집적 회로 제조 공정에는 중요한 연결 고리가 있습니다—석판 인쇄술바로 이러한 이유 때문에 우리는 아주 작은 칩에 기능을 구현할 수 있습니다. 현대 조각 기술의 역사는 190년 전으로 거슬러 올라갑니다. 1822년, 프랑스인 니세포르 니엡스는 다양한 재료에 빛을 실험한 후 유성지에 새겨진 무늬를 복제하는 시도를 시작했습니다. 그는 유성지를 유리 슬라이드 위에 놓고, 유리 슬라이드에 식물성 기름에 녹인 아스팔트를 발랐습니다. 2~3시간 동안 햇볕에 노출시키자 빛이 투과되는 부분의 아스팔트는 굳어졌지만, 불투명한 부분의 아스팔트는 여전히 부드러워 송진과 식물성 기름 혼합물로 씻어낼 수 있었습니다. 니엡스는 강산을 사용하여 유리판을 에칭함으로써 1827년 앙부아즈 주교의 판화를 복제했습니다.

니엡스의 발명 이후 100년이 넘는 세월이 흐른 뒤, 제2차 세계 대전 중 처음으로 포토리소그래피가 인쇄 회로 기판, 즉 플라스틱 기판 위에 구리 회로를 만드는 데 사용되었습니다. 1961년에는 포토리소그래피를 이용하여 당시 해상도 5μm의 초소형 트랜지스터를 실리콘 기판 위에 대량으로 제작할 수 있게 되었습니다. 오늘날에는 가시광선 리소그래피 외에도 X선 및 하전 입자 스크라이빙과 같은 더욱 높은 해상도의 방법들이 등장했습니다.

위키피디아의 정의에 따르면, 소위 포토리소그래피는 반도체 소자 제조 공정에서 중요한 단계입니다. 이 단계에서는 노광 및 현상 과정을 통해 포토레지스트 층에 기하학적 구조를 형성하고, 에칭 공정을 통해 포토마스크의 패턴을 기판으로 전사합니다. 여기서 기판은 실리콘 웨이퍼뿐만 아니라 SOS 소자에 사용되는 유리나 사파이어와 같은 다른 금속층 및 유전체층도 포함할 수 있습니다.

사진식기본 원리들이 기술은 감광성 레지스트(포토레지스트)의 특성을 이용하여 빛에 노출된 후 광화학 반응으로 인해 내식성을 형성하고, 마스크 상의 패턴을 가공할 표면에 에칭하는 방식입니다.

석판 인쇄 원리 의도

석판 인쇄는 간단한 공정이 아니며, 여러 단계를 거칩니다.

포토리소그래피 공정

포토리소그래피 공정에 대해 자세히 소개하겠습니다.

1.웨이퍼 클린

실리콘 웨이퍼 세척의 목적은 오염물질 제거, 입자 제거, 핀홀 및 기타 결함 감소, 포토레지스트 접착력 향상에 있습니다.

기본 단계 :화학 세척 - 헹굼 - 건조.

실리콘 웨이퍼는 여러 공정을 거치면서 표면이 심하게 오염됩니다. 일반적으로 실리콘 웨이퍼 표면의 오염은 크게 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

A. 유기 불순물에 의한 오염:유기 시약 용해 및 초음파 세척 기술을 통해 제거할 수 있습니다.

풀다.

B. 입자 오염:물리적 방법으로는 기계적 세척이나 초음파 세척 기술을 이용하여 입자 크기가 0.4μm 이상인 입자를 제거할 수 있으며, 메가소닉파를 이용하면 0.2μm 이상의 입자를 제거할 수 있습니다.

C. 금속 이온 오염:오염 물질을 제거하려면 화학적 방법을 사용해야 합니다. 실리콘 웨이퍼 표면의 금속 불순물 오염은 크게 두 가지 유형으로 나뉩니다.

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a. 한 가지 유형은 오염 이온이나 원자가 흡착을 통해 실리콘 웨이퍼 표면에 분산되어 부착되는 것입니다.

b. 다른 유형은 양전하를 띤 금속 이온이 전자를 얻어 실리콘 웨이퍼 표면에 부착되는 방식입니다(예: "전기 도금").

실리콘 연마 웨이퍼화학 세척의 목적은 이러한 오염 물질을 제거하는 것입니다.일반적으로 다음과 같은 방법을 사용하여 오염 물질을 제거하고 청소할 수 있습니다.

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a. 강력한 산화제를 사용하여 실리콘 표면에 부착된 금속 이온을 "전기 도금"하거나, 금속으로 산화시키거나, 세척 용액에 용해시키거나, 실리콘 웨이퍼 표면에 흡착시킵니다. 

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b. 무해하고 직경이 작은 강한 양이온(예: H+)을 사용하여 실리콘 웨이퍼 표면에 흡착된 금속 이온을 치환하고 세척 용액에서 용해시킵니다.

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c. 초음파 세척 시 용액 내 금속 이온을 제거하기 위해 다량의 탈이온수를 사용하십시오.

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1970년 미국 RCA 연구소에서 제안한 침지식 RCA 화학 세척 공정은 이후 널리 사용되어 왔습니다. 1978년에는 RCA 연구소에서 메가소닉 세척 공정도 개발했습니다. 최근에는 RCA 세척 이론을 기반으로 한 다양한 세척 기술이 지속적으로 개발되어 왔는데, 예를 들어 미국 FSI사의 원심 분무식 화학 세척 기술, 미국 CFM사의 풀플로우 시스템 밀폐형 오버플로우 세척 기술, 미국 VERTEQ사의 침지식과 밀폐식의 중간 형태인 화학 세척 기술(예: Goldfinger Mach2 세척 시스템), 미국 SSEC사의 양면 사사프라스 세척 기술(예: M3304 DSS 세척 시스템), 일본의 무화학 유전체 이온수 세척 기술(유전체 초순수 이온수를 이용한 세척)은 연마 웨이퍼 표면 세척 기술을 한 차원 높였으며, HF/O3 기반 실리콘 웨이퍼 화학 세척 기술 또한 개발되었습니다.

2.예열 및 프라이머 증기 

포토레지스트에는 용매가 포함되어 있으므로 포토레지스트로 코팅된 실리콘 웨이퍼는 다음과 같은 과정을 거쳐야 합니다.약 80도실리콘 웨이퍼의 탈수 베이킹은 웨이퍼 표면의 수분을 제거하고 포토레지스트와 표면 사이의 접착력을 향상시키는 공정으로, 일반적으로 약 100°C에서 진행됩니다. 이 공정은 프라이머 도포와 함께 수행됩니다.

프라이머 코팅은 포토레지스트(PR)와 웨이퍼 표면 사이의 접착력을 향상시킵니다. 널리 사용되는 방법으로는 헥사메틸디실아민(HMDS)을 사용하거나, PR 스핀 코팅 전에 HMDS 증기 코팅을 하거나, PR 코팅 전에 냉각판을 사용하여 웨이퍼를 냉각하는 방법 등이 있습니다.

예열 및 프라이머 증기 도포

3.포토레지스트 코팅

일반적으로 포토레지스트 코팅 공정은 포토레지스트 코팅 전에 900~1100도에서 습식 산화 처리를 합니다. 이 산화층은 습식 에칭이나 붕소 이온 주입을 위한 마스크 역할을 할 수 있습니다. 포토리소그래피 공정의 첫 번째 단계는 자외선에 민감한 유기 고분자 화합물인 포토레지스트를 시료 표면(SiO2)에 도포하는 것입니다. 먼저, 포토레지스트를 용기에서 꺼내 접착 코팅 장비에 놓인 시료 표면에 떨어뜨립니다(시료는 진공 음압으로 시료 스테이지에 고정됨). 그런 다음 시료를 고속으로 회전시키는데, 회전 속도는 접착제의 점도와 원하는 접착 두께에 따라 결정됩니다. 이렇게 고속으로 회전하면 원심력에 의해 접착제가 가장자리로 흐르게 됩니다.

접착 공정이는 그래픽 변환 공정에서 가장 중요하고 첫 번째 단계입니다. 접착제의 품질은 처리된 장치의 불량률에 직접적인 영향을 미칩니다. 선폭의 재현성과 후속 현상 시간을 보장하기 위해 동일 샘플 내 접착제 두께의 균일성과 서로 다른 샘플 간 접착제 두께의 일관성은 ±5nm(1.5μm 접착제 두께의 경우 ±0.3%)를 초과해서는 안 됩니다.

포토레지스트의 목표 두께를 결정할 때는 주로 레지스트 자체의 화학적 특성과 복제할 패턴의 선과 간격의 미세도를 고려해야 합니다. 접착제가 너무 두꺼우면 가장자리가 덮이거나 접착면이 불균일해지고, 접착제가 울퉁불퉁해지거나 얼룩덜룩해지며, 수율이 감소합니다. MEMS에서 접착제 두께(베이킹 후)는 0.5~2μm이며, 특수 미세구조 제작의 경우 접착제 두께가 1cm에 달하는 경우도 있습니다. 이러한 경우에는 스핀 코팅 대신 캐스트 접착제나 플라즈마 접착제 중합과 같은 방법을 사용합니다. 기존 포토레지스트 코팅 공정의 최적화에는 접착제 적하 속도, 접착제 적하량, 회전 속도, 주변 온도 및 습도 등을 고려해야 하며, 이러한 요소들의 안정성이 매우 중요합니다.

여기서 설명드리자면, 포토레지스트의 주요 구성 요소는 고분자(레진), 감광제, 그리고 용매입니다. 고분자는 빛을 받으면 구조가 변하고, 용매는 고분자가 표면에 얇은 막을 형성하도록 하며, 감광제는 고분자 상의 화학 반응을 조절합니다. 감광제를 포함하지 않는 포토레지스트는 단일 성분 시스템 또는 단성분 시스템이라고 하며, 감광제를 포함하는 포토레지스트는 이성분 시스템이라고 합니다. 용매나 기타 첨가제는 포토레지스트의 광화학 반응에 직접적으로 관여하지 않기 때문에 일반적으로 계산에 포함되지 않습니다.

포토레지스트는 서로 다른 특성에 따라 다음과 같이 분류될 수 있습니다.긍정적인 접착제 네거티브 글루.      

공정 개발 초기에는 네거티브 글루가 포토리소그래피 공정을 지배해 왔습니다. 그러나 VLSI IC의 등장과 2~5 마이크론의 패턴 크기가 대두되면서 네거티브 글루는 더 이상 요구 사항을 충족할 수 없게 되었습니다. 이에 포지티브 글루가 등장했지만, 포지티브 글루는 접착력이 약하다는 단점이 있습니다.

포지티브 레지스트를 사용하려면 마스크의 극성을 바꿔야 하는데, 이는 단순히 패턴을 뒤집는 것과는 다릅니다. 마스크가 두 종류의 포토레지스트와 결합되기 때문에 웨이퍼 표면에서 포토리소그래피로 얻어지는 패턴의 크기가 달라집니다. 패턴 주변에서 빛의 회절 효과로 인해 네거티브 마스크와 브라이트 필드 마스크를 포토레지스트 층에 결합하여 얻는 패턴 크기는 마스크 자체의 패턴 크기보다 작습니다. 포지티브 레지스트와 다크필드 마스크를 조합하여 사용하면 포토레지스트 층의 패턴 크기를 키울 수 있습니다.

포토레지스트 코팅

4.소프트 베이크

포토레지스트를 도포한 후에는 부드러운 건조 공정이 필요합니다. 이 단계를 프리베이킹이라고도 합니다. 프리베이킹을 통해 포토레지스트 내의 용매를 증발시켜 코팅된 포토레지스트를 얇게 만들 수 있습니다.

액체 포토레지스트는 용매 성분이 65~85%를 차지합니다. 접착제를 제거하면 액체 포토레지스트는 고체 필름이 되지만, 여전히 10~30%의 용매가 남아 있어 먼지 오염에 취약합니다. 고온에서 베이킹하면 포토레지스트에서 용매가 증발되어(예비 베이킹 후 용매 함량은 약 5%로 감소) 먼지 오염을 줄일 수 있습니다. 또한, 이 과정을 통해 고속 회전으로 인한 필름 응력을 감소시켜 포토레지스트 기판과의 접착력을 향상시킬 수 있습니다.

예비 소성 과정에서 용매가 휘발되면서 포토레지스트의 두께도 얇아집니다. 일반적으로 포토레지스트의 두께는 약 10~20% 정도 얇아집니다.

베이킹 시스템

5.조정

포토리소그래피 정렬 기술은 노광 전 중요한 단계입니다. 포토리소그래피의 세 가지 핵심 기술 중 하나인 정렬 정확도는 일반적으로 가장 작은 선폭의 1/7~1/10 수준이어야 합니다. 포토리소그래피의 해상도가 높아질수록 정렬 정확도에 대한 요구 조건도 점점 더 높아집니다. 예를 들어, 45Å 선폭의 경우 정렬 정확도는 약 5Å 정도가 요구됩니다.

리소그래피 해상도 향상에 힘입어 정렬 기술 또한 급속하고 다양하게 발전해 왔습니다. 정렬 원리 및 마크 구조 분류 측면에서 정렬 기술은 프로젝션 리소그래피의 초기 기하학적 영상 정렬 방식(비디오 영상 정렬, 쌍안 현미경 정렬 등)에서 후기 존 플레이트 정렬 방식, 간섭 강도 정렬, 레이저 헤테로다인 간섭, 모아레 무늬 정렬 방식으로 발전해 왔습니다. 정렬 신호 측면에서는 주로 마크된 현미경 영상 정렬, 광 강도 정보 기반 정렬, 위상 정보 기반 정렬로 구분됩니다.

정렬 규칙은 첫 번째 포토리소그래피 공정에서 그림과 같이 마스크의 Y축이 웨이퍼의 평평한 가장자리와 90º가 되도록 하는 것입니다. 이후의 마스크들은 모두 정렬 마크를 사용하여 이전 패턴 마스크와 정렬됩니다. 정렬 마크는 각 칩 패턴의 가장자리에 분포된 특수 패턴(그림 참조)입니다. 포토리소그래피 공정 후, 정렬 마크는 칩 표면에 영구적으로 남아 다음 정렬에 사용할 수 있습니다.

정렬 방법과 같습니다 :

a. 사전 정렬, 실리콘 웨이퍼의 노치 또는 평면을 통한 자동 레이저 정렬

b. 절삭 홈에 위치한 정렬 표시를 통해 정렬합니다. 또한, 층간 정렬, 즉 오버레이 정확도를 통해 그래픽과 실리콘 웨이퍼 상의 기존 그래픽 간의 정렬을 보장합니다.

6.노출 시간

이 단계에서는 기판을 덮고 있는 포토레지스트에 특정 파장의 빛을 선택적으로 조사합니다. 포토레지스트 내의 감광제는 광화학 반응을 일으켜 빛을 받은 부분(감광 영역)과 빛을 받지 않은 부분(비감광 영역)의 화학적 조성이 변화합니다. 화학적 조성이 변화된 이 영역들은 다음 단계에서 특수 현상액에 용해될 수 있습니다.

빛에 노출되면 양성 포토레지스트 내의 감광제 DQ는 광화학 반응을 일으켜 케텐으로 변환되고, 이는 다시 가수분해되어 인덴카르복실산(CA)으로 변환됩니다. 카르복실산은 알칼리성 용매에서 감광되지 않은 포토레지스트 부분보다 약 100배 높은 용해도를 나타냅니다. 생성된 카르복실산은 페놀 수지의 용해도 촉진합니다. 감광성 및 비감광성 포토레지스트의 알칼리성 용매에서의 용해도 차이를 이용하여 마스크 패턴을 전사할 수 있습니다.

노출 방법과 같습니다 :

a. 접촉 인쇄(Contact Printing) 마스크는 감광성 레지스트 층과 직접 접촉합니다.

b. 근접 인쇄: 마스크 플레이트와 포토레지스트 층이 약 10~50μm 정도 약간 떨어져 있습니다.

c. 프로젝션 인쇄. 마스크와 포토레지스트 사이에 렌즈를 사용하여 빛을 집중시켜 노출을 구현합니다.

d. 스테퍼

여기서 특별한 말씀을 드리고 싶습니다.투영 노출분류 :

노출에 있어 가장 중요한 두 가지 매개변수는 다음과 같습니다.

1. 노출 에너지 (에너지)

2. 집중하다

에너지와 초점 거리가 제대로 조정되지 않으면 필요한 해상도와 크기의 이미지를 얻을 수 없습니다. 이는 이미지의 주요 치수가 요구 범위를 벗어났음을 의미합니다.

7.개발

노광 과정 후 현상액을 첨가하면, 포지티브 포토레지스트의 감광성 영역과 네거티브 포토레지스트의 비감광성 영역이 현상액에 용해됩니다. 이 단계가 완료되면 포토레지스트 층의 패턴이 나타납니다. 해상도를 향상시키기 위해 거의 모든 종류의 포토레지스트에는 고품질 현상 결과를 보장하는 특수 현상액이 있습니다.

현상 과정은 노광 과정에서 형성된 함몰 패턴을 포토레지스트가 있거나 없는 상태에서 주 패턴으로 변환시켜 다음 공정 단계의 마스크로 사용할 수 있게 합니다. 현상 과정에서는 선택적으로 용해가 일어나는데, 가장 중요한 것은 노광 영역과 비노광 영역의 용해 속도 비율(DR)입니다. 상용 포지티브 필름은 DR 비율이 1000보다 크고, 노광 영역에서는 3000nm/min의 용해 속도를 가지는 반면, 비노광 영역에서는 수 nm/min의 용해 속도만을 가집니다.

현재 두 가지 개발 중인 방법이 있는데, 하나는습식 개발IC 및 미세가공 분야에서 널리 사용되고 있는 또 다른 하나는건식 개발.

a. 전체 박스 실리콘 웨이퍼 침지 현상(배치 현상).

단점: 개발업체 소비량이 많음; 개발의 균일성이 떨어짐;

b. 연속 분무 현상/자동 회전 현상. 하나 이상의 노즐이 실리콘 웨이퍼 표면에 현상액을 분사하는 동안 실리콘 웨이퍼는 저속(100~500rpm)으로 회전합니다. 노즐 분무 패턴과 웨이퍼 회전 속도는 용해 속도의 반복성과 웨이퍼 간 균일성을 확보하기 위한 핵심 조정 변수입니다.

c. 퍼들 현상법. 웨이퍼 표면에 퍼들 형태를 이루도록 현상액을 충분히 분사합니다(단, 뒷면 습도를 최소화하기 위해 너무 많이 분사하지 않도록 주의). (가장자리 현상 속도 변화를 줄이기 위해 현상액 유량을 낮게 유지합니다.) 실리콘 웨이퍼를 고정하거나 천천히 회전시킵니다. 일반적으로 현상액을 여러 번 스핀 코팅합니다. 첫 번째 도포 후 10~30초간 유지한 후 제거하고, 두 번째 도포 후 유지한 후 제거합니다. 그런 다음 탈이온수로 헹궈 웨이퍼 양면의 모든 화학 물질을 제거하고 스핀 건조합니다. 장점: 현상액 사용량 감소; 실리콘 웨이퍼의 균일한 현상; 온도 구배 최소화.

개발자:

a. 포지티브 포토레지스트 현상액. 포지티브 접착제의 현상액은 알칼리성 수용액입니다. KOH와 NaOH는 일반적으로 IC 제조에 사용되지 않는데, 이는 이동 이온 오염(MIC, Movable Ion Contamination)을 유발할 수 있기 때문입니다. 가장 흔하게 사용되는 포지티브 겔 현상액은 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH)입니다(표준 당량 농도는 0.26, 현상 온도는 15~250℃). I-라인 포토레지스트 노광 과정에서 카르복실산이 생성됩니다. TMAH 현상액의 알칼리와 산은 현상액 내에서 노광된 포토레지스트를 중화시키지만, 노광되지 않은 포토레지스트에는 영향을 미치지 않습니다. 화학적 증폭 포토레지스트(CAR, Chemical Amplified Resist)에 함유된 페놀 수지는 PHS 형태로 존재합니다. CAR의 PAG에서 생성된 산은 PHS의 보호기(t-BOC)를 제거하여 PHS가 TMAH 현상액에 빠르게 용해되도록 합니다. 전체 현상 과정 동안 TMAH는 PHS와 반응하지 않습니다.

b. 네거티브 포토레지스트 현상액. 자일렌. 세척액은 부틸 아세테이트, 에탄올 또는 트리클로로에틸렌입니다.

개발FAQ :

a. 불완전한 현상. 포토레지스트가 표면에 남아 있습니다. 현상액이 부족하여 발생합니다.

b. 개발 중. 개발된 측벽이 수직이 아닌 이유는 개발 기간이 부족하기 때문입니다.

c. 과현상. 표면 근처의 포토레지스트가 현상액에 의해 과도하게 용해되어 계단 현상이 발생합니다. 현상 시간이 너무 깁니다.

8.하드 베이크

레지스트 현상 공정이 완료되면 패턴은 기본적으로 결정되지만, 포토레지스트의 특성을 더욱 안정화시켜야 합니다. 이는 경화(하드 드라이) 공정을 통해 달성할 수 있습니다. 이 공정에서 고온 처리를 통해 포토레지스트에 남아 있는 용매를 제거하고, 실리콘 웨이퍼 표면에 대한 포토레지스트의 접착력을 향상시키며, 후속 에칭 및 이온 주입 공정에서 포토레지스트의 에칭 저항성을 개선할 수 있습니다. 또한, 포토레지스트는 고온에서 연화되어 유리와 유사한 용융 상태를 형성합니다. 이는 표면 장력의 작용으로 포토레지스트 표면을 매끄럽게 하고, 포토레지스트 층의 결함(예: 핀홀)을 줄여 포토레지스트 패턴의 가장자리 형상을 보정합니다.

전체 시료는 현상 후 발생할 수 있는 원치 않는 잔류물을 제거하기 위해 O2 플라즈마 처리(디스커밍)를 거칩니다. 특히 네거티브 접착제뿐만 아니라 포지티브 접착제에서도 현상 후 원래 접착제-기판 계면에 얇은 고분자층이 남게 됩니다. 이 문제는 1μm 미만의 미세 구조 또는 깊이 대 폭 비율이 큰 구조에서 더욱 심각합니다. 물론 디스커밍 과정에서 잔류 접착제의 두께도 감소하지만, 그 영향은 크지 않습니다.

마지막으로, 에칭이나 코팅 전에 잔류 현상액과 수분을 제거하기 위해 하드 베이킹이 필요하며, 현상 과정 중 침투 및 팽창으로 인한 계면 접착 상태 개선을 위해 어닐링이 필요합니다. 동시에 접착제의 경도가 증가하고 에칭 저항성이 향상됩니다. 하드 베이킹 온도는 일반적으로 120도 이상이며, 시간은 약 20분입니다. 주요 제한 사항은 고온으로 인해 패턴 가장자리가 손상되어 에칭 후 제거하기 어려워질 수 있다는 점입니다.

방법: 가열판, 100~1300°C(유리전이온도 Tg보다 약간 높은 온도), 1~2분.

목적 :

a. 포토레지스트 내의 용매를 완전히 증발시키십시오 (이후 이온 주입 환경을 오염시키는 것을 방지하기 위함입니다. 예를 들어, DNQ 페놀 수지 포토레지스트 내의 질소는 포토레지스트의 국부적인 파열을 유발할 수 있습니다).

b. 이온 주입 또는 에칭 과정에서 포토레지스트의 하부 표면 보호 능력을 향상시키는 경질막.

c. 포토레지스트와 실리콘 웨이퍼 표면 사이의 접착력을 더욱 향상시킨다.

d. 정재파 효과를 더욱 줄인다.

FAQ :

a. 열처리 부족. 포토레지스트의 강도(에칭 저항성 및 이온 주입 시 차단 능력)를 약화시키고, 바늘 구멍의 갭필 기능을 감소시키며, 기판과의 접착력을 저하시킵니다.

b. 과도한 소성. 이는 포토레지스트의 흐름을 유발하여 패턴 정확도를 떨어뜨리고 해상도를 저하시킵니다. 또한, 심자외선(DUV, Deep Ultra-Violet)을 사용하여 필름을 경화시킬 수 있습니다. 양성 포토레지스트 수지가 가교되어 얇은 표면 경질막을 형성함으로써 포토레지스트의 열 안정성이 향상됩니다. 후속 플라즈마 에칭 및 이온 주입(125~2000℃) 공정에서 고온으로 인한 포토레지스트 흐름으로 발생하는 해상도 저하를 줄일 수 있습니다.

9.에칭 또는 이온 주입

에칭은 반도체 소자 제조 과정에서 화학적 방법을 이용하여 증착된 층의 특정 부분을 선택적으로 제거하는 공정입니다. 에칭은 소자의 전기적 성능에 매우 중요한 역할을 합니다. 에칭 과정에서 오류가 발생하면 실리콘 웨이퍼를 폐기해야 하고 복구가 매우 어렵기 때문에 엄격한 공정 관리가 필수적입니다. 반도체 소자의 각 층은 여러 단계의 에칭 공정을 거칩니다.

에칭 공정은 크게 전자빔 에칭과 포토리소그래피로 나뉩니다. 포토리소그래피는 재료의 평탄도에 대한 요구 조건이 매우 높기 때문에 높은 수준의 청정도가 필요합니다. 반면, 전자빔 에칭은 전자의 파장이 매우 짧기 때문에 포토리소그래피보다 훨씬 우수한 해상도를 제공합니다. 마스크가 필요 없으므로 평탄도에 대한 요구 조건이 높지 않지만, 전자빔 에칭은 속도가 느리고 장비 가격이 비쌉니다.

대부분의 에칭 공정에서 웨이퍼 상층부의 일부는 에칭할 수 없는 "마스크"로 보호되어 특정 부분만 선택적으로 제거할 수 있습니다. 어떤 경우에는 마스크 재질이 포토리소그래피에서 사용되는 원리와 유사한 감광성 재질입니다. 또 다른 경우에는 에칭 마스크가 특정 화학 물질에 대한 내성이 있어야 하며, 이러한 "마스크"를 만들기 위해 질화규소가 사용될 수 있습니다.

이온 주입은 전기장에서 특정 이온을 가속시킨 후 다른 고체 물질에 주입하는 기술입니다. 이 기술을 이용하면 고체 물질의 물리적, 화학적 성질을 변화시킬 수 있으며, 현재 반도체 소자 제조 및 특정 재료 연구에 널리 사용되고 있습니다. 이온 주입은 핵 변환을 일으키거나 일부 고체 물질의 결정 구조를 변화시킬 수 있습니다.

10.포토레지스트 제거

포토레지스트의 주된 기능은 전체 영역이 화학적 또는 기계적 처리 과정을 거치는 동안 포토레지스트 아래쪽 기판 부분을 보호하는 것입니다. 따라서 위의 공정이 완료되면 포토레지스트를 완전히 제거해야 합니다. 이 단계를 접착제 제거라고 합니다. 고온에서 안정적인 포토레지스트, 예를 들어 감광성 폴리이미드와 같은 종류만 중간층 또는 완충층 코팅으로 소자에 남겨둘 수 있습니다.

처리 대상 표면의 손상을 방지하기 위해 저온에서 순한 화학적 방법을 사용해야 합니다. 초음파를 적용하면 박리 성능을 향상시킬 수도 있습니다. 일부 기존 박리 용액은 부식 문제 때문에 알루미늄과 같은 금속 표면에 사용할 수 없습니다. 이러한 경우에는 오존 또는 산소 플라즈마(회분) 처리를 먼저 사용합니다. 이러한 플라즈마는 알루미늄 이외의 표면에서 포토리소그래피 박리제로도 효과적이지만, 소자 표면 손상 문제는 여전히 해결해야 할 과제입니다.

에칭 또는 이온 주입 후에는 포토레지스트가 더 이상 보호층으로 필요하지 않으므로 제거할 수 있습니다. 접착제 제거 방법은 다음과 같이 분류됩니다.

젖은 접착제 제거

유기 용매 제거: 유기 용매를 사용하여 포토레지스트를 제거합니다.

무기 용매: 일부 무기 용매를 사용하면 포토레지스트의 유기물인 탄소 원소가 이산화탄소로 산화되어 제거됩니다.

건식 포토레지스트 제거: 플라즈마를 이용하여 포토레지스트를 제거하는 방법

이러한 주요 공정 외에도 기판 두께를 줄이기 위해 넓은 영역에 걸쳐 균일하게 에칭하는 공정이나 가장자리의 불균일성을 제거하는 공정 등과 같은 보조 공정이 종종 사용됩니다. 일반적으로 반도체 칩이나 기타 부품을 생산할 때 기판에 여러 번의 포토리소그래피 공정을 거쳐야 합니다.

위 내용은 포토리소그래피 공정의 단계입니다. 제가 모든 분들을 위해 정리했으니, 혹시 잘못된 부분이 있다면 지적해 주시면 감사하겠습니다.

면책 조항: 본 기사는 "반도체 산업 관찰"에서 발췌한 내용입니다. 본 기사는 필자의 개인적인 견해일 뿐이며, 사코마이크로 및 업계의 공식적인 입장을 대변하는 것은 아닙니다. 지적 재산권 보호를 위해 재인쇄 및 공유를 허용하며, 재인쇄 시 원문 출처와 필자를 반드시 명시해 주시기 바랍니다. 저작권 침해 사항이 있을 경우 삭제를 위해 당사에 연락 주시기 바랍니다.

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