Photo Resist(PR)

 Photo Resist 는 앞으로 알아볼 Photolithography(사진공정)에서 나올 내용이므로 미리 알아보겠습니다. 우선 단어의 뜯을 알아보겠습니다. 네이버 사전을 검색하면 각각 다음과 같은 뜻을 가지고있는 것을 볼 수 있습니다.

<출처 : 네이버 사전>

 photo는 '빛'과 관계됨을 resist는 저항하다라는 뜻을 가지고있습니다. 따라서 간단히 직역을 해보면 빛을 저항하다라고 볼 수 있습니다. 그럼 PhotoResist(PR)가 Photolithography(사진공정)에서 어떠한 형식으로 사용이 되는지 알아보겠습니다. 우선 PR의 역활에 대해서 간단하게 보겠습니다.  Photolithography(사진공정)에서 말그대로 사진을 찍기 위해서는 사진을 찍을 판이 존재해야합니다. PR은 이러한 판 역활을 해준다고 생각하시면 편합니다. Si Wafer위에 PR을 깔아보겠습니다.

 Si 웨이퍼위에 PR이 깔려있습니다. 반도체 공정에서 Si Wafer위의 PR은 Spin Coating이라는 방식으로 이루어지게 됩니다. 동영상을 통해 살펴보겠습니다.

 Wafer를 Spin 기계에 올려놓고 PR 용액을 웨이퍼위에 떨어뜨린 뒤 동영상과 같이 고속으로 회전을 시키면 위의 PR 그림처럼 Si wafer위에 PR이 거의 평평하게 코팅이 됩니다. 이때 동영상에서 웨이퍼 표면의 색이 바뀌는 것을 보실 수 있는데, 이는 코팅이 되면서 표면의 두께가 달라지며 빛의 반사각이 달라져서 그렇습니다. 따라서 균일한 두께를 가지게되는 평평한 시점에서는 다시 한 가지의 색이 통일되는 것을 보실 수 있습니다. PR은 이렇게 Spin Coating 방식을 통해 Wafer위에 코팅이 되어집니다. 그럼 다시 이렇게 코팅된 PR을 왜 사용하는지에 대해서 알아보겠습니다.

 Photolithography(사진공정)에서 Mask(마스크)를 사용해서 PR에 패턴을 남기게 됩니다. 다음그림을 보시겠습니다.

 패턴이 새겨진 Mask(마스크)가 있습니다. 이제 이 마스크에 빛을 쏘겠습니다.(노광)

 패턴이 있는곳만 빛이 통과하여 PR에 빛이 닿게됩니다. 이제 빛을 받은 PR은 어떻게 될까요? 빛을 받은 PR은 크게 다음과 같은 2가지로 나누어서 볼 수 있습니다.

1) Positive PR

 Positive PR을 직역으로 보면, 긍정적으로 빛을 저항한다 로 볼 수 있습니다. 따라서 빛을 받은곳의 PR은 다른 부분보다 약해지게됩니다. 쉽게 생각을 해보면 저항을 하느라 힘이 약해졌다고 보시면 됩니다. 따라서 후에 Photolithography(사진공정)에서 Develop(현상) 과정을 거치면 다음과 같이 PR이 제거됩니다.

 과정에대한 내용은 Photolithography(사진공정)에서 살펴보고 Positive PR이 있으니 다음으로 Negative PR을 살펴보겠습니다.

2) Negative PR

Negative PR은 Positive PR과 반대로 빛을 받은 부분이 강해져(단단해져) 후 Develop 과정에서 다음과 같이 PR이 제거됩니다.

 그렇다면 각 PR을 왜 나누어 논것일까요?? 우선 반도체 공정에서는 Positive PR을 많이 사용한다고 합니다. 그 이유는 Positive PR은 패턴이 잘못 그려졌을 경우에 아세톤등으로 쉽게 지울수 있기때문입니다. 하지만 Negative PR은 따로 Remover를 사용해주어야 제거가 가능하고, 이도 쉽게 제거되지는 않는다고 합니다. 또한 반도체 공정과 다르게 MEMS 공정같은 경우에는 수백 u 의 두께를 사용해야될 때가 있는데 Positive PR은 두껍게 해줘도 수십 u 까지만 가능하다고 합니다.

 여기까지 보셨다면 무언가 감이 잡히셨을 수도있습니다. 바로 Positive PR은 액체 처럼 묽다는 것이고, 따라서 두껍게 만드는 것이 힘듭니다. 반대로 Negative PR은 물엿처럼 끈적끈적한 느낌이 강해 두껍게 코팅을 할 수 있습니다. 간단하게 PhotoResist에 대해 알아보았습니다.

-추가-

 Spin Coating을 할경우 PR용액은 점점 밖으로 밀려나가게 됩니다. 이때 Wafer의 끝 부분에서는 표면장력현상으로인해 PR 용액이 더 붙어있게 되어 실제로 Wafer 위에 코팅된 PR은 다음과 같은 형태를 가지게 됩니다.

 다음의 게시물에서 Negative PR에 대한 사진을 좀 더 자세히 보실 수 있습니다.

[반도체] - [MEMS]Negative PR