: 설계자가 설계한 회로를 MASK를 사용하여 WAFER에 패턴을 구현하는 공정
Photo - Litho graphy
: 빛과 마스크를 사용하는 포토 공정 (웨이퍼 상에 기하학적 회로 패턴 구현)
웨이퍼 위에 MOSFET을 구성하려면 기본적인 TR 형태가 구조적으로 형성되어야 한다. 웨이퍼 상에 몇 천억 개의 TR을 한꺼번에 구성하기 위해 빛과 마스크를 사용하여 일괄적으로 회로를 형성하는 방식.
빛
: 광원을 출발하여 수많은 수직, 수평 렌즈들을 통과하면서 초점, 초점심도, 해상도가 결정된다.
광원은 램프 → 레이저 → 플라즈마 레이저 → 엑스레이로 발전해나가고 있다.
단파장일수록 에너지가 크기 때문에 더 미세한 패턴 형성에 유리하다.
EUV
: 기존의 DUV의 빛을 만들던 레이저는 EUV의 짧은 파장(13.5nm)을 만들기에 에너지가 충분하지 않기 때문에 고에너지 상태인 플라즈마를 사용한다.
EUV는 파장이 매우 짧아 다른 물질에 쉽게 흡수된다.
대기중에서도 흡수가 되어 버리기 때문에 EUV 설비는 내부를 진공상태로 만들어 공정을 진행한다.
또한 빛이 렌즈를 통과하는 과정에서도 렌즈에 흡수되어 버리기 때문에 렌즈 대신 거울을 사용하여 빛의 투과가 아닌 반사되게 하여 빛의 흡수되는 양을 줄인다.
빛을 통과시켜야 하는 마스크의 경우에도 반사를 활용하도록 제작하여 사용한다.
EUV 마스크는 흡수율을 최소화하기 위해 MO(몰리브덴)과 SI이 여러 번 겹쳐있는 구조의 반사경을 사용하며, 보호필름 역할을 하는 Protection 층으로 거울을 보호하고 반사되지 않아야 할 영역은 Absorber(TaN)을 사용하여 빛을 흡수한다.
공정변수 (Resolution & DOF)
※ K1: 공정 상수
NA: 유효렌즈 크기 (크기가 클수록 렌즈에 회절광이 많이 들어가 해상도가 향상된다)
○ 해상도(Resolution): 빛을 분해하는 능력으로 해상력이 작을수록 그 능력이 뛰어나다. [K1 * ( λ / NA)]
○ 초점 심도(DOF): 초점을 맞출 수 있는 유효한 거리로 그 길이가 길수록 좋다. [ λ / 2(NA)^2]
- 초점 거리: 마스크와 웨이퍼 사이 거리
해상도는 작을수록, 초점 심도는 클수록 유리하다. 즉 적절한 Trade Off를 통해 적정 값을 결정해야 한다.
해상도가 초점 심도보다 더 중요한 변수이므로 노광 장비의 렌즈의 크기(NA)가 점점 커지고 있다.
그러나 어느 정도의 초점 심도 또한 확보해 주어야 한다.
→ 동일 조건이라면 스테퍼 보다는 스캐너를 사용한다. (작은 직경의 렌즈를 사용해도 동일한 해상도 유지 가능)
※ Stepper VS Scanner
○ Stepper (step & repeat)
: 하나의 이미지를 반복적으로 찍는다.
하나의 마스크 패턴을 한번에 1 : 1의 비율로 노광 하기 때문에 렌즈 끝 혹은 엣지에서 수차나 왜곡이 발생하여 정확한 이미지 패턴을 형성할 수 없다는 단점이 있다.
○ Scanner (step & scan)
: 빛이 이동하면서 스캔하는 방식이다.
렌즈 상에서 수차(빛이 한 점에 모이지 않고 퍼지는 현상)가 작은 영역에서만 scan하여 빛을 웨이퍼에 전달한다.
공정변수 (EL & LER)
○ Exposure Latitude(EL)
: 노광에너지 변화량(장비)에 대한 CD 변화량으로서 EL이 클수록 CD를 안정적으로 제어할 수 있다.
○ Line Edge Roughness(LER)
: LER = (CDmax - CDmin) / 2 로 LER이 작을수록 CD가 구불거리지 않고 직선 형태이다.
OPC
: 공정 결과를 보고 feedback하여 Mask 패턴을 변경하는 공정이다.
Photo - Litholess graphy
: 차세대 포토 공정 기술로 마스크를 사용하지 않는 방식이다.
○ DSA: 패턴을 화학적으로 형성하는 방식으로 공정 수가 줄어 원가 절감에 유리하지만 기술적으로 NIL보다 뒤처진다.
○ 플라즈모닉 레이저 나노 - 리소그래피: 공명 현상을 이용해 회로 패턴을 자유자재로 변경할 수 있다.
분해능이 EUV에 미치지 못하고 속도가 느리다.
→ 해상도 문제를 해결한다면 앞으로 사용될 가능성이 높다.
PR (Photo Resist)
: 빛에 반응해 용액 내에 존재하는 분자 간의 연결고리가 끊어지거나 결합하는 점액질 용액.
실리콘과 같은 기판 위에 도포되어 빛을 받은 부분과 받지 않은 부분을 구분할 수 있다.
※ PR의 두께
: - 포토 공정의 경우 정확한 패턴 전사를 위하여 높은 분해능이 필요하기 때문에 PR의 두께가 얇은 것이 유리하다.
- 그러나 식각 공정에서는 PR밑에 웨이퍼가 식각 되지 않는 것이 중요하므로 PR의 두께가 두꺼운 것이 유리하다.
- PAC: 빛을 받으면 활성화되어 화학적 구조를 변화시킨다. (폴리머 분자 간 결합이 쉽게 풀어지게 한다)
- Resin: PR의 메인 물질로 고분자 폴리머로 구성된다. PR의 점도가 비교적 높은 이유.
- Solvent: 점도를 조절하는 역할을 한다.
○ positive PR: 빛을 받는 부위가 제거된다.
퀄리티가 좋지만 웨이퍼에 접착력이 낮고 속도가 비교적 느리다.
○ negative PR: 빛을 받지 않은 부위가 제거된다.
해상도가 낮지만 접착력이 강하고 속도가 빠르다.
HDMS
: PR은 소수성이고, 웨이퍼 표면은 소수성이기는 하지만 산화작용이 일어나기 쉬워 친수성이 되기 쉽기 때문에 PR이 막 표면에 잘 달라붙지 않는다.
→ 웨이퍼 표면에 HDMS를 도포해 웨이퍼 표면이 산화하지 않고 PR과 같은 소수성으로 바꿔준다.
그 방식으로는 N2가스를 이용한 증기 흡착, 스프레이 분사 방식이 있다.
BARC
: HDMS 성분 + 빛의 반사되어 PR의 옆부분에 영향을 끼치는 것을 방지한다.
'반도체 2모저모' 카테고리의 다른 글
| plasma란? (1) | 2024.04.19 |
|---|---|
| 포토 공정 순서 (1) | 2024.04.15 |
| High - K와 HKMG (0) | 2024.04.15 |
| 산화 공정 순서 & 여러 가지 요인들 (0) | 2024.04.15 |
| 산화 공정 - 에피택시(Epitaxy) (2) | 2024.04.01 |
