반도체 단위공정 (3) Photo 포토 공정 순서(HDMS, PR, Soft Bake, Align, Exposure, PEB, Develop, Hard Bake)

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[Photo, 포토 공정의 정의]

포토 공정은 웨이퍼 위에 PR(Photo Resistor)라는 감광 물질을 도포하고 원하는 패턴이 새겨진 Mask에 빛을 통과시켜 선택적으로 원하는 패턴을 만드는 공정이다.

 

PR로 만들어진 패턴을 이용하여 후속 공정에서 물리적인 구조를 만들기 위해 식각을 진행하거나,

패턴이 드러난 영역에 선택적으로 불순물을 주입하여 특정 영역을 N형이나 P형 반도체 형태로 만들기 위하여 밑그림을 그리는 작업이라고 생각하면 된다.

 

그래서 포토공정은 Layer의 시작이 되는 단위 공정이며, 점점 미세화되는 반도체 기술의 핵심이며 가장 중요하고 기술적인 난이도가 높다. 설비의 가격이 제일 비싼 공정이라고 할 수 있고, 반도체 미세화 기술의 근간이 되는 공정이다. (반도체 단위 공정의 꽃 포에클)

 

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포토공정은 8가지 순서로 진행된다. (Process Flow)

 

(1) HDMS 처리

웨이퍼에 유기용매인 감광액을 균일하게 도포할 수 있도록, Si-O-H 형태의 HDMS (Hexamethyldisilazane) 가스를 분사하여 표면을 친수성으로 만든다. 표면이 소수성으로 변하면 PR과 웨이퍼 사이 접착력이 높아진다.

 

(2) PR Coating

Spin 방식으로 웨이퍼 위에 감광액을 균일하게 도포하는 단계

 

(3) Soft Bake

PR 감광액 내부의 솔벤트를 휘발시켜 오염을 방지하고 접착력을 높이는 단계

 

(4) Mask Align (마스크 정렬)

Mask 상의 Align Key를 사용하여, 현재 진행하고자 하는 Layer와 이전 Layer 들과 물리적 위치를 정확히 맞추기 위해서 Mask의 위치를 맞추는 Step이다. (정확한 위치에 후속 구조물들이 쌓일 수 있도록)

 

(5) Exposure (노광)

웨이퍼 위 코팅된 PR에 패턴을 새기기 위해 마스크를 통해 광을 노출하는 단계

 

(6) PEB(노광 후 Bake, Post Exposure Bake)

PR에 열을 가하여 PR 성분을 재정렬시켜 Standing Wave 현상을 없애 해상도를 좋게 만드는 단계

 

(7) Develop (현상)

현상액을 뿌려 PR의 광을 받아 노광이 된 영역과 빛을 받지 않아 노광이 되지 않은 부분을 선택적으로 제거해서 포토 마스크의 패턴을 실물 layer 패턴으로 형성하는 단계

 

(8) Hard Bake

잔류 현상액, Ringse 액, 세정액 등을 휘발하여 제거하고 PR의 식각에 대한 내성이나 표면과의 접착력을 증가시키기 위한 단계

 

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포토 공정이 자체도 여러 단계로 진행되기 때문에 설비도 여러 부분으로 구성되어 있다.

노광을 하는 부분, Align 하는 부분, PR을 도포하는 부분 등

 

Mask를 정렬(Align) 하여 노광하는 장비: 니콘, 캐논, ASML (ASML로 거의 다 세대교체 완료되었다)

Track(트랙) 설비 : PR의 도포와 현상을 하는 설비 (TEL이 잘 만든다)