포토(Photo) 공정

👩‍🔧 REVIEW

• 트랜지스터와 IC의 개발 >> 전자 제품의 소형화 >> 대중화

👩‍🔧 포토 공정

흑백 사진 인화와 비슷한 포토 공정

• 포토 공정(Photo)
  • 포토 리소그래피(Photo Lithography)의 약어
  • 웨이퍼 위에 빛을 통해 회로 패턴이 담긴 마스크 상을 그린다
  • 흑백 사진을 만들 때 필름에 형성된 상을 인화지에 인화하는 것과 유사한 방식으로 패턴 형성
• 집적도가 증가할수록 반도체 칩을 구성하는 단위 소자 역시 미세 공정을 통해 작게 만들어야 한다
  • 세심하고 높은 수준의 포토 공정 기술 요구
  • 미세 회로 패턴 구현은 전적으로 포토 공정에 의해 결정된다

웨이퍼에 회로 패턴을 만드는 준비 단계

• 컴퓨터 시스템(CAD, Computer-Aided Design)
  
  • 웨이퍼에 그려 넣을 전자회로 패턴(Pattern) 설계
• 엔지니어가 설계한 정밀회로
  • 정밀도가 반도체의 집적도 결정

사진 원판의 역할을 하는 포토 마스크 만들기

• 포토 마스크(Photo Mask)
  • 설계된 회로 패턴 >> 포토 마스크
  • 순도가 높은 석영(Quartz)을 가공해서 만든 기판 위에 크롬(Cr)으로 미세 회로를 형상화
  • 마스크(Mask) = Reticle
  • 회로 패턴을 고스란히 담은 필름 >> 사진 원판의 기능
  • 세밀한 패터닝
    • 반도체 회로보다 크게 제작
    • 렌즈를 통해 축소된 빛을 조사

웨이퍼를 인화지로 만드는 감광액 도포

• 웨이퍼 표면에 빛에 민감한 물질인 감광액(PR, Photo Resist)을 골고루 바른다
• 사진을 현상하는 것과 같이 웨이퍼를 인화지로 만드는 작업
• 고품질의 미세한 회로 패턴을 얻기 위한 조건
  • 얇고 균일한 감광액 막
  • 빛에 대해 높은 감도
• 감광액 막을 형성 >> 웨이퍼를 사진 인화지와 비슷한 상태로 만드는 작업

빛을 통해 웨이퍼에 회로를 그려 넣는 노광

• 노광(Stepper Exposure)
  • 노광 장비(Stepper)를 통해 회로 패턴이 담긴 마스크에 빛을 통과
  • 웨이퍼에 회로 찍어 내기
  • (반도체 공정) 빛을 선택적으로 조사하는 과정

회로 패턴을 형성하는 현상 공정

• 현상(Develop) 공정
  • 일반 사진을 현상하는 과정과 동일
  • 패턴의 형상 결정 >> 매우 중요한 과정
  • 웨이퍼에 현상액을 뿌려 가며 노광된 영역과 노광되지 않은 영역을 선택적으로 제거 >> 회로 패턴 형성
• 웨이퍼 위에 균일하게 입혀진 감광액 >> 빛에 반응하는 방식에 따라 양성(positive) 혹은 음성(negative)로 분류
  • 양성 감광액: 노광되지 않은 영역을 남김
  • 음성 감광액: 노광된 영역만 남겨 사용
• 현상 공정 후
  • 모든 포토 공정 종료
  • 각종 측정 장비와 광학 현미경을 통해 패턴이 잘 그려졌는지 꼼꼼하게 검사
  • 검사를 통과한 웨이퍼만이 다음 공정 단계로 이동

출처: 삼성 반도체 이야기