5. Photo 공정 순서(4) (검사, PR strip)

(9) photo공정 검사

<WHAT>

wafer내 여러 곳에서 CD(critical dimension = 선폭)와 overlay를 측정하여 spec을 만족하는 지 판단.

 

<WHY>

PR의 CD가 목표보다 크거나 작을 경우, 후속 공정에서 불량이 발생.

1. 후속 공정이 이온주입인 경우
   → 이온을 주입해야 할 영역에 주입이 되지 않거나, 주입하지 말아야 할 영역에 주입
   → 소자의 전기적인 특성이나 동작상의 오류 발생
2. 후속 공정이 식각공정인 경우
   → 소자나 배선의 전기적 특성이나 구조가 불량
3. gate 만드는 layer에서 PR의 CD가 다른 경우
   → gate의 채널 length가 길거나 짧아짐
   → 소자의 saturated current나 leakage 측면에서 목표 대비 중심값이 달라지거나 산포가 커지는 문제 발생.

 

<HOW>

1) CD 측정

 : 현상 후 PR 패턴의 크기가 목표 폭의 크기로 만들어졌는지 확인.

  → 폭의 크기가 목표보다 크게 = under exposure / 목표보다 작게 = over exposure.

Over and under-exposure of positive resist. (출처: https://www.mems-exchange.org/MEMS/processes/lithography.html)

원인	under exposure	over exposure
광 에너지	(목표보다) 부족	과함
exposure 시간	짧다	길다
초점	맞지 않음	-
PR 두께	두꺼움	얇음

• wafer 내 PR 두께의 산포나 하부 박막 높이의 균일도가 낮으면 영역에 따라 under/over exposure 동시에 발생.
• mask의 수평 균형이 비뚤게 align 된 경우도 같은 shot 내에서 동시에 발생.

 

2) overlay 측정

 : exposure 후 mask align이 제대로 됐는지 확인.

  → shift 된 값을 측정하여 spec 한계 허용치의 상한과 하한을 만족할 때 정상으로 측정 (overlay spec은 layer마다 design rule에 따라 달라짐).

 

3) wafer내 여러 위치에서 CD와 overlay 값이 spec을 벗어난 경우

 → 한두번은 재작업 가능

    but, 지속적으로 spec을 벗어나게 되면 photo공정의 recipe가 불안정한 것.

 → exposure 시간, 광 에너지, PR 두께, 포커싱 등을 다시 검토하여 최적의 recipe를 다시 찾아야 함.

 

4) CD와 overlay를 만족하는 경우

 → 측정값 저장 → 이후 수율, 소자 특성의 문제가 발생할 때 data로 활용

*공정의 data가 spec대비 중심값 특성과 산포수준이 얼마나 잘 관리되는지가 실질적인 공정 능력.

 

 

(10) PR strip

<WHAT>

 : photo공정, CD와 overlay 검사 완료 후 더 이상 필요없는 PR을 제거하는 공정

<HOW>

1. etch공정이 wet etch로 진행된 경우
   → 황산 등의 chemical을 이용하여 제거 = PR strip
2. dry etch가 진행되었거나 이온주입공정이 진행된 경우
   → PR 상부 (+) 이온 맞아서 화학적 성질 변화 → 황산 등의 chemical로 제거 어려움
   → ashing(=O2 plasma로 PR 상부 먼저 제거) → 이후 PR strip

 

 

 

<참고문헌> 이창훈, 반도체 소소제공, 더인 출판사, 2019, pp.130-134.