8. 반도체 공정 3) Photolithography

Photolithography

빛을 이용해 포토마스크의 회로 패턴을 웨이퍼 위에 전사하는 공정
→ 이후 식각 공정의 기준이 되는 패턴 형성
포토공정은 패턴을 만드는 공정, 식각은 패턴대로 깎는 공정

 

왜 중요한가?

• 포토공정은 후속 공정의 기준 패턴 형성
• 핵심 관리 항목: CD, Overlay, Defect
• 포토 불량 → 식각/이온주입/증착 불량으로 전이

핵심 개념

• Photoresist(PR): 빛에 반응하는 감광액(고분자), 빛에 닿으면 PR 만 성질 변함.
• Mask: 회로 패턴이 그려진 원판
• Alignment : Mask와 Wafer 위치 정렬 → Layer 간 Overlay 확보
• Exposure(노광): 빛을 조사해 PR의 화학적 성질 변화
• Develop(현상) : 필요한 PR 패턴만 남김 → 식각을 위한 PR Pattern 완성

 

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Process

산화막 형성→ PR 도포→ Soft Bake→Cooling→ Mask Alignment→ Exposure → Develop→ Inspection

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ⓐ Photoresist 도포

• Spin coating, 식각 시 임시 mask 역할

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ⓑ Soft bake : 용매 증발시키는 과정

용매 제거, PR 안정화

• PR 내 용매 제거
  • PR = 감광성 고분자 + 감광제 + solvent : PR을 액상으로 만들기 위해 섞어놓음
    • 식각 공정에서 필요한 부분을 보호하는 임시 Mask 역할
    • 감광성 고분자 : 실제 pattern이 될 물질
    • 용매 = PR를 액체 상태로 만들어 Spin Coating이 가능하도록 하는 유기용매
• PR 접착력 향상, PR 두께 및 균일성 확보
• 노광 품질 향상
• 열풍 또는 N₂를 이용

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ⓒ Exposure

• Positive PR : 빛 받은 부분 제거
• Negative PR : 빛 받은 부분 유지

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ⓓ Inspection

• Pattern defect 검사
• 불량 Wafer Rework

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Q. Soft Bake를 하는 이유는? ⭐⭐⭐

PR에 포함된 용매를 증발시켜 PR을 안정화하고,
접착력과 균일성을 높여 이후 노광과 현상 공정의 품질을 확보하기 위해 수행.

Q. 만약 용매 제거하지 않으면? ⭐⭐⭐⭐

PR 두께가 균일하지 않음.
노광 품질 저하.
현상이 제대로 안 됨.
패턴이 무너짐.

Q. PR에 들어가는 유기용매 (알고만 지나가)

PGMEA (Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate)
Ethyl Lactate

Q. PR의 역할? ⭐⭐

식각 공정에서 필요한 부분을 보호하는 임시 Mask 역할.

 

 

 

 

 

⭐용어 정리

** CD(Critical Dimension): 회로 선폭
** Overlay : Layer 간 정렬 정확도
** Defect : Particle, Pattern 불량