CMP (2024년 12월 조사) (일본어판)

◆조사 개요

본 조사 리포트는 정기간행물 Yano News 2025년 1월호에 게재된 것입니다.

리서치 내용

~도체 미세화의 진행/배선층의 다단화/게이트 구조 복잡화/3차원화,

첨단 로직의 CMP 프로세스가 증가함에 따라 그 중요성이 높아지고 있다

1. CMP란

2. CMP기술의 특징

　　2-1. 고정밀 평탄화

　　2-2. 복잡한 구조의 균일화

　　2-3. 다용도성

　　2-4. 슬러리의 역할

　　2-5. 패드와 기판의 상호작용

　　2-6. 압력과 회전운동

　　2-7. 엔드포인트 감지

　　2-8. 결함 제어

3. CMP기술의 변천

　　3-1. 1980년대: 초기연구와 기초기술 확립

　　3-2. 1990년대

　　　　(1)CMP의 실용화와 보급

　　　　(2)CMP 기술의 고도화

　　3-3. 2000년대

　　　　(1)재료와 프로세스의 다양화

　　　　(2)나노미터 스케일 디바이스에 대한 대응

　　3-4. 2010년대

　　　　(1)신재료·신기술 도입

　　　　(2)CMP의 자동화와 최적화

　　3-5. 2020년 이후

　　　　(1)차세대 기술에 대한 대응

4. CMP기술의 새로운 트렌드

　　4-1. 나노미터 스케일에서의 정밀도 향상

　　4-2. 3D NAND 및 FinFET 구조 보급

　　4-3. 신소재 지원

　　4-4. 낮은 결함화와 높은 스루풋(Throughput)

　　4-5. CMP의 자동화와 디지털화

5. CMP에 관한 시장규모

　　【그림·표 1. CMP의 일본 및 WW 시장규모 예측(금액: 2025-2030년 예측)】

　　【그림·표2. CMP의 카테고리별 WW 시장규모 예측(금액: 2025-2030년 예측)】

CMP와 관련된 기업·연구기관의 대응 동향

　　6-1. 국립대학법인 동해국립대학기구 기후대학

　　　　(1) CMP 프로세스의 새로운 '가시화' 기법 제안

　　　　【그림1. 접촉 화상 해석법의 원리를 나타낸 모식도】

　　　　【그림2. 슬러리 흐름의 2차원 면내 관찰 기법을 나타낸 모식도】

　　　　(2)신원리에 기초한 차세대 CMP 개발

　　　　【그림 3. AI를 응용한 지능화 CMP 연마 장치】

　　　　【그림 4. 오존가스 나노버블 첨가 슬러리를 이용한 CMP】

　　6-2. 국립대학법인 규슈공업대학

　　　　(1)실리콘 파워 반도체의 CMP에 관한 연구

　　　　【그림 5. SiC 파워 반도체의 구조도와 가공으로 인한 데미지의 영향】

　　　　(2)풀러렌 C60 복합형 스마트 연마 미립자를 중심으로 한 연마 미립자 설계에 관한 연구

　　　　【그림 6. 풀러렌 복합 미립자의 제작 과정】

　　　　【그림 7. 풀러렌 복합형 스마트 연마 미립자의 개발 콘셉트】

　　　　(3)마이크로 패턴 패드에 관한 연구

　　　　[그림8. 패드의 외관(위)과 SEM 확대상(아래)]

　　6-3. 주식회사 Doi Laboratory

　　　　(1)실리콘 반도체의 가공 프로세스와 평탄화 CMP의 현황과 미래

　　　　①베어 Si 웨이퍼의 초정밀 가공 프로세스

　　　　【그림 9. 실리콘 웨이퍼 프로세스에서 LSI 디바이스/3DIC 제조까지의 흐름】

　　　　②디바이스 웨이퍼의 평탄화 CMP

　　　　【그림10. 고안·시제작한 다이나믹 전기화학 반응 평가 시스템의

　　　　외관 사진(우측 상단), 구조 모식도(우측 하단), 특성 평가 사례(좌측)]

　　　　【그림11. 3차원 반도체 디바이스 (3D-IC) 구조의 일례)

　　　　(2)차세대 3차원이종혼재 디바이스를 염두에 둔 초난가공재╱SiC, GaN, 다이아몬드 가공 프로세스는 어떠해야 하는가

　　　　【그림 12. 플라즈마 조사와 CMP 가공을 융합한 가공 장치】

　　　　【그림13. 나가오카 기술과학대학 회전연구실의 실용형 C-type 장치】

　　　　【그림 14. 플라즈마 융합 CMP 가공에 의한 (a) SiC 기판,

　　　　(b)다이아몬드 기판 및 (c)GaN 기판 연마 특성의 일례]

　　6-4. 주식회사 토판인포미디어

　　　　(1)토판인포미디어의 CMP 슬러리 전개 사례

　　　　① RDL인터포저용

　　　　【그림 15.RDL 인터포저의 구조】

　　　　[그림 16]. RDL 인터포저의 배선 형성 프로세스]

　　　　②수지 ╱메탈의 하이브리드 본딩용

　　　　【그림 17. 수지 ╱ 메탈의 하이브리드 본딩 과정】

　　　　(2) CMP 슬러리 라인업

　　　　【표 1. 토판인포미디어의 CMP 슬러리 라인업】

　　6-5. 학교법인 리쓰메이칸대학

　　　　(1) SPE를 이용한 ECMP의 가공 메커니즘

　　　　【그림18.SPE를 이용한 ECMP의 가공 원리를 나타낸 모식도】

　　　　(2) ECMP 연마 장치

　　　　【그림 19. ECMP 연마 장치의 이미지도. FA 연마 (왼쪽), LA 연마 (오른쪽)】

　　　　(3) ECMP에 의한 연마 성능 평가

　　　　[그림 20. ECMP에 의한 연마 속도]

　　　　【그림 21.ECMP에 의한 평탄화 성능. 표면 조도(위), 표면 형태(아래)]

7. CMP에 관한 과제와 장래 전망

　　7-1. 과제

　　7-2. 장래 전망