반도체 공정 실습 _ Photolithography(실습내용)
전 페이지에서는 반도체 공정 중 photolithography의 배경 설명이 있었다.
이번 페이지는 실습 내용에 대해서 작성해 보겠다.
(모든 내용은 김박사넷 반도체 아카데미에서 실습한 내용을 바탕으로 작성한다.)
Wafer 위에 PR을 도포하고 Soft Bake를 통해 PR을 굳힌다.
다음으로 Mask와 Safer를 Alignment 시키고 UV로 Exposure 한다.
이 때 시간이 중요하다. UV의 파장에 따라 에너지가 달라 Exposure 시간을 조절해야 한다.
그렇지 않으면 아래와 같은 현생이 발생한다.
색이 일정하지 않은 것은 고르지 못한 표면 상태를 의미한다. 시간이 너무 적어 충분히 빛에 노출되지 않은 것이다.
아래는 실험 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
Standard는 12초간 exposure 한 것이고, gap10의 경우 10 마이크로 미터 gap을 두고 exposure 12초간 한 것이다.
Time_3, time_18, time_24의 경우 공기 펌프로 최대한 gap을 줄이고 exposure 한 것으로 각각 3초, 18초, 24초간 진행한 결과이다.
Standard(12초)를 기준으로 exposure time이 작으면 적게 측정이 되고, exposure itme이 크면 더 크게 측정이 됐다.
또한 마스크와 PR 사이를 띄워서 exposure을 진행한 경우 다른 경우와 다르게 오차가 큰 것을 알 수 있다.
빛의 회절성에 의해 gap이 커질수록 빛은 넓게 퍼져 마스크 크기보다 더 넓은 범위에 exposure 된 것이다.
Exposure dose(D)가 PR에 조사되는 단위면적당 에너지 양, I는 빛의 세기 일 때
D [mJ/cm2] = I [mW/cm2] * t [sec]이다.
I는 고정된 값이라고 할 때, t가 감소하면 Exposure dose가 감소한 것이고, gap이 있는 경우 에너지 양은 Standard와 같지만 면적이 증가한 것이므로 이 또한 D 값이 감소한 것이다.
Expose dose가 증가할수록 PR의 경사 각도가 가파르게 되어 더 정밀한 공정이 될 수 있다.
3초간 exposure 한 경우 target의 크기가 1, 2 마이크로 정도로 작을 때 측정할 수 없었다.
gap의 영향이 상당히 큰 것을 알 수 있다.
Gap이 너무 커 회절로 인해 에너지가 분산되어 옆면이 울퉁불퉁한 것을 볼 수 있다.
Target의 크기는 30 마이크로미터.측정 값은 52 마이크로미터.
이론은 2022년 KCA에서 진행한 반도체 공정 이론 수업을 듣고, 이 실험에 참여했다.
그리고 2024년 1학기 ‘초소형기계시스템’이라는 과목을 수강하여 이론에 대해 공부할 수 있었다.
미세공정과 계측공학, 자동제어 과목을 재밌게 공부했다.
바이오 센서에 대해 공부하고 싶어 2024년 1학기, 마이크로니들 연구를 하고 있는 연구실에서 학부연구생으로 참여했다.