2. Photo 공정 순서(1) (HMDS, PR coating)

<1> photo 공정이란?

웨이퍼 위에 PR(photo resist)를 도포하고 광을 투과하여 원하는 패턴을 만드는 공정

=후속 공정에서 원하는 형태를 만들기 위해 사전에 밑그림을 그리는 작업

 

<2> photo 공정의 순서 (process)

1. HMDS
2. PR coating
3. soft bake
4. mask align
5. exposure
6. PEB (post exposure bake)
7. develop
8. hard bake

 

출처: https://yeonidoggi.tistory.com/57

 

(1) HMDS 처리

• bare silicon = 소수성
• SiO₂ = 친수성
• PR = 유기용매 → 친수성의 막질 위에서 평평하게 퍼지지 않는다.
  ∴ 친수성의 막질 표면을 소수성으로 바꾸어, wafer 위에 PR을 균일하게 도포하기 위해 HMDS 처리.

 

(2) PR coating

1) PR이란?

• 단파장에 파괴되는 PAC의 성분이 포함된 유기 용매.
• 광을 받으면 성질이 변하는 특성을 지님 → 노광을 통해 광을 받은 부분과 받지 않은 부분의 차이를 패턴으로 만들어줌.

 

2) PR의 구성

• PR = solvent + resin + PAC
• solvent: PR을 액체 상태로 유지.
• resin: 표면과의 접착력을 높여줌.
• PAC: 단파장의 광을 받으면 성질이 변함.

 

3) PR의 종류

출처: https://www.samsungsemiconstory.com/1601

positive PR	negative PR
광을 받은 부분의 구조가 파괴됨.  → 광을 받은 부분이 사라짐.	광을 받은 부분의 PAC가 경화됨.  → 광을 받지 않은 부분이 사라짐.
미세 패터닝에 유리.	기판과 접착력이 강함.
	후속 식각공정의 케미칼에 내성이 강함.

 

4) coating 방식

 : spin coating

1. wafer 표면에 PR 소량 떨어뜨림.
2. wafer 천천히 회전. 원심력으로 PR 균일하게 도포.
3. 이후 빠르게 회전하여 solvent 성분 탈수, 제거 → PR을 고체 상태로.

 

5) 확인사항

 : 균일한 도포

• 균일하지 못하게 도포되면 후속 노광 step에서 공정 산포가 커짐 → 불량의 원인.
• 원심력 이용하여 도포하기 때문에 중심의 회전 속도가 느림 → 상대적으로 PR 두께가 두꺼울 수 있다.
  ( cf) PR coating 두께 조절 인자: PR 점성계수, wafer 크기(지름), 회전 속도 )

 

6) 발생 가능한 문제점

edge bead의 모식도와 해결법 (https://allgo77.tistory.com/60)

streak 모식도 (출처: https://m.blog.naver.com/tkdwo1018/221459636249)

1. edge bead
   : 회전을 통해 PR이 밖으로 흘러나갈 때, 표면장력에 의해 wafer edge 부위에 PR이 뭉침.
    → 해결방안: EBR(edge bead removal) = 케미칼이나 노광 방식 이용하여 제거.
2. streak
   : PR에 이물질이 있는 경우 발생.
    원심력에 의해 이물질이 밖으로 밀려나가면서 흠집을 만듬.
    → 해결방안: PR을 가능한 이물질이 없이 순수한 상태로 공급해준다

 

 

 

 

<참고문헌>

이창훈, 반도체 소소제공, 더인 출판사, 2019, pp.120-124.