속도내는 한국.. 특허출원 활발,,, 반도체 정밀도 핵심 '연마제 기술',,,!
'CMP 슬러리' 국내 기업 특허 점유율 지속 확대,,,
국내 중견기업 '케이씨텍' 10년간 164건 출원,,
미국과 일본이 주도하고 있는 반도체 소재분야서 우리기업들의 특허출원이 가파른 상승세를 타고 있는 것으로 나타났다.
27일 특허청에 따르면 대포적 반도체 소재기술인 반도체 연마제 'CMP 슬러리' 관련 특허출원이 지난 2009년 87건에서 2018년 131건으로 연평균 4.7% 증가했다.
이 기간 중 내국인의 출원 증가율은 6.1%로 외국인의 출원 증가율(3.6%)을 크게 상회하면서 내국인의 출원 점유율이 2009년 39.1%에서 2018년에는 44.3%로 거센 추격전을 벌이고 있다.
이는 국내시장 점유율이 높은 글로벌 선도기업들이 특허분쟁 등에 따라 특허출원에 주춤한 사이 국내기업들이 CMP 슬러리 국산화 비중 확대를 위해 왕성한 연구개발을 하고 있기 때문이다.
반도체 소자는 다수의 얇은 막이 적층돼 있어 정밀도를 높이기 위해서는 막이 형성될 때마다 연마제와 패드를 이용해 거친 면을 평탄화하는 공정이 필요하다.
이를 CMP 공정이라 하며 이 때 사용되는 연마제가 CMP 슬러리다.
2009년부터 2018년까지 10년간 나온 CMP 슬러리 분야 다출원 분석에서는 케이씨텍이 164건으로 16.3%의 점유율을 보이며 1위를 기록했고 이어 후지미 124건(12.4%), 히타치 85건(8.5%), 캐보트 83건(8.3%) 순으로 나타났다.
삼성 70건(7.0%), 솔브레인 53건(5.3%), LG 25건(2.5%)으로 10위권 안에 이름을 올렸다.
특히 국내 중견기업인 케이씨텍과 솔브레인이 활발한 특허출원으로 CMP 슬러리 분야에서 내국인 특허출원 증가를 견인하고 있어 주목된다.
세부 기술별로는 실리콘 절연막 슬러리 관련 출원이 365건(36.4%)으로 가장 많았고 구리, 텅스텐 등 금속막 슬러리 관련 출원 290건(28.9%), 연마입자 관련 출원 202건(20.1%), 유기막·상변화막 등 특수막 슬러리 관련 출원 75건(7.5%) 순으로 집계됐다.
출원인 유형별로는 외국기업이 61.2%(614건), 국내기업이 37.5%(377건)로 국내외 기업들이 특허출원을 주도했고 기타 국내대학은 1.0%(10건), 국내연구소는 0.2%(2건), 외국대학은 0.1%(1건)로 미비했다.
특허청 유기화학심사과 유밀 심사관은 "우리 기업의 적극적인 특허출원으로 CMP 슬러리 국산화 확대가 기대된다"며 "반도체의 미세화, 고집적화는 계속 진행되고 있어 CMP 슬러리에 대한 기술개발은 여전히 필요하다"고 말했다.
CMP 슬러리
우수한 연구 인프라를 기반으로 도약
2016년 양산 판매를 시작으로 제품군을 확장하고 있습니다.
우수한 기술을 바탕으로 CMP 슬러리 업계의 Global Top-Tier를 목표로 끊임없는 노력을 하고 있습니다.
적용사례
CMP 공정
용도
반도체 웨이퍼 광역 평탄화
Topology 및 surface roughness 조절
주요제품
주요제품/ 제품특성,
SW-300 : 반도체 W 배선 공정 및 표면 roughness 조절에 사용되는 low defect slurry
NTS-300 : Silicon nitride 막질을 선택적으로 연마하며(~1,000 A/min) Poly-silicon 및 Silicon Oxide 막질에서의 stopping 가능
SWC-100 : Colloidal ceria 기반의 차세대 제품으로 Low scratch, Low dishing 성능
SAC-100 : 차세대 물질인 Amorphous carbon 막질을 사용하는 신규 공정에서의 높은 연마율과 낮은 defect 성능
HTC-L-200 : TSV 공정용 제품으로 Silicon Oxide, Copper, Silicon nitride 연마율을 고객의 needs에 맞게 자유롭게 조절 가능
인증
화학적 기계적 연마(CMP) 슬러리 조성에 사용되는 연마 재료의 특성.
CMP(화학적 기계적 연마)는 모든 실리콘 반도체 생산 공장(SEMI fab)의 필수 요소입니다.
리소그래피와 박막 증착을 사용하여 만들어진 집적 회로는 기질과 침전된 층에서 원하는 평면성을 달성하기 위해 항상 CMP를 사용합니다.
CMP 슬러리는 일반적으로 화학 반응 용액에 산재된 나노 크기의 연마 분말로 구성됩니다.
화학적 에칭으로 인해 재료를 부드럽게 하는 한편, 기계적 마모가 재료를 제거하여 지형과 표면을 표면을 평평하게 합니다.
화학적 에칭은 등방성이며 표면 지형을 평평하게 하지 않고, 기계적 마모는 표면을 평평하게 하지만 표면에 결함을 유발할 수 있습니다.
올바르게 설계된 CMP 프로세스는 표면 결함을 발생시키지 않고 평면성을 달성할 수 있습니다.
연마 입자의 크기 분포는 CMP 슬러리에서 중요한 설계 매개 변수로서, 재료 제거 속도 및 표면 결함과 같은 주요 지표에 영향을 미칩니다.
또 다른 중요한 매개 변수는 슬러리 내 입자의 분산과 응집입니다.
응집된 입자는 대형 입자처럼 동작하여 연마 공정 중 표면이 손상됩니다.
CMP 연마성 입자의 일반적인 크기 범위는 10-250나노미터입니다.
몇 가지 입자 크기 측정 기술은 이 범위에서 다양한 정확도 및 정밀도로 입자 크기를 측정할 수 있습니다.
레이저 회절, 동적 광산란, 소각 X선 산란은 이 크기 범위에서 높은 정확도와 정밀도를 제공하는 핵심 기술입니다.
응집은 일반적으로 ppm 범위에서 최대 10마이크론의 과대 응집물을 자주 발생시킬 수 있습니다.
제타 전위를 사용하여 입자 응집을 방지하는 슬러리 안정성을 측정할 수 있습니다.
대형 입자는 광산란 또는 영상 기법을 사용하여 검출할 수 있습니다.
CMP 슬러리 및 해당 구성 요소의 특성 분석
Malvern Panalytical은 반도체 산업에서 사용되는 CMP 슬러리의 다양한 매개변수를 최적화하는 솔루션과 장비를 보유하고 있습니다.
- Zetasizer: 나노미터 미만에서 수 마이크론까지 입자 크기 분석 또한 슬러리 안정성을 조사하기 위해 제타 전위를 측정합니다.
- Mastersizer 3000: 건조 분말 또는 슬러리 분산, 특대형 입자 포함 10nm에서 3mm까지 입자 크기 분석.
- Morphologi 4: 0.5µm 이상 크기의 특대형 입자 검출
- Empyrean: 소각 X선 산란을 사용한 1-100nm 입자 크기 범위의 입자 크기 분석.
주요 성분
Zeta Potential Measurement of Highly Concentrated CMP Slurry Dispersions
응용 노트/ 자세한 내용
광산란법을 이용한 CMP(Chemical Mechanical Polishing)로 널리사용되는
응용 노트/ 자세한 내용
Multi-technique nanoparticle characterization on a laboratory X-ray diffractometer
응용 노트/ 자세한 내용
Detecting over-sized particles in ink-jet inks using laser diffraction particle size analysis
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