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【第5回】CMPスラリー技術

CMPのカギを握るスラリー、低ダメージ化で新材料に対応

大下 淳一=日経BP半導体リサーチ
2013/04/26 00:00
出典:日経マイクロデバイス、2008年8月号 、pp.81-86 (記事は執筆時の情報に基づいており、現在では異なる場合があります)
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リソグラフィによるLSIの微細化を支えてきたのがCMP(化学機械研磨)技術である。CMPでデバイス表面を高精度に平坦化することにより,露光に必要な焦点深度を確保できるようになった。CMPの研磨剤として使うスラリーは,平坦化プロセスの制御の決め手となる。LSIへのCu/低誘電率(low-k)膜の導入に伴い,スラリーの砥粒や化学成分の改良によるCMPの低圧・低ダメージ化が重要になってきた。第5回は,CMPの進化を支えるスラリー技術について解説する。

金属のCMPの原理
金属のCMPでは,まず金属膜の表面に防食剤による保護層を形成し,凹部で金属の酸化とエッチングが進むのを防ぐ。一方,凸部ではパッドや砥粒を押し付けて保護層を削って金属膜を露出させる。この金属膜の表面層を酸化するとともに摩擦で削り取る。著者のデータ。

本間 喜夫
 日本キャボット・マイクロエレクトロニクス
 アジアパシフィックテクノロジセンター

 LSI業界では現在,32nm世代のプロセス開発が進んでいる。この微細加工技術の原動力となるのがフォトリソグラフィであり,それを支えるのがCMP(化学機械研磨)である。CMPでデバイス表面を平坦化することにより,微細化のために露光の開口数(NA)を高めることで焦点深度が浅くなっても,正確に露光できるようになった。

 微細化の進展に伴い,CMPの研磨精度やデバイス表面の平坦度への要求は厳しくなっている。研磨対象となるデバイス材料の種類も増えている。一方,スラリーやパッドなどの部材に対するコスト低減要求は強まっている。本稿では,CMP技術とそれを支える研磨剤(スラリー)技術について解説する(図1)。

図1●CMPスラリーの進化
低ダメージ化や低コスト化といったCMPへの要求を満たすために,スラリーの砥粒や化学成分の改良を重ねてきた。著者が作成。

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