최근 CMP 시장과 기술 동향 3

CMP 드레서(컨디셔너) 시장과 기술
기사입력 2017.06.01 13:16
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6. CMP 드레서(컨디셔너) 시장과 기술 동향 (스크래치 저감)

 

CMP 드레서(컨디셔너)의 2015년(2016년 3월기) 세계시장 규모는 전년대비 6% 증가한 127억엔이 되었다. 2016년 하반기 이후에 반도체 시황이 악화되고 주로 파운드리를 중심으로 가동률이 저하된 영향을 받았다. 엔화 환율에 따른 혜택도 컸으나 3D NAND나 FinFET이라는 3차원 구조 디바이스 증가에 따라서 CMP 공정수 자체의 증가 이것에 따른 CMP 장비 출하 증가 등이 플러스로 작용하였다. 2016년 현시점에서 반도체 각사의 공장 가동률이 상승 국면에 있어서 하반기 이후에 본격적인 회복이 예상되고 있으니 소폭 성장에 머물 것으로 보고 있다. 현재 엔고 경향 등을 감안하면 2016년도 시장은 2% 성장한 130억엔으로 예측한다.


CMP 드레서는 스테인레스나 폴리카보네이트 등의 원형 대좌에 다이아몬드 지립을 고착시킨 것으로서 웨이퍼를 연마할 CMP 패드 표면 상태를 유연하기 위해서 사용된다. 지립을 고착시키는 방법으로서 "니켈 전착"이나 로부착, 소결, CVD 코팅 등의 방법 외에 지립의 규격이나 배치, 배열도 "파라데이"에 드레서 레이트를 최적화하는 공부가 실행되고 있다.


드레서 시장의 선두는 미국의 3M(일본은 3M Japan), 대만의 KINIK(키닉), 한국의 세솔다이아몬드가 각기 30% 전후로 다투고 있는 상황이 계속되고 있다. 성능과 가격 면에서도 자국의 강력한 반도체 업체에 의해서 다져저서 거기에서의 채용 실적이 점유율에 직결되고 있다.


일본 시장에서도 세솔다이아몬드와 키닉이 가격경쟁력과 신속한 대응을 무기로 점유율을 성장하고 있으나 아사히다이아몬드공업이나 신일철주금 Materials도 일본 반도체 업체에 강하다. 기타 일본 업체로는 Allied Material, Noritake Co, Read 등이 있으며 다이아몬드 지립을 CVD로 결합한 드레서 "플래너 게임"을 제공하고 있는 Integris, 2014년에 SEMATECH에 가입하여 450㎜용으로 개발하고 있는 영국 Morgan Advanced Material 등이 있다.


향후 과제로서는 미세화 진전에 따른 Micro 스크래치의 새로운 저감, 장수명화, 유지 시간의 단축, CMP 프로세스 전체의 가격 하락에 대응한 가격 경쟁력 등을 들 수가 있다.

 

○ CMP 드레서(컨디셔너) 업체별 사업 동향

 

1) Allied Materials

 

다이아몬드 공구 업체로서 장기간 축적한 노하우를 활용하여 전자산업용도의 제품을 다수 갖추고 있다. 그 중에서 CMP 드레서는 반도체 업계용으로 중요 전략 제품 하나로 설정하고 있고, RA형 CMP 드레서 "NS-1"을 시작으로 각도 부착의 CMP 드레서 "NS-2"나 Cu-CMP용 드레서를 갖추고 있다. 주력 제품인 NS-1은 저면 형상의 R형이 되고 있어서 드레서 하중에서 탄성 변형하는 패드 표면에 지립층을 따르게 할 수 있다. 이 때문에 안정된 성능을 장시간 유지할 수가 있어서 산화막, 메탈막 두 가지 공정에서 실적이 있다.


NS-2는 저면에 완만한 경사를 만들고 있어서 NS-1과 동일한 패드 탄성 변화에 따르게 할 수가 있어서 안정된 조절을 실현한다. Cu-CMP용 제품에는 몽툭한(blocky) 지립을 사용한다. 패드 표면을 평탄하게 마무리하여 통상형과 비교하여서 지립 면적을 증대시켜서 면내 균일성을 향상시키고 있다. 생산은 하리마사무소(병고현)에서 하고 있고, 월산 5,000매의 전용 라인을 보유하고 있다. 또한 고객 요구에 정확한 방식이 될 수 있는 체제를 구축하고 있어서 2015년 판매도 순조로운 추세이다. 12인치 라인으로의 채용이나 차세대 디바이스용(미세배선, 신규기판 재료)의 개발, 판매 확대에 더욱 주력함과 동시에 신제품의 투입도 진행하여 세계적으로 점유율 확대를 도모하고 있다.

 

2) 신일철주금 Materials

 

CMP 드레서 "NS 메드레스"의 개발, 제조를 동사의 나고야옥제철소(아이치현) 안에 있는 CMP 드레서 부서가 사업을 담당하고 있다. 드레서의 다이아몬드 지립의 접착으로서는 "로" 부착방식을 채용하고 있기 때문에 일반적인 Nickel 전착 방식에 비해서 가격은 비슷하고 지립의 접착 강도가 약 10배가 되는 성능을 보유하고 있다. 이 접착 강도에서는 기존 제품에 비해서 2배 이상의 장수명을 실현하고 있고, 스크래치 발생 비율도 극히 낮다. 내식성에서도 기존 제품의 2~3배 성능을 보유하고 있다. 산화막 CMP에서 메탈 CMP 까지 다양한 슬러리에 침투하지 않게 사용할 수가 있으며 또한 생산 프로세스에 적합한 제품을 훌륭하게 공급할 수 있어서 고객부터 높은 평가를 받고 있다.

이러한 우수한 장점으로 2014년은 전년대비 약 20%, 2015년은 전년대비 30% 증가가 되었고,


2016년도 동 30% 증가를 예상하고 있다. 아시아를 중심으로 해외 시장에서 수요가 증가하고 일본시장에서도 양호한 추세이다. 용도로서는 로직용이 많고 그 중에서도 28㎚에서 20㎚로의 프로세스 미세화에 따른 주문이 증가하고 있으며 이러한 수주 증가에 대응하기 위해서 생산체제를 종래 대비로 2배 강화하였다. 개발면에서는 지립의 분산 균일성을 높이기 위한 연구에 더해서 다이아몬드 지립의 미세화도 추진한다.


현재는 평균 직경 10㎛ 제품을 라인업하고 있으나 이것을 7㎛ 까지 미세화를 이뤄냈으며 동시에 고객부터의 요청이 강한 지립 규격의 균일성을 위해서 한층 지립의 선별 정밀도 향상을 연구하고 있다. 2014년부터 패드 업체와 연계하여 생산성 향상에도 연구하고 있어서 20% 이상 개선을 이루었다.

 

3) 3M Japan

 

CMP 드레서로서는 ① 스테인레스 기재로 다이아몬드 지립을 소결한 형 ② 기재에 폴리카보네이트를 사용한 가격 경쟁력이 높은 형 ③ 2014년에 투입한 신제품으로서 스테인레스 기재상에 세라믹제 성분을 배치한 "3M 드라이 잭 패드 유연제"를 전개하고 있다. 각 형에서 지립의 배치나 배열이 새로운 사양 제품을 증가시키고 있고 특히 ①②③의 라인업 판매 확충에 노력하고 있다.


매출 기준으로 폴리카형이 반 정도를 점유하고 있고 드라이 잭 비율도 성장을 계속하고 있다.

드라이 잭은 다이아몬드 지립을 사용하지 않기 때문에 파손이나 결함 등으로 마이크로 스크래치를 일으키는 염려가 적다. Cu나 W, 산화막 각각 프로세스에 맞춘 최적화된 표면 디자인을 설계하여, 변형을 다양화 한다. 특히 마이크로 스크래치의 개선이나 화학내성, 패드 및 Describe의 개선을 요구하는 프로세스 용으로 해외에서는 Cu 이외에 산화막, W, STI 프로세스에서 채용 실적을 획득하였다. 일본에서는 W와 Cu에서 채용 실적이 있고 기타 프로세스에서도 채용을 위한 평가, 검토가 진행되고 있다.


수명, 마이크로 스크래치, 보수 시간이라는 3개 요소가 개선된 것이 이점으로 평가되고 있다고 한다. 미국, 대만, 싱가폴 생산거점을 갖고 있고 그 중에서도 드라이 잭의 생산 현장은 높은 가동률이 지속되고 있다. 국내외 다같이 수요 확대 경향에 있고 그 중에서도 일본시장은 전체 시장을 상회하는 성장을 이룩하고 있다. 동사는 아시아 시장에서의 점유율 확대에 노력하고 있고 특히 장비 업체와의 관계 강화와 IoT, 자동차용 등의 성장분야에서의 신규 채용에 전력하고 있다.

 

4) KINIK(NITTA Hass 대만)

 

대만 KINIK와 일본에서의 독잠판매 계약을 맺고 있는 NITTA Hass(주)가 제품 전개를 하고 있다. 주력인 4인치 스테인레스 기판 전체면에 다이아몬드 지립을 배치한 "SDG Series"는 높은 다이아몬드 유지력을 보유하고 있다. NITTA Hass의 CMP용 패드 "IC1000" 등, 경질 발포 폴리 우레탄 패드의 드레서로써 높은 성능을 발휘하고 있으며 또한 NITTA Hass의 패드나 슬러리와 조합하여 부가가치를 높이는 제안도 할 수 있어서 매력적이다. 그 외에 Cut-Rate를 제어할 수 있는 "IDG 계열" 대경 드레서로서 사용할 수 있는 "Segment 계열"등도 전개하고 있어서 판매는 매년 증가하고 있다. 신제품으로서는 KINIK가 "PYRADIA"를 개발하였는데 고객 요구가 높은 내구성을 높인 제품으로 기존 대비 2배 이상의 장수명화를 실현할 수가 있어서 대만 고객에게 좋은 평가를 받고 있어서 향후 시장에 소개될 것 같다.

 

5) Noritake Company

 

2015년도 CMP 드레서 사업은 주력 납입선인 반도체 분야의 시장 저조로 매출은 부진하였으나 반도체 이외의 정밀연마 용도에서 판로를 확대하여 2016년 매출은 2015년 대비 10% 증가를 예상한다. 동사는 야수공장(후쿠오카현)내에 IT용 상품 전용 공장을 증설하여 생산 집약과 증강을 도모하고 있다. IT 상품을 동 공장에 집약함으로써 개발 체제를 구축하여 고객 요구에 신속, 정확하게 대응함과 동시에 상품개발의 고속화를 연구하고 있다.


CMP 드레서 제품으로는 지립을 정렬시킨 전착형, 로 부착형, 세라믹 형 3개 종류를 갖추고 있다. 전착형에서는 코팅 기술의 개량, 강화를 하고 있는데 도금면 만을 코팅하여 지립의 탈락을 방지하는 개량 이외의 세립화라는 다양화에도 대응하기 위해서 새로운 코팅 기술 및 지립 정열방법에 관해서도 개발을 진행하고 있다. 로 부착형이나 세라믹형에서도 각각 특징을 활용할 수 있는 용도 개발도 하여서 품종의 다양화를 연구하고 있다. 현재 반도체 이외의 용도로서 HD용 유리기판, 사파이어 웨이퍼, Si 웨이퍼 등의 폴리싱 패드용 유연제의 판로를 확대하고 있다.

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6) 세솔다이아몬드(한국)

 

한국 세솔다이아몬드는 한국이나 중국에서 착실히 점유율을 높여서 세계 3위를 유지하고 있다. 일본 시장에서도 마이크로 스크래치의 저감, 수명의 향상, 높은 가격 경쟁력을 무기로 30% 정도의 점유율을 유지하고 있다. 2015년은 고객의 생산이 호조여서 출하량이 성장하였다. 또한 차세대용으로서 CVD법과 새로운 기술을 채용한 "CLC형"을 출하하여 스크래치-프리와 장수명을 실현하였다. 우선 한국에서 발매한 후에 2015년 여름부터 일본에도 투입하였으며 더해서 2016년 봄에는 "DS형"을 발매하였다. 지립에 8면체 다이아몬드를 채용하여 마이크로 스크래치의 개선과 디스크 수명의 새로운 향상을 실현하여 이미 미국과 한국에서 채용을 마치고 소프트 패드용도 출하하고 있고 일본에서는 평가 단계에 있다. 일본에서는 ㈜카이외에 1개 회사가 판매하고 있으며 카이는 CMP 드레서 외에 패드, CMP용 필터 등의 관련 제품 전문 판매업체이다.

 

 

7. CMP 후세정 약액(신재료 대응)

 

CMP 후세정 공정이 흥미로워졌다. 재료가 변하기 때문이다. 재료가 변하면 공정도 모두 변한다. 신재료가 도입되는 곳은 Cu 다층배선 및 연결홀(Contact Hole)에서의 배리어 메탈재료로써 전자는 TaN/Ta에서 Co또는 Ru로 치환되며 점차 실용화가 시작되는 기세이다. 후자는 TiN/Ti에서 벌크 Co로 치환될 것으로 추측되고 있다.


신재료로 치환되는 이유는 지연시간의 단축, 경쟁 타사 디바이스와의 차이를 도모하기 위해서 이다. 가장 유효한 방법은 미세화이지만 재료 변경으로 차별화를 구하는 것은 미세화를 더 가속시키기가 어려운 것으로 전해지고 있다. 현재는 재료 특성을 포함한 공정 전체적으로 근접하고 있으나 Cu 다층배선에 있어서 Co 및 Ru의 도입에는 의문점도 있다고 생각하고 있다. Ru는 귀금속으로 고가이기 때문에 채용하는데 CMP 처리 및 세정 후의 회수 시스템 대비가 필요하게 되어서 신규 설비투자를 하게 된다. 결과적으로 Mo에서는 이 필요성이 없다.


다음으로 새로운 배리어 메탈 재료의 형성 방법이지만 미세화 가속으로 스퍼터(sputter)로서 충분한 coverage를 얻을 수 없게 되는 것 같다. CVD 장비에 의한 반응 생성막도 규격이 크서 ALD(원자층 퇴적) 장비에 의한 박막이 될 것으로 추측되고 있다.


스퍼터와 ALD는 막질이 상이하여 CMP처리나 후세정에 미치는 영향을 아직은 모르고 형성층에서도 의문이 있다. W의 경우도 마찬가지로 기존 Cu 대응 배리어 메탈에는 TaN/Ta를 채용하여 왔다. 이 2개층에서 Cu 이온이 층간 절연막으로 침입하는 것을 막아주는 배리어성과 다같이 밀착성도 확보하여 왔다. 신재료의 경우에는 Co나 Ru도 단일 막만으로 형성할 것 같으나 단일 막만으로 배리어성과 밀착성 양쪽 다 확보될 수 있는지가 의문이다. 또한 신재료를 채용하면 Cu와 도금을 성장시키는 경우에 시트(Sheet)층이 불필요하게 된다고 한다. 무전해 도금이라면 시트층이 불필요하여 도금 성장이 가능하지만 전해도금에서는 시트층을 기본으로 도금이 성장하고 있다.


이것이 사실이라면 이 메카니즘을 무시할 수가 있어서 단일막에서의 배리어층 형성을 포함해서 신재료를 채용하는 이점은 크다. W를 매입 접합홀에 관해서는 Cu 다층 배선과 동일하게 배리어 메탈 재료가 TiN/Ti에서 신재료로 변경한다는 정보가 있다. 신재료는 벌크 Co라는 소리도 들리고 있으나 확실하지는 않다. 또한 접합홀에서의 W CMP 후세정에 관해서는 High-k막의 도입과 연동되는 것 같다. High-k막은 폴리 실리콘과의 특성이 나빠서 게이트 절연막에 High-k막을 채용한다면 필연적으로 게이트 전극은 W가 되어서 메탈 게이트로 변화한다. CMP 후세정에 있어서 메탈 게이트와 W 플러그의 연동이 현 상황으로는 명확히 보이지 않는다. 단지, 재료가 어떻게 변하는가와 후세정 약액에 부과시키는 역할은 동일하다. CMP 처리 완료 후에 Cu/Co 또는 Ru 등 협소 영역의 계면에서 전자의 이동이 발생한다. 이 전자의 이동이 메탈을 용출시켜 부식을 일으킨다. 사명은 갈바닉스 부식의 억제를 철저히 하는 것이다. 배리어 재료가 변하게 된 것으로 기존 억제 메카니즘이 통용되지 않게 될 가능성이 있다. Cu 다층 배선에서의 새로운 배리어 메탈 재료의 실용화는 지연 시간 단축에 효과적인 제1층 배선 등, Critical layer부터 도입이 시작되고 I/O 패드에 가까운 상층부에서의 배선층에는 기존 배리어 메탈 재료가 계속 채용된다.


접합홀에 있어서 새로운 배리어 메탈 재료도 검토되고 있어서 실용화 까지는 아직 시간이 걸릴 것 같다. CMP 후세정 약액의 어플리케이션으로서는 프론트 엔드(Front end) 프로세스인 소자 분리공정에서 전개도 놓치지 않아야 한다. 당초 일부 사용자에서 문제가 되었으나 그것이 서서히 확산되어 많은 사용자에게 CMP 후세정 프로세스 다음의 과제로서 클로즈업 되어 왔다.


소자분리 공정에 있어서는 우선 웨이퍼 표면에 열산화막을 형성한다. 그 후에 CMP 종점 검출 목표로서 질화막을 형성하고 TR 영역을 패터닝후 에칭 처리로 소자분리 영역을 형성한다. 웨이퍼상 만들어 넣은 소자분리 영역에 열처리로 내벽산화막을 형성하고 그 위부터 CVD 장비로 절연막을 매입 퇴적한다. 여기에서 CMP 처리를 시행하게 되나 CVD 산화막과 질화막의 연마선택성을 이용하여 CMP 처리를 정지하는 포인트를 산출하지만 미세화 진전에 따라서 양막의 연마 선택성이 확보가 될 수 없게 되었다.


이 과제의 해결점을 제공한 것이 슬러리 업체이다. 세리아계 슬러리의 지립 표면에 특수한 코팅을 하여서 의도적으로 전위를 갖게 하였다. 이 전위가 접착제 역할을 담당하여 CVD 산화막에 부착. 이것에 의해서 재도, 질화막과의 선택성을 획득하였다. 그러나 이러한 해법도 CMP 후세정에는 난제를 남기는 결과가 되었다. 전위에 의한 접착 작용이 반대쪽에 나와서 CVD 산화막에서의 슬러리 잔사가 많이 발생한 것이다. 더해서 미세화를 배경으로 지립의 미경도 더욱 적어져서 이것이 잔사 발생에 영향을 주고 있는 상황이다.


동 분야에 있어서의 세정약액은 산소가 채용되고 있는 것으로 보는 것이 대세이다. CMP 후세정 약액 업체 각사는 새로운 과제에 전력으로 연구하고 있는데 이들 기업을 살펴보면, 우선 Air product는 "Coppe Ready 계열"이 주력 제품으로 "CP98D" 새로운 배리어 메탈 재료로서 대응하고 있고, "CP72B"는 Cu를 시작으로 기존 배리어 메탈 재료로서 대응하는 것 외에 Low-k 층간 절연막에도 대응하고 있다. Stela Chemifab은 세리아계 슬러리에 의한 CMP 후세정에 특화된 "PC 계열"을 전략 상품으로 사업을 전개하고 있는데 동 계열은 무기화합물을 주 성분으로 하기 때문에 처리에서 작업이 줄어들어서 저가격으로 최대한 효과를 기대할 수 있고 또한 "수정 유리"의 후세정 약액으로서 새로운 어플리케이션 개척으로 기대하고 있다.

 

 

○ 각 CMP 후세정 약액 업체의 사업 동향

 

1) Entegris(구 ATMI)

 

동사는 재료 품질보증 관리를 철저히 추구하는 기업으로 반도체 제조에 있어서 오염관리를 사업의 미션으로 걸고 있다. 이 때문에 CMP 공정에 있어서도 후세정 약액의 제공만이 동사의 사업 솔루션은 아니다.


슬러리 공급업체는 다양한 아이디어를 갖고 제품을 제공하고 있다. 그래서 다양한 조건 하에서 드물게 슬러리가 변화하는 경우가 있어서 이 변화가 웨이퍼 표면에 이상을 일으키는 경우가 있다. 동사에서는 여기에 혁신적인 "Field Lessor" 기술을 제공하는 것으로서 발생되는 결함을 극한으로 억제하여 평탄화 프로세스의 생산성 향상을 제공하고 있다.


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차세대 CMP 패드 유연제(Conditioner) "Planar-Gem"의 제공도 동사의 사업이다. 패드상에 발생하는 프로세스 관련 미립자까지도 극한으로 억제시켜 패드 표면의 청정화 유지 및 연마공정의 안정화에 노력하고 있다. CMP 후세정 약액은 이 연장선상에 위치하는 청정화 기술의 하나로써 연마후의 웨이퍼 표면을 깨끗이하여 다음 프로세스가 시작하기 전까지 청정도를 유지한 채로 인도하는 것이 역할이며 그 대표적인 상품이 "Planar Clean 계열"이다.


산소가 주류였던 Cu 다층배선에서의 CMP 후세정에 있어서 알칼리성 약액으로 시장을 석권한 상품으로 동사는 2016년 1월에 신제품을 시장에 투입하였다. 상품명은 "Planar Clean AG 계열"이다. AG라는 것은 Advanced Generation의 약자로 상품명이 시사하는 바와 같이 차세대를 노리고 있는 CMP 후세정 프로세스에 도전하고 있다.


구체적으로는 실용화를 시작하고 있는 Cu 대응의 새로운 배리어 메탈재 Co 및 Ru 대응이다. 또한 W공정에서 일반적으로 사용되고 있는 일반 약액으로는 노출되는 각종 박막에 대응할 수 없기 때문에 기능성 세정 약액으로 치환하는 도전도 하고 있다. 새롭게 프론트 엔드 공정에 있어서 STI 형성 프로세스, CVD 산화막/질화막 대응의 후세정 약액 개발도 추진 중으로 용도에 따라서 약액의 성분은 변하지만 신상품명은 이들을 총칭하는 것이다.


AG계열이 보유하고 있는 주요 특성으로서는 갈바닉 부식의 억제는 당연한 것이고 높은 수율 확보는 보장한다. 프로세스 처리중의 웨이퍼는 생산관리 시스템에 따라서 대기시간이 발생하는데 대기시간 내에 교차 오염이 일어나서 세정후의 Cu 그 자체가 부식을 일으키는 리스크가 있다. 새로운 세정 약액은 Cu 표면에 균일한 보호막을 형성하여 교차오염에 기인하는 부식을 억제하며 장시간 대기시간을 유지하는 것으로서 높은 수율을 확보할 수가 있다. 더해서 생산비용의 삭감에도 기여한다. 희석 배수가 높아서 성능의 열화를 일으키지 않기 때문에 가격대비 성능이 우월한 제품이 되고 있다.

 

2) Kanto Chemical(관동화학)

 

동사는 CMP 후세정 약액으로서 메탈 대응용도로는 "CMP-B200 계열"과 "CMP-M200 계열", ILD, STI 등의 절연막 대응 용도로 "CMP-B300 계열"을 갖추고 있다. 이들 3개 계열을 위주로 하여 기존 고객에 대한 세밀한 대응과 신규 고객 획득을 위한 프로모션 활동을 추진하고 있다.


CMP-B200 계열은 Cu CMP 공정에 있어서 기존 배리어 메탈 재료인 Ta 도입을 시작한 차세대 배리어 메탈 재료를 고려하고 있는 Co나 Ru에 대해서도 대응하고 있다. TMAH-Free로 100배 희석하여 사용이 가능하여 종래 약품과 비교해서 가격 메리트도 크다. CMP 후 기판 표면에 남아있는 각종 오염 제거성이 우월하고 특히 미세먼지와 유기잔사 제거성이 우월한 것이 특징이다. 또한 Cu 배리어 메탈 계면 부식 억제에도 착안하고 있어서 1x㎚이나 7㎚ 세대 등의 최첨단 디바이스용으로 Co에서 갈바닉 부식을 억제하게 하는 세정성을 높인 "CMP-B216"이 고객 평가로 부터 양호한 결과를 얻었다고 한다.


CMP-M200 계열은 최첨단 디바이스인 FEOL에 사용되는 W CMP 후세정 약액으로서 "CMP-M200 계열"을 새롭게 개발하여 부식되기 쉬운 ALD-W에서의 손상을 억제하고 W, SiN, Poly-S 표면의 세정 성능도 겸비하는 특징을 갖고 있다. High-k 메탈 게이트 프로세스에 적용 가능한 W CMP 후세정 약액으로서 사용자 평가에서도 양호한 결과를 얻고 있어서 활발한 프로모션 활동을 추진하고 있는 것 같다.


CMP-B300 계열은 STI나 ILD 등의 절연막 CMP 후세정 약액으로서 시장에 진출하고 있는데 절연막 CMP에서는 SiN과 선택비 확보 관점에서 세리아계 슬러리 적용이 진행되고 있다. 최첨단 공정 도입이 기대되고 있는 슬러리는 연마율을 높이기 위해 지립의 "제다" 전위를 억제하는 연구가 되고 있으나 그 중에는 절연막 표면에 흡착되어 세정이 어려운 것도 있다고 한다. 동사는 높은 세정성을 갖고 있는 CMP-B300 계열을 개발하여 현재 디바이스 업체를 위한 프로모션 활동을 추진하고 있다. 동사는 지금도 진보를 계속하고 있는 반도체 제조 프로세스에 대응한 새로운 제품 개발에 도전할 방침이다.

 

3) 미쯔비시화학(Mitsubishi Chemical)

 

산소, 알칼리계 양 계통을 갖추고 있고 CMP 후세정에 도전하고 있다. 산소에서는 "MCX-SDR4", 알칼리계에서는 "MCX-3000", "MCX-2000"을 갖추고 있다. 알칼리계 전자는 신재료나 최첨단 대응이고 후자는 범용성을 보유한 것이 특징이다. Cu 다층배선에서의 CMP 후세정은 알칼리계가 주류이지만 거의 모든 고객이 산소에서 알칼리계로 교체한 것은 아니다. 반도체 제조는 생산비용 관점에서 기존 프로세스를 가능한 답습하여 연명하는 것이 철칙이어서 산소 사용자가 아직은 많아서 MCX-SDR4도 순조롭게 매출을 올리고 있다. 화제의 새로운 배리어 메탈재 Co, Ru에서는 MCX-3000으로 대응하고 있다. 절연막/Cu/Co 또는 Ru 각각의 세정성을 확보한 것 외에 3계면에서의 부식 방지에도 연구하고 있다. 계통은 Co가 산에 약한면이 있기 때문에 거의가 알칼리계로 개발을 추진하고 있다. W 플러그에 관해서는 W 전용의 CMP 후세정액을 개발하고 있는 중이고 향후 제품화를 완료하여 시장에 투입할 계획이다.


절연막 세정에서는 다층 배선에서의 층간 절연막과 프론트 엔드에서의 STI 대응이 클로즈업 되고 있다. 층간 절연막의 후세정에서는 Low-k막 대응에 고려할 필요가 있는데 대상이 되는 Low-k막은 제2세대 제품이다. 세정성 확보는 당연한 것으로서 k치 특성의 변동, 열화를 억제할 필요가 있으며 이를 해소하기 위해 MCX-3000과 MCX-2000이 솔루션을 제공하게 된다.


한편, STI에 있어서 질화막/CVD 산화막의 CMP 후세정에 관해서는 산성계 또는 알칼리계 양면에서 해법을 찾아나갈 방침이다. 반도체 업체는 각사가 다양한 박막에서 소자분리를 형성하고 있어서 범용성 보다는 개별 대응이 될 가능성이 높기 때문이다.


동사의 CMP 후세정 사업을 설명할 때 경쟁 타사에는 없는 특별한 점이 있다. 그것은 7㎚ 노드 도래를 노리고 미국 뉴욕의 Poly Technic Institutes(Suny, Poly)에 2015년 3월에 참여하여 동 조직이 대비하고 있는 CMP 센터와 세정약액의 평가 위탁 계약을 체결한 것이다. 통상 반도체 제조장비, 재료 업체는 차세대 제품을 개발하는 경우 Bare 웨이퍼로 평가를 실시한다. 이것에 대해서 미쯔비시화학은 CMP 센터와의 평가 위탁 계약을 체결하여 최첨단 프로세스에 의한 패턴부 웨이퍼를 입수할 수가 있어서 차세대 CMP 후세정 약액 개발에 있어서는 이번 동사의 결단은 업계 지도를 다시 그릴 가능성도 있다.

 

4) WAKO 순약공업(和光純藥工業)

 

동사가 취급하고 있는 CMP 후세정액은 크게 놔눠서 3개 제품이 있는데 첫 번째로 산성계 "CLEAN-100", 두 번째는 알칼리계의 "CLEAN-8000계열", 세 번째는 중성의 "WCP-200 계열"이다. 발매 이래 20년 역사를 갖고 있는 CLEAN-100에 관해서는 다층배선에 있어서 CMP 후세정 약액은 알칼리계가 주류지만 여전히 산소계를 사용하는 사용자도 수도 많다. 20년 역사가 시사하는 바대로 프로세스 가격도 이미 정착되고 있어서 크리티컬한 영역 이외에서는 유효한 기능을 하는 형태이며 또한 어플리케이션 확대도 동 제품의 매출 증가에 크게 기여하고 있다. 프론트 엔드에서의 STI 형성시 CMP 후의 CVD 산화막/질화막 세정에도 유효하여 판로를 확대중이다. 그것만이 아니고 프로세스 처리 이외에서는 동 제품이 구엔산계를 주성분으로 하기 때문에 메탈 오염 대책에도 강점을 발휘하여 치구 세정약액으로서도 시장을 개척하고 있다.


CLEAN-100은 이러한 고객 수요 증가를 배경으로 매출은 매년 양호한 궤도를 그리고 있다. 최첨단 다층배선 영역에서의 솔루션을 제공하는 것이 CLEAN-8000 계열이다. 새로운 배리어 메탈 재료인 Co 및 Ru 대응은 물론이고 고객 채용의 슬러리 특성까지도 고려한 커스텀 대응으로 사업을 전개 중으로 동사의 진정한 강점은 고객사에서 높은 평가를 받고 있어 첨단 팹으로서의 수요가 증가하는 것이다. 중성의 WCP-200 계열은 W-CMP 전용의 후세정약액으로 개발된 것으로 콘텍트 홀을 시작으로 비아 홀, 더 나가서 메탈 게이트도 시장 영역으로서 기대하여 출하량을 증대시키고 있다.


동사에서는 이들 주력 제품의 확대를 노리고 다이도공장 부지에 신규 공장을 건설하여 2016년 가을부터 본격 가동에 돌입한다. 생산 라인은 오염-Free를 고려하여 거의 전자동으로 구성되며 최신 품질관리시스템도 도입한다. 가동중의 온도나 압력, 시간 등의 프로세스 조건을 실시간 모니터링하여 설치를 이탈하면 전자동으로 해당 lot을 배제한다. 주 생산 품목은 CLEAN-8000계열과 WCP-200 계열이며 새롭게 범프 형성용 선택성 웨트 에칭(Wet Etching)액 "TC계열" 등도 양산할 계획으로 CLEAN-100은 자기다마현 가와고시 공장에서 양산을 담당하게 된다. 이번 신규 공장 가동에 따라 동사의 생산능력은 40%로 확대되고 양산 효과로 2020년 이후에는 반도체 관련 분야의 매출이 100억엔 이상으로 증대될 예정이다.

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