[A+] 단국대 고분자공학실험및설계2 <포토리소그래피> 레포트

문서 내 토픽

1. 포토리소그래피

포토리소그래피(Photolithography)는 원하는 회로설계를 유리판 위에 금속패턴으로 만들어 놓은 포토마스크라는 원판에 빛을 조사하여 생기는 패턴을 웨이퍼 상에 전사시켜 복사하는 기술이며, 반도체 및 디스플레이의 제조 공정에서 설계된 패턴을 웨이퍼 상에 형성하는 가장 중요한 공정이다. 포토리소그래피 공정은 측정을 포함하여 기본 8단계로 이루어진다.
2. 포토레지스트

포토레지스트(PR)는 빛에 반응해 특성이 변하는 화학물질로, 디스플레이에서는 TFT에 미세한 회로를 형성하는 포토리소그래피 공정에 사용된다. 포토레지스트는 빛에 의해 화학적 특성이 변하는데, 종류에 따라 빛을 받으면 딱딱해지거나 녹기 쉽게 변한다. 이러한 포토레지스트의 형질 변화를 이용하여 약해진 부분만 선택적으로 제거함으로써 회로로 사용할 부분과 아닌 부분을 구분하여 미세한 회로 패턴을 구현할 수 있다.
3. 스핀 코팅

포토레지스트의 두께에 의해 빛이 PR에 머무는 시간이 결정되어 감광 정도에 영향을 미친다. 따라서 PR의 두께를 조절하기 위해 점성과 기판의 회전 속도를 조절해야 한다. 일정량의 PR액을 기판 위에 떨어뜨린 후, 빠른 속도로 기판을 회전시켜 PR액이 얇게 펴지도록 한다.
4. SU-8 photoresist

SU-8은 에폭시 계열의 negative PR로써 마이크로머시닝이나 초소형전기전자부분에 이용된다. 화학적, 열적으로 안정된 두꺼운 형태의 패턴을 제작하기 위해 주로 사용된다. 기판 위에 높은 aspect ration를 가지며 수직한 멱 모양의 형태를 가지는 구조물 제작에 주로 쓰인다.
5. Alpha-step

Alpha-step은 기판 표면 위의 단차가 있는 박막의 두께 및 step profile을 측정하기 위하여 개발된 장비로, 탐침이 기판 표면을 긁고 지나감으로써 표면 단차의 두께를 측정하는 기기이다. 이를 통해 포토레지스트 공정 후 마스크 패턴이 올바르게 전사되었는지 확인할 수 있다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 포토리소그래피

포토리소그래피는 반도체 및 MEMS 제조 공정에서 매우 중요한 기술입니다. 이 기술을 통해 마이크로 및 나노 스케일의 정밀한 패턴을 기판 위에 형성할 수 있습니다. 포토리소그래피 공정은 크게 노광, 현상, 식각 등의 단계로 이루어지며, 각 단계에서 다양한 변수들을 최적화하여 원하는 패턴을 얻을 수 있습니다. 최근에는 극자외선(EUV) 리소그래피, 나노임프린트 리소그래피 등 더욱 정밀한 패턴 형성을 위한 기술들이 개발되고 있습니다. 포토리소그래피 기술의 발전은 반도체 집적도 향상, 미세 전자 기기 제조 등에 큰 기여를 하고 있습니다.
2. 포토레지스트

포토레지스트는 포토리소그래피 공정에서 핵심적인 역할을 하는 재료입니다. 포토레지스트는 빛에 반응하여 화학적 변화가 일어나는 물질로, 노광 및 현상 과정을 통해 기판 위에 원하는 패턴을 형성할 수 있습니다. 다양한 종류의 포토레지스트가 개발되어 왔으며, 각각 특성이 다릅니다. 예를 들어 포지티브 포토레지스트와 네거티브 포토레지스트는 노광 후 현상 과정에서 반대의 패턴을 형성합니다. 또한 고해상도, 고감도, 내식성 등 다양한 특성을 가진 포토레지스트가 개발되고 있습니다. 포토레지스트 기술의 발전은 반도체, MEMS, 디스플레이 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 하고 있습니다.
3. 스핀 코팅

스핀 코팅은 포토리소그래피 공정에서 포토레지스트를 기판 위에 균일하게 도포하는 핵심 기술입니다. 이 기술은 기판을 고속으로 회전시키면서 포토레지스트 용액을 떨어뜨리는 방식으로 이루어집니다. 회전 속도, 가속도, 용액 점도 등 다양한 변수를 조절하여 원하는 두께와 균일도의 포토레지스트 막을 얻을 수 있습니다. 스핀 코팅은 간단하고 빠르며 재현성이 높아 널리 사용되고 있습니다. 최근에는 더 작은 패턴을 구현하기 위해 나노스케일 두께의 포토레지스트 막을 형성하는 기술이 개발되고 있습니다. 스핀 코팅 기술의 발전은 미세 패턴 형성에 큰 기여를 하고 있습니다.
4. SU-8 photoresist

SU-8은 음성 톤의 에폭시 계열 포토레지스트로, 반도체 및 MEMS 제조 공정에서 널리 사용되고 있습니다. SU-8은 높은 화학적/열적 안정성, 낮은 수축률, 높은 내식성 등의 장점을 가지고 있어 마이크로 및 나노 스케일의 고종횡비 패턴 형성에 적합합니다. 또한 UV 노광 외에도 전자빔, X선 등 다양한 노광 방식을 사용할 수 있어 유연성이 높습니다. SU-8은 마이크로 유체 소자, 광학 소자, 생물 의학 분야 등에서 널리 활용되고 있으며, 최근에는 3D 프린팅 등 새로운 응용 분야로 확장되고 있습니다. SU-8 포토레지스트 기술의 발전은 마이크로/나노 구조 제작에 큰 기여를 하고 있습니다.
5. Alpha-step

Alpha-step은 표면 프로파일러의 일종으로, 기판 표면의 높이 변화를 측정하는 장비입니다. 이 장비는 주로 포토리소그래피 공정에서 형성된 패턴의 단차, 거칠기, 프로파일 등을 측정하는 데 사용됩니다. Alpha-step은 비접촉식 측정 방식을 사용하여 시료에 손상을 주지 않고 정밀한 측정이 가능합니다. 측정 데이터를 통해 공정 변수 최적화, 결함 분석, 품질 관리 등에 활용할 수 있습니다. 최근에는 더 높은 해상도와 속도를 가진 Alpha-step 장비가 개발되고 있으며, 마이크로/나노 스케일 구조 분석에 널리 사용되고 있습니다. Alpha-step은 포토리소그래피 공정 개선 및 품질 향상에 중요한 역할을 하고 있습니다.