미국 어플라이드머티어리얼즈(이하 어플라이드)가 EUV(극자외선) 공정 단축을 목표로 출시한 ‘센츄라 스컬프타(이하 스컬프타)'가 브릿지 불량 제거 성능까지 겸비한다. 이를 통해 반도체 제조 수율을 높이고 생산속도를 개선할 수 있을 것으로 기대한다. 

어플라이드는 4일 경기도 성남시 한국지사에서 열린 미디어 라운드테이블을 통해 스컬프타의 브릿지 결함 제거 기능을 새로 선보인다고 밝혔다. 스컬프타는 어플라이드가 지난해 새롭게 출시한 패터닝 장비다. 웨이퍼 표면을 기준으로 최대 70도까지 플라지마 빔 조사각을 컨트롤해 EUV 없이도 미세 패턴을 형성하는 게 핵심 기능이다. 

5nm, 혹은 그 이하로 내려가면 기존 EUV 공정만으로는 원하는 폭의 패턴을 만들 수 없다. 이 때문에 ArF(불화아르곤) 노광 공정에 사용하던 멀티패터닝 개념을 EUV 공정에도 적용해야 한다. 대만 TSMC는 3nm 공정 생산을 위해 복수의 EUV 멀티패터닝 공정을 도입한 것으로 알려져 있다. 

다만 멀티패터닝 횟수를 늘릴수록 공정 스텝수가 급격히 증가하고 반대로 수율은 저하된다. 가급적 멀티패터닝을 쓰지 않고 미세 패턴을 형성하는게 유리한데 스컬프타가 노리는 건 이 지점이다. 한 번의 EUV 노광으로 만들어진 패턴에 비스듬히 눕힌 플라즈마 빔을 조사함으로써 패턴 두께를 축소할 수 있다. 미세 패턴을 만들 수 있는 것이다. 

스컬프타는 마치 굴삭기로 흙을 파내듯 조금씩 패턴 측면을 깎아내 두께를 조절한다. 이를 활용하면 확률적으로 발생하는 브릿지 결함을 잡아낼 수도 있다. 브릿지 결함은 원래 분리돼 있어야 하는 두 개의 라인이 충분히 식각되지 않아 연결된 것을 의미한다. 스컬프타로 플라즈마 빔을 조사하면 브릿지를 선택적으로 제거할 수 있다. 

스컬프타를 양산 라인에 도입할 경우 이론상 필요한 EUV 공정 수를 절반으로 줄일 수 있고, 이에 따르는 부대 공정까지 감축할 수 있다. 현재 EUV 공정을 도입한 대부분의 파운드리들과 메모리 회사들이 이 장비의 양산 도입을 검토하고 있다. 

어플라이드측은 “현재 고객사 2nm 공정에서 M2/M3 금속 배선 공정에 스컬프타의 브릿지 결함 제거 기능을 테스트하고 있다”고 설명했다.

반도체 소자에 전력을 공급하는 금속 배선은 통상 12개층 이상으로 구성되며, 숫자가 작아질수록 패터닝이 까다롭다. M0⋅M2⋅M4는 게이트에 수직, M1⋅M3는 수평 방향으로 패터닝된다.