|
化学機械研磨（かがくきかいけんま、英: chemical mechanical polishing) は、研磨剤（砥粒）自体が有する表面化学作用または研磨液に含まれる化学成分の作用によって、研磨剤と研磨対象物の相対運動による機械的研磨（表面除去）効果を増大させ、高速かつ平滑な研磨面を得る技術である。化学機械的研磨、化学的機械研磨、化学的機械的研磨とも表記される。 近年では、CPUを代表とする大規模集積回路の製造に用いるウェハー表面の平坦化仕上げや、回路形成時の配線製造工程など、半導体製造工程全般で多用されるようになった研磨技術である（半導体工学を参照のこと）。半導体製造工程においては、特に平坦な面を得ることが重要であるため、「平坦にする」ということを強調するために化学機械平坦化（かがくきかいへいたんか、chemical mechanical planarization）とも表現する。いずれも略語はCMPであり、実質的な相違はあまりない。 ==背景と歴史== 半導体大規模集積回路の集積度の向上（すなわち、1つのチップに搭載されるトランジスタ数の増加）のためには、高密度化が必要である。1つのチップの占める面積を、ムーアの法則の進展速度で大きくすると、きわめて短時間に実際的な面積を超えてしまう。したがって、チップの中に配置するトランジスタ1個あたりの寸法を小さくする必要がある。これが、「ムーアの法則に従ったプロセスルールのスケーリング」と呼ばれる現象である。 高密度化に対応するために水平方向の加工技術が大きく進化し、非常に微細な線幅の配線を製造できるようになったが、線幅の微細化を進めていくと、ある程度のところで垂直方向のずれ（すなわち平坦度）が影響を及ぼすようになる。これは、フォトリソグラフィ（パターニング）の際の焦点距離と密接な関係がある。パターニングは、あらかじめ作成した原画をレジスト剤を塗布したシリコン基板の上に光学的に転写する工程である。 配線の間隔が小さくなっていくと、配線の間隔はやがて可視光の波長に近づいてくる。このため、転写の際の焦点距離の関係で明瞭な画像を作ることができる空間は、（2次元平面ではなく）3次元空間上である一定の範囲に限られる。明瞭な画像が得られる範囲から、基板の平面がずれてしまえば、いくら正確な転写装置を使っても、ボケた映像しか転写することができない、という問題がある。ボケた映像を使って配線を形成すれば、当然、配線の短絡や断線が生じることになり、製品の歩留まりや性能を著しく損ねることになる。 また、トランジスタの数が少ない間は必要ないが、1つのチップに搭載されるトランジスタの数が多くなると、トランジスタとトランジスタを結線して回路を構成するためには、1つの配線層では対応しきれなくなり、多数の配線層が必要になる。この多層化の際にも形状の誤差が生じると、上下の層間での結線不良を生じる。 このように、CVDやPVDで形成した薄膜上に直接パターニンしていく従来の方法では対応ができなくなった。このため、CVDやPVDで薄膜を形成した後に表面を平坦化する技術が求められ、CMP技術が開発された。 CMP技術は、従来の半導体ウェハー（ベアウェハー）の研磨設備を半導体集積回路の垂直方向の平坦化の目的で、生産工程の中間に取り入れたものである。研磨時には発塵の可能性があるため、これを密閉し、かつ、ウェハーの搬出前に洗浄することで、研磨装置を半導体製造工程に不可欠な高クリーン度のクリーンルーム内に持ち込むことができるようになった。 CMPが製造工程に取り入れられた当初は、LSIはアルミとシリコン酸化膜で製造されていたため、製造上の歩留まり向上に有効である先端LSIデバイス（CPUやASIC）などの一部分への応用に限られていたが、高クロック化に伴って配線間遅延が問題となり、銅ダマシンプロセスが利用されるようになってからは、不可欠なプロセスの一つとなっている。 抄文引用元・出典: フリー百科事典『 ウィキペディア（Wikipedia）』 ■ウィキペディアで「化学機械研磨」の詳細全文を読む スポンサード リンク
|