産性精密研磨パッドの開発」の開発結果を成功と認定した。

 この開発課題は、立命館大学 理工学部 谷 泰弘 教授らの研究成果をもとに、平成25年10月から平成29年3月にかけて帝人に委託して、同社 高機能繊維・複合材料事業グループ(会社吸収分割により現在は帝人フロンティア)にて企業化開発を進めていたもの。SiC(炭化ケイ素)、GaN(窒化ガリウム)などは、省エネルギーに資するパワー半導体の材料として期待を集めているが、例えばSiCの硬度はSi(ケイ素)の約4倍であるなど、化学的・熱的に安定であることから、基板として利用する際の仕上げ加工が極めて難しく(難加工性半導体材料)、加工プロセスの高速化、低コスト化が課題となっている。今回開発した研磨パッドは、高研磨レートと低表面粗さ・平坦性注を両立することによりこの課題を解決、省エネルギーに資する高機能パワー半導体の普及に貢献することが期待される。

 今回の研究開発では、繊維表面積が大きく、繊維間空隙数の多いナノファイバー繊維(繊維直径700nm)を用いて不織布を作成し、スラリー(研磨剤)の吸込み・付着性を向上させた。ナノファイバーの繊維間で砥粒をキャッチすることで、作用砥粒数が増加し研磨レートが向上した。またナノファイバーは繊維表面積が大きいことから、大きなゼータ電位をもつため、スラリー中の砥粒の凝集を抑制する効果もあり、表面粗さが向上した。
パッド断面(左)、ナノファイバー断面(右)の拡大写真パッド断面(左)、ナノファイバー断面(右)の拡大写真

 さらに、高硬度樹脂を高密度に含浸する技術を確立。含浸させる樹脂として、既存樹脂(ウレタン)を用いた研磨パッドのほか、次世代樹脂を用いた研磨パッドも開発した。

 今回の開発により、難加工材の研磨プロセスの高速化、低コスト化が見込まれる。難加工材半導体の生産性が向上することで、省エネルギー効果を有する高機能半導体の普及が加速することが期待される。