[stack#101] HMDS · 그리기 — 빛으로 칩 무늬를 그리기 전 왜 wafer 가 물을 튕기게 할까요?

빛으로 칩 무늬를 그리기 전, 왜 wafer 가 물을 튕기게 할까요?

왁스를 바른 차 위에선, 빗물이 방울져 굴러떨어지죠.

wafer 겉 oxide(산화막)에는 OH(silanol)가 있어, 공기 중 물을 붙잡습니다.

표면의 실리콘 원자는 물 한 겹과 단단히 결합해 silanol 기(SiOH)를 이룹니다.

그런데 물이 붙은 겉에선, PR(빛에 반응하는 막)을 녹여 무늬를 드러낼 때 developer(물로 된 현상액)가 PR 과 wafer 사이로 스며 작은 무늬가 들뜹니다(lifting).

PR 이 기판에서 떨어지면 일부 무늬가 빠지거나 손상됩니다.

PR 의 들뜸과 부풂, 벗겨짐은 공정을 제한하는 결함으로 꼽힙니다.

그럼 구워서(dehydration bake) 물을 날리면?

보통 굽기로는 겉의 물이 다 없어지지 않고, 습한 공기에 두면 물이 다시 붙습니다.

그래서 HMDS(hexamethyldisilazane) 증기를 쐬어 OH 를 methyl(유기기)로 바꾸고, 물을 튕기는(hydrophobic) 겉을 만듭니다.

이렇게 PR 을 바르기 전 HMDS 로 겉을 바꾸는 일을 priming 이라고 부릅니다.

표면의 산화막은 HMDS 와 반응해, 물을 강하게 튕기는 tri-methylated 산화막이 됩니다.

이 물 튕기는 층이 있으면 수성 developer 가 PR 과 wafer 사이로 스며들지 못해 lifting 을 막습니다.

HMDS 는 PR 의 adhesion promoter(밀착 촉진제)로 흔히 쓰이며, 가열한 기판에 기체 상태로 쐬면 좋은 결과를 얻습니다.

겉에 물이 붙으면 developer 가 스미니, 구운 뒤 HMDS 로 물을 튕기게 합니다.

결국, 겉에 물이 붙으면 developer 가 스미니 구운 뒤 HMDS 로 물을 튕기게 한다.

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출처

· Importance of chemistry at the resist-wafer interface for mechanical and lithographic adhesion. SPIE Proceedings (1996).

https://doi.org/10.1117/12.240476

· Effect of Oxygen Plasma Surface Pretreatment on Silicon Based Dielectrics and Conductor Substrate. ECS Journal of Solid State Science and Technology (2016).

https://doi.org/10.1149/2.0051609jss

· Mechanism of Silation of Silica with Hexamethyldisilazane. The Journal of Physical Chemistry B (2000).

https://doi.org/10.1021/jp991715v

· Methods for Evaluating Adhesion of Photoresist Materials to Semiconductor Devices. Adhesion Measurement of Thin Films, Thick Films, and Bulk Coatings (1978).

https://doi.org/10.1520/stp38641s

· Rationalizing the mechanism of HMDS degradation in air and effective control of the reaction byproducts. SPIE Proceedings (2008).

https://doi.org/10.1117/12.772998

· Photolithography. Wikipedia.

https://en.wikipedia.org/wiki/Photolithography

· Photoresist. Wikipedia.

https://en.wikipedia.org/wiki/Photoresist

· Bis(trimethylsilyl)amine. Wikipedia.

https://en.wikipedia.org/wiki/Bis(trimethylsilyl)amine

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