학습목표(Objectives)

6.1 Introduction: photolithography의 필요성과 정의를 확실히 한다. 정의: 마스크나 레티클 상에 설계된 패턴을 웨이퍼 상의 PR로 전이시키는 패터닝 공정 필요성: 국부적인 에칭 혹은 국부적인 deposition에 필요한 masking용 PR 패턴 제작에 사용 특징: 많은 공정시간 소요( 40-50% in total wafer process time) 고려사항: resolution, sensitivity, alignment, defect density PR: Photoresist

6.2 Photoresist(PR): 사진공정을 위하여 임시적으로 wafer의 표면에 코팅되어 optical image transfer를 마친후 제거되는 photosensitive materials. PR의 구성: polymer, sensitizer, solvent, additives Light를 받은 부분의 변화: Positive PR: 광분해, link파괴 Negative PR: cross linking

Positive and negative PR의 특징: 현재는 positive PR를 대부분 사용함  R Postexposure bake(PEB) process의 정의와 역할: heating after UV exposure,  acid diffusion과 촉매반응 증대 (DUV는 약함)

6.3 Photolithography process: PR coating, exposure, developing

6.3.1 Wafer cleaning: wafer상의 유기물 무기물제거  DI(deionized) Water 6.3.2 Preparation: dehydrate bake or prebake, HMDS 계면 활성제 Hexamethyldisilazane, (CH3)3SiNHSi(CH3)3

6.3.3 Photoresist coating: PR 코팅층 두께에 미치는 영향  spin rate, viscosity… 4000 rpm 1500 rpm

PR의 공급과 차단 방법: PR draw back  고형화 방지

EBR(edge-bead removal): handling시 contamination 방지 위해서 필요함.

EBR 방법: chemical and optical method

6.3.4 Soft bake: solvent를 제거해서 PR를 고형화 시킴 hot plate와 oven의 비교

6.3.5 alignment and exposure: contact and proximity-, projection printer and Steppers

Projection exposure system: OHP에서 image 형성과 비슷함.

Steppers: 패턴의 배율조정이 가능하며, 대부분 5: 1로 축소시킴. Alignment: Fig. 6.20 참고[wafer stage 이동]

Exposure Light Sources: Mercury Lamp의 파장 [G-, H-, I-line]

Light sources

6.3.6 Postexposure bake(PEB): Tg온도 이상에서 열처리  standing wave effect 제거  SWE란? 기판의 반사율이 높을때 입사빔과 반사빔의 간섭으로 생긴 PR의 파형

PEB전후의 사진 비교 Flow of PR

6.3.7 Development: PR의 선택적인 제거 공정 in a solution

Track system를 사용한 development공정

6.3.8 Hard bake: 적당한 baking 조건이 중요함  온도가 높을수록 유동성 커짐.

6.3.9 Pattern inspection: 불만족하면  rework 수행

6.3.10 Track-stepper integration system

6.4 Lithography technology trends:  Resolution and DOF, I-line and DUV, phase-shift mask, EUV lithography, X-ray lithography, E-beam lithography, Ion-beam lithography.

6.4.1 Resolution and depth of focus(DOF): trade-off 관계 Resolution, R = K1  / NA (6. 1) DOF = K2  / 2(NA)2 (6. 2) 분해능이 우수하다는 것을 R이 작아야 함 따라서  가 작아야 함.

DOF 의미?  PR의 위쪽과 아랫쪽을 동시에 focus시킬 수 있는 거리(두께) 결정

6.4.2 I-line and DUB: Resolution 의 증가  high density 화

6.4.3 Phase shift mask: 구조 및 특성  destructive interference 사용  R 개선 Amplitude개념!

6.4.4 EUV(extreme UV = soft X-ray, VUV) lithography: 파장의 감소로 R개선  Mirror 사용해야 함.

6.4.5 X-ray lithography: Mask의 구조 및 특성

6.4.6 Electron-beam lithography: Mask의 제작시 많이 사용됨 Electron sensitive PR

6.5 Safety: chemical, Mercury lamp, UV light  안전제일 6.4.7 Ion-beam lithography: mask or reticle 의 reparing시 사용됨  e-beam에 비해서 mass가 훨씬 큼. 6.5 Safety: chemical, Mercury lamp, UV light  안전제일