[ Photolithography 시리즈 ] 1. 포토 공정에 대해서

안녕하세요. 이 시리즈에서는 반도체 전체 공정 중, 포토 공정 (Photolithography)에 대해 다뤄보겠습니다.

 

간단하게 말하면, 설계된 어떤 회로를 실제로 만들어야 할텐데요.

이때, 그 회로를 조건에 맞게, 공정에 맞게 여러 마스크로 만들어 냅니다.

 

PR (Photoresist)라고 하는 빛에 반응하는 물질을 웨이퍼에 도포한뒤 마스크에 빛을 통과시켜서 원하는 패턴을 얻습니다.

뭐 실제로 세부적인 단계들이 있지만요!, 그건 이번 시리즈에서 천천히 다뤄보겠습니다.

 

Photolithography 전체적 개요

Photolithography 단계의 전체적인 흐름을 먼저 살펴보겠습니다.

 

우선 세정 또는 표면처리를 통해 photoresist가 균일하게 도포되도록 준비합니다.

이후 Spin coating 식으로 Photoresist를 웨이퍼에 도포합니다. (photoresist는 특정 빛에 반응하는 물질입니다.)

Soft bake는 액체 상태인 이 photoresist를 열을 가해 단단하게 만드는 겁니다.

그리고 이제 이 위에 마스크를 대고 빛을 조사해줍니다.

이후 PEB, 즉 빛을 쪼여준 이후 다시 열을 가해주는 과정이 있습니다. 

이게 그려지는 패턴의 정확도가 상승하는데, 그건 이후 더 자세하게 다룹니다.

 

이렇게 어떤 준비가 된 셈이고, 여기서 Development, 현상과정을 거칩니다.

쉽게 말하면 이제 빛을 조사한 부분과 그렇지 않은부분이 나뉠거고

어떤 photoresist를 쓰고, 어떻게 현상하냐에 따라 어떤 걸 제거할지 나뉘지만

아무튼 한쪽은 제거하는 과정을 가집니다.

 

이후 optional 하지만 보통은 수행하는 hard bake 과정이 있습니다. 

이후 공정들에서 안정성이 높아집니다.

 

그리고 어떤 이상이 있는지 검사를 하는데요.

전체 공정중에 이 photolithography가 유일하게 다시 수행이 가능하다는 특징이 있습니다.

이게 깎아내거나 어떤 처리를 하지 않았으니까, 그냥 다시 photoresist를 밀어버리고

다시 도포하고 위에처럼 싹 다 다시 해버리면 됩니다.

 

Photoresist란?

웨이퍼 위에 도포하는 액체로, 특정 파장 대역, 혹은 특정 파장 이상의 빛을 받아 분자구조가 바뀝니다.

어떤 photoresist를 쓰고, 어떤 현상액을 쓰냐에 따라 원하는 부분, 그렇지 않은 부분 나눠서 패턴을 형성할 수 있겠죠

 

Photoresist는 크게 3가지 구성요소로 나뉩니다.

먼저 Solvent는 점도를 결정하게 됩니다.

그리고 Resin, 혹은 Polymer가 있는데, 현상 후 패턴형태로 남는 실제 물질이 얘네들입니다.

마지막으로 Senstizer가 있습니다.

현상과정에서 녹거나 녹지 않게하는 반응을 중개합니다.

 

이 Photoresist (PR)은 positive와 negative로 크게 나뉘기도 합니다.

 

https://global.samsungdisplay.com/29349/feed/

 

그림에서 처럼 빛을 조사한 곳이 현상시에 지워지면 positive

그 반대로 빛을 조사한 곳이 남으면 negative입니다.

 

둘 중에 Positive PR이 Resolution이 우수합니다. (일반적으로)

그 말은 더 미세하게 회로 패턴이 형성될 거라는 거죠.

 

Negative PR에서는 polymer가 Develop시 Solvent를 흡수해 부풀어 오르는 Swelling 현상이 있습니다.

따라서 Positive PR이 더 선호 됩니다.

 

 

 

자 이 포스팅에서는 이렇게 기초적인 준비를 마쳤고, 이제 다음 포스팅부터 본격적으로 각 단계들을 다뤄보겠습니다.

 

읽어주셔서 감사합니다!