반도체 직무 공부 #13 (반도체 제조공정 장비운영 : CMP_(1)주요 공정)

이번시간에는 새로운 공정인 CMP 공정에 대해 알아보겠습니다.

 

반도체 제조공정 장비운영

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CMP공정이란?

 

□ CMP 공정 기술?

CMP란, (Chemical Mechanical Polishing : 화학적 기계적 연마)

- 화학적-기계적 방법으로 반도체 웨이퍼 패턴을 연마해서 광역 평탄화를 실행하는 것

- 평탄화 공정 시 연마 촉진제를 연마장치에 공급해주면서 연마판(Pad)에서 반도체 패턴의 광역 평탄화를 실행

 

평탄화

 

 

□ CMP 공정 목적 및 역할

반도체산업이 고속화됨에 따라, 고집적화되며 적층구조가 늘어나게 되었습니다.

적층구조가 늘어났다는 것은 단차(계단차) 발생된다는 것이며,

이는 포토공정에서 불량을 일으킬 가능성을 높이게 됩니다.

따라서 이를 극복하기 위한 공정으로 탄생되었습니다.

CMP 공정을 통해 포토 공정에서의 난반사로 인한 불량을 줄일 수 있습니다.

 

 

□ CMP 공정 필요성

 

CMP 공정 전후 chip_(출처 : 한국기술교육대학교 온라인평생교육원)

 

- ULSI 소자 세대 칩의 집적도의 증가 : 다중 금속 층의 도입 요구

- 다중 금속 층 배선

   : 수백만 트랜지스터와 개별 IC 상의 필요 요소를 상호 연결함

   : 소자의 밀도를 더욱 가중시켜 과도한 표면 지형도가 발생함

   : 표면 상의 모습이 굴곡이 심한 계단차(단차)가 형성됨

- 웨이퍼 상의 계단차(단차)

   : 포토 공정 노광기 렌즈의 초점 마진이 협소함

   : 표면 패턴의 불균형이 발생함

 

이 때문에 웨이퍼 표면 평탄화가 필요함

 

 

□ CMP 장비의 구성과 공정

 

CMP 공정 장비 구성_(출처 : 한국기술교육대학교 온라인평생교육원)

Rotating Platen에 패드가 부착되어 있고 패드 컨디셔너가 공급된 슬러리를 일정하게 패드에 흡수시킬 수 있도록 

돌아다닙니다.

즉 슬러리가 고루 발라진 회전하는 패드 위에 웨이퍼가 회전하며 연마되는 형태입니다.

 

CMP 공정

1. STI(절연층) CMP 공정 : 소자와 소자를 분리하는, 즉 절연층을 제거하는 연마공정   (소자의 구조 개선)

 

2. PMD CMP 공정 : 메탈을 제거하는   (대표적) 

 

3. IMD CMP 공정 : 메탈과 메탈 사이 절연하는 부분을 제거   (대표적)

 

4. W(텅스텐) CMP 공정 : 텅스텐을 채워 넣고 불필요한 부분 제거  (소자의 구조 개선)

 

5. Cu CMP 공정 : 구리를 채워넣고 불필요한 부분 제거  (소자의 구조 개선)

 

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지금까지  CMP 공정에 대해 알아보았습니다.

CMP 공정은 반도체 집적화가 증가함에 따라 포토공정의 한계를 극복하고자

웨이퍼 전체 패턴에 광역 평탄화를 적용한, 필수적인 공정입니다.

 

다음시간에는 장비에 대해 더 자세히 알아보겠습니다.