PECVD ( Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)란? (feat. ACL, ARC)

PECVD ( Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)란?

CVD는 화학기상 증착법. GAS와 같은 다양한 반응 기체와 에너지를 활용해 기판 표면에화학적 반응을 통해 피복하여 증착하는 방법. + 플라즈마를 사용해서 증착시킨다

 

thermal 방식에 비해서 저온, 그리고 고압 환경에서 웨이퍼 위에 금속 및 절연 박막을 증착시킬 수 있다는 장점을 가짐.

 

PECVD를 사용해서 크게 두가지 박막을 형성하는데 사용되는데, 그것이 ARC와 ACL.

 

ARC (Anti-reflection-coating)

 

ARC는 말그대로 반도체 포토리소그래피 공정에서 사용되는 반사방지 코팅막

ARC 코팅이 필수적인 이유는,

1. 웨이퍼 표면에서 빛이 반사되어 노광으로 들어가기도 하고

2. 그로인해, 원하지 않는 부분이 노광되어 패턴 왜곡 발생 패턴 크기와 형상의 불균일성이 증가한다.

3. 또한, 스탠딩 웨이브(Standing Wave) 현상이 발생한다.

 

스탠딩웨이브 현상은, 노광할 때, 레지스트막으로 입사하는 입사광과 웨이퍼에서 반사되는 반사광이 간섭하여, 정재파가 발생하는 것으로 간섭으로 인해 포토레지스트 내부에 빛의 세기가 강한 부분과 약한 부분이 교대로 형성되고 이로 인해 포토레지스트 측벽이 파도 모양으로 형성된다. (말끔해야하는 패턴이 굴곡져서 나타남.)

 

 

파장이 ARC에 들어갈때 반사되어 나오는 파장과, ARC에서 Glass 및 웨이퍼로 들어갈 때 반사되어 나오는 파장을 중첩시켜 반사파를 최소화한다.

 

TARC(top Anti-reflection-coating) vs BARC(Bottom Anti-reflection-coating)

 

Top ARC 같은 경우엔 말그래도 PR(포토레지스트) 위에 ARC를 진행하는 것을 말합니다.

TARC의 경우 재료는 폴리머를 사용하는데 ARC를 올리는 공정 때문에 밑에 PR에 영향을 주게 될 수 있고, 이럴 경우 폴리머의 특성을 잃어버릴 수 있다. 그렇기 때문에 spon coating을 사용하거나 기체상태로 뿌린다.

(sping coating은 원심력으로인해 thickness가 불균형하게 코팅이 이루어질 수 있음)

 

 

BARC의 경우 재료에 따라 Organic과 Inorganic으로 나눌 수 있다.

폴리머를 사용한 Organic과 SiON:H를 사용한 Inorganic.

Inirganic BARC를 현대 반도체 공정에서 가장 많이 사용하며 thickness를 비교적 균일하게 가져가는 장점이 있으나, 시간이 오래걸리고 비싼 단점이 있다.

 

ACL (Amorphous Carbon Layer)

 

ACL(Amorphous Carbon Layer)은 Hard Mask 증착에 사용되며 3D NAND의 고단화로 인해 NAND에서 활용도가 높다. 반면, ARC(Anti Reflection Coating)는 노광 공정상 난반사를 방지 하기 위한 막 형성에 사용되며 DRAM 비중이 상대적으로 높다

 

패턴의 크기가 작아짐에 따라 포토레지스트 패턴의 쓰러짐 현상이 발생하게 되었다.

포토레지스트의 두께가 점점 얇아지게 되면서 얇아진 포토레지스트 패턴을 이용하여 피식각층을 식각할 수 없게 되어 포토레지스트와 피식각층 사이에 식각 내성이 강한 하드마스크가 도입하게 되었다. 이러한 하드마스크는 CVD를 이용한 ACL를 사용한다.