반도체 8대공정 중 Photo 공정이란?

 
반도체 공정은 Wafer에 쌓고>그리고>깎는 과정을 반복합니다.
물론 세정이나 단차제거, 배선공정등도 있으나, 위의 반복 과정을 지속적으로 진행하는 중간에 진행하는 공정입니다.
Photo는 그중 그리는 과정의 공정입니다.

 

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Photo 공정이란?

Photo 공정이란 회로가 그려진 Photo Mask의 패턴을 Wafer위에 전사시키는 공정입니다.
렌즈를 통해 마스크보다 작은 사이즈로 축소 투영해서 미세 패턴을 구현하는 것이죠

 

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Photo 세부공정

공정 내에서도 8단계의 공정이 진행됩니다.
1. HMDS - 친수성/소수성 형질을 변경, Pre Clean 역할을 하며 PR을 받을 준비를 합니다.
2. PR Coating -PR은 Photo Resist의 줄임말로, 빛에 반응하여 Photo Mask의 회로도를 Wafer 등에 전사하기 위해 사용되는 감광성 재료입니다. 이 PR을 Wafer에 원하는 두께만큼 도포합니다.
3. Soft Bake - 액상형태의 PR을 가볍게 굳힙니다.
4. Alignment & Exposure - 원하는 위치에 회로를 그리기 위해 정렬을 한 뒤 광원을 이용하여 Mask에 그려진 회로를 축소 투영 Lens를 통해 Wafer상에 노광 합니다.

 
5. PEB(Post-exposure bake) - 감광영역의 산화작용촉진을 위한 열공정입니다.
6. Develop - 현상액을 이용하여 빛을 받은 부분과 받지 않은 부분의 용해도 차이에 따라 회로를 형성합니다.
7. Hard Bake - Wafer표면의 습기 제거 및 PR이 견고하도록 하는 공정
8. Inspection - Photo 결과 확인 공정

 
위의 8가지 공정 중 가장 핵심이 되는 3개의 공정은 2번, 4번, 6번의 PR Coating, Exposure, Develop 공정이라고 할 수 있습니다.

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Photo 설비 구분

Photo 설비는 Spinner와 Scanner로 구성됩니다.
Spinner는 PR Coating과 Develop 공정을 진행합니다.
Scanner는 Exposure 공정을 진행합니다.
 

설비 구성에 따라 Coaring, Exposure, Sevelop을 구분해서 진행하는 Local설비가 있고, 3가지 공정을 모두 진행 가능한 Inline설비가 있습니다.
Inline설비가 한대의 설비에서 모두 진행되기에 속도가 빠르고 품질이 개선되기 때문에 대부분 Inline설비를 사용하는 추세입니다.

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DoF, Photo공정과 CMP 공정과의 연관성

DoF란 Depth of Focus의 줄임말로 초점을 맞출 수 있는 범위를 뜻하는 말입니다. Photo 공정을 진행하기 전 Wafer나 Chip내에 높낮이가 다르다면 Lens로부터의 거리가 서로 다르기 때문에 어디에 초점을 맞추느냐에 따라 Pattern이 정상적으로 찍히지 않는 부분이 있을 수 있습니다.

 
Photo에서 말하는 DoF는 초점이 다르더라도 패턴 Shape과 Dimension을 어느 정도 허용할 수 있는 초점 영역의 범위를 말합니다.
소자가 미세화가 되면서 DoF 마진이 점점 작아지게 되었고, 그래서 도입된 공정이 CMP입니다.
CMP공정은 Photo DoF 마진 확보를 위해 도입된 공정이었지만 공정 도입 후 시간이 많이 지난 지금은 배선형성, Defect제거 등의 다른 역할도 많이 하고 있습니다.

Photo를 돕기 위해 탄생된 CMP공정도 함께 알아보시면 이해하기가 쉬우실 것 같습니다

반도체 8대공정 중 CMP 공정이란?