삼성전자, CMP 공정에도 '플라즈마' 적용 추진

"설비사들과 평가 진행 중...활용처 확장"

삼성전자가 초미세 공정 구현에 유리한 플라즈마 기술을 반도체 공정에 확대 적용한다. 기존 화학 소재만을 활용하던 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정에 플라즈마를 활용하는 방안을 평가 중인 것으로 알려졌다.

배근희 삼성전자 마스터는 12일 수원 컨벤션센터에서 열린 '차세대 리소그래피 + 패터닝' 학술대회에서 이 같이 말했다.

배근희 삼성전자 마스터가 차세대 리소그래피 + 패터닝 학술대회에서 발표하는 모습(사진=장경윤 기자)

플라즈마는 기체 상태의 물질에 높은 에너지를 추가적으로 인가하면 형성되는 제 4의 물질이다. 분자 간 격렬한 충돌로 다수의 양이온과 전자가 발생(이온화)하기 때문에 에너지 밀도가 높다.

이 같은 장점 덕분에 플라즈마는 반도체 공정에 다양하게 활용되고 있다. 가장 주요 적용처는 식각 공정으로, 식각은 웨이퍼 상에 도포된 물질 중 필요없는 부분을 제거하는 기술이다. 이후 플라즈마는 증착, 확산, 메탈, 포토 공정 등에도 적용돼 왔다.

나아가 플라즈마는 향후 CMP 공정에서도 적용될 가능성이 높다. CMP는 굴곡이나 요철이 발생한 웨이퍼 포면을 화학·기계적 방식으로 연마해 평탄화시키는 공정이다.

배근희 마스터는 "반도체 8대 공정 중 유일하게 플라즈마를 쓰지 않던 CMP에서도 플라즈마를 활용하는 방안이 평가되고 있다"며 "조만간 반도체 전체 공정에서 플라즈마가 활용될 것으로 예상된다"고 밝혔다.

삼성전자의 연구개발 현황에 대해 묻는 질문에는 "삼성전자를 포함한 주요 기업들이 관련 설비사들과 개발하고 있는 상황"이라며 "다만 구체적인 적용 예상 시점은 언급하기 어렵다"고 답변했다.

한편 삼성전자는 플라즈마 식각의 선택비를 높이기 위한 차세대 기술 개발도 지속하고 있다. 선택비란, 식각 공정에서 목표로 한 물질을 얼마나 정확하게 제거하는 지 나타내는 척도다.

대표적으로 삼성전자는 ALE(원자층 식각)에 주목하고 있다. ALE는 원자 수준인 1옹스트롬(0.1나노미터)의 단위로 식각하는 기술이다.

배근희 마스터는 "ALE도 파티클에 취약하다는 문제점이 있으나, 여러 조건을 최적화하면서 기술을 개선해나가고 있다"며 "정확한 공정은 공개할 수 없으나 삼성전자 식각에 이미 활용되고는 있다"고 설명했다.