HBM과 같이 단수가 높아지고 회로의 미세화가 이루어지면서 CMP의 중요성이 급부상 하고 있습니다.
따라서 오늘은 CMP Slurry의 시장 및 최근 공부하고 있는 것들을 정리해보고자 합니다.
여기저기 있는 내용들을 취합한 내용으로, 전문적인 지식이 아니니 참고만 부탁드립니다.
CMP와 관련된 기본적인 내용은 다 알고 계실꺼라 생각해서 Slurry에 집중한 내용입니다.
CMP Slurry란?
CMP 공정의 핵심이라고 할 수 있는 Slurry에는 CMP를 위한 알갱이가 있습니다.
이 알갱이들이 어떠한 성분이며, 형상이 어떠한지에 따라 CMP에 핵심적인 영향을 미치고 있습니다.
CMP 슬러리는 크게 옥사이드 슬러리와 메탈 슬러리로 분류할 수 있습니다.
그 중에서도 제가 관심이 있는 분야는 옥사이드 슬러리 입니다.
옥사이드 슬러리에는 대표적으로 Silica 계열과 Ceria 계열이 있습니다.
Silica 계열의 CMP Slurry
Silica 계열의 CMP Slurry는 각종 배선들이 위치한 BEOL(Back end of line)에 주로 쓰이는 물질입니다.
1. Silica 계열은 Fumed Silica가 대표적이며, 해당 시장에서 절대적인 강자는 캐봇(Cabot)이 있습니다.
현재는 Entegris에 인수되었으며, 시장에서 압도적인 점유율을 보유하고 있는 회사입니다.
Cabot은 Fumed 방식으로 Silica 입자를 제조하고 있으며, 슬러리에 들어가는 입자도 만들고 이를 CMP slurry로 최종적인 제품으로 판매도 하고 있는 회사입니다.
Fumed 방식의 경우 입자 모양이 거칠 수 있습니다.
2. 새로 떠오르는 신성은 후소화학(Fuso Chemical)이 있습니다
후소의 경우는 앞의 회사와는 달리 Colloidal 방식의 제조 방식을 가지고 있습니다.
Colloidal 방식의 경우 입자를 동글동글하게 만들어 고부가 제품을 만들 수 있다는 장점이 있습니다.
후소 화학은 Slurry에 들어가는 입자만 판매 중이며, 최종적으로 CMP용 Slurry로 만들어서 판매하고 있지 않은 것으로 알고있습니다.
후소 화학의 고객 중 하나가 캐봇(Cabot)이며, 캐봇에 Colloidal Silica를 납품하면 이를 기타 화학물질들과 조합해서 최종적인 Slurry를 만들어 냅니다.
Ceria 계열의 CMP Slurry
Ceria(CeO2)는 입자 제조가 매우 까다롭고, 이를 동글동글하게 만드는게 굉장히 어렵다고 알려져있습니다.
그 이유는 Colloidal 방식으로 제조를 하더라도, 후공정에서 열을 가했을때 입자의 형태가 변형이 많아 동글동글한 입자를 만들기가 굉장히 까다롭기 때문입니다.
Ceria 계열은 FEOL(Front end of line)에 많이 쓰이며, SiO2와 Si3N4의 구분이 가능해서 절연층 CMP에 각광받고 있습니다.
1. Ceria 입자의 절대강자는 Solvay가 있습니다.
Solvay의 핵심 기술은 1급 비밀이라고 알려져있습니다. Ceria 입자들이 정말 동글동글한 형상을 가지고 있으며, 이 입자들을 여러 회사들에게 판매를 하고 있습니다.
해당 입자들은 고부가 제품들로 약 40%의 OPM이라고 알려저 있는데, 정확히는 모르겠습니다.
우리 나라의 케이씨텍이 대표적으로 Solvay의 Ceria 입자들을 활용하여 CMP Slurry국산화에 성공을 했습니다.
(핵심 입자들은 Solvay에서 구매하여 사용하기에 100% 국산화는 아닌 상황입니다)
2. 또 다른 Ceria 계열의 절대강자는 히타치(Hitachi)입니다.
히타치는 Solvay와 조금 다른 비지니스 모델을 가지고 있습니다.
Slurry에 필요한 Ceria 입자도 만들지만, 그것을 믹싱하여 Slurry 형태의 제품으로 판매 중입니다.
실질적으로 Ceria CMP Slurry Market Share를 보면 히타치가 압도적인 시장 점유율을 보유하고 있는 것으로 알고 있습니다.
나의 생각 한줄
2019년쯤이었나... 일본과 반도체 소재 관련해서 여러가지 이슈가 있었다. 그때 여러 소부장 기업들이 국산화에 힘을 썻으며, 실제로 많은 성과를 이루어 냈다고 알고있다.
하지만 그 내역을 자세히 보면 핵심 소재들은 여전히 수입에 의존하고 있음을 알 수 있다.
국가에서 국책 과제 혹은 여러가지 지원으로 진정한 국산화에 성공했으면 좋겟다.
