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CMP

マイクロチップ製造のさまざまな段階において、ウェーハの表面は完全に平坦でなければなりません。これは、表面の余分な材料を除去することや、完全に平坦な下地層を形成したのちに上層の回路層を形成することで達成されます。

これを達成するために、チップメーカーは化学機械研磨(CMP)を使用します。CMPは、正確なダウンフォースをウェーハの裏面から付加し、ウェーハ表面を薬液や砥粒の混ざった特殊材料とともに研磨パッドに押し付けることで、ウェーハ表面の余分な材料を除去して平坦化します。

コンセプトはシンプルですが、ナノスケールのCMPは非常に複雑なプロセスです。ウェーハ上に形成される異なる膜は、それぞれ異なる硬度を有しているため、異なる研磨レートで除去されます。このことにより、硬度の高い材料部分よりも柔らかい部分が先に崩れてへこむ、「ディッシング」や「エローション」といった、好ましくない状況を引き起こします。これを補い、研磨レートのばらつきを最小限に抑えるために、特殊な化学薬品やパッド材料が採用されています。初期膜の均一性に関わらず、300mmウェーハ全面にわたって被研磨膜が均一に残るように、プロセス時にウェーハの背面からウェーハ全体にわたって異なるダウンフォースを付加しつつ、適正な残膜を維持し下層の重要な構造を残すようにプロセスを止める必要があります。アプライド マテリアルズは、研磨中にウェーハ全面の膜厚を複数のポイントで測定し、毎秒数回、ダウンフォースを調整することで、毎回すべてのウェーハにおいて一貫した結果が出せる、洗練された制御システムを開発しています。

CMPのそれぞれのプロセスは、ウェーハの洗浄、リンス、乾燥など後洗浄を含め60秒足らずで完了します。今日のCMPテクノロジーは、研磨の均一性、より高い生産性、コスト削減において、より厳しい要求に対応しています。3Dロジック、メモリや先進のパッケージング構造など、最先端のアプリケーションには、より優れた研磨制御が求められると同時に、これらの新たな統合スキームがコストに見合うよう、コストを抑えつつ生産性を向上させることが必須となっています。