반도체 공정 자료_Photo 공정

 

포토 공정의 시작은 회로 설계와 Mask 제작부터

 포토공정의 시작은 무엇일까?  먼저 컴퓨터 시스템(CAD, computer-aided design)을 이용해 웨이퍼에 그려 넣을 회로를 설계한다. 전자회로 패턴(Pattern)으로 설계되는 이 도면에 설계엔지니어들이 설계한 정밀회로를 담으며, 그 정밀도가 반도체의 집적도를 결정한다.

Photo 마스크

설계된 회로 패턴(Pattern)은 순도가 높은 석영(Quartz)을 가공해서 만든 기판(마스크 원판) 위에 크롬(Cr)으로 미세 회로를 형상화해 포토마스크(Photo Mask)로 재탄생 하게 된다. ( 우리 회사의 설계 팀에서 만든 회로를 포토 마스크에 옮겨 담는 다고 생각 하면 됨)

마스크(Mask)는 Reticle이라고도 부르는데, 이것은 회로 패턴을 고스란히 담은 필름으로 사진 원판의 기능을 하게 되는데, 마스크는 보다 세밀한 패터닝(Patterning)을 위해 반도체 회로보다 크게 제작되며, 렌즈를 이용 빛을 축소해 조사하게 된다. 그 후 포토공정은 PR Deposition -> Exposure -> Develop 공정으로 더욱 세분화 되게 됨.

 

PR Deposition 단계

`PR Deposition

Mask (=Recticle) 제작이 완료 되면, 이제 웨이퍼에 그림을 그릴 준비가 완료 되었고, 다음 단계는 웨이퍼 표면에 빛에 민감한 물질인 감광액(PR, Photo Resist)을 골고루 바르는 작업이다.

이 작업이 사진을 현상하는 것과 같이 웨이퍼를 인화지로 만들어줍니다. 보다 고품질의 미세한 회로 패턴을 얻기 위해서는 감광액(PR) 막이 얇고 균일해야 하며 빛에 대한 감도가 높아 고르게 Depo가 되게 된다. 

 

Exposure step

PR Exposure

PR Depo  후 웨이퍼를 사진 인화지와 비슷한 상태로 만든 후에는 노광장비(Stepper)를 사용해 회로 패턴이 담긴 마스크에 빛을 통과시켜 웨이퍼에 우리가 설계한 회로를 찍어낸다.  이 과정을 노광(Stepper Exposure)이라고 하는데, 반도체 공정에서의 노광은 빛을 선택적으로 조사하는 과정을 의미 한다. ( 실제 Mask는 우리 회로 패턴에 새기는 size보다 크게 제작 되어 있고, Exposure step 에서 size를 축소 시켜 우리의 IC에 Patterning 되게 됨)

 

Develop Step

Develop Step

포토공정(Photo)의 마지막 단계는 현상(Develop)으로 일반 사진을 현상하는 과정과 동일하다.

이 과정에서 패턴의 형상이 결정되기 때문에 매우 중요한데, 현상(Develop) 공정은 웨이퍼에 현상액을 뿌려 가며 노광된 영역과 노광 되지 않은 영역을 선택적으로 제거해 회로 패턴을 형성하는 공정이다.

웨이퍼 위에 균일하게 입혀진 감광액(PR)은 빛에 어떻게 반응하는가에 따라 양성(positive) 혹은 음성(negative)로 분류됩며, 양성 감광액의 경우 노광 되지 않은 영역을 남기고 음성 감광액의 경우 노광된 영역만 남겨 사용하게 되는데.

현상 공정까지 마치게 되면 모든 포토공정이 끝나게 된다. 각종 측정 장비와 광학 현미경 등을 통해 패턴이 잘 그려졌는지 꼼꼼하게 검사한 후, 이를 통과한 웨이퍼만이 다음 공정 단계로 이동한다. (Pattern 의 CD나 Align 정도를 확인)

(여기서 우리 코멘토 시간에 배운 Inline monitoring 단계인 PHOTO 공정 step 에서 진행 하는 검사 단계이다)