Lift-off 이슈 설명

- Lift off 과정

Lift-off 공정은 다음과 같은 순서로 진행됩니다.

1. 포토공정을 통한 패터닝
2. 패터닝 된 substrate 위에 증착
3. PR 제거 (lift-off)

 
저희는 증착까지 완료된 substrate를 아세톤 용액에 담가 PR을 날리는 방식을 lift-off를 진행했습니다. Lift-off 과정에서는 Negative PR을 사용하는 것이 좋은데요, 그 이유는 PR profile 때문입니다.
 

Lift off 과정

 
그러면 lift-off 방식으로 패터닝을 할 때 profile에 어떤 문제가 발생할 수 있는지 알아보겠습니다.
 

- Lift off 이슈

 

증착 후 Profile (좌) Positive PR (우) Negative PR

 
아세톤으로 PR을 날리기 전 상황인데요, PR의 종류에 따라 포토공정 후 위와 같은 profile을 보입니다. Positive PR의 경우 PR 벽면에도 증착이 되어 실제 wafer 위에 증착된 박막과 연결되어 PR이 제거될 때 문제가 생깁니다.
 

Negative PR로 패터닝 후 증착 사진, SEM

 
위의 사진을 보시면 Negative PR을 사용했을 때(정확히는 Positive PR을 쓰고 Flood-Exposure 과정을 거쳤습니다) PR profile을 확인할 수 있습니다. 하지만 여전히 PR 벽면에 박막이 증착되어 substrate까지 이어진 것을 확인할 수 있습니다. 이러한 경우 PR을 떼어내면 edge에서 이슈가 발생합니다.
 

AFM 사진

 
위 사진은 lift-off 공정을 마친 후 박막을 AFM(atomic force microscopy)을 non contact mode로 설정하고 찍은 사진입니다. 박막이 좌우로 길게 line 형태로 증착된 상황인데요, edge 부분이 문제가 많아 보이죠?? SEM에서도 확인할 수 있습니다.
 

Lift-off 후 SEM 사진

 
이런 공정은 사용할 수 없겠죠,,,,, 그래서 LOR이라고 하는 chemical을 사용합니다.
 

- LOR 코팅

LOR은 PR 코팅 전에 웨이퍼 위에 코팅을 하는데요, wafer와 PR의 gap을 만들어주는 역할을 합니다.
 

LOR을 사용했을 때 PR profile

 
위 사진을 보시면 1.5um 두께의 PR 밑에 200nm 층이 있는 것을 알 수 있는데요, 이것이 LOR입니다. PR은 자외선을 비춰서 성질을 바꾸고 developer에 녹거나 녹지 않는 부분으로 나눠지는데요, LOR은 자외선에 영향을 받지 않고 developer에 녹습니다. 그래서 제거되지 않는 PR 밑으로도 developer가 침투하여 LOR이 lateral 하게 etch 되는 겁니다.

주의할 점은 LOR을 사용할 때는 develop time을 정확하게 지켜야 한다는 겁니다. 너무 오래 developer에 담그면 LOR이 너무 많이 etch 되어 PR이 기울어지고, 무너지기도 합니다. 또한 LOR이 200nm 밖에 되지 않아서(물론 스핀코팅 할 때 rpm에 따라 달라지지만) 그 이상 증착하는 경우는 LOR을 쓰는 의미가 없습니다.