1. CMP공정의 시초와 시작
CMP(Chemical Mechanical Polishing)는 집적 회로의 정밀한 제조를 가능하게 하기 위해 실리콘 웨이퍼의 표면을 연마하고 평탄화하는 반도체 제조의 핵심 공정입니다. CMP의 역사는 1980년대 후반과 1990년대 초반으로 거슬러 올라가는데, 이때 CMP는 회로 밀도 증가로 인한 문제를 해결하기 위한 솔루션으로 개발되었습니다.
1980년대 후반, 반도체 산업이 더 작은 기능 크기와 더 높은 통합으로 이동함에 따라 평면화의 필요성이 분명해졌습니다. 식각 및 증착과 같은 전통적인 평면화 방법은 집적 회로의 복잡성 증가에 대해 원하는 수준의 평면성을 달성할 수 없었습니다. 이로 인해 CMP는 새로운 평면화 기법으로 개발되었습니다.
최초의 상용 CMP 시스템은 1990년대 초에 도입되었으며 주로 금속 상호 연결의 증착에 필수적인 텅스텐 연마에 사용되었습니다. 이 과정에는 화학적 힘과 기계적 힘의 조합이 포함되었습니다. 연마 입자, 산화제 및 화학 물질을 포함하는 슬러리를 웨이퍼 표면에 도포했습니다. 회전하는 연마 패드의 기계적 작용과 화학적 상호 작용이 결합되어 여분의 물질을 제거하고 매끄럽고 평면적인 표면을 달성했습니다.
평면성에 대한 수요가 증가함에 따라 CMP는 텅스텐 연마 이상의 응용 분야를 발견했습니다. 그것은 집적 회로의 활성 영역 사이의 더 나은 분리를 허용하는 얕은 트렌치 분리(STI)뿐만 아니라 층간 유전체(ILD)와 금속층의 평탄화에 필수적이 되었습니다. CMP는 구리 상호 연결 및 Low-k 유전체와 같은 첨단 기술의 성공적인 구현을 가능하게 하는 데 중요한 역할을 했습니다.
2.CMP의 현재
2000년대 초, CMP는 새로운 슬러리, 패드 및 연마 도구의 도입과 함께 계속 진화했습니다. 공정은 고급 반도체 제조의 엄격한 요구 사항을 충족하기 위해 더욱 복잡해지고 전문화되었습니다. 제조업체는 구리, 텅스텐 및 다양한 유전체 재료와 같은 특정 재료에 대한 맞춤형 CMP 프로세스를 개발했습니다.
2000년대에는 프로세스 제어 및 최적화에 대한 강조도 증가했습니다. CMP 프로세스 단계는 평탄화 프로세스를 모니터링하고 제어하는 데 사용되는 인라인 계측 도구를 사용하여 전체 반도체 제조 흐름에 통합되었습니다. 이를 통해 웨이퍼 전체와 단일 웨이퍼 내에서 보다 엄격한 프로세스 제어와 개선된 균일성을 실현할 수 있었습니다.
2000년대 내내 CMP는 반도체 제조의 필수적인 부분이 되어 원하는 수준의 평면성, 상호 연결 성능 및 수율을 달성하는 데 중요한 역할을 했습니다. 그것은 SoC(System-on-Chip)와 같은 기술의 성공과 더 작고, 더 빠르고, 더 복잡한 집적 회로의 확산에 기여했습니다.
"요약하자면, 2000년대 CMP의 역사는 텅스텐 연마를 넘어 반도체 제조에서 평탄화를 위한 기본 공정으로 크게 확장되었습니다. 집적 회로 기술의 발전과 함께 발전했으며 더 작고, 더 강력하며, 고도로 집적된 장치의 개발을 가능하게 하는 데 중요한 역할을 했습니다.
2000년대까지만 해도 CMP공정은 클린한 공정에서 퇴출되어야 할 공정으로 인식되었으나 현재는 Photo공정과 함께 고직접화를 이루는 핵심공정으로 인정 받고 있습니다."