[포토 공정] 포토공정. 패턴 형성 첫번째 과정 - PEB , Development, Hard Bake, ADI

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[포토 공정] 포토공정. 패턴 형성 첫번째 과정 - HMDS 도포, PR Coating, Soft Bake

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[포토 공정] 포토공정. 패턴 형성 첫번째 과정 - Alignment & Exposure

 

5.   PEB (Post-Exposure bake)

Standing Wave Effect를 억제하기 위해 진행. Stress 감소, Resolution 증가. Tg 이상의 온도(110~130도, Soft Bake보다 높음)에서 1분 진행.

PAC, PAG(Acid)를 확산시켜 무늬를 완화. -> 빛을 받은 부분과 받지 않은 부분의 Selectivity를 높여 줌.

+Standing Wave Effect: PR이 빛의 성질에 의해 반사된 빛이 PR의 벽면(Vertical Profile)을 타고 올라가 물결 무늬를 만드는 현상. 대비(Contrast)가 낮음

+Contrast: Exposure 된 부분과 아닌 부분의 명암비를 뜻하며, 클수록 Pattern이 우수하고 Margin이 좋음

+Tg 온도: 유리 전이 온도, 액체화가 되는 온도로 이 온도 이상일 때 PR이 고무처럼 변함.

 

6.   Development

필요 없는 PR을 제거 (Positive, Negative에 따라 현상액과 반응), 현상 후 DI Water를 이용해 헹군 뒤 N2 Gas를 이용해 잔류한 DI Water를 제거함.

이때 얇은 Wafer를 놓치거나 할 수 있어 기울여서 진행

PR은 기본적으로 빛과 만나면 산을 형성하면서 반응하기 때문에 알칼리 성분의 현상액을 통해 중화반응으로 필요 없는 부분을 제거함.

Development의 Defect

-Footing: 시간 부족으로 PR이 Pattern을 형성하지 못한 모습. 또는, 기판의 염기 성분에 의해 산이 중화되어 제대로 제거되지 않아 발생

-Undercut: 시간 오버로 PR의 아래부분이 깎인 모습. 또는, 광원이 기판에 반사되어 아래부분이 깎임.

 

Development 방법

Dip: Bath에 담궈 현상

Puddle: 양산 공정에서 사용, 현상액을 기판 위에 공급, 표면장력

Spray: 현상액을 노즐로 분사

 

현상 속도가 너무 빠를 경우 (High PhotoSpeed): 공정마진이 줄고, CD값이 크게 나와 안정성이 떨어짐 (PR과 연관)

+TMAH(Tetramethylammonium hydroxide, 테트라메틸수산화암모늄)

약알칼리성 현상액으로 산염기 반응을 통해 Salt(Acid + Base)를 형성시켜 제거, 매우 위험한 물질로 방호복 필수

+KOH 등…

 

7.   Hard Bake

남은 PR을 굳혀 접착력을 더 높이고, 뒤에 진행할 공정에서 Mask 역할을 하도록 함. 잔여 Solvent 및 기포 제거, Pin Hole 제거, Soft Bake보다 높은 온도.

+Pin Hole 현상: PR위에 생긴 구멍. Circuit이 Short될 수 있음. 온도가 올라가면 PR이 흘러 메워짐.

+잔여 PR 발생(Scum): Bake Time 과다. 온도 및 시간 조절로 제어 가능

 

8.   ADI(After Development Inspection) – 원하는 Pattern 형성 확인.

Hard Bake 이전에도 진행, 문제 발생시 PR Strip 이후 처음부터 진행 가능. 이후 공정단계 진행 후 발견 시 폐기
Overlay 평가 (두개 이상의 패턴이 중첩되었을 때) (=층간중첩도)

-첫번째 패턴(하부) 이후 두번째 패턴(상부)이 하부의 Key Pattern 오차범위 내에서 Align이 되었는지 확인.

++CD-SEM: CD와 DoF를 측정, Deposition, CMP 등에서도 사용함. Overlay는 오직 Photo에서만 사용되는 분석 방법.

 

++수율 영향 요인

1. PR Profile 불량: Exposure Dose, Development Time, Bake Temp, 현상액의 과농도

2. 빛의 영향: Standing Wave Effect - >BARC

3. HMDS 처리 불량-Adhesion 불량: PR Lifting 현상 - 패턴 붕괴 -> HMDS 재평가

4. Over Bake: Scum 발생 가능 -> Time 조절