[21.02.09] SK하이닉스 "EUV 공정 난제, 새로운 대안으로 해결해 나갈 것"

[EUV Challenges in DRAM]

1) Scaling with integration

- Lithography 성능

• Resolution -> 0.33NA 이상
• Pattern 정확도(Fidelity)
• Overlay Control

 

2) Productivity 생산성

Throughput = Wafers/Hour

 

3) Defectivity 결함

- Pattern Bridge 현상

- Pattern Missing 현상

- Particle on Mask

 

 

HVM : High Volume Manufacturing

 

◆ SK하이닉스 : 첨단 극자외선(EUV) 공정 난제를 해결하기 위한 다양한 솔루션을 제시

1) 생산성 문제를 해결할 수 있는 위상차마스크(PSM)

2) EUV 마스크 덮개 역할을 하는 펠리클

3) 좁은 회로를 반듯하고 균일하게 찍어낼 수 있는 새로운 포토레지스트(PR)

 

[EUV 사용 이유]

1) 패턴 형성 Performance

기존 불화아르곤(ArF) 공정보다 14분의 1 짧은 13.5㎚ 파장 빛으로 더욱 미세하게 회로모양을 웨이퍼 위에 찍어낼 수 있다.

2) 경제성 (Wafer Cost, 공정 단순화 simplicity)

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EUV 양산 과정에서 직면한 문제점 : 크게 '생산성'과 '결함' 문제

1) 조사량(DtS:Dose to Size)와 생산성 문제

EUV 빛은 모든 물질에 흡수되기 어려운 성질

-> 따라서 빛을 웨이퍼에 오랜 시간 노출해야 원하는 회로 모양을 찍어낼 수 있게 되는데 이 문제는 생산성에 치명적인 문제

 

<해결책>

탄탈룸(Ta)을 활용한 'attPSM' =>  빛 노출 장기화 문제 극복

웨이퍼에 닿기 전 회로 모양이 그려진 마스크 구조와 구성 물질에 변형을 주어

보다 적은 빛으로 명확한 회로를 찍어내게끔 한다는 아이디어

다만 기술 고난도로 블랭크마스크 업체와의 끈끈한 협력이 필요

 

attPSM 최적화를 위한 Parameter

 

2) 결함 문제

EUV 광원으로 찍어내는 회로는 기존보다 상당히 미세

-> 공정 중 기존과 똑같은 오염 물질이 발견되더라도 상대적으로 더 큰 문제가 발생할 수 있음. 

 

<해결책>

이를 해결하기 위한 소재가 '펠리클'

EUV 마스크 위에 덮개를 씌워서 오염 물질을 방지하겠다는 콘셉트

아직까지는 펠리클 없이 노광 공정을 진행하고 있지만,

EUV 상용화로 생산 규모가 커지면 이 소재가 반드시 필요 할 것이라는 전망.

but, 아직 소재 기술 수준이 양산에 투입할 만한 단계에 도달하지 못했다,,

 

<EUV 펠리클 개발 상황과 문제점>

“양산에 필요한 빛 투과율은 88% 이상이 돼야 하지만, 현재까지 개발된 펠리클의 투과율은 82% 정도에 각종 로스(loss)가 발생하고 있다”며 “더 많은 기술 개선이 필요할 것으로 보인다”

 

* EUV Pellicle 요구 사항

1. High EUV 투과율

2. Long lifetime

 

3) EUV PR 문제

EUV 광원은 ArF 광원보다 14.3배 높은 에너지 -> '샷 노이즈' = 그만큼 단위 면적당 빛을 구성하는 가장 작은 단위 알갱이인 광자(photon) 수도 적어, 울퉁불퉁한 회로를 만들어낼 확률이 크다. 

뿐만 아니라 PR의 구성 성분이 많을수록 웨이퍼에 PR을 도포한 뒤 각종 성분이 마음대로 뒤섞여 '마이크로 브리지' 등 각종 결함을 야기한다.

 

<해결책>

무기물(메탈 옥시드) 기반 PR => 균일한 회로 각인 도모

기존 PR보다 단순한 구성으로 이뤄진 데다 광자를 잘 흡수하는 성질을 지니고 있어

다수의 노광 공정에서도 균일하고 반듯한 회로를 찍어낼 수 있는 것이 장점

 

 

 

결론! 

EUV 공정의 장점을 극대화하기 위한 각종 필터 시스템, 세정 시스템을 더욱 개선해야 한다!

=> 10나노 이하 EUV 공정으로 D램 미세화를 지속 진행할 것

 

 

출처: www.etnews.com/20210209000153

SK하이닉스 "EUV 공정 난제, 새로운 대안으로 해결해 나갈 것"

 

 추가 자료

출처 가제트 서울