CMP装置のスラリーについて

ウェーハ表面の微細な凹凸を均一に整えるために用いられるのが、スラリーと呼ばれる研磨液です。スラリーは、化学的な溶解作用と機械的な研磨作用を組み合わせることで、ウェーハ表面の微細な凹凸をナノメートル単位で均一に整えることが可能です。

CMPスラリーとは

CMPスラリーは、半導体ウェーハの表面を平らに仕上げるための研磨液です。水に数十～数百ナノメートルのシリカやアルミナなどの微粒子を分散させ、過酸化水素などの酸化剤や腐食を防ぐ添加剤、pH調整剤などを混ぜ合わせています。

化学反応で表面を軟らかくしつつ、粒子でこすり取る「化学+機械」の二段構えで、原子レベルの平坦さを実現します。粒子の大きさやpH、添加剤の種類と量を工程ごとに細かく調整することで、削る速さや選択性、欠陥の少なさをコントロールし、多層配線の歩留まり向上に欠かせない材料となっています。

CMPスラリーを活用するプロセス

CMPプロセスでは、以下の手順でスラリーが活用されます。この工程を通じて、CMPスラリーはウェーハ表面を均一に平坦化する役割を果たします。

【1】スラリー供給

研磨装置の研磨パッド上に、スラリーを滴下します。スラリーの供給量や濃度は研磨速度や表面品質に影響を与えるため、細かく確認を行いながらの対応が必要です。

【2】研磨

CMPスラリーの製造方法

CMPスラリーの製造には高度な分散技術が必要で、以下の工程が含まれます。

1. 原料選定
   研磨対象の材料や求められる研磨特性に応じて、化学薬品と砥粒（例：シリカ、アルミナなど）を選定します。
2. 分散
   選定した砥粒を液体中に、均一に分散させます。攪拌機などを用いて凝集を防ぎ、粒子径を均一に保つことが求められます。
3. 混合
   分散した砥粒と化学薬品を混ぜ合わせ、スラリーを調製します。この際、pHや粘度などの物性を細かく調整するのが肝です。
4. 品質管理
   製造されたスラリーの粒子径分布、化学組成、純度などを検査し、状態を確認します。半導体製造では高い純度が求められるため、クリーンルームでの製造や厳格な管理の徹底が必要です。

これらの工程を経て製造されたCMPスラリーが、半導体製造におけるナノメートル単位の研磨を支えているのです。

まとめ

CMPスラリーは、半導体製造におけるウェーハ平坦化プロセスの中核を担う重要な材料です。適切な材料の選択と材料に応じた管理、そして徹底した品質管理で製造されたスラリーがあることで、高品質な半導体デバイスの生産を可能にします。

今後も、半導体技術の進化に伴い、CMPスラリーの役割と重要性はさらに高まるでしょう。

このメディアでは、CMP装置の導入を検討している企業向けにさまざまなCMP装置メーカーを紹介しています。

TOPページではウェーハサイズと研磨用途別にCMP装置メーカーを比較して掲載していますので、装置選定の参考としてご活用ください。

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