"하이 NA EUV 패터닝 결함 잡는다"…수율 높이는 어플라이드 `솔루션 3종` [소부장반차장]

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"하이 NA EUV 패터닝 결함 잡는다"…수율 높이는 어플라이드 '솔루션 3종' [소부장반차장]

디지털데일리 발행일 2024-04-04 15:02:47

배태용 기자

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[디지털데일리 배태용 기자] "요즘 대두되는 하이 NA EUV 등 초미세 기술들을 구현하려면 여러 가지 신기술이 필요합니다. 어플라이드는 10여 년 전부터 고객과 이러한 협업을 이어왔고, 지금의 결과물은 비용 절감뿐 아니라 로드맵 구현에서도 시너지를 줄 겁니다." (박광선 어플라이드 머티어리얼즈 코리아 대표이사)

반도체 장비 기업 어플라이드 머티어리얼즈는 4일 반도체 칩의 패터닝 요구사항 해결을 위해 설계된 제품 및 솔루션 포트폴리오를 발표했다.

최근 반도체 제조사들이 2나노미터(nm) 이하 노드 공정으로 전환하면서 반도체 업계는 반도체 소자를 옹스트롬(Angstrom, 1A=0.1nm) 급으로 구분하는 시대를 맞이하고 있다.

2nm이하 노드 공정으로 전환하면서 EUV 및 하이 NA EUV 도입을 추진하고 있는데, 다만 여기엔 에지 러플니스(roughness), 팁간격 (tip-to-tip spacing) 제한, 브릿지 결함, 에지 배치 오류 등 문제가 자주 발생한다.

이날 어플라이드 머티어리얼즈는 공개한 패터닝 제품 포트폴리오는 이러한 문제를 해결할 수 있는 재료 공학 및 계측 기술들로 ▲패너닝 시스템 '센튜라 스컬프타(Centura Sculpta)' ▲ 식각 시스템 'Sym3 Y 매그넘(Magnum)' ▲ 패터닝 필름 '프로듀서 XP 파이오니어 CVD(Producer XP Pioneer CVD)' 등이다.

이들 솔루션은 반도체 공정에서 CVD(화학기상증착)와 ALD(원자층증착), 4종 재료 제거(식각, 선택적 제거, 패터닝, CMP), 열 공정, 전자빔 계측 등 각각의 팹 상황에 따라 다양하게 적용할 수 있다.

먼저 패터닝 시스템 '센튜라 스컬프타(Centura Sculpta)'은 반도체 제조사가 패턴 형태를 늘려 EUV 더블 패터닝 단계를 줄임으로 싱글 EUV 또는 하이 NA EUV 노광에 비해 팁 간격을 더 좁힐 수 있도록 돕는다.

현재 모든 최첨단 로직 반도체 제조사와 협력하며 스컬프타 협력 분야를 넓히고 있는데, 센튜라 스컬프타는 팁 간격을 줄이는 것뿐만 아니라 브릿지 결함을 제거, 패터닝 비용을 절감하고 칩 수율도 개선할 수 있다. 이러한 장점에 현재 모든 최첨단 로직 반도체 제조사와 협력하며 스컬프타 적용 분야를 넓히고 있다.

식각 시스템 'Sym3 Y 매그넘(Magnum)'은 물질을 증착해 EUV 라인 패턴을 웨이퍼 식각 전 더 매끄럽게 만들어 수율을 높이고 라인 저항을 감소시켜 칩 성능과 전력 소비를 개선해준다.

Sym3 Y 매그넘은 현재 파운드리 로직에서 주요 반도체 제조사의 중요한 식각 분야에 채택, 현재 옹스트롬 시대 노드에서 EUV 패터닝에 사용되고 있다. 메모리 분야에서 Sym3 Y 매그넘은 D램 EUV 패터닝에 가장 널리 채택되고 있다.

마지막 패터닝 필름 '프로듀서 XP 파이오니어 CVD(Producer XP Pioneer CVD)'는 포토레지스트 패턴 공정 전 웨이퍼에 증착, 웨이퍼에 원하는 패턴을 형성하기 위해 설계됐다. 파이오니어는 최첨단 공정 노드에 사용되는 식각 화학 물질에 대한 탄성력이 높은 고유의 고밀도 탄소 화학식을 기반으로 해 측벽 패턴 형태 균일도가 뛰어난 더욱 얇은 필름 스택을 가능하게 한다. 현재 주요 메모리 제조사들은 이 파이오니어를 채택해 D램 패터닝에 이용하고 있다.

특히 파이오니어는 패턴을 최대로 늘리면서 기존 EUV 패턴을 엄격히 제어할 수 있다는 장점이 있다. 파이오니어는 새로운 Sym3 Y 매그넘 식각 시스템과 함께 최적화돼 로직 및 메모리 공정에 중요한 식각 분야에서 기존 탄소 필름보다 더 높은 선택비와 향상된 제어력을 제공한다.

어플라이드는 지난 2012년부터 패너팅 분야의 R&D(연구개발) 투자를 우선순위로 두고 투자해오며 시장에서 영향력을 넓혀오고 있다. 이를 통해 어플라이드는 패터닝 유효 시장(SAM) 규모를 2013년 약 15억 달러에서 2023년 80억 달러 이상, 같은 기간 기회 점유율을 약 10%에서 30% 이상 증가시켰다.

어플라이드 관계자는 "첨단 반도체 기술의 당면 과제 해결을 위해 고객 및 파트너와 협업해 센튜라 스컬프타 패터닝 시스템 외에도 다양한 재료공학 혁신 기술을 개발하고 있다"라며 "EUV와 하이 NA EUV를 통해 생산된 칩을 보완 및 개선하는 새로운 식각, 증착, 계측 솔루션을 선보일 예정이다"라고 설명했다.