CMP装置とは
CMP装置は、シリコンウェーハを研磨する装置になります。CMPは、Chemical Mechanical Polishingの略で、化学機械研磨のことです。半導体は、非常に小さいスケールで作られているので、均一で高精度な研磨が求められるうえ、異なる硬さの層がいくつも積み重なっており、それぞれ適切な圧力や研磨剤、薬品を使用して研磨する必要があります。研磨の際は、それぞれの半導体の層の構成に応じて、表面や凹凸を化学反応をさせ、サンドペーパーなどで機械的に除去しています。
CMP装置の使用用途
CMP装置は半導体の製造工程において主に使用されます。半導体プロセスにおける、エッチングを行い、酸化膜の生成やイオンの拡散などを行った後に、それらの工程によって生じた表面の凹凸を平坦化する際に使用されます。CMPによって、非常に高精度の平坦化を行え、平坦化した表面の上にさらに積層を行えやすくなります。CMP装置の選定の際には、平坦化の精度、使用する薬液や化学薬品、シリコンウェーハの処理スピードなどを考慮する必要があります。
CMP装置の原理
CMP装置の動作原理を説明します。CMP装置は一般的には、一度に多くのシリコンウェーハを高速で処理するため、大型の装置になることが多いです。構成要素としては、回転ステージ、薬液や化学薬品を塗布するためにノズル、サンドペーパーなどが付いている研磨部で、そのほかにも、シリコンウェーハ輸送用のロボットや研磨後の洗浄部、以上検知部などが付属されています。
基本的な動作は、薬液や化学薬品をノズルからシリコンウェーハ上に散布し、その上からサンドペーパーなどを押し当てて、回転ステージを高速で回転させることによって研磨します。化学研磨の対象としては、酸化膜、タングステン配線、銅配線になります。酸化膜の場合は、酸化膜をアルカリ溶液で溶かし、同じ組成の酸化ケイ素で研磨します。タングステン配線の場合は、タングステンの表面部分を酸化させ、その表面を酸化ケイ素などで研磨します。銅配線の場合は、銅を酸化させた後、錯体にし、酸化ケイ素などで研磨します。
参考文献
https://www.jstage.jst.go.jp/article/electrochemistry/74/12/74_12_971/_pdf
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjspe/83/3/83_220/_pdf
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjspe/84/3/84_239/_pdf