박막공정(Thin Film)에 대해 알아보자. ( feat. 공정기술, 양산기술 )

 

 

 

반도체에는 8대공정이 있고, 그 중 내가 가장 관심이 있는 박막공정에 대해 알아보자.

 

전자공학과 학생이라면 웨이퍼라는 용어는 익숙하게 들어봤을 것이다.나도 실리콘으로 구성된 반도체의 기본틀이라고 알고 있다.

이 웨이퍼 표면에 매우 얇은 막을 입히는데, 이 막은 전기가 통하지 않는 부도체 상태의 웨이퍼(실리콘은 부도체)가 전기적 특성을 지닐 수 있게 해준다. 즉, 이후 공정에서 회로 패턴과 구조가 잘 구현할 수 있도록 도와주는 역할을 한다.

 

반도체로 취업을 하고자 하는 학생들에게 어떤 직무를 가고 싶냐 물어보면, 대부분 공정기술이나 공정설계, 혹은 회로설계라고 답할 것이다.

 

만약 나처럼, 8대공정중 특정한 공정에 큰 관심이 있고, 흥미롭다. 라고 생각한다면 공정기술 혹은 양산기술 직무에 초점을 두고 취업 준비를 해보는 것을 추천한다.

 

다시 박막공정으로 돌아와서, 이 공정은 다음 공정을 위한 '판'을 깔아주는 것이다.

이를 위해, 박막 두께의 정도, 굴절률(Refractivity), 흡수율(Absorptivity) 는 중요한 파라미터가 된다.

 

이후 포토공정이나 식각공정에서 구현될 회로 패턴의 정밀도가 좌우되기 때문에, 굉장히 중요한 공정이라고 할 수 있다.

출처 : Sk 하이닉스 뉴스룸 https://news.skhynix.co.kr/post/chemical-film-growth

 

증착방식은 PVD(Physical Vapor Depositio)와 CVD(Chemical Vapor Deposition)으로 나뉜다.

이전에 업로드했지만 나는 PECVD 와 LPCVD를 클린룸에서 직접 실습을 해봤다.

 

먼저 PVD에 대해 이야기 해보자.

문자 그대로 금속판에 물리적 반응을 일으켜 금속 물질을 이온 상태로 웨이퍼에 입히는 기술이다.

저온과 고진공 상태에서 공정이 진행되기 때문에, 불순물로 인한 오염이 적고, 증착이 빠르다는 장점이 있다.

대표적인 방식은 Sputter방식이다. ( 이외에도, RIE, Damascene 등 다양한 방식이 있고, 공정에 따라 바꿀 수 있다. )

Sputter방식은 진공 상태의 Chamber에 아르곤 가스를 주입한 후 높은 전압을 걸면 Plasma 상태가 된다. 이때 마이너스 직류 전압을 걸어 아르곤 원자를 양이온으로 바꾼 뒤 이를 금속판에 충돌시키면 금속 성분이 떨어져 나오는데, 이를 웨이퍼에 증착하는 방식이 스퍼터 방식이다.

출처 : Sk하이닉스 뉴스룸 https://news.skhynix.co.kr/post/thinfilm-technical-manager

CVD는 Vapor에 열 혹은 플라즈마를 가해 화학반응을 유도한 뒤, 이를 웨이퍼에 증착하는 기술이다.

PVD와 비교했을 때, Step Coverage가 더 높다.

 

APCVD는 대기압 상태에서 증착을 진행하는 방식이다. 처리율(Throughput)이 좋고 장치 구조가 간단하지만, 진공도가 낮아 스텝 커버리지가 나쁜 편이다. 

Thermal CVD는 고온 환경에서 열에너지를 이용하는 증착법으로 APCVD 대비 박막의 균일도가 높다. 하지만 증착 속도가 느리고 고온 환경에 따른 위험요소를 고려해야 한다. 

PECVD는 플라즈마의 라디칼(Radical, 활성종)로 화학반응에 필요한 활성화 에너지를 감소시켜, 낮은 온도에서 박막을 형성하는 방식이다. 처리율이 높고 스텝 커버리지가 양호한 편이다. 

HDP-CVD는 챔버 내에서 증착과 식각을 동시에 진행하는 방식으로, 저압과 고밀도 플라즈마 상태에서 증착이 진행된다. 이 방식은 꺼진 부분(Void)을 갭필(Gap-fill, 공극을 채우는 것)하는 데 활용도가 높다.

 

( 이 부분은 갓이닉스 뉴스룸에서 따왔다. ALD라고 되게 인기많은 기술은 분량이 많아서 따로 이야기를 나눌 생각이다. )

 

만약 양산기술 중 ThimFilm 기술팀의 일원이 된다면 하는 일은 다음과 같다.

 

PVD기술

1. 다양한 방식을 활용해 PVD를 진행한다.

2. 새로운 증착 기술을 개발한다.

 

CVD기술

1. 절연막 안정적으로 증착시키기

2. ARC 및 하드마스크 증착시키기

3. 박막을 균일하게 만들기 위해 산화막과 질화막을 번갈아 적층하는 기술 개발.

 

공정파트

공정을 최적화한다.

공정 결과값, 불량 데이터 등을 분석해 산포를 개선한다.

 

장비파트

장비를 유지관리하고 성능을 개선시킨다.

장비 사용 이력을 관리하며 박막의 불량 이슈에 대응한다.

생산 계획에 따라 장비 셋업을 하거나 이설한다.

 

기술혁신

각 FAB의 장비에서 얻은 다양한 데이터를 활용해 장비를 안정화한다.

 

산포개선

각 FAB의 공정 산포를 개선한다.

 

기술혁신 & 산포개선

FAB별로 나뉘어져 있는 팀들을 지원하며, 제품의 수율을 향상하는데 이바지한다.

 

공통 목표 -> 기술혁신을 통해 최고의 양산 기술력을 확보한다. 이를 위해 서로 지속적으로 소통하며 공정 기술을 개선해 나간다.

 

업무에 필요한 역량

 

1. PVD 기술에 대한 이해

2. 반도체 소재의 특성과 진공에서 이뤄지는 물리학적 원리에 대한 이해

3. 빅데이터 툴 사용법과 가공한 데이터 해석을 하기 위한 통계적 지식 / 각종 파라미터를 통해 얻어진 정보들을 유의미한 데이터로 가공할 수 있는 데이터 분석 역량

4. 다방면의 지식을 갖고 접근하는 것 & 유연한 사고 -> 기존 방식만으로는 문제가 개선되지 않기 때문

 

https://news.skhynix.co.kr/post/thinfilm-technical-manager

웨이퍼에 균일한 ‘도화지’를 입히는 사람들_Thinfilm기술담당

위 링크는 내가 취업하면 현업에서 반도체 지식을 어디에 써먹는지 궁금해서 찾아봤던 SK하이닉스에서 운영하는 뉴스룸이다.

반도체를 학문으로서 공부하는 것도 중요하지만, 어디에 어떻게 사용되는지도 중요하다고 생각한다.

취업을 준비하는 사람으로서 직무 역량을 쌓기는 너무나도 어렵다. 하지만, 이런 글들을 자주 읽어보면서 현업에서 사용하는 용어들이나 분위기를 미리 인지하고 면접에 임하면 좋은 결과가 있을거라고 적어도 나는 생각한다.