리소그래피(lithography)

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없음

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ng이 있다.
최근에는 CAD를 이용하여 더 정밀하고, 정확한 회로와 패턴을 작성한다. 한 소자를 제작하기 위해 여 러 장의 설계도를 이용하여 제작해서 그들 중 가장 우수한 것을 선택해서 이를 스텝 엔 리피터(step and repeater)를 이용하여 동일한 것을 한 기판에 원하는 개수만큼 제작할 수 있다. 대용량의 생산에 적용된다.
예로는 IC 회로가 있다. 이 패턴은 감광제가 덮인 기판 위로 투영된다. 대부분의 표준 감광제의 최고 감도는 파장이 0.3 ~ 0.4㎛ 영역에 있다.
인쇄는 3가지 방법으로 진행한다. 즉, 접촉 인쇄, 근접 인쇄 ,투영 인쇄인데 상세한 내용은 다음과 같 다.
① 접촉(contact) 인쇄
마스크를 감광제가 도포된 기판에 압착시킨다. 약 1㎛의 선폭과 0.2㎛의 자외선을 사용하면 0.25㎛ 까지 가능한 매우 높은 해상도를 얻을 수 있으나, 이 직접 접촉에 의해 마스크와 기판의 손사이 생 긴다.
② 근접(proximity) 인쇄
약 50㎛의 작은 간극이 웨이퍼와 마스크 사이에 생겨서 마스크의 수명은 더 길어지나, 분해능은 나 쁘다. 회절 무늬위 역할도 고려해야 한다. 따라서, 조명 시스템에 많이 주의해야 한다. 최적 인자로 하였을 때 ±0.5~±0.25㎛ 의 선폭 조정이 가능하다.
③ 투영(projection) 인쇄
마스크와 웨이퍼 사이의 거리를 크게 한다. 좋은 광학 시스템으로 초점을 잘 맞춰서 투영하면 직접 조사한 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 광학 시스템으로 분해할수 있는 가장작은 크기는 λF에 크기 에 비례한다. 여기서, F는 영상 시스템의 개구에서 영상면까지의 거리와 개구의 지름과의 비이고, λ 는 사용한 빛의 파장이다. 초점 심도는 λF2 이다. 그래서 파장이 작은 것이 필요하다. 자외선을 사용 하는 것은 이 이유 때문이다. 파장이 더 짧아 약 0.2㎛ 가 되면 Rayleigh 산란이 증가하고, 이것이 광 학적 수차를 감소시키는 것을 어렵게 한다. 또, 새로운 광감제가 필요하게 된다.
한편으로, 이 기술은 축소 투영 시스템의 응용으로(배율<1)더 큰 크기의 마스크를 사용할 수 있게 하 며, 마스크 방법은 선택적으로 혼합된 식각방법을 적용하며, 적당한 용재로 어떤 물질은 남겨 두고, 어떤 물질은 제거하는 방식이다.
<그림 1-27 금 전극을 갖는 저항체의 제작순서>
<그림 1-27>은 간단한 금 전극을 갖는 니크롬 저항체를 만드는데 사용한 마스크와 그 제조공정을 나 타낸 것이다. 2개의 마스크를 사용한 8단계의 공정은 다음과 같다.
먼저 그림(a) 의 단계에서 ①의 유리 기판 위 ②의 과정으로 Cu 박막을 증착하고, 그 귀에 ③의 과정 으로 포토레지터를 도포한다.
그림 (b)의 단계는 포토레지터 위에 저항체 패턴의 마스크를 정렬한다.
그림 (c)의 단계는 포토레지터를 저항체 패턴에 따라서 노광하고 현상한다.
그림 (d)의 단계는 Cu 박막을 에칭해 저항체 패턴을 만들고 포토레지터를 제거한다.
그림 (e)의 단계는 니크롬을 전면에 증착한다.
그림 (f)의 단계는 Cu 박막을 에칭함으로써 저항체 패턴의 니크롬만 남는다.
그림 (g)의 단계는 포토레지터를 도포하고 전극 부분만 제거될 수 있는 마스크를 사용하여 노광하고 현상한다.
그림 (h)의 단계는 금을 증착시킨 후에 포토레지터를 제거하면 금 증착된 전극이 형성된다.
따라서, 금 전극을 갖는 니크롬 저항체가 형성된다.
④ 전자선 식각
에너지가 10~25keV 의 전자선속을 사용한다. 이 에너지에 대응하는 전자의 파장은 0.1Å 정도이고, 회절현상은 발생하지 않는다. 이 경우에서 분해능은 전자 산란과 광감제의 특성에 달려 있다. 즉, 광감 제 분자의 크기가 문제가 된다. 전자선은 그 광감제를 지나면서 2차 전자나 X-선을 만들면서 그 에너 지를 상실한다. 전자들이 기판에서 백스케터링(backscattering)되면서 광감제로 되돌아와 반응을 일으 키고 해상도가 나빠지게 된다.
⑤ 전자선 마스크 제작
컴퓨터로 제어된 전자선 무늬 제작기가 기판에 직접 무늬를 식각한다. 이 기판은 광감제가 도포된 상 태이다. 전자선의 지름은 0.05~0.025㎛이고, 실제에서는 0.2~0.1㎛의 것이 사용된다. 글씨 쓰기 속 력은 약 2㎠/min(0.5㎛ spot 로)이고, 사용되는 전유 밀도는 약 30A/㎠d이다.
⑥ 이온빔 리소그래피
이온은 전자선보다 더 잘 초점을 맞출 수 있고, 산란도 심하지 않으므로 광감제에 더 잘 적응한다. 조 명의 밝기를 전자선의 경우 보다 수백분의 일로도 가능하다. 광감제의 두께가 2500Å 인 경우 에너지 는 H +이온은 14keV, Au +이온은 약 600keV가 필요하다. 이온원에서 나오는 이온의 에너지 분포가 넓어서 광학적 수차가 심하다.
⑦ X-선 리소그래피
X-선은 파장이 짧으므로 이론적으로는 서브 미크론 크기의 패턴을 리소그래피할 수 있는 방법이다. 그러나 X-선을 차폐할 수 있는 마스크가 아직 개발되지 않아서 실용화되지 못하고 있다. 또한, 장비 가 크고 고가이고, X-선 노충에 대하여 위험하며, 비효율적이므로 실용화되지 못하고 있다.
5) 향후의 전망
리소그래피는, 모든 VLSI제조 프로세스를 위한 중심적 존재로서 개발이 계속되어 왔으며, 특히 대구 경화(300㎚) 및 0.15㎛ 이하의 패턴 미세화가 21세기를 향해 또는 21세기에 들어서 가장 중요한 과 제로 되었다. 따라서,
어느 시점에서 전자빔 노광, X선 자치가 채용될 것인가?
포토레지스트 재료, 엑시머 제이저 광원 등의 주변재료는 어디까지 광 노광기술의 연명을 서포트할 수 있을까?
미세화, 독특한 구조의 콘택트 홀, 메탈 패턴 등에 드라이에칭 기술이 대응할 수 있을까?
등이 향후의 과제가 된다. 리소그래피 기술은 포토레지스트 도포에서 시작되어 포토레지스트제거로 끝나는 일련의 공정이지만, 그 과정의 각 스텝은 모두 상호간에 영향을 주고받기 때문에 개별적으로 취급할 수 없다.
◎ 참고문헌 : 반도체 제조장치 입문, 전전 화부, 성안당
집적회로 설계를 위한 반도체 소자 및 공정, 정항근, 홍릉과학
실리콘 공정기술 입문, 김종성, 동영 출판사
박막공학의 기초, 최시영, 일진사

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리소그래피,   PR 코팅,   Soft Bake