Photolithography (포토리소그래피) : Photolithography를 이용해 실리콘 웨이퍼 위에 원하는 모양으로 산화층 패턴을 넣고 Al증착 바로 전단계까지 완성할 수 있다.

소개글

Photolithography (포토리소그래피) : Photolithography를 이용해 실리콘 웨이퍼 위에 원하는 모양으로 산화층 패턴을 넣고 Al증착 바로 전단계까지 완성할 수 있다.에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.실험제목 : Photolithography

2.실험목적

3.실험이론

4.실험방법

5.실험 결과 및 고찰

실험을 마치며...

본문내용

겨 담가둔다.
'디아이워터'로 중화시키기 위해서이다.
③실리콘 웨이퍼위에 남아있는 물기를 제거하기위해 '질소건'으로 제거해준다.
‘질소건’을 사용할때는 실리콘 웨이퍼에 수직으로 바람을 불어주어서 웨이퍼가 날아가지 않도록 주의한다.
6단계 : 'hard baking'을 한다.
① 'develop'시킨 실리콘 웨이퍼를 'hot plate'에서 100℃로 1분동안 가열한다.
'hard baking'을 통해서 남아있는 수분을 제거한다.
'hard baking'을 통해서 다음 단계인 'etching'에서 남아있는 PR코팅층이 손실되는 것을 막는다.
7단계 : 'hard baking'을 한 실리콘 웨이퍼를 'BOE용액'으로 4분30초동안 'etching'시켜준다.
①'hard baking'을 한 실리콘 웨이퍼를 'BOE용액'에 4분30초동안 담가둔다.
'BOE용액'은 불산과 NH4을 1:6의 비율로 섞은 용액이다.
이과정을 통해서 'BOE용액'이 산화층을 제거하게된다.
②'디아이워터'에 중화시켜준다.
③'질소건'으로 물기를 제거시킨다.
④실리콘 웨이퍼를 아세톤에 담궈서 나머지 PR제거한다.(PR Strip)
4월 29일 실험 : ‘ Develop까지’
1단계 : 이전 실험을 마친 'Etching'된 실리콘 웨이퍼를 준비한다.
2단계 : ‘Etching'된 실리콘 웨이퍼 위에 ‘Positive PR용액’을 코팅한다.
3단계 : 'soft baking'을 한다.
4단계 : 실리콘 웨이퍼위에 ‘『 ’모양을 기준으로 'Alignment' 와 'Exposure'를 한다.
앞선 실험과는 다른 마스크를 사용한다. 대략 다음과 같다.
5단계 : 'exposure'시킨 실리콘 웨이퍼를 'develop용액'으로 35초동안 'develop'시킨다.
‘develop'후에는 아래와같은 패턴을 가지게 된다.
5.실험 결과 및 고찰
4월 15일 실험 : ‘Etching까지’
실리콘웨이퍼 아랫부분 길죽한 미세 패턴중에서 3번째와 4번째패턴을 Develop 후, Etching 후, PR Strip 후등 세차례 관찰 하였다.
3번째 패턴은 관찰결과 비교적 깨끗한 모양의 결과를 나타내었다.
4번째 패턴도 Develop 후 선명한 모양을 나타내었다.
Etching후에는 PR층이 일부 소실되었고 모양이 변형되었음을 관찰 할 수 있었다. 그 이유는 첫 번째로 Etching시간을 너무 길게 했기 때문인 것 같다. 그래서 BOE용액이 과도하게 Etching을 일으켜 PR층을 소실 시킨 것 같다. 두 번째는 Etching전에 SiO2층과 PR층의 접착이 제대로 되지 않았기 때문인 것 같다. 또 이것은 Hard baking이 충분히 이루어지지 않았기 때문에 발생한 것 같기도 하다.
PR Strip후에는 PR층 아래에 남아 있어야했던 SiO2층이 가운데 막대부분만 남기고 모두 사라진 결과를 나타내었다. 이는 위에서 말했듯이 Etching 시간이 길어짐에 따라서 BOE용액이 PR층 아래에있는 SiO2층까지 Etching 시켰기 때문인것 같다.
반면에 왼쪽의 그림은 4조의 4번째패턴 결과를 나타내고 있다. 그림에서 보듯이 위에서 아래로 ‘Develop 후’, ‘Etching 후’, 'PR Strip 후‘를 나타내고 있다. 우리조의 4번째 패턴과 비교해 보았을때 세가지 사진 모두 정교한 모양을 나타내고 있다.
‘Etching 후’사진에서도 우리조처럼 PR이 손실되지않고 반듯한 모습이다. 다만 흠이라면 Si층에 얼룩같은게 관찰된다.
'PR Strip 후‘도 Etching이 잘되서 그런지 SiO2층이 선명하게 드러나고있다. 우리조가 했던 Etching과 Hard baking등의 조건과 다르게 실험을 진행한듯하다.
4월 29일 실험 : ‘ Develop까지’
지금 까지 1조에서는 2가지 종류의 실리콘웨이퍼를 가지고 실험을 진행하여왔다. 하나는 35시간동안 산화시켜 470nm의 산화층을 가진 실리콘 웨이퍼이고 다른 하나는 3000A의 산화층을 가진 실리콘 웨이퍼 였다. 2종류의 실리콘웨이퍼를 4월 15일 실험과 4월 29일 실험을 거쳐서 다음과 같은 결과를 얻었다.
위사진은 산화층 두께에 따라서 그리고 Develop시간에 따라서 나타낸 것이다. 우선 산화층 두께에 따라서 색깔이 다르게 나타 나는걸 관찰 할 수 있다. 위에서 볼 수 있듯이 3000A의 두께를 가진 산화층은 파란색을 띄고 470nm의 두께를가진 산화층은 분홍색을 띄는 것을 알 수 있다. 반면에 Develop시간을 35초로 한것이나 유관으로 확인하면서 Develop한 것이나 그다지 큰 차이를 보이지는 않았다.
위 사진은 실험결과 일부 오염물질이 발견된 사진들이다. 첫 번째 사진과 두 번째사진은 Si층만 드러나야 하는 층에 각각 분홍색과 파란색의 오염물이 묻어있다. Develop과정이나, 질소건, 또는 운반중 부주의로 생겼을거라고 생각된다. 세 번째 사진은 기존의 공정이 되있는 실리콘 웨이퍼와 새로운 마스크를 ‘Alignment’시킬때 약간의 오차가 있었던것 같다.
실험을 마치며...
이번실험은 2번에 걸쳐 진행되었습니다. 그만큼 기억에도 많이 남게 된 것 같습니다. 또 이전 실험이었던 산화까지는 하고 있던 공정이 직접 와닺지 않았는데 이번실험에서는 여러 가지 공정을 직접 손으로 해보고, 변해가는 실리콘 웨이퍼를 눈으로 관찰하면서 실험하다보니 더욱 뜻깊었던것 같습니다. 또 이번실험에 있어서 미세 패턴을 만드는데 절차대로만 하면 좋은 결과가 나올거라고 예상했었는데 막상 직접해보니 실망스러운 결과를 얻게 되어 미세한 패턴을 만드는 작업이 얼마나 정교함을 요하는지도 알게 되었습니다. 그렇기 때문인지 대부분의 조들이 좋은 결과를 얻지 못했습니다. 그리고 다시 한번 이러한 실험들을 클린룸에서 진행하는지도 느끼게 되었습니다. 실험을 진행하는 동안 거의 모든 웨이퍼에서 오염물이 발견 되었기 때문입니다. 졸업을 하고 취업을 하더라도 반도체 공정을 하면 정말 정교하고 정밀하게 작업에 임해야겠다고 생각하게 되었습니다. 이제 반도체 공정이 어떻게 이루어지는지 전체적인 흐름이 어느 정도 눈에 들어오는듯 합니다. 빨리 다음 실험을 통해서 반도체 공정에 대해서 더 자세히 알고 싶습니다.

키워드

Photolithography,   Al증착 ,   산화층 패턴,   실리콘 산화막,   감광제,   포토리소그래피