フォトリソグラフィが半導体製造に与える影響

フォトリソグラフィは、様々な基板上に機能的なパターンを生成するために使用される先駆的な技術である。精密な微細加工は、従来の機械加工では達成できない規模とスループットのレベルで行われることが多い。集積回路、光学部品、バイオセンサーなどの複雑なデバイスのためのマイクロエレクトロニクスをエッチングできる機械的ツールはない。一方、フォトリソグラフィは、この作業に完全に適している。 

半導体製造の概要

半導体材料は現代のエレクトロニクスの骨格を形成している。1960年代半ばから、エンジニアたちはシリコンを使ってトランジスタやマイクロエレクトロニクス素子を生み出してきた。シリコンは当時、全くユニークな導電特性を持つ新素材であり、最適な電流の流れを可能にする可変抵抗を提供していた。その後、窒化アルミニウム、ゲルマニウム、酸化亜鉛など、さまざまな半導体が開発されたが、これらはすべて同じ一般的なワークフローで製造されている。 

単結晶インゴットは、Czochralski法、あるいはフロートゾーン法を用いてエピタキシャル成長させ、ウェハーを機械的に取り出す。以下に、最適化された機能性基板を得るための一般的なワークフローを示す：

1. コンタミネーションを避けるため、ウェハーを化学薬品で洗浄することから始める。
2. スパッタリング、電着、化学気相成長法を用いて、ウェハー上に薄膜を蒸着させる。
3. パーティクルは、ブラシまたはナノスプレーを使用した成膜後の洗浄によって除去されます。
4. ウェハーにレジストを加え、均一な層を作るために回転させる。
5. レジスト層に紫外線を照射して構造変化を起こす
6. 現像液をウェハーに加え、薄膜を見せる
7. エッチングは化学薬品を使って層を溶解する。
8. シリコン基板に半導体特性を持たせるため、ウェハーに不純物を入れる。
9. 注入されたイオンを活性化するために熱が使われる
10. レジストは化学薬品やアッシングによって除去される。
11. ウェハは製品に組み立てられる

フォトリソグラフィは半導体製造にどう使われるか？

半導体リソグラフィーの主な目的は、ウェハーの表面にパターンを付けることである。その目的を思い出そうとするなら、その名前のルーツである「リソス」と「グラファ」を考えてみてほしい。

コーティング、露光、現像の工程を経て、パターンを完璧にエッチングし、微細半導体の高解像度化に貢献する。プロセスは以下の通り：

1.       基板は耐光性材料で準備され、層が形成される。
2.       イメージング・システムとフォトリソグラフィーを使用して、UV光の下で基板とフォトマスクの位置合わせを行い、独自のパターンを形成する。
3.       ポストベークとハードベークを経て、耐光材料が溶解する前に最終的なパターンが現れる

フォトリソグラフィーをより小規模に使いたい場合は、液浸リソグラフィーを使ってより小さな技術製品を作ることができる。これは、屈折率1.44の純水をウェハーの隙間に押し込むもので、実質的にレンズになる。ここから、40ナノメートル以下の半導体を作ることができる：

より本質的なパターンを作成するために、マルチプル・パターニングを使用して回路パターンを分割し、システムに印刷するのに十分な低密度を作成することもできる。これらのリソグラフィは、いずれも半導体製造と組み合わせて使用することができる。

半導体製造にフォトリソグラフィを使う準備はできていますか？

フォトリソグラフィー は、半導体上に非常に複雑な回路パターンを作成する素晴らしい機会を提供する。光学的に転写する際により精密になるだけでなく、大量生産する際にも、エッチングプロセスによってウェハー上で完璧なアライメントが可能になる。

技術が高度化し、高度なシステムを構築するための微細化とマルチパターニングの必要性が高まっている今、半導体製造にフォトリソグラフィを取り入れることを検討すべきです。

薄膜センサーと電極製造の専門家に製品やサービスについてご相談ください。お電話（608-237-1270）またはメールにてお問い合わせください。 .