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반도체? 이 정도는 알고 가야지: (3) 포토(Photo Lithography) 공정

 여러분~ 오랜만입니다! 저번 포스팅에서는 다양한 불순물로부터 웨이퍼를 보호하기 위해 산화막을 만들어내는 <산화공정>에 대해서 다루었었는데요. 모두 기억하시나요? 오늘은 그렇게 산화막이 형성된 웨이퍼 위에 반도체 설계 회로를 찍어내는 <포토공정>에 대해 다뤄보도록 하겠습니다. 오늘도 저만 믿고 따라온다면 반도체 8대 공정? 문제 없다구~

 

SK Careers Editor 이미진

 

 

1. 포토 공정이란?

: 제가 서론에서 포토공정을 반도체 설계 회로를 “찍어내는”이라고 표현한 것 모두 기억하시나요? ‘찍다’하면 기억나는 게 무엇인가요? 바로 카메라입니다. 포토공정은 필름카메라로 사진을 찍어 현상하는 것과 같은 원리로 진행됩니다. 조금 구체적으로 이야기하면 반도체 표면 위에 사진 인쇄 기술을 이용하여 회로 패턴을 만들어 넣는 기술을 말합니다. 빛에 반응하는, 필름 카메라에서 바로 필름에 해당하는 감광성 고분자 물질(PR, Photoresist)를 얇게 바른 후 마스크를 올려 놓고 그 위에 빛을 가하여 원하는 패턴을 형성하는 과정을 말합니다.

 

2. 감광성 고분자 물질(PR, Photo Resist)
: PR은 3가지 물질로 이루어져 있습니다. PR을 보관하기 위해 외부 빛의 노출을 방지하고자 사용하는 액체인 Solvent, 폴리머 결합으로 이루어진 물질인 Resin, 그리고 마지막으로 빛에 반응하는 화합물 Photoactive Compound(PAC), 이 PAC는 크게 Positive PR과 Negative PR로 나누어집니다.

 

 

3. 포토공정 과정
포토공정 과정은 Surface Preparation -> Spin Coating -> Soft Baking -> Alignment & Exposure -> Post-expose Baking -> Develop -> Rinse-dry -> Hard Baking으로 이루어져있습니다. 이렇게 보니 무슨 말인지 도통 모르겠죠? 그래서 쉽게 설명하기 위해 이 전체 공정을 위에서 설명한 PR과정, 노광, 웨이퍼에 회로도를 찍어내는 Develop 과정. 이렇게 크게 세 개의 과정으로 구분할 수 있습니다.

 

1) 노광
: 노광 과정에는 Mask Layer 사이를 정확한 위치에 맞추는 Alignment과정과 감광막에 빛을 쏘아 패턴이 형성되도록 하기 위한 과정인 Exposure로 나눌 수 있습니다. 이 과정을 거치면 패턴이 형성됩니다. 노광은 필요에 따라 세 가지 모드로 진행될 수 있습니다.

 

 

2) Develop
: 현상(Develop)은 필름 카메라에서 사진을 현상하는 과정과 같으며, 이 공정에서 패턴의 모양이 결정됩니다. 현상 과정을 지나면, 노광에 의해 빛에 노출된 부분, 노출되지 않은 부분을 선택적으로(Positive, Negative PR) 제거하여 회로 패턴을 형성하게 됩니다.

 

지금까지 웨이퍼 위에 반도체 회로를 찍어내는 포토공정에 대해 설명해드렸습니다. 헷갈리는 부분이 많았을 것 같은데요. 모두 잘 따라오셨나요? 헷갈릴 수 있는 Positive, Negative PR, 그리고 다양한 노광 방법들은 다시 한 번 위로 올라가서 읽어보는 건 어떤가요? 8대 공정 중 총 3개의 공정이 끝났습니다. 남은 5개의 공정도 열심히 Follow Me~!




 


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Posted by SK Careers Journal skcareers

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  1. 하재식 2017.08.17 01:30 신고 Address Modify/Delete Reply

    프로젝션에서 가운데 파란건 무엇이죠?!
    빛의 회절을 막아주는 물질인가요?!
    궁그미..

    • 이미진 2017.08.17 11:29 신고 Address Modify/Delete

      프로젝션 렌즈입니다. 이 렌즈를 통해 원하는 부분에 원하는 크기만큼의 빛을 조사할 수 있게 됩니다. 기사 읽어주셔서 감사합니다 :-)

  2. 하재식 2017.08.17 15:28 신고 Address Modify/Delete Reply

    오호 감사합니다 ! 기사 재밌어요 !

  3. 너구리 2017.09.13 05:12 신고 Address Modify/Delete Reply

    Surface Preparation과 Spin Coating이 뭔가요? 혹시 웨이퍼 준비 또는 레티클 준비 그리고 spin coating은 PR 도포를 얘기하시는 건가요?

    그리고 Projection lens는 뭔가요? 모든 레티클 아래에 렌즈가 위치하지 않나요? Projection lens라는 것은 또 다른 렌즈인가요?

    나머지 공정들은 어디를 클릭해야 볼 수 있나요? 못 찾겠어요. Photo 공정 다음 또는 현상공정 다음이요..

    • 이미진 2017.09.15 14:16 신고 Address Modify/Delete

      기사 읽어주셔서 감사합니다. surface preparation과정은 말 그대로 포토 공정에 앞서 웨이퍼를 준비하는 과정입니다. 웨이퍼를 클리닝하고 수분을 제거하는 등의 공정이 포함됩니다. spin coating은 말씀하신 것처럼 PR을 도포하는 과정입니다.

      그리고 두번째 질문은 잘 이해가 되지 않아서 제가 아는 한에서 설명해드리자면, 노광 방법에는 크게 두가지의 방법이 있습니다. 영상과 투영방법인데요. 기사에서 설명한 좌측의 두 방법이 영상법, 그리고 projection lens를 사용한 방법이 투영법입니다. 좌측의 두 방법은 렌즈를 사용하지않고 직접 노광하며 mask 하나 당 웨이퍼에 한 번 노광하게 됩니다. 반면에 projection lens를 이용한 방법은 그 렌즈를 통해 mask를 확대했다가 다시 축소하는 방법으로 웨이퍼 안에서 아주 좁은 공간에 그리고, 또 옆으로 가서 그리고 하는 방법입니다. 질문에서 reticle이라는 단어를 사용하신 것으로 보아 아마 이 세번째 노광법을 말씀하신 것 같습니다. 레티클은 이 투영노광법 사용을 위해 여러 번 반복적으로 위치를 바꿀 수 있도록 만든 마스크입니다. 이 의도로 물어보신 것이 맞다면 그 방법은 모두 렌즈가 위치하는 것이 맞고, 그 렌즈가 projection lens입니다. 제가 기사에서 설명한 것은 그 방법 이외에 렌즈를 사용하지 않고 직접 노광하는 방법도 있다는 것입니다.

      이상입니다. 저도 답변 드린 내용은 정확하지 않은 정보일 수 있기 때문에 의문이 드신다면 답변 달아주세요! 그리고 포토 공정 다음 기사는 아직 업로드 되지 않은 상태이며, 곧 업로드 예정입니다!^_^