반도체 8대 공정 - (3) 포토 공정 (Photo Lithography)

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지난 번에 소개한 산화공정은 웨이퍼를 보호하기 위해 산화막을 만들어내는 공정 이었습니다. 이번에는 산화막이 형성된 웨이퍼 위에 반도체 설계 회로를 찍어내는 포토공정에 대해 다뤄보도록 하겠습니다.

1. 포토공정

포토공정은 필름카메라로 사진을 찍어 현상하는 것과 같은 원리로 진행됩니다. 조금 구체적으로는 반도체 표면 위에 사진 인쇄 기술을 이용하여 회로 패턴을 만들어 넣는 기술입니다. 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. 이는 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.

이렇게 반도체 8대 공정중 3번째인 포토 공정에 대해서 알아 봤는데요, 다음 번에는 4번째 공정인 식각(Etch) 공정에 대해서 알아 봅시다.