1-1 photolithography(포토리소그래피) 공정_순서

photolithography(포토리소그래피) 공정

 

photolithography 공정은 파장이 짧은 빛을 mask에 통과시켜 wafer위에 회로를 새기는 공정입니다.
*mask : 반도체 한 layer(층)에 해당하는 회로 정보가 새겨진 기판

즉 wafer위에 수십 개의 layer가 쌓일 텐데 한 layer에 해당하는 회로를 새기고, 그 위층에 또 새기고 하며 모든 layer에 photolithography공정이 사용이 되므로 아주 중요한 공정입니다.

photolithography공정순서

(1) Apply photoresist(줄여서 PR)

HMDS도포(wafer prime) - PR Coating - soft bake

 

먼저 wafer위에 PR(감광액)을 Coating(도포)하는 공정입니다.

앞에 HMDS도포는 wafer와 PR의 접착력을 높여주기 위해 해주는 공정입니다.

PR는 소수성(hydrophobic) 물질입니다.

*소수성 : 물과 친화력이 적은 성질

따라서 wafer표면과 잘 붙게 하기 위해 HMDS용액을 도포해 wafer표면을 친수성에서 소수성으로 만들어 줍니다.

그 후 PR을 wafer표면 위에 코팅하면 wafer표면과 PR이 잘 붙게 됩니다.

이를 Adhesion이라고도 합니다.

이때 PR은 점도가 높은 흐믈흐믈한 상태입니다. 후에 있을 공정에서 흘러내리고 하면 안 되겠죠?

이때 PR을 약간 단단하게 굳히기 위해 soft bake라는 공정을 통해 PR에 열을 가해주게 됩니다.

이는 wafer표면과의 접착력 또한 강화시켜 줍니다.

 

 

(2) Expose

Expose - PEB(Post Exposer Bake)

 

Expose는 PR에 mask를 통과한 빛을 가해 PR위에 회로 패턴을 새기는 공정입니다.

PR은 빛을 받으면 반응하는 성질에 따라 크게 Positive PR, Negative PR이 있습니다.

Positive PR은 빛을 받은 부분이 Develop 용액에 날아가고

Negative PR은 빛을 받은 부분을 제외한 나머지 영역이 Develop 용액에 날아갑니다.

(대부분 Positive Pr을 사용)

빛을 Expose 시킨 후 빛이 wafer로 투영될 시 투영뿐 아니라 바닥에 맞고 반사되기 때문에

후에 Develop 시킨 후 PR 옆면이 물결무늬가 띄게 됩니다.

이 현상을 사전에 방지하기 위해 PEB공정, 즉 열을 가해 줍니다.

 

 

(3) Apply Develop

Develop - hard bake

 

위에 Expose공정을 통해 mask의 회로 정보를 담은 빛이 wafer위로 투영되었습니다.

만약 Positive Pr을 사용했다면 빛을 받은 부분이 Develop용액에 의해 날리는 공정을 진행합니다.

그 후 hard bake 공정을 통해 남은 PR이 더 단단해질 수 있게 해 줍니다.

단단해져야 하는 이유는 후에 있을 Etch공정에서 PR은 또 다른 mask역할 즉 Barrier역할을 하여

잘 버텨줘야 하기 때문입니다.

 

총정리

HMDS도포(wafer prime) - PR Coating - soft bake - Expose - PEB(Post Exposer Bake) - Develop - hard bake

 

포토리소그래피 공정의 순서입니다.

저 위에서 Expose를 제외한 공정은 Spinner라는 장비 내에서 진행되고

Expose공정은 Scanner라는 장비 내에서 진행됩니다.

 

이번 시간에는 아주 간략하게 알아봤습니다.

앞으로 각 공정의 심화 내용을 하나씩 추가할 예정입니다.

읽어주셔서 감사합니다.