GSAT 실전 모의고사 강의는 앞에 했던 강의와 동일하게 문제풀이랑 빠르게 실수안하고 확실히 푸는 팁들에 대해서 설명해주셨습니다.
반도체 강의에서는 8대 공정 중 Deposition 공정과 함께 반도체 미세화에 가장 중요한 2가지 공정 Photolithography 라는 공정에 대해서 자세히 알아보는 시간이였습니다.
공정순서로는 1. Photo resist Coating 2. Soft baking 3. Photo Mask Align 4. Exposure (노광) 5. Post exposure baking 6. Developing 7. Hard baking 으로 구성되어 있습니다. 이때 photo resist 가 빛에 민감한 물질이기 때문에 빛의 파장이 긴 색상인 포토공정에서는 항상 yellow room에서 진행하게 됩니다. 가장 긴 빨간색은 사람이 계속 빨간색 룸에서 일을 하게 되면 정서상 문제가 생긴다는 이유로 다음으로 에너지가 가장 적고 파장이 긴 노란색으로 선정되었습니다.
1. PR은 빛을 받으면 화학적 구조가 바뀌는 고분자 물질로 Resin 과 Solvent(용매) Photo active compound 로 구성되어 있습니다. 주요 인자로는 wafer와의 접착성 etching 저항성, 적당한 점도 (균일한 코팅을 위해), 현상능력, 열적 안정성, 제거의 용이성 등이 있습니다. 코팅하는 방법으로는 HMDS 증기에 노출시켜서 wafer와의 접착성을 향상시키고 Spin coating을 통해 PR에 도포합니다.
2. Soft baking은 PR에 포함된 Solvent 를 제거하고 wafer와의 접착성 향상 Spin 코팅 중 원심력에 의해서 발생한 stress를 제거합니다. 낮은 온도 (90~100도)에서 5~30분 정도 열처리를 합니다.
3. 2D패턴을 중첩하여 정상적인 3D패턴을 만들기 위한 과정으로 정확한 위치에 우리가 원하는 패턴을 형성하는 과정입니다.
4. 가장 중요한 공정인 Exposure 노광은 근접 방식과 투영 방식으로 나뉩니다. 근접 방식에서도 (Contact / Proximity) 로 나뉘고 Contact 방식은 Mask 와 PR을 접착시키기 때문에 빛의 회절 영향이 적어 정밀 패턴 구현에 유리하지만 Mask와 PR이 접촉함에 따라 Mask의 수명이 단축하게 되는 단점이 있습니다. Proximity 방식은 Mask와 PR이 떨어져 있기 때문에 빛의 회절 영향이 커져 정밀 패턴 구현이 어렵지만 Mask 수명 감수 이슈를 해소할 수 있습니다.
이 두가지 방법의 단점을 보완한 투영(Projection) 방식 은 2개의 렌즈를 사용하여 회절의 영향성을 최소화 시키고 Mask와 PR 사이 간격도 충분하기 때문에 수명문제도 해결할 수 있습니다.
광원의 주요 인자로는 Depth of focus 와 Resolution이 있습니다. DOF는 초점을 유지한 채로 움직일 수 있는 범위이며 res는 구별해낼 수 있는 가장 미세한 차이를 의미합니다. DOF는 클수록 res는 작을수록 유리한데 빛의 파장을 작게하고 렌즈의 개구수를 크게하여 최적화 합니다. 이때 DOF가 작아지게 되는데 이에 따라 CMP와 PR두께 감소 등을 통해서 대응합니다. res의 경우 RET로 대응합니다. 회로 미세화 기술 중 Immersion 기술은 빛의 굴절률이 기체에서보다 액체에서 더 크다는 점을 이용하여 렌즈와 PR사이를 DI Water(순수한 물)로 채워 res를 감소시키는 방법이고 공정 Factor를 향상시키는 방법은 OAI OPC PSM 방식이 있습니다. 마지막으로 Double patterning 으로 LELE, LFLE, Side wall spacer 이 있습니다.
5. P.E baking 은 노광 과정에서 생긴 표면의 단차를 제거하여 PR표면을 평탄화 합니다. Soft baking 보다 높은 온도(110~120도)에서 열처리하게 됩니다.
6. Devloping 은 현상액을 뿌려 Exposure 된 부분과 되지않는 부분을 선택적으로 제거하는 공정입니다.
7. Hard baking 은 Etching resistance 및 wafer의 접착성을 향상시키는 과정으로 현상액, 린스액, 세정액 등을 제거합니다. 120~180도의 온도에서 20~30분가량 열처리 하게됩니다.
Hard baking 이 종료된 후 Etching, Doping 등 후속 공정을 진행하게 되고 후속 공정 완료 후 PR을 제거하는 것으로 Photolitography 공정을 마무리하게 됩니다.
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