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유리 연마를 위한 연삭입자의 설계

전문가 제언: ○ PC 하드디스크, 디스플레이, 자동차 및 신재생 에너지 발전 시스템 등에 사용되는 부품들이 소형 경량화, 고집적화 되어가면서 고품질의 전자 부품이 경쟁적으로 연구개발 되어 나오고 있다. 이러한 고성능 고품질의 전자부품을 제조하는 과정에서 최종 품질을 마무리하는 정밀 연마공정에서 사용되는 연마 지립 산화세륨(CeO2)은 희토류 금속이기 때문에 공급에 어려움이 많다. 그래서 오래전부터 이를 대신할 대체재료 연구개발에 과학 기술자들은 노력해 왔다. 결과, 대체 지립재료 SrFeO3와 CaZrO3의 응용 실험을 통해서 대체지립의 설계지침을 수립하였다

○ 반도체 미세 패턴 및 적층회로 구성을 할 때 생기는 단차 제거를 위해서 화학적 기계적 연마공정(CMP: Chemical Mechanical Polishing)이 적용되고 있다. CMP 공정에서 없어서는 안 될 공정으로서 소자 간을 분리하여 절연시키는 STI(Shallow Trench Isolation)연마공정에는 SiO2막과 Si3N4 막의 높은 선택비를 가능케 하기 위하여 사용되는 연마제로는 CeO2ZrO2, Fe2O3, SiO2 등이 사용되었으나 연마속도나 표면품질 면에서 아직은 고순도의 CeO2를 대신할 만한 지립은 없다.

○ CeO2를 비롯한 희토류 금속은 성능은 우수하나 산출국이 제한 적이기 때문에 이를 대신할 만한 재료를 찾는 노력이 특히 일본에서 활발하게 진행되고 있다. 일본 NEDO에서는 이 대책의 일환으로 2007년부터 인듐(In), 디스프로슘(Dy), 텅스텐(W), 2009년에는 백금(Pt)족, 세륨(Ce), 테르븀(Tb), 유로븀(Eu)의 사용량 저감 기술 및 대체 재료 개발을 위탁 사업으로 진행하고 있다. 이 연구에서는 연마를 연마용 입자, 미디어 입자, 공구, 프로세스 기술 등의 4요소로 나눈 개발을 진행하는 것으로 CeO2 입자의 사용량 저감, 대체 재료의 개발을 목표로 하고 있다.

○ 희토류 금속이 나지 않는 것으로는 우리나라도 마찬가지이다. 이미 자원 확보를 위한 전쟁은 시작되었으며 첨단기술 발전의 뒷받침은 희토류 금속의 확보에 있다. 무한 경쟁의 시대에서 미래지향적인 기술 우위를 차지하기 위해서는 일본의 경우를 타산지석으로 삼아 희토류 보유국과의 자원외교를 비롯한 대체 재료 개발에 매진하지 않으면 안 된다.

저자: Nobuki Ozawa, Miho Nakamura, Momoji Kubo
자료유형: 학술정보