Photolithography 도입 (2)

포토리소그래피, 리소그래피 이름만 들어도 좀 거부감이 들지 않는가? 나또한 그렇다. 그렇다면 포토리소그래티 대체 이게 무엇인가?

 

먼저 리소그래피란 라틴어로, 평판인쇄라고 한다. 직접 평판에 특수 펜을 이용하여 그림을 그려넣는 방식이다.

포토리소그래피는 마스크 상에 설계된 패턴을 웨이퍼 상에 구현하는 기술이다. 패턴이 형성된 마스크에 마스크를 통과하도록 특정한 빛을 조사하여 광 감응제(PR)가 도포되어 있는 wafer 상에 노광하는 것이다. 여기서 웨이퍼에 생겨난 패턴은 gray-scale도 없고 색도없고 그냥 패턴이 있다 없다 이분법적으로만 생성된다. 근데 현재 기술로 gray-scale 또한 만들수 있다고 하는데 마스크 자체 패턴을 다르게 하던가 PR을 빛 반응 민감도가 낮은 물질를 사용하는 등으로 구현 가능하다고 한다. 근데 보통 gray-sclae은 별로 선호되지는 않는다고 한다.

 

포토리소그래피의 필수 구성 요소로는 Mask, 빛, 감광제가 있다.

1)마스크는 Wafer에 형성하고자 하는 pattern이 실제 패턴 크기와 5대1 4대1 이정도로 그려진 판이다. 마스크에 쓰이는 재료로는 고순도의 석영 유리판이 사용되는데 일반 유리는 다른 여러 요소들이 들어있어 탁도가 있지만 순수 SiO2를 이용해 투명도를 높였다. 다만 더럽게 비싸다고 한다..

2) 빛은 감광제의 화학 반응을 일으키는 역할을 하는데 아무 빛이나 사용하는 것이 아니라 특정 파장대의 영역의 빛을 이용하는데 일명 단파장 빛을 사용한다.

3)감광제는 빛을 받으면 극성이 달라지는데 더 단단해지거나 물러지거나에 따라 공정 방법의 이름도 다르다. 빛을 비추고 현상 공정을 통해 pattern을 형성한다.

 

포토리소그래피 조건으로 뭐 여러가지가 있는데 다 당연한 이야기들이다. 정밀도가 높아야하고 해상도도 높아야하고 결함도 적어야하고 PR의 민감도도 높아야한다.

 

반도체 공정은 Clean Room에서 이뤄지는데 말 그대로 아주아주 깨끗한 공간인데 입자수, 온도, 습도, 공기압등을 제어하는 밀폐된 공간이다. 특히 포토공정이 이뤄지는 구역은 Yellow Room이라 하는데 포토공정에 광학적 영향이 적은 파장의 조명을 사용해서 노란색이다. 가장 영향이 적을라면 빨간색을 써야는데 그러면 아무도 일하고 싶어하지 않을까?...