노광기 (Lithgraphy)와 프레스 기계의 역할

3월달에 나올 Chief Executive에 적은 ASML의 경쟁력 이야기에서 아래와 같이 엉뚱한 글을 조금 적었습니다.  반도체산업에서 노광장치가 자동차 산업에서 프레스 기계와 비슷하다라는 나의 주장입니다.  일단 아래는 내가 적은 글의 일부입니다.

여기서 반도체 공정속에서 노광기의 역할과 특징에 대해 살펴보자. 설계자는 설계정보(회로도)를 만들고 공정 기술자는 설계정보를 실리콘(반도체)위에 새겨 놓는 작업을 한다. 이때 설계 정보를 포토마스크(Photo Mask)에 그려 놓고 노광기로 빛을 통과시켜 실리콘 위에 설계 정보를 새겨 놓는 작업, 즉 전사((轉寫, Transcript)작업이 필요하다.

자동차 산업에서는 차체(車體)의 설계 정보를 금형(金型)에 그려 넣는다. 그리고 프레스 안에 상하로 금형을 장착하고 철판을 사이에 둔다. 이후 금형으로 철판을 누르면, 철판 형상이 설계자가 의도한 형태로 변경되어 차량 외판이 만들어진다. 반도체 산업에서 노광기는 자동차 산업에서 프레스와 비슷하다. 단 프레스가 기계 장치이지만, 노광 장비는 광학, 전기, 기계, 화학 등의 다양한 지식이 요구되며, 반도체 제조 과정에서 지속적으로 사용된다.

아래 그림은 노광 장치의 기본 구조입니다.  기본적으로 포토마스크에 회로도가 있습니다. 그리고 노광기에서 빛을 보내 주어서 포토마스크에 있는 설계 정보가 실리콘으로 전해집니다. 이것을 설계 정보 사진을 전해 준다라는 의미에서 전사(transcript)라는 용어를 사용합니다.

여기서

설계 정보 -->  포토마스크, 설계 정보를 전해 주는 장치 --> 노광기,

매질(media) --> 실리콘

이렇게 구별을 할 수 있습니다. 

아래 사진은 프레스 기계와 금형, 그리고 차체입니다.

금형은 자동차 외판의 설계 정보를 가지고 있습니다. 프레스 기계는 금형을 상하로 잡고 있고, 그 사이에 철판을 둡니다. 그리고 강한 압력으로 눌러서 금형에 있는 설계 정보를 철판으로 옮겨 놓습니다. 이렇게 기계에서는 설계 정보의 전사가 이루어 집니다. 

즉, 설계 정보 --> 금형,   매질( media) -->  철판, 프레스기계 : 설계 정보 전사 장치

따라서, 노광장치와 프레스 기계는 동일하게 설계 정보를 전해주는 장치라는 점에서 동일한 역할을 합니다.  

인공물을 만들기 위해서 설계라는 것을 하는데 결국 설계란 설계자의 머리속에 있는 내용을 매질(media), 즉 철판(자동차의 경우), 실리콘( 반도체의 경우)로 옮겨 놓는 작업을 하는 것입니다.

프레스기와 노광장치가 다른 점은 프레스기는 자동차를 만들기 위해 필요한 철판을 만들기 위해 한 번만 사용하면 되는데, 노광기는 여러 번 계속 반복해야 하고, 광학, 기계, 제어, 전자, 화학 등의 지식이 포함된 기술이라는 점이 다르다고 생각합니다. 

어제 (2월 2일, 목)에 코엑스에서 열리는 semicon2023 에 다녀왔습니다. 정말 많은 분들이 견학을 하더군요. 오늘 특히 니콘에 계시는 기술 관련 설명하시는 분이 노광기 관련해서 무척 친절하게 설명을 해 주셨습니다. 많은 공부가 되었습니다. 감사 드립니다.