광학 리소그래피:칩 제조의 핵심 프로세스

광학 리소그래피는 컴퓨터 칩을 만드는 데 일반적으로 사용되는 화학 공정입니다. 주로 실리콘으로 만들어지는 평면 웨이퍼에는 패턴이 새겨져 집적 회로가 만들어집니다. 일반적으로 이 공정에는 웨이퍼를 화학 레지스트 재료로 코팅하는 작업이 포함됩니다. 그런 다음 레지스트를 제거하여 회로 패턴을 드러내고 표면을 에칭합니다. 레지스트를 제거하는 방법에는 감광성 레지스트를 가시광선이나 자외선(UV)에 노출시키는 작업이 포함되며, 여기서 광학 리소그래피라는 용어가 유래되었습니다.

광학 리소그래피의 주요 요소는 빛입니다. 사진과 마찬가지로 이 과정에는 패턴이 있는 표면을 만들기 위해 빛에 민감한 화학 물질을 광선에 노출시키는 작업이 포함됩니다. 하지만 사진과 달리 리소그래피는 일반적으로 가시 광선(더 일반적으로는 UV)의 집중된 빔을 사용하여 실리콘 웨이퍼에 패턴을 만듭니다.

광학 리소그래피의 첫 번째 단계는 웨이퍼 표면을 화학 레지스트 재료로 코팅하는 것입니다. 이 점성 액체는 웨이퍼에 감광성 필름을 생성합니다. 저항에는 포지티브와 네거티브의 두 가지 유형이 있습니다. 포지티브 레지스트는 빛에 노출된 모든 영역의 현상액에 용해되는 반면, 네거티브 레지스트는 빛에 노출되지 않은 영역에서 용해됩니다. 이 프로세스에서는 네거티브 레지스트가 포지티브보다 현상액에서 왜곡될 가능성이 적기 때문에 더 일반적으로 사용됩니다.

광학 리소그래피의 두 번째 단계는 레지스트를 빛에 노출시키는 것입니다. 이 공정의 목적은 웨이퍼에 패턴을 만들어 빛이 웨이퍼 전체에 균일하게 방출되지 않도록 하는 것입니다. 유리로 만들어진 포토마스크는 일반적으로 개발자가 노출을 원하지 않는 영역의 빛을 차단하는 데 사용됩니다. 렌즈는 일반적으로 마스크의 특정 영역에 빛의 초점을 맞추는 데에도 사용됩니다.

포토마스크가 광학 리소그래피에 사용되는 세 가지 방법이 있습니다. 첫째, 웨이퍼에 눌려 빛을 직접 차단할 수 있습니다. 이를 접촉 인쇄라고 합니다. . 마스크나 웨이퍼의 결함으로 인해 레지스트 표면에 빛이 닿게 되어 패턴 해상도가 방해를 받을 수 있습니다.

둘째, 마스크를 웨이퍼 가까이에 고정할 수 있지만 접촉해서는 안 됩니다. 이 프로세스를 근접 인쇄라고 합니다. , 마스크 결함으로 인한 간섭을 줄이고 접촉 인쇄와 관련된 추가 마모를 방지할 수 있습니다. 이 기술은 마스크와 웨이퍼 사이에 빛의 회절을 발생시켜 패턴의 정밀도를 떨어뜨릴 수도 있습니다.

세 번째이자 가장 일반적으로 사용되는 광학 리소그래피 기술은 프로젝션 인쇄라고 합니다. . 이 프로세스는 마스크를 웨이퍼로부터 더 먼 거리에 설정하지만 두 렌즈 사이에 렌즈를 사용하여 빛을 집중시키고 확산을 줄입니다. 프로젝션 인쇄는 일반적으로 가장 높은 해상도의 패턴을 생성합니다.

광학 리소그래피에는 화학 레지스트가 빛에 노출된 후 두 가지 최종 단계가 포함됩니다. 웨이퍼는 일반적으로 포지티브 또는 네거티브 레지스트 재료를 제거하기 위해 현상액으로 세척됩니다. 그런 다음 일반적으로 레지스트가 더 이상 덮이지 않는 모든 영역에서 웨이퍼가 에칭됩니다. 즉, 재료는 에칭에 '저항'합니다. 이렇게 하면 웨이퍼의 일부는 에칭되고 다른 일부는 매끄러워집니다.

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