반도체 산업 이해하기-⑤ : 반도체 8대 공정의 세 번째 포토 공정

liar fortune teller 2023. 10. 23.

계속해서 반도체 8대 공정의 세 번째 단계는 '포토 공정'이다. 포토 공정은 한마디로 웨이퍼 위에 반도체 회로를 그려 넣는 과정을 말한다. 세부적인 포토 공정에 대해 알아보도록 하자.

반도체 산업에 대해 쉽게 이해할 수 있도록 시리즈로 포스팅하였으니 반도체에 대해 더 많은 기초 상식을 알고 싶으시면 아래 글을 참고하시기 바랍니다.

반도체 산업 이해하기-① : 반도체란 무엇이며, 역할과 종류에 대한 기초 지식

반도체 산업 이해하기-② : 반도체 8대 공정 개념 이해하기

반도체 산업 이해하기-③ : 반도체 8대 공정 # 1 '웨이퍼 제조 공정'

반도체 산업 이해하기-④ : 반도체 8대 공정 # 2 '산화 공정'

반도체 산업 이해하기-⑤ : 반도체 8대 공정 # 3 '포토 공정'

반도체 산업 이해하기-⑥ : 반도체 8대 공정 # 4 '식각 공정'

반도체 산업 이해하기-⑦ : 반도체 8대 공정 # 5 '증착 & 이온주입 공정'

반도체 산업 이해하기-⑧ : 반도체 8대 공정 # 6 '금속배선 공정'

반도체 산업 이해하기-⑨ : 반도체 8대 공정 # 7 'EDS 공정'

반도체 산업 이해하기-⑩ : 반도체 8대 공정 # 8 '패키징 공정'

포토 공정 이란?

포토 공정은 포토 리소그래피(Photo Lithography)를 줄여서 '포토 공정' 이라고 한다. 한마디로 포토 공정이란, 웨이퍼 위에 반도체 제조를 위한 도면을 그려내는 작업 과정이다.

반도체 집적도가 높아질수록 매우 정밀한 회로 패턴을 구현해야 하기 때문에 포토 공정은 세심하고 높은 수준의 기술을 필요하게 된다.

포토 공정 과정

포토 공정은 감광액 도포(Coating), 노광(Exposure), 현상(Development)의 3가지 세부 공정으로 나뉜다.

① 감광액 도포 : 웨이퍼를 인화지로 만드는 감광액 도포

감광액 도포는 웨이퍼 표면에 빛에 민감한 물질인 감광액(PR, Photo Resist)을 골고루 바르는 작업이다. 감광액은 빛에 노출되면 화학적으로 성질이 변화는 물질로 웨이퍼가 인화지 역할을 하도록 만들어 준다.

고품질의 미세한 회로 패턴을 얻기 위해서는 웨이퍼 위에 감광액(PR) 막이 얇고 균일해야 하며 빛에 대한 감도가 높아야 한다. 이를 위해서 스핀 코팅(Spin Coating)이라는 방법을 사용한다.

참고로 한때 일본에서 반도체 핵심 소재인 포토레지스트, 불화수소, 불화 폴리이미드에 대해 수출 규제를 한적이 있었는데, 감광액이 바로 포토레지스트이다.

② 노광 : 빛을 통해 웨이퍼에 회로를 그려 넣는 노광

웨이퍼에 감광액 막을 입혔다면 다음으로 노광장비(Stepper)를 사용해 빛을 통과시켜 회로를 찍어내는 노광 공정으로 넘어간다. 노광 공정을 통해 회로 패턴이 담긴 마스크에 빛을 통과시켜 감광액 막이 입혀진 웨이퍼에 회로가 인쇄된다.

노광에서 인쇄되는 회로 패턴이 작고 미세할수록 하나의 칩에 더 많은 소자를 만들 수 있어서 소자당 생산 효율이 높아지고 생산 비용이 절감된다.이와 관련하여 ASML이 보유하고 있는 EUV(Extreme Ultra Violet, 극자외선) 노광장비 기술이 첨단 반도체 생산을 위한 핵심 기술로 각광받고 있다.