CMP装置(Chemical Mechanical Polishing Equipment)は、化学機械研磨(CMP)プロセスを実行するための半導体製造装置です。研磨ヘッド(キャリア)にウェハを固定して研磨パッドに押し当て、スラリー(砥粒+化学薬品の混合液)を供給しながら相対回転することで、ウェハ表面をナノメートルレベルまで平坦化(ポリッシング)します。
CMP装置の主要構成要素は、(1)プラテン(研磨パッドを装着して回転する定盤)、(2)研磨ヘッド(ウェハをバッキングフィルム・リテーナーリングで保持し、均一な圧力で研磨パッドに押し付ける)、(3)スラリー供給・回収システム、(4)ドレッサー(研磨パッドの目詰まりを防ぐコンディショニング工具)、(5)エンドポイント検出システム(光学・電流検出によるCMP終点の自動検出)です。
研磨均一性の制御は最重要課題で、ウェハ面内のディッシング(配線中央部の過剰研磨)・エロージョン(パターン密集部の平坦化不良)を最小化するために、ゾーン分割加圧機能(Multi-zone pressure control)を持つ研磨ヘッドと最適化されたスラリー供給が不可欠です。
CMP装置の用途別に最適化された専用モデルが存在します。STI CMP(シリコン酸化膜研磨)、タングステンCMP(コンタクト/ビア研磨)、銅CMP(デュアルダマシン配線研磨)、High-k/メタルゲートCMP(ゲート後平坦化)などは、各々に適したスラリーと研磨条件で運用されます。
主要CMP装置メーカーはApplied Materials(Reflexion LK・Reflexion GT:世界最大シェア)、荏原製作所(FREX300系:日本・韓国で強い)、KCTech(韓国)などです。スラリー(砥粒・化学薬品)サプライヤーはEntegris(Cabot Microelectronics買収後)、CMC Materials(Inpria)、日立化学(昭和電工マテリアルズ)等が市場をリードしています。