이 글에서는 Photo 공정의 4대 불량 유형(CD Uniformity, Overlay, SWA, Defocus)과

EUV/DUV의 차이를 상세히 정리했습니다.

포토 공정 면접을 준비하는 분들에게 도움이 되길 바랍니다.

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ASML 면접 D-1 필독

— Photo 공정에서 반드시 알아야 할 4대 불량 유형과 EUV/DUV 차이를 한 번에 정리했습니다.

면접에서 "Photo 공정의 핵심 이슈가 무엇인가요?"라는 질문에 체계적으로 답할 수 있도록 구성했습니다.

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1. Photo 공정 개요 — 왜 ASML인가?

Photo(포토리소그래피) 공정은 반도체 제조의 패턴 형성 단계입니다. 설계된 회로 패턴을 웨이퍼 위에 정밀하게 전사하는 공정으로, 반도체 미세화의 최전선이자 수율을 좌우하는 핵심 공정입니다.

ASML은 이 Photo 공정의 핵심 장비인 **노광기(Scanner/Stepper)**를 독점 공급하는 기업입니다.

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DUV (Deep Ultraviolet)

파장: 193nm (ArF Immersion)
장비: TWINSCAN NXT 시리즈
해상도 한계: ~38nm (Single Patterning)
Multi Patterning으로 한계 극복
현재 양산의 주력 장비 </aside>

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EUV (Extreme Ultraviolet)

파장: 13.5nm (Sn 플라즈마 광원)
장비: TWINSCAN NXE/EXE 시리즈
해상도: ~13nm (Single Patterning)
Multi Patterning 횟수 대폭 감소
7nm 이하 첨단 노드의 필수 장비 </aside>

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DUV vs EUV 핵심 차이: 파장이 14배 짧아지면서 해상도는 비약적으로 향상되지만, 광원 출력, 마스크 구조(반사형), 펠리클 등 완전히 다른 엔지니어링 챌린지가 등장합니다.

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2. Photo 공정 4대 불량 유형

아래 4가지는 Photo 공정에서 가장 빈번하게 발생하며, 면접에서도 높은 빈도로 출제되는 불량 유형입니다.

불량 유형	핵심 키워드	영향	DUV/EUV 차이
CD Uniformity	Center-Edge 산포	Etch CD 산포 → 수율 저하	EUV에서 flare로 더 심화
Overlay Error	층간 정렬 오차	전기적 연결 불량	EUV 반사형 마스크로 난이도 증가
PR Profile (SWA)	측벽 각도 이상	Etch CD 변동 / 패턴 붕괴	EUV PR 두께 감소로 마진 축소
Defocus / DOF	초점 이탈	패턴 미형성 / CD 변동	EUV DOF 마진 극도로 협소

2-1. CD Uniformity (Center-Edge 산포)

현상

웨이퍼 **중앙(Center)**과 **가장자리(Edge)**에서 CD(Critical Dimension, 패턴 크기)가 다르게 나오는 현상입니다.

Photo에서 CD 산포가 발생하면 후속 Etch에서도 산포가 그대로 이어져 수율 저하로 직결됩니다.

왜 발생하는가?

원인	메커니즘
Dose 불균일	노광기의 빛의 양(Dose)이 웨이퍼 전면에서 균일하지 않음. Center와 Edge에서 조사량 차이 발생
Focus 불균일	웨이퍼 평탄도(Flatness)나 척(Chuck) 상태에 따라 초점면이 달라짐
Track 열판 온도 편차	PR 코팅/현상 장비(Track)의 열판(Hot Plate) 온도가 Center-Edge에서 다르면 PR 두께가 달라져 CD 변동
렌즈 수차(Aberration)	투영 렌즈의 광학 수차가 필드 내 CD 편차를 유발

DUV에서의 CD Uniformity

ArF Immersion에서는 **Immersion liquid(초순수)**의 균일성이 추가 변수
Multi Patterning 시 각 Patterning 단계의 CD 산포가 누적되어 최종 CD 편차 증가
ASML의 Lens Heating Model이 조사 중 렌즈 열변형에 의한 CD 변동을 보정

EUV에서의 CD Uniformity

EUV는 반사형 광학계를 사용하므로 **Flare(산란광)**가 CD Uniformity에 큰 영향
Flare는 패턴 밀도에 따라 달라져 패턴 의존적 CD 변동 유발
광원 출력(Source Power) 변동이 Dose 균일성에 직접 영향
Stochastic Effect: EUV의 짧은 파장 → 광자 수 감소 → 통계적 CD 변동(LER/LWR 증가)

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면접 포인트

"CD Uniformity의 원인은 Dose, Focus, Bake 온도, 렌즈 수차 등 다변량입니다.

이 중 **지배 변수(Dominant Factor)**를 데이터 기반으로 빠르게 특정하는 것이 핵심이며,

scatter plot과 회귀 분석을 활용합니다.

EUV에서는 Stochastic Effect가 추가 변수로 작용합니다."

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2-2. Overlay Error (층간 정렬 오차)

현상

상하층 패턴의 정렬이 어긋나는 현상입니다.

예를 들어 1층의 Via 위에 2층의 Metal이 정확히 올라가야 하는데,

옆으로 밀려서 전기적 연결이 불안정해지거나 끊어지는 것입니다.

첨단 노드(d1c 이하)에서는 Overlay 허용 범위가 수 nm 이내로 극도로 타이트합니다.

왜 발생하는가?

원인	메커니즘
웨이퍼 뒤틀림(Wafer Distortion)	열처리, 성막 등 전공정에서 발생한 Stress로 웨이퍼가 미세하게 휨
척(Chuck) 평탄도 문제	웨이퍼를 고정하는 척의 평탄도가 불량하면 웨이퍼 위치가 미세하게 이동
열변형(Thermal Distortion)	노광 중 발생하는 열이 웨이퍼와 레티클(마스크)에 변형 유발
스테이지 정밀도	웨이퍼/레티클 스테이지의 위치 결정 정밀도 한계
마스크 오차(MPE)	마스크 자체의 패턴 배치 오차(Mask Placement Error)

DUV에서의 Overlay

투과형 마스크 사용 → 마스크 오차가 **축소비(4:1)**만큼 감소하여 상대적으로 관리 용이
Multi Patterning에서는 각 Patterning 단계 간의 Overlay가 추가로 관리 필요
ASML의 **APC(Advanced Process Control)**로 Lot-to-Lot, Wafer-to-Wafer 보정

EUV에서의 Overlay

반사형 마스크 사용 → 마스크의 평탄도(Flatness)가 Overlay에 직접 영향
마스크가 6° 기울어진 상태로 노광(Off-axis illumination) → 비대칭 패턴 전사 이슈
**Pellicle(마스크 보호막)**의 열변형이 Overlay에 영향
마스크 Absorber의 3D 효과(Mask 3D Effect)로 인한 패턴 Shift

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2-3. PR Profile / SWA 불량 (측벽 각도 이상)

현상

PR(포토레지스트)의 측벽 각도(SWA, Side Wall Angle)가 목표와 다른 현상입니다.

PR Profile이 잘못되면 후속 Etch에서 CD가 틀어지고, 심하면 **패턴 붕괴(Pattern Collapse)**가 발생합니다.

왜 발생하는가?

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DUV에서의 PR Profile

ArF PR(Chemical Amplification Resist)은 PEB 온도에 매우 민감 → Bake 균일성이 핵심
PR 두께가 상대적으로 두꺼워(수백 nm) Aspect Ratio가 높아지면 Pattern Collapse 위험
하나의 파라미터를 변화시켜 SWA를 최적화하는 DOE(Design of Experiments) 접근이 표준

EUV에서의 PR Profile

EUV PR은 두께가 매우 얇음(~30-50nm) → SWA 마진이 극도로 작음
Stochastic Defect: 광자 수 부족으로 인한 랜덤한 PR 반응 → 불규칙한 SWA
Metal Oxide Resist(MOR) 등 차세대 EUV PR이 연구 중 → 높은 감도와 낮은 LER 목표
PR이 얇아서 Etch Selectivity 확보가 어려움 → Hardmask 공정과 연계 필수

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2-4. Defocus / DOF 마진 부족

현상

노광 시 초점이 맞지 않는 현상입니다.

카메라 초점이 안 맞으면 사진이 흐릿해지듯, 노광기 초점이 안 맞으면 패턴이 흐릿해져 CD가 틀어지거나 패턴이 미형성됩니다.

첨단 노드에서는 DOF(Depth of Focus) 마진이 수십 nm 수준으로 극도로 좁아, 웨이퍼 평탄도와 PR 두께 균일성이 핵심입니다.