- [나노기술연구협의회] 나노소자공정 실습 수료 후기✏️
2022. 10. 22. 14:33
여행 다녀오자마자 얼레벌레 서울대학교 반도체 공동 연구소에 실습 신청을 했는데,,, 시험 점수가 그리 높지 않아서 별 기대를 안 했는데 웬걸 1트에 덜컥 선발이 되어버렸다! 아무래도 학기 중이고 교육생 리포터도 신청해서 된 것 같당.
(신청은 나노기술연구협의회 홈페이지- 나의 강의실- 실습교육신청에서 가능해용) 5일 동안 배운 것과 느낀 점이 많지만 1일 차에서 5일 차까지 한 번에 초초초초압축 버전으로 적어볼게...? 이론 수료의 자세한 후기는 바로 아래 글을 참고하면 될 듯!
2022.05.28 - [Study] - [나노기술연구협의회] 나노소자공정 및 나노분광학 이론 수료 후기🧐
[✨실습 1일 차✨]
서울대학교 실습은 숙소가 제공되진 않고 카페 쿠폰이랑 두레미담(학식) 식권을 나눠줘! 밥이 젼말 맛있었구,,,카페는 교육관(104-1)의 1층으로 내려가서 카페테리아 적힌 문으로 나가면 바로 찾을 수 있다! 햄치즈 베이글 짱맛...암튼 도착해선 슬리퍼로 갈아 신어야 하고 당장 안전 교육을 듣고 나서 본격적인 실습이 시작되는데 나는 wet etch시에 위험한 약품들에 관해 설명을 해주실 줄 알았는데 그냥 교재에 나와있다고 보라고 하고 청정실이 깔끔하지 못한 이유에 대해서 참... 많이 들었다...^^
실습은 MOS CAP을 만드는 거였고, 본관인 104동에서 진행하기 때문에 이동했는데 가면 방진복을 입는 방법에 대해서 설명해 주시고 바로 입고 에어 샤워 후 들어간다! (굉장히 큰 사이즈만 있기 때문에 입을 때 굉장히 번거롭다...) 첫날에는 안 쓰는 웨이퍼를 테프론 보트에 넣어보는 실습(?)을 했다. 오래간만에 잡아본 웨이퍼 트위져라 덜덜... 떨었던... 이동 시에 사용하는 도구가 다 달라서 끼워보는 실습도 했는데 예상보다 잘 안 들어가서 낑낑거리며 넣었담
기억에 남는 건 웨이퍼의 결정 방향을 이제 flat zone으로 알 수 없다는 거,,, 이전에 학교에서 배웠을 때는 main flat과 secondary flat으로 결정 방향을 나눴지만 자동화로 바뀌면서 오류를 해결하기 위해 secondary flat을 없앴다고 한다! 직접적으로 알려면 탐침 혹은 깨 봐야 안다고 하셨담. 다음은 웨이퍼 클리닝인데 원래는 여러 번 해야 하지만 시간이 없어서 자연 산화막 제거 용도인 HF 후 DIW로만 세척했다. 이렇게 클리닝을 한 번만 하면 생기는 문제점이 후에도... 계속된다...
다음엔 furnace를 이용해 oxide를 형성했다. 직접 로딩도 해봤는데 loader가 quartz로 이루어져 있어서 매우 조심히... 옮겼다.. 또한 baffle과 dummy wafer의 역할도 새롭게 알게 되었다. 우리는 wet oxdation을 진행했으므로 H2O를 이용해 SiO2를 형성했다고 볼 수 있다. 그 외에도 thermocouple이나 RTA/RTP도 실제로 관찰해보았다.
[✨실습 2일 차✨]
아 생각보다 실습하는 게 거의 없어서 안 힘들지 않을까... 할 수 있지만 어림도 없지... 클린룸이라 그런지 가만히 서있기만 해도 피곤해져서 실습 내내 숙소에 오자마자 잠들었어... 그리고 교육 방식은 대충 교재의 이론을 먼저 설명하고 클린룸으로 이동해서 장비가 돌아가는 걸 보는 식이다. 그리고 정확히 9시 30분부터 시작이니까 괜히 9시까지 안 맞춰 와도 될 듯...? 아침을 먹고 싶다면 카페가 8시 30분부터 여니까 9시에 와서 먹으면 됩니당.(따로 여유 시간이 거의 없음) 2일 차에는 먼저 퍼니스로 했던 결과물을 봤는데 사진으로 보니까 티가 안 나지만 베어 웨이퍼랑 다르게 푸른빛? 을 도는 걸 볼 수 있었어. CVD를 이용해서 oxidation 해보는 거였는데 AMAT사의 PECVD p5000으로 진행했어. 이게 삼성에서 사용하다가 기증받은 거라 카세트. 즉 25개의 웨이퍼를 넣을 수 있어. 어플라이드 머터리얼즈의 장비를 실제로 처음 봐서 너무 신기했다..ㅎㅎ 이걸론 CVD 뿐만 아니라 건식 식각도 되는 챔버가 달려있어서 후에 dry etch도 진행했어.
여기에서도 dummy wafer를 사용하며 load lock chamber와 main chamber로 이루어져 있어. 그리고 CVD는 챔버 안에도 박막이 형성되기 때문에 한 레시피를 실행할 때 클리닝 레시피도 같이 run 한다는 특징이 있담. 증착 후의 두께를 파악하는 것이 중요하기 때문에 학교에서 정말 그냥 보기만 했던 엘립소미터를 이용해 두께와 uniformity 도 측정해봤어. 나노 분광학에서 배웠던 것처럼 psi, delta 값을 model과 비교해서 잘 피팅되었는지 확인하더라. spec out의 기준도 확인해보고 우리는 퍼니스는 1.6, CVD는 2% 정도여서 무리 없이 진행했어. 이렇게 PECVD를 보고 LPCVD, oxford 사의 single type PECVD, HDPCVD를 구경했는데 LPCVD와 퍼니스의 구조적인 차이점이라던지, 장비의 구성에서 스크러버의 역할이라던지? oxford 사의 PECVD와 AMAT사의 장비의 차이점이라던지,,, 그런 것들을 배우고 2일 차는 마무리했다. 원래는 HDP-CVD로 실습할 예정이었는데, 장비가 고장이 나서 못했다...ㅠ
[✨실습 3일 차✨]
어느덧 3일 차! 전날에 에쳐 장비 이론과 간단한 장비 구성에 대한 얘기를 들었는데 이해가 하나도 안 되가지고 복습을 하고 갔다! ICP와 MERIE가 다소 생소해서 조금 어려웠는데 구성의 차이만 알고 나니가 어느 정도는 이해한 듯! 우리가 직접 했던 장비는 MERIE인데 다른 조는 metal etch를 위해 ICP를 사용한 조도 있었담. 우리는 backside 에치를 위해 다음 장비를 사용했는데, 3일 차가 되어서야 처음으로... 웨이퍼 로딩부터 언로딩까지 강사님의 지도 아래 공정을 돌려보았다. CVD를 진행했던 장비라 조금 더 익숙했고, 조원마다 다른 조건으로 Etch time을 계산해서 오버에치가 충분히 되지 않은 경우와 제대로 에치가 된 경우를 비교해 볼 수 있어서 좋았담. ICP 장비의 경우 사용해보진 못했지만 장비 설명은 들을 수 있었는데 패턴 형성 후 메탈만 식각 하게 되면 잔존하는 PR과 메탈 사이 gas가 들어가 부식되는 문제가 발생하기 때문에 PR 제거 레시피도 한 장비 안에서 진행된다는 점이 인상 깊었다. 이렇게 CMOS 실습에 대한 기본적인 내용뿐만 아니라 바이오 센서, MEMS도 보여주시고 어떤 역할을 하는지도 알려주셔서 도움이 되었다! 바이오 센서를 주제로 한 공모전을 나간 적이 있었는데 실제로 보진 못해서 늘 아쉬움이 있었담. 오늘 이 센서를 보고 궁금증이 해소되어서 너무 좋았다.
점심을 먹곤 금속화 공정 이론을 듣고 실습을 진행했담. 우리가 사용한 장비는 CVD도 가능한 AMAT사의 PVD 장비였는데 챔버가 무려 13개나 되어서 찬찬히 살펴보는데도 헷갈렸다...ㅎㅎ하드웨어에 대한 설명도 들었는데 절반만,,, 알아들었지 뭐야,,, PVD의 경우도 직접 우리가 프로그램을 돌려봤는데 확실히 13개 각각의 프로그램을 다 이해하긴 어려웠고, 우리가 한 건 시퀀스 프로그램과 프로세스 프로그램이 우리가 원하는 조건으로 설정되어 있는지 확인하는 정도였다! 그래도 스퍼터도 STD Al과 Hot Al으로 조건을 달리해 증착했는데, 역시나 증착되고 난 모습이 확연히 차이가 났다!
또한 window test의 중요성도 PVD를 진행하는 과정에서 배웠다. 적은 게 별로 없어서 이 날은 뭐가 없었나 하겠지만... 직접 하나하나 실습을 한 날이기 때문에 무엇보다 가장 기억에 남는다. 물론 이 외에도 각 챔버의 역할이나 레시피 등을 자세하게 배웠으나 다 적으면 끝이 없을 것 같아... 마무리
[✨실습 4일 차✨]
벌써 4일 차까지 왔네,,, 오늘은 드디어 포토공정을 했다! 친구가 랩실에서 수작업으로 PNP 만드는 것만 어깨너머로 봐서 제대로 볼 수 있었으면 좋겠다고 늘 생각했기 때문에 정말 설렜담... 이론은 정말 전공 시간에 많이 들었기 때문에 실습을 진행할 때 특별히 어렵거나 이해가 안 가는 부분은 없었다. 우리가 실습을 진행한 장비는 track과 stepper로 450nm 패턴을 새기는 장비였담. 새롭게 안 내용은 생각보다 노광 하는 장비의 종류가 다양하다는 것? 우리가 실습한 장비 말고도 3대 정도의 장비를 더 봤는데 각각 장단점이 달라서 필요에 따라 쓰겠구나 생각했담
또 PR 코팅 전에 웨이퍼에 PR 코팅이 제대로 되지 않을 경우에 생길 수 있는 다양한 현상을 하나씩 보여주셨다. 스핀 코팅에서 생기는 문제점과 똑같은 모양을 실제로 보니까 너무 신기했다...! 또한 코팅이 잘 된 PR도 보여주시며 홀로그램이 규칙적으로 잘 보이는 것이 균일하게 된 거라고 하셨음. (line/space 구분이 잘되기 때문이라고) 늘 주변에 놓여있던 dicing 된 웨이퍼에 패턴만 보다가 웨이퍼 전체에 패턴이 형성된 걸 보니까 더 더 신기했다ㅎㅎㅎ... 또 포토 전에 inspection을 필름 검사기에 넣어서 확인해 봤는데,,, 정말,,, 더러웠다,,,ㅎㅎㅎ,,,, 이 외에도 PR 제품명을 해석하는 방법이라던지, 또 장비 관리자가 겪는 어려움(?) 이라던지 원하는 PR 제품을 구매하는 방법이라던지 장비 내용뿐만 아니라 후에 엔지니어를 준비하는 사람에게 실질적으로 도움이 될만한 얘기를 많이 해주셔서 기억에 오래 남는담...
암튼 이렇게 PR 코팅하고... develop 하고,,, 또 육안- 광학현미경-CD-SEM으로 검사하고 여기서 나타나는 defect 관한 설명도 듣고 하드 베이크를 진행했다. 따로 친구들과 공정 상의 Defect에 대해서 알아보는 스터디? 가 있었는데 실제로 이런 것들을 보니까 한 번에 확 와닿아서 좋았구, 세정을 정말 제대로 해야겠다... 정말 어마어마한 particle이 굉장히 많았다.
마지막으론 AFM 측정을 했는데, 이건 직접 하진 않았고 엄청 말이 빠르신 강사님의 이론과, 스쳐 지나가듯이 측정을 하셔서 뚜렷하게 기억에 남진... 않는다... 그래도 이전엔 분석 의뢰 밖에 해본 적이 없어서 직접 본거에 의미가 있었지!
[✨실습 5일 차✨]
정말... 힘들고 배운 것도 많지만 아쉬운 것도 많은 마지막 날이다... 한 건 별루 없는데 일단 써보겠어. 아침에 오자마자 wet etch를 진행했다. 알루미늄을 식각 하기 위해 에칭액에 담그고 DIW에 헹구어 냈다! 원래는 여러 번 해보면서 etch rate을 시간에 맞춰서 확인해보고 over etch의 정도를 확인해야 한다. 아니면 under cut이 심하게 생겨 패턴이 무너질 수도 있기 때문에... 하지만 우리는 어림잡아 하기만 하구 바로 ashing/strip으로 넘어갔다.
defect에 대해서 친구들과 조사를 할 때 ashing과 strip의 차이가 뭔지 잘 몰랐었는데, 이번에 실습하면서 강사님이 설명해주셔서 알 수 있었다! 우리가 진행한 방식은 asher로 건식 제거를 진행했다! 되게 간단한 장비여서 어렵지 않았다. 그 후엔 알파 스텝을 이용해서 패턴의 단차를 측정했담
그리고는 혼란의 연속... 측정 장비 시간이었는데 공정 중간중간에 다 봤다고 그냥 이론만 설명하시고...(4-point, Nano spec 안 봤는데요.... 심지어 나머지 본 장비도 이 시간에 설명해주고 더 자세히 할 거라고 찍기만 하고 넘어가심) FE-SEM는 시료로 패턴을 관찰해보긴 했지만 금방 끝났고 마지막엔 C-V I-V 측정이었는데 여기는 또 시간이 부족해서 궁금한 걸 더 물어볼 수 없었다... 따로 공부해야 할 듓...그래도 이건 직접 팁도 웨이퍼에 닿게 해 보고 변수도 바꿔가며 측정해 볼 수 있어서 좋았담.
그리고는 발표 평가가 있었는데 자료는 전 날 조원들이랑 모여서 빨리 하고 끝냈다! 발표를 하는데 질문하시는 분이 참... 공격적이셨다... 되게 유의미한 질문이 아니고... 건의 사항 항목이 있길래 적었는데 움... 그렇다... 왜 발표 평가 한지 모르겠다...? 의미가 없다....
이 실습을 통해서 정말 다양한 장비를 접해봤고 반도체 (대부분의) 공정을 본다는 건 참 좋았던 것 같다. 특히 공정이나 장비를 공부할 때 아무래도 글로만 보는 게 한계가 있는데 직접 보면서 설명을 들으니까 이해가 배로 잘 되었담. 또 서울대에서 경험했다는 것도 의미가 있고, 웨이퍼도 기념으로 들고 왔다. 이전에는 장비 회사에 대해서 참 막연하게 어렵겠다.. 하며 도전해보는 것도 꺼렸는데 5일 동안 장비를 하나하나 뜯어보니 다 구성이 비슷해서 이전보단 장비에 대한 벽이 허물어진 느낌이다! 하지만 아쉬웠던 건 우리가 직접 다뤄보는 경험은 거의 없었고... 시간에 쫓겨 그냥 지나간 장비도 너무 아쉬웠다. 견학에 가까운 실습인데 공지에 그런 내용은 없어서 더 실망했나 보다. 실습을 하려고 조원을 3명으로 구성한 줄 알았는데 딱히 그런 의미가 없었어. ETCH나 PVD처럼 강사님이 시키는 대로 하는 것도 괜찮으니깐 차라리 다음엔 가능한 장비만 해보는 커리큘럼으로 줄이던지(?) 실습 일정에 가능한 정도를 언급해줬으면 좋았을걸... 하는 아쉬움이 있다!
하지만 확실히 좋은 경험이고 내 시야를 넓힐 수 있었던 5일임엔 분명하다! 내가 어딜 가서 이만큼의 장비를 학부 시절에 훑어보겠냐구... 고생해주셨던 강사님들, 같이 한 조원들 그리고 나까지 정말 수고하셨고 고생했어!🥺(대표 사진 웨이퍼인데 별빛 같네…ㅎㅎ 나머지 분광학두 실습하면 후기 쓰러 오겠다!)
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