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반도체 장치와 평탄화 가공기술의 동향과 진전

전문가 제언: ○ 평탄화 기술에 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 프로세스가 도입된 지 약 20년의 세월이 흘렀다. 처음에는 여러 배선의 층 사이 절연막(SiO2)의 연마로부터 시작하여 Cu 배선에 이르렀고, 트랜지스터 제조공정의 소자 분리나 W 플러그 형성 등 그 적용영역은 점점 더 확대되어 가고 있다.

○ 리소그래피(Lithography) 기술은 반도체 제작에 사용되면서 지속적으로 발전해 왔으며, 오늘날에는 나노미터 크기의 패턴까지 형성하는 수준에 이르게 되었다. 지금까지 리소그래피 기술의 목적은 더 작은 패턴을 형성하는 것이었으나 MEMS가 주목을 받으면서 원하는 모양을 가지는 3차원 패턴을 형성하는 것이 주요 목적이 되고 있다.

○ 리소그래피, 즉 노광 공정은 반도체 산업의 꽃이라 불리며, 반도체 메모리 소자의 집적도를 견인하는 테크놀로지 드라이브이다. 리소그래피 공정은 흔히 포토(Photo) 공정이라고 하는데, 설계된 반도체 회로를 노광장비를 사용하여 웨이퍼 위에 도포한 감광제에 패턴으로 구현하는 공정이다.

○ 소자의 미세화에 잘 쓰이는 리프트오프법은 패턴 작업 후 금속을 증착하고 용제로 레지스트를 박리하여 금속 패턴을 형성하는 것이다. 높은 해상도를 얻으려면 레지스트의 두께가 얇아야 하는데, 막의 기계적 강도의 향상과 드라이 에칭 저항성을 주기 위해 레지스트에 플러린(fullerene)을 함유시켰다. 이러한 개념을 전자선 리소그래피용 레지스트의 개발에 고려함이 바람직할 것이다.

○ 우리나라의 경우 2005년 11월에 기계연구소에서 50㎚급의 미세한 패턴을 제작할 수 있는 자외선 나노 임프린트 리소그래피 공정(NIL: Nano Imprint Lithography) 및 장비를 개발하였다. 삼성전자는 2007년 10월에 30㎚급의 64GB의 낸드 플래시(Nand Flash)를 개발하였다고 발표하였다. 우리나라의 기술수준도 상당하여 미국, 독일, 일본에 이은 4위권으로 평가받고 있다.

저자: Toshiro DOI, Hirokuni HIYAMA, Akira FUKUDA, Shuhei KUROKAWA
자료유형: 학술정보