포토 공정 2

https://focus-semiconductor.tistory.com/14

포토 공정 1

 

이전 포스트에서 포토공정에 대한 전체적인 공정 과정을 알아봤습니다.

이번 포스트에서는 주요 변수인 Resolution(해상도)와 DOF(초점심도)에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

 

---

1) Resolution (해상도)

: 웨이퍼 상 전사 가능한 최소 패턴의 크기

즉, Resolution이 작을수록 미세 공정에 있어서 작은 패턴 형성이 가능하기 때문에 유리합니다.

 

※ Resolution을 개선하는 방법은 무엇일까요?

①  광원의 파장 감소

②  NA(개구수)* 증가

 

 

* NA(개구수) : 회절된 빛을 모으는 렌즈의 능력을 나타내는 지수

---

2) DOF (초점심도) ; Depth Of Focus

: 최적 초점 면의 앞뒤로 선명한 상을 얻을 수 있는 거리

즉, DOF가 클 수록 한 번에 초점을 잡을 수 있는 범위가 늘어나기 때문에 공정 상 유리합니다.

반도체 공정이 진행됨에 따라 여러 단차가 발생하는데, 이때 DOF가 크면 한 번에 공정을 진행할 수 있습니다.

 

 

---

3) Resolution (해상도) VS DOF (초점심도)

위의 두 식을 비교하시면 알겠지만 두 가지 변수는 서로 Trade-Off 관계입니다.

따라서 위에서 언급한 Resolution을 개선하기 위해서는 DOF를 고려해서 조절해야 합니다.

 

---

4) 해상도 개선 기술

1. 단파장

: 파장이 짧을 수록, 회절각이 작아져 고차광이 렌즈에 집속되기 때문에 해상도가 개선

현재 가장 짧은 파장은 13.5nm인 EUV입니다.

 

파장 436nm인 G-line, 365nm인 I-line, 248nm인 KrF, 193nm인 ArF를 지나 현재는 13.5nm인 EUV까지 발전해왔습니다.

여담으로 삼성전자에서는 업계 중 가장 먼저 EUV를 도입했습니다.

파운드리 공정에 이어 현재 메모리 반도체 공정에도 도입하고자 하고 있는 것으로 알고 있습니다.

 

2. Immersion 노광

: 렌즈와 웨이퍼 사이에 공기보다 큰 굴절률을 가진 물을 사용하여 해상도 개선

EUV 이전에는 해상도를 개선하기 위해 ArF Immersion 방식을 보편적으로 사용했습니다.

이때 렌즈가 오염되고, PR 성능이 떨어져 웨이퍼 상에 Defect가 발생한다는 문제점이 존재합니다.

 

3. PSM(Phase Shift Mask) ; 위상 반전 마스크

: 노광된 빛을 굴절률이 다른 물질을 이용하여 위상을 반전시킴으로써 빛의 Selectivity를 보완해주는 기술

 

※ 왜 그냥 마스크를 사용하는 것이 아니라 위상 반전 마스크를 사용해야 하는 것일까요?

: 빛의 회절 현상에 의해 미세 공정일 수록 근접한 부분의 마스크를 통과한 빛 간의 보강간섭에 의해 근접한 패턴에 영향을 미쳐 원하는 패턴을 얻을 수 없어지기 때문입니다.

 

 

4. OPC (Optical Proximity Correction)

: 빛의 회절 현상으로 마스크의 Edge 부분의 선명도가 감소하는 현상을 보완하기 위해 마스크의 모양을 변형하는 기술

 

5. 다중 패터닝 (Multi-Patterning)

: CD(Critical Dimension)보다 작은 패턴을 만드는 기술

 

다음과 같은 방법들이 있습니다.

①  SADP(Self-Aligned Double Patterning)

: Spacer를 사용하여 CD보다 더 작은 패턴을 구현

 

②  DPT(Double Patterning Tech) ; LELE(Litho-Etch- Litho-Etch)

: Lithography를 두 번 실행하여 CD보다 더 작은 패턴을 구현

---

 

따라서 포토 공정에 대한 기본적인 내용은 끝이 났습니다.

다음 포스트에서는 식각 공정에 대해 알아보도록 하겠습니다.

읽어주셔서 감사합니다.

 

내용에 오류가 있거나 의문이 드시는 부분이 있다면 댓글 남겨주세요!