クーラントと研磨液の違い
クーラント
クーラントの原理は、主に研磨粒子の機械的研削効果に基づいています。大きな研削力により、ウェーハー表面の厚い材料層ややや大きな欠陥を除去し、初期の平坦化を実現します。クーラントは、一般的に研削プロセスの第1粗研削工程と第2仕上げ研削工程で使用されます。
研削プロセスでは、水溶性クーラントと油溶性クーラントの両方が広く使用されており、どちらも冷却機能を備えています。では、それぞれの特性にはどのような違いがあるのでしょうか？
油溶性クーラントの特性
効率的で研削速度が速くなりますが、洗浄が困難です。これは、油が潤滑剤として役立ち、研削中に研削ディスクの回転速度が上昇し、続いて研削速度と生産性が向上するためです。ただ、油溶性クーラントは付着性が高いため、研削後の洗浄が面倒になります。
水溶性クーラントの特性
洗浄は容易ですが、油溶性クーラントに比べて研磨速度は低くなります。水は一般的な液体であり、多くの特性を持たないため、研削工程において研削速度を加速してくれません。そのため、このタイプのクーラントは、研削効率の点で油溶性クーラントにわずかに劣ります。しかし、水溶性クーラントには洗浄が容易という利点があります。
クーラントは幅広い用途に使用されています。
-半導体製造：
クーラントはチップ製造に不可欠な要素であり、シリコンウェーハやウエハの表面を平坦化し、多層金属配線や誘電体リソグラフィー等の後続プロセスの精度を確保します。
-光学分野：
クーラントは光学レンズや結晶に極めて滑らかな表面を与え、光の散乱や歪みを低減してより鮮明な画像を実現します。さらに、ディスクドライブ部品、セラミックス、超硬合金等の材料の加工において、表面の平坦性と仕上げを向上させます。
研磨スラリー
研磨スラリーは化学と機械の複合効果によってこの効果を発揮します。化学作用は表面材料に化学反応を起こさせ、除去しやすい化合物を形成します。次に機械作用により、微細な研磨粒子と研磨パッドを用いて表面を微調整し、除去することで、非常に滑らかで平坦で、損傷のない表面を実現します。研磨液は、第2工程と第3工程の精密研磨工程でのみ使用されます。
研磨スラリーには多くの種類があり、そのほとんどはお客様のプロセスに合わせてカスタマイズされます。研磨粒子の種類によって、シリカ研磨スラリー、酸化セリウム研磨スラリー、酸化アルミニウム研磨スラリー、ナノダイヤモンド研磨スラリーに大別されます。
二酸化ケイ素研磨スラリー：高純度シリコン粉末を特殊なプロセスで製造した高純度・低金属イオン研磨剤です。様々な材質のナノスケール高平坦化研磨に広く使用されています。
酸化セリウム研磨スラリー：平均粒子径100ナノメートルで、安定性に優れ、、光学ガラスの研磨に使用されます。
酸化アルミニウム研磨スラリー：酸化アルミニウム研磨スラリーは、厳選の酸化アルミニウム粉末を特殊な配合に従って十分に混合して作られます。様々なワークの粗研磨、中研磨、精研磨に使用されます。
ナノダイヤモンド研磨スラリー：高品質のダイヤモンド粉末、複合分散剤、分散媒体で構成されており、さまざまなレシピがあり、硬質材質の研削及び研磨に広く使用されています。
クーラントと研磨スラリーの違い
作用の程度：クーラントは研削効果がより強く、より多くの材料を除去します。研磨スラリーは比較的穏やかで、主に微細な表面仕上げを行います。
表面仕上げ：研削後の表面はやや粗く、ある程度の粗さが残りますが、研磨後の表面は非常に高い平坦性と滑らかさを実現できます。
材料除去量: クーラントはより多くの材料を除去しますが、研磨スラリーはより少ない量の材料を除去します。
技術的特徴
クーラント
・高い研削効率：大量の材料を迅速に除去できます。
・粒度分布制御：異なる粒径の研磨材が相互に作用し、研削効果を向上させます。
・安定性：使用中も安定した性能を維持します。
研磨スラリー
・精密な化学組成：様々な半導体材料及びプロセス要件に適合します。
・低表面ダメージ：半導体性能への影響を最大限に低減します。
・ 高分散性：研磨材の均一な分散を確保し、安定した研磨結果を実現します。
多様なテクノロジー
・ダイヤモンドクーラント：極めて硬く、優れた研削性能を有し、高硬度の第3世代半導体材料の研削に適しています。
・シリカ酸化物研磨スラリー：化学的に安定しており、高い表面精度が求められる研磨工程で広く使用されています。
・ アルミニウム酸化物研磨スラリー：比較的低コストで、中低価格帯のアプリケーションシナリオで優れた性能を発揮します。
用途
クーラント
半導体ウェーハの前処理として、一定の余分な材料を除去します。
製造工程中の粗研削工程で、後続の研磨工程の前準備をします。
研磨スラリー
・電気性能の集積回路製造におけるチップ表面研磨による電気性能の向上。
・第3世代半導体パワーデバイスの表面処理による信頼性と安定性の向上。
・オプトエレクトロニクスデバイスの表面トリミングによる光学性能の最適化。
つまり、クーラントと研磨スラリーは、半導体製造においてそれぞれ独自の役割を果たします。
