Photolithography Process

Photolithography Process

 

 

 

 

0. Yellow room

PR이 변하지 않게 장파장에서 공정 진행한다.

Red와 Yellow가 있지만 Yellow가 사람 일하기 편하다.

 

 

1. 전처리

표면을 Cleaning하고 HDMS(Hexamethyldisilazane) 처리를 해주어

표면을 소수성(Hydorophobic)으로 바꾸어 소수성인 PR과의 adhesion을 향상 시킨다.

(SiO₂는 친수성(Hydrophilic)이다.)

표면 H₂O를 없애기 위해 Pre-bake하기도 한다. (Convection oven에서 90ºC, 15min)

 

 

2. Spin coating (약 4000rpm, 15s)

다른 방법도 있지만, Spin coating이 가장 보편적이다.

(PR낭비는 좀 있어도 편하고 빠르기 때문이다.)

 

Vacuum chuck으로 잡는다.

PR을 도포하며 고르게 펴준다.(10rpm, slow coat)

처음에는 천천히(500rpm, spin down) 돌려 펴주고 빠르게(3,000~6,000rpm, level out) 돌려 두께를 조절한다.

(기포가 들어가지 않게)

돌리는 속도도 recipe이다.

 

웨이퍼 끝에 Edge bead가 발생한다.

유기용매인 EBR(Edge Bead Removal)로 제거한다.

노광으로 없애기도 한다.

 

Comets (혜성)

Wafer 위에 Particle, Bubble, 단차로 인해 생김

 

Striations(줄무늬)

표면 장력 차이에 의해 Solvent가 불균일하게 증발하여 생김

 

 

3. Soft bake (약 1분)

액체 상태인 PR을 Hot plate에 올려 가열한다.

Solvent가 날아가고 PR이 딱딱하게 굳는다.

(Solvent가 빛을 흡수하여 dark erosion 현상이 일어나는 것을 방지)

(dark erosion : 노광하지 않은 부분 develop되는 것)

(Mask를 오염, Mask로부터 오염 줄여준다, Stress감소하여 Wafer와 Adhesion 좋아진다.)

Relaxing 시켜 가열된 PR을 식혀준다. (열팽창 때문)

 

 

4. Exposure (약 10초)

chrome mask 껴주고 웨이퍼 넣고

Align key를 이용해 Align해주고

Contact 해주고(Vacuum, Hard, Soft, Proximity, Projection)

UV light을 Exposure(노광) 해준다.

latent image 생성 (아직 패턴이 생긴 것은 아니다)

 

대체로 십자 모양의 Align key 사용 (2개 이상, 2~30개 큰 구덩이 파놓으면 공정 후에도 살아있음)

 

Misalignment 종류

 

Dose : 조사하는 빛의 양

E = I x t

E : Dose, I : 세기, t : 시간

 

 

5. PEB (약 1분)

Post exposure bake (노광 후 bake)

PAC 확산하여 Stress, 정재파 현상(물결 무늬) 줄여줌

CAR(화학증폭형) PR이 활성화되게 해준다.

 

 

6. Development

PR을 선택적으로 없애주면서 본격적으로 Pattern이 나온다.

일종의 wet etching이다.

다양한 조건이 있겠지만, 다 정해지고 나면 시간을 얼마나 할 것이냐는 것이다.

Incomplete development는 develop 자체가 되지 않은 것이다.

(develop 시간이 짧았을 수도 있지만, Exposure가 덜 되어 PR이 변하지 않았을 수도 있다.)

 

 

7. Hard bake

남아있는 Solvent, developer 날려주고

남은 PR을 더욱 단단하게 해준다.

adhesion 증가시켜준다.

Pinhole 제거해준다.

Solvent burst 방지한다.

 

PR reflow : 과도하게 하면 패턴이 뭉뚝해진다.

PR 제거 어려워진다. (PR stripper 이야기인가?)

 

Plastic flow(소성 유동, 영구적인 현상), Glass transition(유리 전이, 냉각시 빠르게 굳는 현상) 발생

성대 실습에서는 생략된 부분이다.

 

 

8. Inspection

Particle이나 Defect 있는지, 길이 잘 맞는지

ADI : After Development Inspection

검사 통과하면 Ion implant, Etch 등 후속 공정으로 간다.

검사 통과 못하면 Rework한다.

(Etch 쪽에서는 포토는 실패하면 리웍보내면 되니까 마음 편한거 아니냐고 한다.)

(연구소 쪽이야 3~4번 정도 리웍 보내도 되지만 다 만들어진 공정에서는 1번만 리웍 보내도 보고서 써야한다고 한다.)

 

(다른 공정 진행 뒤에)

 

9. PR strip or cleaning

필요없어진 PR 제거한다.