ポリシングパッドの表面性状評価装置（PSP-100）
精密工学会北陸信越支部 技術賞受賞
CMP(Chemical Mechanical Polishing)加工に使用されるポリシングパッドの表面性状を定量的に評価する
技術です。
現在、ワークの平坦化、且つ鏡面にまで加工できるCMP加工は、電子デバイスを製造する上で欠かすことのできない技術になっています。
CMP加工において、ワークと直接接触するポリシングパッドの表面性状は、ワークの加工特性に大きな影響を与えていることが指摘されています。
しかし、今までポリシングパッドの表面性状を定量的に評価し得る手段がありませんでした。
そこで、ポリシングパッドの表面性状を定量的に評価できる、新しい表面性状測定器を開発致しました。
測定方法の紹介
・ポリシングパッドの表面性状を、「面」で評価する新しい評価装置
従来の表面粗さ計などを使用した評価では、ライン状の測定しかできず、広い面積のポリシングパッドを、短時間に効率よく評価することが困難でした。
また、ポリシングパッド表面に無数に存在するポア（パッドを生成する際に生じる気泡）の影響を強く受けるため、定量的な評価が非常に困難でした。
弊社で開発したPSP-100の特徴は、ポリシングパッドに測定治具を押し付けることで、測定治具とポリシングパッドの接触状態を評価することにあります。
これにより、従来の測定器で課題だったポアの影響を受ける心配がなく、また、評価範囲約6×8[mm]程度の比較的広い範囲を「面」で評価することができます。
さらに、測定に要する時間は数秒程度と短いため、短時間に広い面積をまんべんなく評価できます。
・ポリシングパッドの表面性状を、加工状態に近い環境下で評価が可能
PSP-100は、ワークに見立てた測定治具を、ポリシング時の加工圧力と同じ圧力で押圧しながら測定を行います。
これにより、測定治具によって変形したポリシングパッドを直接評価します。すなわち、研磨状態に非常に近いポリシングパッドの状態を、直接評価することができます。
・ポリシングパッドを切り取ったり、剥がしたりすることなく、オンマシン(非破壊)で測定が可能
PSP-100は、ポリシングパッド表面の水分を、測定治具に付着しない程度に拭き取るだけで測定及び評価ができます。
このため、今まで実施が難しかった、ポリシングパッドの表面性状評価をオンマシンで手軽に行うことができます。
オンマシンで、手軽に測定評価が可能
・1枚の測定結果から、４種類のパラメータを用いて総合的な評価が可能
PSP-100は、このように多様なポリシングパッドの表面状態を定量的に評価するため、独自の解析アルゴリズムを採用しております。この解析アルゴリズムによって一回の測定結果を、４種類のパラメータにより評価します。
これによって、ポリシングパッドの表面性状を定量的に、且つ総合的に評価することができます。
評価パラメータ（現在、開発を継続中）
| ・接触率 | 撮影面積に対し、接触面積が占める割合 |
| ・接触点数 | 接触点の数 |
| ・接触点間隔 | 接触点同士の間隔 |
| ・接触点の凝集、分散度合い |
接触点がまとまって、不均一に存在しているのか、
画面全体にまんべんなく存在しているのかを評価 |
・評価結果の一例
下のグラフは、コンディショニング時間と接触率の関係を評価した結果です。コンディショニング開始後、60min程度で接触率が安定しております。
弊社のPSP-100を用いることで、例えばコンディショニング条件の最適化が可能になります。
