CMP 平坦化 書籍
 
No.1449
 
 
 

◆原理から消耗材料への要求特性、装置技術の現状と課題と次世代平坦化技術を網羅!
◆微細化、高機能化する半導体製造とともに進化するCMP平坦化の先端技術が最新情報から詳しく分かる!

最新 CM技術周辺部材

Chemical Mechanical Polishing  &  Chemical Mechanical Planarization

〜超低圧、低ダメージ、高加工レートの実現、面内均一性向上〜

発刊 2008年2月29日  体裁:B5判 上製本 400頁   定価 80,000円(税抜)
※書籍絶版 オンデマンド版 30,000円(税抜)   (上製本ではありません)

■ 本書のポイント
◎65nm、45nm、32nm・・微細化、多層化するCu/Low-kCMPでの現状と課題、対策を詳説!

◎研磨スラリー、研磨パッド、コンディショナーへの要求特性、材料設計のポイントとは!

◎大口径化に伴う割れ、パーティクル、残渣の発生などのエッジ由来の問題と対策!

◎ベアウェハの高平坦化研磨、エッジロールオフの抑制手法とは!

◎ディッシング、エロージョン、マイクロスクラッチを抑制するための必須知識が満載!

◎スラリー中の砥粒の分散・凝集の制御、管理のポイントとは!

◎膜厚分布を抑制するためのプロセス条件最適化手法を詳説!

◎固定砥粒研磨、電解研磨、次世代平坦化技術についても詳しく解説!

◎SiC、サファイヤ基板、ITO膜の平坦化も詳細解説!

◎マイクロプロセッサ、DRAM、NAND型フラッシュメモリー、SoC、先端CMOSデバイス・・・

  半導体デバイスの低コスト、高性能化のヒントを凝縮した一冊です!

■ 執筆者(敬称略)

同志社大学
ソニー(株)
(株)ロキテクノ
(株)フジミインコーポレーテッド
(株)フジミインコーポレーテッド
三洋化成工業(株)
大阪大学
大阪大学
大阪大学
大阪大学
三重大学
(株)島津製作所
インターナショナル・ビジネス(株)
野村マイクロ・サイエンス(株)
富士通(株)
ニッタ・ハース(株)
東邦エンジニアリング(株)
湯之上 隆
渋木 俊一
富永 茂
堀 和伸
浅野 宏
宮崎 忠一
小久保 研
大島 巧
林 照剛
高谷 裕浩
川口 正美
木下 健
山崎 義明
船越 考雄
井谷 直毅
羽場 真一
鈴木 辰俊

トーヨー・アドバンスト・テクノロジー(株)
三菱マテリアル(株)
旭サナック(株)
(株)フジミインコーポレーテッド
(株)東京精密
(株)BBS金明
スピードファム(株)
三菱化学エンジニアリング(株)
(株)住化分析センター
日立健機ファインテック(株)
九州工業大学
九州工業大学
(株)日立製作所
(株)ルネサステクノロジ
(株)日立製作所
トッキ(株)
名古屋工業大学
並木精密宝石(株)

下村 哲生
力田 直樹
清家 善之
森永 均
藤田 隆
渡邉 直樹
新井 初雪
板東 嘉文
古田 倫明
森本 高史
永山 勝也
木村 景一
大嶽 敦
荒井 利行
渡辺 秀介
氏原 孝志
江龍 修
砂川 和彦

■ 目  次

 

第1章  CMP技術の現状と課題

第1節 半導体産業の市場動向

  1.世界の半導体市場動向
    1-1 1995年まで
    1-2 1995-2001年
    1-3 2001年以降

  2.世界の半導体生産のリーダー国、リーダー企業はどこか?

  3.世界の半導体工場数および生産能力

  4.半導体生産のリーダー国とリーダー企業

  5.SoCを制した台湾半導体産業
    5-1 垂直統合型(IDM)5)とファンドリーの比較
    5-2 設計コストおよび製造コストの高騰
    5-3 SoCのプラットフォームの構造

  6.メモリ王国・韓国半導体産業
    6-1 サムスンの競争力の源泉は何か?
    6-2 サムスンのマーケテイング
    6-3 サムスンの開発と量産体制

  7.日本半導体産業の国際競争力と役割
    7-1 半導体を取り巻く産業
    7-2 日本の半導体製造装置メーカーの競争力
    7-3 日本の半導体材料メーカーの競争力


第2節 Cu配線世代のLSIデバイス製造プロセスにおけるCMP技術

  1.LSIデバイスへのCMP適用工程と高性能化のポイント
    1-1 STI CMP
      1-1-1 工程概要
      1-1-2 STI CMPプロセス高性能化のポイント
    1-2 絶縁膜 CMP
      1-2-1 工程概要
      1-2-2 絶縁膜CMPプロセス高性能化のポイント
    1-3 W CMP
     1-3-1 工程概要
     1-3-2 W CMPプロセス高性能化のポイント
    1-4 Cu CMP
      1-4-1 工程概要
      1-4-2 Cu CMPプロセス高性能化のポイント
    1-5 将来のCMP適用工程
      1-5-1 メタルゲート形成へのCMP適用例

   2.酸化膜高平坦化CMP技術
    2-1 セリアCMP技術
      2-1-1 セリアスラリー
      2-1-2 研磨メカニズム
      2-1-3 セリアスラリー使用上の注意点
      2-1-4 CMP適用例
    2-2 固定砥粒CMP技術
      2-2-1 固定砥粒研磨技術の進展
      2-2-2 固定砥粒CMP装置
      2-2-3 CMP適用例

   3.Cu/low-k CMP技術
    3-1 Cu/low-k CMPの課題
      3-1-1 LSIデバイスへのlow-k適用例
      3-1-2 機械的強度低下にともなう課題
      3-1-3 CMP後洗浄の課題
    3-2 低圧研磨技術・電解研磨技術
      3-2-1 低圧研磨技術
      3-2-2 電解研磨技術
    3-3 low-k材料のバリアメタル研磨技術
     3-3-1 low-k材料のバリアメタル研磨の難しさ
     3-3-2 バリアメタル研磨における剥がれ抑制の例
    3-4 後洗浄技術
      3-4-1 ウォーターマークの発生メカニズム
      3-4-2 ウォーターマーク発生抑制の例



第3節 固定砥粒パッドによる
第3節 研磨技術と電解研磨によるCu/lowk配線形成技術


   1.セリア固定砥粒パッドによる研磨技術
     1-1 スパイラル型セリア固定砥粒パッドによる研磨技術の位置づけ
     1-2 スパイラル型セリア固定砥粒パッドの構造
     1-3 研磨特性
     1-4 研磨プロセスの制御要因
     1-5 パッド厚みプロファイルの制御
       1-5-1 パッド厚みプロファイルの測定例
       1-5-2 コンディショナーの走行距離の検討
       1-5-3 パッド定点の座標
       1-5-4 走行距離(Trace length)の算出方法
       1-5-5 オシレーション関数
       1-5-6 コンディショナー平面座標上の
       1-5-6 パッド定点の軌跡と走行距離プロファイル算出例
       1-5-7 ゾーン相対時間の修正方法

   2.電解研磨によるCu/low-k配線形成技術
     2-1 Cu/low-k配線形成技術の課題
     2-2 電解研磨による平坦化技術
     2-3 カーボンパッドによる平坦化技術の現状
       2-3-1 カーボンパッド、研磨装置の概要
       2-3-2 カーボンパッドの研磨特性
       2-3-3 Cu/low-k配線形成技術


第2章 CMP用研磨剤・研磨スラリー

第1節 銅配線CMP用スラリーの特性

   1.銅配線CMP導入の背景

   2.銅配線CMPの目的と要求性能
     2-1 初期段差の解消
     2-2 不要なCuの除去
     2-3 オーバーポリッシュ

   3.銅配線CMP用スラリーの構成

   4.銅配線CMP用スラリーの今後の展開


第2節 コロイダルシリカ系スラリーの研磨特性

   1.ATMI社スラリーについて

   2.スラリーの基本特性

   3.高平坦化特性

   4.研磨方法


第3節 CMP用超親水性フラーレン研磨スラリーの研磨特性

   1.超親水性フラーレンの合成と同定
     1-1 フラーレンとは
       1-1-1 フラーレンの発見
       1-1-2 フラーレンの性質
       1-1-3 フラーレンの実用化最前線
     1-2 ポリ水酸化フラーレン
       1-2-1 既存の合成法
       1-2-2 超親水性水酸化フラーレンの合成
       1-2-3 超親水性水酸化フラーレンの性質

   2.超親水性フラーレンのCMP用研磨スラリーへの応用
     2-1 ポリ水酸化フラーレン含有スラリーによるCu−CMP研磨加工原理
       2-1-1 ポリ水酸化フラーレンを用いたCu−CMP研磨プロセ
       2-1-2 スラリー加工液によるCuウェハ表面反応メカニズム
     2-2 ポリ水酸化フラーレンを用いたCuウェハの研磨実験
       2-2-1 研磨実験装置および実験条件
       2-2-2 水酸基数・凝集径が異なる水酸化フラーレンによる研磨特性の検証


第4節 CMPセリアスラリーにおける分散安定性の制御と研磨特性

   1.高分子コロイド科学から眺めたCMPスラリー

   2.セリアスラリーの分散安定性
     2-1 PVP添加によるセリアスラリーの分散安定性
     2-2 高分子電解質添加によるセリアスラリーの分散安定性

   3.セリアスラリーによる研磨特性
     3-1 PVPを添加したセリアスラリーの研磨特性
     3-2 高分子電解質を添加したセリアスラリーの研磨特性


第5節 CMPスラリーのレーザ回折法粒度分布の測定

   1.レーザ回折・散乱法の原理

   2.超微粒子を測定可能にする要素

   3.実際のシステム構成

   4.測定例

   5.測定に当たっての留意点


第6節 CMPスラリーの超音波減衰法粒度分布の測定

   1.概要

   2.原理

   3.測定例
     3-1 シリカ混合系
     3-2 CMPシリカ
     3-3 CMPセリア
     3-4 CMPアルミナ
     3-5 pHに依存する粒子径
     3-6 音速測定


第7節 CMPにおけるゼータ電位・異物の測定と最適化

   1.ゼータ電位によるCMP用スラリーの管理
     1-1 ゼータ電位
     1-2 スラリーの分散、凝集とゼータ電位
     1-3 オンラインゼータ電位計によるスラリーの管理
     1-4 ゼ−タ電位によるCMPスラリーの管理例

   2.メンブレン異物測定技術
     2-1 メンブレン異物測定技術
     2-2 メンブレンによるCMP用スラリーの生菌測定

第3章 CMP用研磨パッド

第1節 CMPプロセスに求められるパッド、消耗材の特性

   1.ハードパッドについて

   2.パッドの溝について

   3.欠陥について

   4.300mmウエハ製造で要求される研磨パッド



第2節 不織布研磨パッドの研磨特性

   1.不織布研磨パッドの構成について
     1-1 不織布研磨パッドの製造方法
     1-2 樹脂の選定
     1-3 不織布研磨パッドの構造

   2.不織布研磨パッドの物性について
     2-1 不織布研磨パッドの物性
     2-2 不織布研磨パッドの塑性変形と粘弾性

   3.不織布研磨パッドの研磨特性について
     3-1 不織布研磨パッドによる研磨特性
     3-2 超平滑化不織布研磨パッド



第3節 CMPパッドの働きと溝加工技術

   1.CMPパッドの働き

   2.パッド表面の加工方法

   3.パッドの溝パターンについて

   4.パッドの溝の加工方法

   5.パッドの溝加工機械

   6.溝加工における新たな取り組み



第4節 CMP研磨パッドの目詰まりとその対策

   1.目詰まりとは

   2.目詰まりによる影響

   3.溝詰まりの分類
     3-1 木目詰まり
     3-2 溝詰まり
     3-3 表面平滑化

   4.溝詰まり対策
     4-1 装置による対策
     4-2 ドレッサーによる対策
     4-3 パッドによる対策


   5.特許に見る溝詰まり対策
     5-1 研磨パッドのよる対策
     5-2 ドレッサーによる対策
     5-3 研磨装置による対策

 

第4章 CMPコンディショナーとコンディショニング


第1節 CMPコンディショナ

   1.CMPコンディショナの役割

   2.CMPコンディショナの構成
     2-1 ダイヤモンド
     2-2 ダイヤモンド保持材料
     2-3 台金
 
   3.CMPコンディショナの能力とその評価方法
     3-1 ダイナミックな能力評価
       3-1-1 パッド研削能力
       3-1-2 パッド表面調査解析
       3-1-3 ダイヤモンド耐久能力
     3-2 プロセスコンタクト能力評価
       3-2-1 COF
       3-2-2 PDF
       3-2-3 Furrow shape
     3-3 CMPプロセス評価
       3-3-1 WRRとWRRNU、PWR
       3-3-2 Edge Exclusion性能
       3-3-3 Defect Count
       3-3-4 Defect解析

   4.各種CMPコンディショナ
     4-1 電着コンディショナ
     4-2 次世代CMPコンディショナ



第2節 高圧マイクロジェットによる精密パッドコンディショニング技術

   1.高圧マイクロジェットによるパッドコンディショニングの原理と装置概要
      1-1 従来のパッドコンディショニング
      1-2 高圧マイクロジェットによるパッドコンディショニングの原理
      1-3 装置の概要

   2.高圧マイクロジェットによるパッドコンディショニングの効果
      2-1 シリコンCMPのパッドコンディショニング
      2-2 デバイスCMPのパッドコンディショニング

   3.CMPプロセスにおけるその他の用途例
      3-1 ポストCMPクリーニング

   4.半導体製造プロセス中の高圧マイクロジェットの役割


第5章 CMPの後洗浄

   1.微量汚染の吸着・脱離メカニズム

      1-1 汚染の分類
      1-2 微量汚染の洗浄に必要な機能
      1-3 汚染の脱離
      1-4 汚染の再付着防止
      1-5 下地膜のエッチング

   2.洗浄効率の向上

   3.表面酸化/マイクロラフネス発生のメカニズム

      3-1 自然酸化膜の発生メカニズム
      3-2 表面マイクロラフネスの発生メカニズム
      3-3 表面マイクロラフネスの低減技術

   4.半導体製造プロセスにおけるCMP後洗浄


      4-1 FEOLプロセスのCMP後洗浄
      4-2 BEOLプロセス(金属配線形成時)のCMP後洗浄

第6章 超低圧、高速、低ダメージを実現する装置


第1節 CMP装置における重要要素技術


      1.CMPに求められる要素技術

      2.圧力分布の制御技術
        2-1 圧力分布の解析方法および研磨形状との対応
        2-2 静的な装置設定と動的な研磨形状の対比

     3.パッド表面状態の安定化技術
        3-1 パッドドレッシングに求められる機能
        3-2 従来ドレッサーにおける潜在的な問題点
        3-3 可撓性ドレッサーの開発
        3-4 パッドドレッシング均一性とパッド立ち上げ短縮化
        3-5 パッドドレッシングにおける支配的な要素

     4.将来的な代替CMP技術



第2節 300mmウェハーエッジ・ベベルポリッシング装置

      1.開発背景

      2.e-CMP適応例(BEOL)

      3.e-CMP装置構成

      4.独自開発消耗品

      5.今後の課題

第3節 ベアウエハーポリッシングとROAの低減化

      1.高平坦度ウエハーの要望

      2.両面研磨装置
        2-1 両面研磨方式

      3.ウエハーエッジとニヤーエッジの問題

      4.ROAの定義と発生要因
        4-1 ROAは何に起因するのか

      5.周辺技術
        5-1 低膨張定盤
        5-2 ドレッシング技術
        5-3 ウエハー研磨用キャリアの改善

      6.エッジポリッシング装置
        6-1 開発の背景と歴史 
        6-2 エッジポリッシュの目的
        6-3 装置概要 フットプリント
        6-4 ウエハーフローシークエンス
        6-5 EP-300-X-Uの特徴
        6-6 主要加工部のコンセプト
          6-6-1 ノッチ加工部
          6-6-2 ラウンド加工部コンセプト
        6-7 加工結果
        6-8 平面加工で得られたROAを維持する方法


第4節 CMPスラリー供給装置

      1.供給装置概要
        1-1 供給装置の基本構成
        1-2 供給方式の概要

      2.供給装置仕様
        2-1 設計の前提
        2-2 供給装置に使用する機器
          2-2-1 ポンプ
           (1) ベローズポンプ
           (2) 磁気浮上型渦巻きポンプ
          2-2-2 バルブ
          2-2-3 タンク
        2-3 供給装置の供給フロー
        2-4 供給装置洗浄

      3.供給装置に必要なスラリー評価
        3-1 スラリー評価の必要性
        3-2 スラリー評価

第7章 CMP工程における分析・評価とシミュレーション


第1節 CMP工程に関する分析評価


      1.CMP工程に関する分析評価の評価対象による分類

      2.CMP工程の直接評価に利用される分析手法
        2-1 微量成分分析
        2-2 表面分析,形態観察

      3.CMP工程の直接評価事例
        3-1 金属汚染評価
          3-1-1 ウェーハ表面(配線パターン無し)や裏面の評価
          3-1-2 ウェーハ表面(配線パターンあり)の評価
          3-1-3 ウェーハベベル部の評価
        3-2 Cu膜評価
          3-2-1 防食剤付着評価
          3-2-2 腐食評価
        3-4 形状評価
        3-5 その他の評価



第2節 AFMによる45nm世代CMP工程での評価,計測

      1.AFMの原理と特徴

        1-1 AFMの原理
        1-2 AFMの特徴とCMP評価用ワイドエリアAFM

      2.AFMを用いたCMPプロセス評価
        2-1 CMP適用工程とAFM評価ニーズ
        2-2 層間絶縁膜平坦化
        2-3 プラグプロセス
        2-4 STI
        2-5 ダマシンプロセス
        2-6 AFMを用いたCMPプロセスマネージメント

      3. 45nm世代におけるCMP評価用AFM



第3節 CMPにおけるウェハ及び研磨パッド間のスラリー流れ解析

      1.解析方法
        1-1 解析モデル
        1-2 解析対象
        1-3 解析条件

      2.解析結果および考察
        2-1 流れ解析結果
        2-2 スラリー輸送
        2-3 粒子追跡解析結果(同心円溝付パッド場合)
        2-4 実験との比較検証 (同心円溝付パッド)



第4節 CMPにおけるシミ
ュレーションの活用

      1.CMPシミュレーション技術
        1-1 MITモデル
        1-2 SELETEモデル
        1-3 MITモデルの高速化,STI高速計算手法の開発

      2.CMPシミュレーションの応用事例
        2-1 ILD(Interlayer dielectrics)-CMPにおけるウエーハエッジの過剰研磨対処
        2-2 STI-CMPにおける重要パターン過剰研磨対策
        2-3 シリカスラリーを用いたSTI-CMPにおけるエッチバックマスク最適化



第8章 CMPの応用とデバイスの特性向上


第1節 半導体デバイス製造プロセスにおけるエッジ研磨と欠陥低減

      1.ウェハエッジ欠陥の製品歩留への影響
        1-1 ウェハエッジ管理の重要性
        1-2  エッジ研磨プロセスの必要性

      2.エッジ研磨プロセス概要
        2-1 研磨方式
        2-2 研磨原理
        2-3 ウェハエッジ研磨前後外観

      3.エッジ研磨適用効果

      4.エッジ研磨プロセスの技術課題
        4-1 エッジ研磨面からの膜剥がれ
        4-2 Low-K膜との整合性



第2節 有機EL素子性能向上を目指した薄膜平坦化・洗浄技術

      1.有機ELに求められるホール注入電極(ITO膜)表面の特性

      2.薄膜平坦化・洗浄の方法

      3.ポリシング最適条件の選択

      4.薄膜平坦化洗浄によるITO膜表面の特性
        4-1 平坦化洗浄によるITO膜特性
        4-2 仕事関数

      5.基板平坦化・洗浄の有機EL素子性能に対する効果



第3節 SiC半導体基板のCMP−平坦化技術の現状と課題

      1.半導体プロセスからみた平坦化

      2.研磨加工面評価



第4節 サファイヤ基板におけるCMP技術の現状と課題

      1.CMP技術の現状
        1-1 表面粗さの理論値
        1-2 表面粗さとテラス幅の実績
        1-3 きず(潜傷)
        1-4 オフ角度
        1-5 基板の形状―そりおよびTTV
        1-6 表面清浄度

      2.問題点
        2-1 傷を無くすCMP
        2-2 基板の規格
        2-3 将来のサファイヤ基板使用量への対応

 

CMP 平坦化