삼성전자, 반도체 전 공정에 '플라즈마' 활용

CMP 공정 '플라즈마' 적용 추진중

플라즈마 주요 적용처는 식각 공정

웨이퍼 도포 불필요 물질 제거 기술

서울 서초 소재 삼성전자 사옥. ⓒ연합

삼성전자가 플라즈마 기술을 반도체 공정에 확대 적용한다. 초미세 공정 구현에 유리해서다. 기존 화학 소재만을 활용하던 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정에 플라즈마를 활용하는 방안을 통해서다.

13일 반도체 업계에 따르면 배근희 삼성전자 마스터는 전일 수원 컨벤션센터에서 열린 '차세대 리소그래피 + 패터닝' 학술대회를 통해 이같이 밝혔다.

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 높아, 다양한 반도체 공정에 활용된다.

배근희 마스터는 "반도체 8대 공정 중 유일하게 플라즈마를 쓰지 않던 CMP에서도 플라즈마를 활용하는 방안을 평가 중"이라며 "조만간 반도체 전체 공정에서 플라즈마가 활용될 것으로 예상된다"고 설명했다.

이어 연구개발 현황과 관련해 "삼성전자를 포함한 주요 기업들이 관련 설비사들과 개발하고 있는 상황"이라며 "다만 구체적인 적용 예상 시점은 언급하기 어렵다"고 덧붙였다.

플라즈마의 주요 적용처는 식각 공정이다. 식각은 웨이퍼 상에 도포된 물질 중 필요없는 부분을 제거하는 기술이다. 이후 플라즈마는 증착, 확산, 메탈, 포토 공정 등에도 적용돼 왔다.

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

이외에도 삼성전자는 플라즈마 식각의 선택비를 높이기 위한 차세대 기술 개발을 진행 중이다. 선택비는 식각 공정에서 목표로 한 물질을 얼마나 정확하게 제거하는 지 나타내는 척도다.

통상 선택비는 ALE(원자층 식각)가 대표적이다. ALE는 원자 수준인 1옹스트롬(0.1나노미터)의 단위로 식각하는 기술이다.