반도체 공정별 밸류체인 : 포토공정

산화막을 입힌 웨이퍼 위에 반도체 회로를 그려 넣는 단계를 포토 공정이라고 하는데, 필름 카메라로 사진을 찍고 인화하는 과정과 비슷하다. 반도체 8대 공정 중 중요한 공정에 속하는 포토 공정에 대하여 알아보고 공정별 밸류체인은 어떻게 되는지 알아보겠다.

Table of Contents

반도체 8대 공정 : 포토공정

포토공정 이란?

포토공정은 웨이퍼에 회로를 그려 넣는 공정으로, 반도체 제조 공정 중 증착, 식각 공정과 함께 매우 중요한 공정 중 하나이다.

포토 리소그래피(Photo Lithography)라고도 부르며, 사진 인화 작업과 비슷하다. 반도체 미세 회로를 웨이퍼 상의 칩에 축소 복사해 넣는다고 생각하면 된다.

포토 공정 순서

포토공정은 1)웨이퍼준비, 2)PR도포, 3)soft bake, 4)노광, 5)PEB, 6)현상, 7)Hard bake, 8)검사의 과정을 거친다.

1)웨이퍼 준비 : 웨이퍼 표면에 HMDS라는 물질을 도포하여 수분을 제거하는 과정을 거치는데, 웨이퍼와 감광액(PR)간의 접착력 향상을 위해서 다.

2)PR 도포(감광액 도포) : 웨이퍼 위에 소량의 PR을 뿌린 후 빠른 속도로 회전 시키는 스핀 코팅 방식으로 도포한다. PR의 두께가 균일해야 하며 PR액이 웨이퍼 가장 자리에 뭉칠 수도 이써 회전할때 속도와 함량, 점성 계수 등이 중요하다.

* PR(감광액) : 빛의 특정 파장대 영역과 광화학 반응을 일으키는 물질, 포토공정에서 현상을 통해 반도체 미세회로 패턴을 형성해주는 역할 담당하며, 재료는 점성의 성격을 띈 플라스틱 재료라고 보면된다.

3)soft bake(소프트 베이크) : 액체상상태인 PR을 경화하는 과정이다. PR의 용매 역활을 하는 Solvent를 제거하여 resist의 밀도를 증가시키는 과정이다. Solvent가 남아 있으면 빛을 흡수하여 노광이 잘 안되는 문제가 발생할 수 있다.

4)노광 : 포토공정의 가장 핵심이 되는 공정이다. 노광 공정의 장비는 국산화가 되어 있지는 않다. 크게 DUV와 EUV장비가 있다. 자외선중 얇은 빛이 EUV 장비를 통해 하게 되는데 미세공정 (7나노 이하)에서 쓰이고 있으며, 대표적인 기업이 네덜란드의 ASML이다.

5)PEB(노광 후 베이크) : PR 원재료 중 하나인 PAC를 확산시켜 PR표면을 매끄럽고 평탄하게 해주기 위해 가열 및 건조를 시켜주는 공정이다.

6)현상(Develop) : 현상액을 이용하여 PR을 제거하여 회로 패턴을 형성하는 과정이다. 크게 Positive PR과 Negative PR로 나뉜다. Positive PR은 빛을 받은 부분이 현상과정에서 사라지고, Negative PR은 빛을 받지 않은 부분이 제거된다.

7)Hard bake(하드 베이크) : 현상 과정에서 남아있는 수분 등을 제거하여 PR을 건조시키는 과정이다.

8)검사