학문
반도체 공정에서 사용되는 포토레지스트가 빛에 반응해 패턴을 형성하는 원리는?
반도체 공정에서 사용되는 포토레지스트와 관련하여 자외선에 노출된 부분과 가려진 부분의 화학 구조가 어떻게 달라져 현상액에 녹고 안 녹는 차이를 만드는 것인가요?
2개의 답변이 있어요!
안녕하세요.
반도체 리소그래피 공정에서 사용되는 포토레지스트란 자외선에 노출되면 분자 구조가 화학적으로 변화하여 용해도가 달라지는 고분자 재료인데요, 이 용해도 차이를 이용해 웨이퍼 위에 미세 패턴을 형성하는 것이 핵심 원리입니다.
포토레지스트의 기본 구성은 크게 3가지 성분으로 이루어져 있는데요, 실제 패턴의 구조를 형성하는 골격인 '고분자 수지', 빛에 반응해 화학 변화를 일으키는 물질인 '광반응 물질', 코팅을 위해 점도를 조절하는 성분인 '용매'가 있습니다. 웨이퍼 위에 포토레지스트를 얇게 도포한 후, 마스크를 통해 자외선을 조사하면 특정 영역만 빛을 받게 되는데요 이때 빛을 받은 영역과 가려진 영역에서 분자 구조가 서로 다른 상태가 됩니다. 이 차이가 이후 현상 단계에서 녹는 부분과 남는 부분을 결정하게 됩니다.
포토레지스트의 방식을 크게 두 가지인데요, 양성 포토레지스트의 경우 빛이 조사되면 DNQ 분자가 광분해를 일으켜 구조가 변하며 이 과정에서 생성된 화합물은 물이나 알칼리 현상액에 더 잘 녹는 구조가 됩니다. 결과적으로 빛을 받은 부분에서 화학 구조 변화가 일어나 용해도 증가하며 현상액에 녹고, 반대로 빛을 받지 않은 부분은 원래 구조를 유지하기 때문에 녹지 않습니다. 즉 마스크 패턴과 같은 모양으로 레지스트가 제거됩니다. 음성 레지스트는 반대로 작동하는 경우인데요, 빛을 받으면 고분자 사슬 사이에 가교 결합이 형성되며 이 반응으로 분자들이 서로 연결되어 큰 네트워크 구조가 만들어집니다. 결과적으로 빛을 받은 부분은 가교 반응으로 인해 분자량이 증가하여 현상액에 녹지 않고, 빛을 받지 않은 부분의 경우에는 가교가 없기 때문에 현상액에 녹습니다. 그래서 마스크 패턴의 반대 형태가 남게 됩니다. 감사합니다.
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
반도체 제작 과정에서 감광액을 바르고 이곳에 빛을 가해 특정 부분만 반응시켜 패턴을 만드는 공정을 포토 공정이라 합니다.
이 감광액은 빛을 받은 부분이 녹는 경우도 있고 빛을 받지 않는 부분이 녹는 경우가 있습니다.
전자가 양성이고 후자가 음성 이라고 불립니다.
양성의 경우는 가장 많이 사용 하는 경우인데 빛을 받으면 빛, 그중에서 자외선에 감광액이 반응하여 화학반응이 일어나는데 화학결합을 제거하여 색상이 제거되는 원리 입니다.
음성의 경우는 반대인데 자외선을 받은 감광액이 자외선에 의해 가교반응이 일어나 분자갈 결합이 생성되게 됩니다. 그래서 빛을 받은 부분만 패턴이 생성이 되게 됩니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)