반도체 포토레지스트 g-line, I-line, KrF, ArF, EUV

포토레지스트 노광에 사용되는 빛의 파장대별 종류에 대해 간단히 알아볼거에요

저도 공부중인 내용을 정리한것으로 해당 사이트 링크도 같이 올려드립니다.

 

1. 광대역 UV, g-라인(435nm), h-라인(405nm) 및 i-라인(365nm) 리소그래피

g-, h- 및 i- 라인이라는 명칭은 고압 수은 (Hg) 램프의 방출 스펙트럼에서 파생됩니다 

광대역 UV 파장은 다양한 레지스트, 가장 일반적으로 나프토퀴논디아지드 또는 노볼락을 기반으로 하는 포지티브 레지스트의 노출에 적용됩니다. 그러나 특수 응용 분야를위한 다른 저항 (포지티브, 네거티브, 이미지 반전, 화학적으로 증폭되거나 화학적으로 증폭되지 않음)도 광대역 UV에 노출됩니다. 따라서 광대역 UV 리소그래피는 적용 가능한 레지스트 및 공정이 가장 다양한 이미징 기술입니다. 이 리소그래피 공정으로 달성되는 최고 분해능은 현재 0.25μm 범위입니다.

 

2. KrF (248 nm) 리소그래피

KrF 리소그래피는 주로 강력한 크립톤 플루오라이드(KrF) 엑시플렉스(excimer) 레이저의 사용을 특징으로 한다. 특정 흡수 특성으로 인해이 기술에 적합한 레지스트는 대부분 248nm의 파장에서 가장 높은 흡수 (즉, 감도)를 갖는 화학적으로 강화 된 폴리 (하이드 록시 스티렌)입니다. 한편, 이 기술로 0.13μm의 분해능을 달성할 수 있습니다.

 

3. 건식 및 수침 ArF (193 nm) 리소그래피

파장 193nm의 아르곤 플루오라이드(ArF) 엑시머(exciplex) 레이저를 조사에 사용하면 분해능을 65nm(0.065μm)까지 향상시킬 수 있습니다. 이러한 용도에 적합한 레지스트는 화학적으로 강화되며 폴리아크릴레이트, 폴리사이클로올레핀 및 폴리사이클로올레핀/말레산 무수물을 기반으로 합니다. 이 목적을 위해 현재 두 가지 다른 방법이 적용됩니다. 한 가지 방법은 마지막 렌즈와 레지스트 층 사이의 공기를 사용하고(건식 리소그래피), 다른 방법은 대신 물을 사용합니다(수침 리소그래피). 향상된 광학 특성(즉, 굴절률)으로 인해 물은 더 큰 대비 깊이를 허용합니다

건조 및 수침 원리

현재 기술에서는 엑시머 레이저의 157nm 및 126nm의 파장도 활용됩니다.

 

4. 극자외선 리소그래피(EUV)

EUV 리소그래피는 레지스트 층의 노출을 위해 13.5nm의 파장을 사용합니다. 주기적 구조의 고해상도 패터닝을 달성하기 위해, (무채색) Talbot 리소그래피는 플라즈마 기반 방사선 소스에 의해 제공되는 바와 같이, 정의된 대역폭을 갖는 부분적으로 응집된 방사선에 이상적으로 적합하다. 달성 가능한 최대 분해능은 약 15nm입니다.

 

 

 

5. 전자빔 리소그래피

전자빔 리소그래피에서는 고도로 집중된 전자빔이 노출 및 구조화에 사용됩니다. 전자의 파장은 가속 전압에 따라 0.012에서 0.024 nm (50 kV에서 100 kV) 사이입니다. 따라서 nm 범위까지의 분해능은 일반적으로 가능하지만  2.5nm의 놀라운 분해능조차도 이미보고되었습니다 . 다양한 레지스트 필름에서 전자는 초기 상태 (포지티브 레지스트)에 비해 용해도를 증가시키거나 (네거티브 레지스트) 감소시킵니다. 

전자는 대부분 텅스텐 방출원에 의해 생성 된 다음 전기장에 의해 가속되고 집중됩니다  원칙적으로 두 가지 다른 쓰기 방법이 존재합니다 : 포인트 이미 터는 최대 해상도를 달성하는 하나의 전자빔으로 전체 웨이퍼를 스캔하지만 쓰기 시간이 매우 길 수 있으며 웨이퍼에 며칠이 걸릴 수 있습니다. 모양의 빔 절차는 고정 또는 가변 너비 전자빔에 배치 된 다른 모양의 마스크 (사각형, 삼각형, 원 등)를 사용합니다. 마스크는 순식간에 변경됩니다. 이러한 방식으로 "더 큰"영역 (예 : 50 x 50 nm)이 한 번의 샷으로 조사되어 쓰기 속도가 상당히 증가합니다. 공정 시간을 단축하는 또 다른 옵션은 매퍼 리소그래피입니다 . 수십 개의 전자빔이 동일한 구조를 병렬로 씁니다.

최대 해상도의 큰 장점은 포토리소그래피에 비해 훨씬 느린 공정 시간으로 인해 줄어듭니다. 따라서 전자 빔 리소그래피는 마이크로 칩의 대량 생산이 비 경제적이기 때문에 마이크로 일렉트로닉스에서 상대적으로 작은 시장 규모를 가지고 있습니다. 주요 응용 분야는 포토리소그래피용 포토마스크 제작입니다.

 

6. 이온 빔 리소그래피

이온 빔 리소그래피는 방법 자체와 장비가 동일하지만 방출 소스 (전자 대신 이온)와 편향 렌즈 시스템이 다르다는 점에서 전자 빔 리소그래피와 유사합니다. 집속 이온의 에너지가 전자의 에너지보다 높기 때문에 덜 민감한 레지스트도 허용 가능한 쓰기 시간으로 이온 빔 리소그래피에 성공적으로 사용될 수 있습니다. 높은 에너지 입력으로 인해 더 나은 분해능이 가능합니다 

 

7. 그 외 기타 등등

 

싱크로트론 리소그래피

열 주사 프로브 나노 리소그래피

분자 자기 조립 리소그래피

인쇄물 리소그래피

 

마이크로 일렉트로닉스의 리소그래피를 통한 진출 (마티아스 쉬르머) - Allresist EN

Forays through the lithography of microelectronics (Matthias Schirmer) - Allresist EN