반도체 하드마스크 SOH 레포트

문서 내 토픽

1. SOH (Spin-on Hardmasks)

SOH는 패터닝 공정에서 반도체 미세 패턴 구현을 위한 보조재료입니다. gap을 채우고 평탄화를 강화하여 내에칭성을 강화해야하는 특성을 요구합니다. SOH는 반도체 회로 패턴 형성 시 기존의 CVD 방식이 아닌 spin coating 방식으로 막을 형성하는 미세 패턴 형성 재료로, 미세 선폭의 패턴 정확도를 구현합니다.
2. PR MASK와 HARD MASK 비교

미세패턴을 구현하려면 PR MASK의 폭이 점점 줄어들어야 합니다. PR MASK의 가로에 대한 세로의 비율이 특정 값보다 커지게 되면 PR MASK는 반듯하게 서있지 못하고 쓰러지게 되어 정상적인 패터닝이 불가능하게 됩니다. 이러한 현상을 극복하기 위해 HARD MASK가 도입되었습니다.
3. HARD MASK 패터닝

HARD MASK 적층 구조에서 패터닝은 PR을 MASK로 하부의 OXIDE MASK를 패터닝하고, OXIDE MASK를 이용하여 HARD MASK를 패터닝하는 과정으로 이루어집니다. HARD MASK를 사용하게 되면 MASK ETCH 후 하부막을 패터닝하게 되므로 두 번의 DRY ETCH 공정이 필요하다는 단점이 있습니다.
4. 하드마스크 제작방법

현재 반도체산업에서 사용되는 하드마스크는 화학 증기 증착법 (CVD)에 의해 제조됩니다. 이렇게 만들어진 하드마스크는 식각 선택성이나 물성이 좋지만, 고가의 장비와 운영비, 높은 에너지 사용으로 인해 생산원가가 비싸고 불량발생 확률이 높은 단점이 있습니다. 이에 비해 습식공정(spin-on process)은 별도의 설비 없이 일반적인 코팅장비에서 적층이 가능하고 코팅시간이 짧고 간단하며, 용액에 첨가되는 첨가제에 따라 두께 및 친수도 등 비교적 자유롭게 조절이 가능합니다.
5. 하드마스크 필요특성

하드마스크 층은 선택적 식각 과정을 통하여 포토레지스트의 미세 패턴을 재료 층으로 전사해주는 중간막으로서 역할을 합니다. 따라서 하드마스크 층은 다중 식각 과정 동안 견딜 수 있도록 내열성 및 내식각성, 고밀도, 고강도의 특성이 필요합니다. 또한 하드마스크 조성물(SOH)에 포함되는 화합물은 코팅 공정성 확보를 위하여 유기 용매에 대한 우수한 용해도 특성이 필요합니다.
6. 하드마스크 조성물

유-무기 하이브리드 소재기술이 하드마스크 소재개발을 위한 가장 실현가능성이 높은 전략적 접근방법입니다. 유-무기 하이브리드 소재는 유기계와 무기계의 설계에 따라서 다양한 특성을 한 분자 내에 구성할 수 있어, 식각 선택비가 우수한 무기계 성분과 유기계 성분을 최적으로 조합하여 다기능성의 하드마스크 소재특성을 지닐 수 있습니다.
7. 하드마스크 종류

반도체 산업에서 사용되는 대표적인 하드마스크 종류로는 HT-SOC, DPLC, DHSC, DNH, DUTC 등이 있습니다. 각 하드마스크는 열 안정성, 평탄화 특성, 에칭 내성, 내산성 등 다양한 특성을 가지고 있어 반도체 공정 요구사항에 맞춰 선택적으로 사용됩니다.
8. 결론

글로벌 반도체 기업들이 고집적, 초미세화 공정을 적용하면서 새로운 특성의 하드마스크에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 하지만 하드마스크와 같은 중요 소재들이 일본산 소재에 의존도가 높은 상황입니다. 국가 차원의 연구개발 지원을 통해 하드마스크 등 핵심 소재의 국산화를 추진하여 해외 의존도를 줄여나가야 할 것입니다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. SOH (Spin-on Hardmasks)

SOH (Spin-on Hardmasks)는 반도체 공정에서 중요한 역할을 하는 기술입니다. 기존의 CVD 방식의 하드마스크와 달리 스핀 코팅 방식으로 적용되어 공정 시간 단축, 균일성 향상, 비용 절감 등의 장점이 있습니다. 특히 미세 패턴 구현을 위해 필요한 고해상도 및 높은 내식성, 내열성 등의 특성을 갖추고 있어 차세대 공정에 적합한 기술로 주목받고 있습니다. 향후 SOH 기술의 지속적인 발전과 함께 반도체 공정의 혁신을 이끌어 낼 것으로 기대됩니다.
2. PR MASK와 HARD MASK 비교

PR MASK와 HARD MASK는 반도체 공정에서 서로 다른 역할을 하는 중요한 요소입니다. PR MASK는 패턴 형성을 위한 포토레지스트 층으로, 높은 해상도와 미세 패턴 구현이 가능하지만 내식성과 내열성이 낮아 후속 공정에 제한이 있습니다. 반면 HARD MASK는 PR MASK를 보호하고 후속 공정에서 높은 내식성과 내열성을 제공하여 미세 패턴 구현에 유리합니다. 두 기술은 상호보완적인 관계로, 최적의 공정 결과를 위해 적절한 조합이 필요합니다. 향후 HARD MASK 기술의 지속적인 발전으로 더욱 미세한 패턴 구현이 가능해질 것으로 기대됩니다.
3. HARD MASK 패터닝

HARD MASK 패터닝은 반도체 공정에서 매우 중요한 단계입니다. 정확한 패턴 전사를 위해서는 HARD MASK 물질의 특성, 에칭 공정 조건, 하부 층과의 호환성 등 다양한 요소를 고려해야 합니다. 특히 미세 패턴 구현을 위해서는 높은 해상도와 수직 프로파일, 우수한 선택비 등이 필요합니다. 최근 SOH 기술의 발전으로 더욱 정밀한 HARD MASK 패터닝이 가능해지고 있으며, 이를 통해 차세대 반도체 공정의 혁신을 이끌어 낼 것으로 기대됩니다.
4. 하드마스크 제작방법

하드마스크 제작 방법은 크게 CVD(Chemical Vapor Deposition)와 SOH(Spin-on Hardmask) 두 가지로 구분됩니다. CVD 방식은 기존부터 널리 사용되어 온 방법으로, 증착 공정을 통해 하드마스크 층을 형성합니다. 반면 SOH 방식은 스핀 코팅을 통해 하드마스크를 적용하는 방법으로, 공정 시간 단축, 균일성 향상, 비용 절감 등의 장점이 있습니다. 최근 SOH 기술의 발전으로 미세 패턴 구현에 더욱 적합한 특성을 갖추게 되면서, 차세대 공정에서 SOH 방식의 활용이 증가할 것으로 예상됩니다.
5. 하드마스크 필요특성

하드마스크에 요구되는 주요 특성은 다음과 같습니다. 첫째, 높은 내식성과 내열성을 갖추어 후속 공정에서 안정적인 보호 기능을 수행해야 합니다. 둘째, 미세 패턴 구현을 위해 높은 해상도와 수직 프로파일이 필요합니다. 셋째, 하부 층과의 우수한 접착력과 선택비를 확보해야 합니다. 넷째, 공정 편의성을 위해 균일한 막질과 낮은 응력 특성이 요구됩니다. 이러한 특성들은 반도체 공정의 미세화와 고집적화 추세에 따라 점점 더 중요해지고 있으며, 하드마스크 기술의 지속적인 발전이 필요할 것으로 보입니다.
6. 하드마스크 조성물

하드마스크 조성물은 크게 무기 물질과 유기 물질로 구분됩니다. 무기 물질로는 실리콘 산화물, 질화물, 탄화물 등이 사용되며, 높은 내식성과 내열성을 제공합니다. 유기 물질로는 폴리머 계열의 물질이 사용되며, 공정 편의성과 미세 패턴 구현에 유리합니다. 최근에는 이러한 무기 및 유기 물질을 복합적으로 활용하여 하드마스크의 성능을 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 향후 하드마스크 조성물의 지속적인 개선을 통해 더욱 우수한 특성의 하드마스크 개발이 가능할 것으로 기대됩니다.
7. 하드마스크 종류

하드마스크에는 다양한 종류가 있습니다. 대표적인 것으로는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 탄화물 등의 무기 하드마스크와 폴리머 계열의 유기 하드마스크가 있습니다. 각각의 하드마스크는 서로 다른 특성을 가지고 있어, 공정 요구사항에 따라 적절한 하드마스크를 선택하는 것이 중요합니다. 최근에는 이러한 무기 및 유기 하드마스크를 복합적으로 활용하여 더욱 우수한 특성을 구현하는 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 향후 하드마스크 기술의 지속적인 발전을 통해 반도체 공정의 혁신을 이끌어 낼 것으로 기대됩니다.
8. 결론

이상에서 살펴본 바와 같이, 하드마스크는 반도체 공정에서 매우 중요한 역할을 하는 기술입니다. 특히 미세 패턴 구현을 위해 필요한 높은 내식성, 내열성, 해상도 등의 특성을 갖추고 있어 차세대 공정에 적합한 기술로 주목받고 있습니다. 최근 SOH 기술의 발전으로 하드마스크 제작 방식이 진화하고 있으며, 이를 통해 공정 시간 단축, 균일성 향상, 비용 절감 등의 장점을 얻을 수 있게 되었습니다. 향후 하드마스크 기술의 지속적인 발전과 함께 반도체 공정의 혁신을 이끌어 낼 것으로 기대됩니다.