‘물리적 연마’ 넘어선다… 첨파워, 웨이퍼 처리 혁신 기술 ‘차크라’ 공개

반도체 제조 공정의 핵심 단계인 표면 연마(Polishing)에 혁신을 불어넣을 기술이 등장했다. 반도체 소재 기업 첨파워(ChEmpower)는 11일(현지시간) 웨이퍼 연마 공정의 효율성과 지속가능성을 높이기 위한 첫 상용 제품 ‘차크라(Chakra)’를 공개했다고 밝혔다.

차크라는 기존 화학기계적 평탄화(CMP) 공정을 대체하거나 보완할 수 있는 솔루션으로, 연마 슬러리 없이 기능성 연마패드와 특수 화학약품을 결합한 점이 특징이다. 기존의 CMP 공정은 슬러리 내 입자가 웨이퍼에 미세한 긁힘이나 잔여물을 남겨 회로 적층 시 결함을 유발하는 문제가 있었다. 반면 차크라는 이러한 물리적 손상을 줄이고 표면을 더욱 균일하고 매끄럽게 처리할 수 있다는 설명이다.

첨파워의 수단슈 미스라(Sudhanshu Misra) 최고경영자(CEO)는 “차크라가 구현하는 무연마 전이 기술은 연마 과정에 물리적 힘보다는 화학적 반응을 활용한다”며 “특히 최신 고대역폭 메모리와 로직 반도체에서 핵심이 되는 구리 인터커넥트 처리에 큰 효과를 기대할 수 있다”고 밝혔다. 인터커넥트는 반도체 소자를 연결하는 미세 배선으로, 정밀한 평탄화 없이 품질을 확보하기 어렵다.

첨단 패키징 공정에서도 이 기술의 효과는 크다. 최신 반도체는 여러 개의 칩을 수직으로 적층하는 구조가 일반화되면서, 웨이퍼 간 빈틈 없이 결합하려면 나노 수준의 평탄도가 요구된다. 특히 솔더 없이 구리와 구리를 직접 접합하는 방법이 각광받고 있어 표면 처리 기술의 중요성은 더욱 커지고 있다.

지속가능성 측면에서도 첨파워는 기존 공정을 뛰어넘는 개선 효과를 강조했다. 차크라는 유해 물질로 분류되는 벤조트리아졸(BTA) 등 고위험 화학물질 사용을 피하면서 폐수가 적고 재활용이 용이한 폐수 흐름을 유도한다. 회사 측에 따르면 사용 후 폐수와 용해된 구리염까지 회수·재활용이 가능해 전체 물 소비량과 환경 부담을 줄일 수 있다고 설명했다.

첨파워는 지난 2025년 4월 제품 상용화를 위한 시드 투자에서 1,870만 달러(약 269억 원)를 유치했으며, 이를 기반으로 MVP(최소기능제품)를 상업용 수준으로 끌어올려 현재 상용화 단계에 들어섰다. 미스라 CEO는 “현재 미국과 아시아의 유수 메모리·로직 칩 제조사들과 시범 테스트를 진행 중이며, 프로젝트 범위를 점차 확대하고 있다”고 전했다.

차크라는 단일 제품 출시로 끝나지 않는다. 첨파워는 향후 이 기술을 구리 배선 처리 외에도 CMP 공정 내 다양한 소재로 확장 적용할 계획이다. 구체적으로는 배리어 금속, 산화물, 실리콘 등 다양한 층으로 나아가며, 연마패드의 기능성과 화학 성분 최적화를 통해 웨이퍼 표면의 선택성과 품질을 동시에 높이겠다는 포부를 밝혔다.

반도체 성능이 날로 정밀화되는 만큼, 공정 기술도 함께 진화할 필요가 있다. 첨파워가 내세우는 차크라는 반도체 제조 산업에서 고도화된 기술과 친환경적 접근이 공존할 수 있음을 보여주는 사례로 주목받고 있다.