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화학기계연마(CMP)의 메커니즘과 마찰특성

전문가 제언: ○ 본 논문은 반도체 웨이퍼의 표면가공기술로서 필수적인 화학기계연마 공정의 메커니즘에 대한 명확한 이해를 위한 다양한 인자를 검토한 자료이다. 이 자료에서는 화학기계연마에서의 마찰특성을 해석하기 위한 Stribeck 곡선을 응용하는 데 있어서의 문제점과 화학기계연마의 역학적 메커니즘을 기술하는 데 이용되는 Preston 모델에 대한 개선점을 제시하고 있다.

○ 지금까지 다층구조의 집적회로에는 수평배선과 수직배선의 금속재료로서 알루미늄과 텅스텐이 주로 사용되어 왔으나 소자의 소형화 및 배선의 미세화로 인한 전자이동과 신호지연 등의 문제가 제기되고 있다. 최근, 이들 문제를 해결하는 수단으로는 낮은 저항률과 높은 전자이동저항을 가진 구리를 이용한 상감세공 공정(damascene process)이 개발되어 칩의 다층화와 고집적화가 이루어지고 있다. 구리와 같은 금속배선의 연마는 연마입자에 의한 기계적 연마보다는 화학적인 식각(etching)이 유효하기 때문에 특히, 구리배선의 화학기계연마 기술의 확립은 매우 중요하다.

○ 우리나라의 경우, 오래 전부터 화학기계연마 공정은 반도체 웨이퍼 등 전자소자의 연마공정에 채택하고 있지만 연마 슬러리나 패드 등 기본적인 원재료는 대부분 외국에 의존하고 있는 실정이다.

○ SKC는 2004년에 화학기계연마 패드를 개발하여 삼성전자 등 국내 관련기업에 납품하고 있으나 세계 시장의 95%를 장악하고 있는 미국의 화학업체인 Rohm&Haas사가 SKC를 상대로 특허 침해 소송을 하고 있다. 재판부는 지난 9월의 2차 항소심에서도 SKC의 독자 기술로서 인정하여 SKC가 승소하였다. 신규 개발에 참여하는 기업들은 선진국의 특허 장벽에 대응한 기술개발 및 특허전략의 확립이 무엇보다도 중요하다.

저자: Yoshio Homma
자료유형: 학술정보