f Cluster

이번 포스팅에서는 Photo Mask와 Pelicle에 대해 알아보도록 하겠습니다.

Photo Mask

포토 마스크란 석영 기판 위에 증착된 크롬 차광막을 이용해 반도체 회로를 새겨넣은 판을 의미합니다. 크롬이 빛을 차단하는 것을 이용해 노광 공정에서 원하는 부분만 빛에 노출 시키는 역할을 합니다. 먼저 Photo Mask의 제작 과정부터 살펴봅시다.

Photo Mask의 종류

Photo Mask의 종류는 사용목적과 Photoresist 타입, 노광 장비, 구조, 두께 등 다양한 요인에 따라 분류할 수 있습니다. 개념적인 측면에 봤을 때 Wafer에 새겨지는 패턴 크기와 Mask 내 패턴 크기의 비율이 1:1인 것을 Mask라고 하고, 1:4 ~ 1:10 인것을 Reticle이라고 합니다. 하지만 현재는 Reticle이나 Mask나 거의 구분없이 사욯하는 추세입니다. 노광 장비 중 하나인 Scanner에서는 1:4 Mask를 주로 사용하게 됩니다.

Photo Mask 주요 요구사항

Mask는 Photolithography에서 우리가 원하는 부분에만 패턴을 만들어주기 위해 사용하는 도구이기 때문에 다음과 같은 조건을 만족해야 합니다.

1. 낮은 열 팽창 계수

열 팽창 계수가 높으면 빛과 함께 가해지는 열만으로도 노광공정에 오차가 생길 수 있습니다.

2. 석영 기판에서는 빛에 대해 높은 투과율

석영 기판에서 빛이 잘 투과해야 원하는 부분에 제대로 빛을 쏘아줄 수 있습니다.

3. 차광막에서 빛에 대해 낮은 투과율

석영 기판에서 높은 투과율로 빛을 통과시키는 대신 차광막에서 빛이 닿으면 안되는 부분을 제대로 차단시켜 주어야 비로소 우리가 원하는 패턴을 만들 수 있습니다.

4. 기계적 화학적 내구성

내구성이 뛰어나야 반도체 제조의 단가를 낮출 수가 있습니다.

Photo Mask 제작 과정

Photo Mask의 제작 과정은 정말 단순합니다.

1. 반도체 회로 설계

먼저 반도체에 들어갈 회로가 설계되어야 어느 부분에 패턴을 만들어줘야 하는지 알 수 있겠죠?

2. 회로를 평면도로 변환

회로 설계가 끝나면 회로를 CAD를 이용해 평면도로 변환시켜 어떤 패턴의 포토 마스크를 만들어야 하는지 결정합니다.

3. Photo Mask 제작

평면도를 이용하여 Photo Mask를 제작합니다. Photo Mask 또한 반도체 Chip이 만들어지는 과정과 동일한 과정을 통해 만들어지게 됩니다.

PR 도포 - 노광 및 열처리 - 현상 - 크롬 식각 - PR 제거

위의 과정은 Photolithography와 Etch 공정에서 더욱 자세히 설명하고 여기선 이정도로 넘어가도록 하게습니다.

이렇게 만들어진 Photo Mask는 Photolithography 공정에서 빛이 들어가지 말아야할 부분에 빛을 막아주고 빛이 들어가야할 부분에 빛이 통과할 수 있도록 하는 역할을 합니다.

Pelicle

Pelicle을 한마디로 정의하면 Photo Mask의 Mask입니다. 즉 Photo Mask의 표면을 대기 중의 오염으로부터 보호해주는 는 목적으로 사용하는 도구입니다. 만약 Photo Mask 표면에 어떤 입자가 떨어져 있거나 광화학 반응에 의해 이물질이 생성되면, Photo Mask 표면의 패턴이 Wafer에 정상적으로 노광되지 못하여 불량이 발생하게 됩니다. 이 때 Pelicle을 사용하게 되면 Pelicle 위에 이물질이 묻더라도 초점 거리를 벗어나게 되어 공정에 악역향을 미치지 않아 수율을 개선할 수 있게 됩니다.