CMPとは？――化学反応と研磨でウェハ表面を平らにする

CMPのSlurry、Pad、Preston式、Planarization、Dishing/Erosion、Endpointと洗浄までを解説する。

客観的事実この記事のタイプ：事実・解説

公開 2026/9/1 確認 2026/9/1 読了 8分中級執筆: 知識図書館編集部

まず結論

CMP（Chemical Mechanical Planarization/Polishing）は、Chemicalによる表面反応とPadによるMechanical作用を組み合わせて、ウェハ表面を平坦化する技術です。

多層配線を積み重ねる半導体では、凹凸を放置すると次のLithographyの焦点や膜形成へ影響するため、平坦化は不可欠です。

機械研磨だけではDamageやSelectivityが問題になり、化学反応だけでは全面を狙った高さまで平らに止めにくい場合があります。

表面を反応しやすい状態へ変え、Pad/Abrasiveで除去することで高いPlanarization性能を狙います。

SlurryにはAbrasive ParticleとChemical成分が含まれます。対象がSiO₂、Cu、Wなどで組成は異なります。

pH、Oxidizer、Inhibitor、Particle径などがRemoval RateやSelectivityへ影響します。

WaferをPadへ押し付け相対運動させます。古典的にはRemoval RateがPressureとRelative Velocityに比例するPreston式で近似されますが、実際はPad状態やChemistryも関係します。

Cu配線部が過剰に凹むDishing、Pattern密度の高い領域全体が沈むErosionなどが問題になります。

平均膜厚だけでなくPattern依存性を見る必要があります。

どこまで研磨したかをOptical、Motor Current、Eddy Current等で監視する方式があります。

CMP後にはSlurry ParticleやMetal Contaminationが残るため、Cleaningまで含めてProcessです。