포토리소그래피: 기본 사항

포토리소그래피는 다양한 미세 제조 애플리케이션을 향상시키는 데 사용할 수 있는 바이너리 이미지 전송 프로세스를 말합니다.

프리포밍 포토리소그래피의 기본은 다음 절차로 구성됩니다:

• 표면 청소
• 스핀 코팅
• 소프트 베이킹
• 노출 및 마스킹
• 노출 후 베이크(PEB)
• 개발
• 하드 베이크

표면 청소

포토리소그래피 프리포밍에서 가장 중요한 단계 중 하나는 표면 세척입니다. 고품질의 미세 가공 표면을 제작하려면 깨끗한 표면을 확보하는 것이 필수적입니다. 기판에 존재하는 미립자는 최종 레지스트 패턴에 원치 않는 결함을 일으킬 수 있습니다. 또한 필름 오염은 접착력 저하를 유발할 수 있습니다. 종종 재료는 알코올 용액으로 간단히 헹구고 결과적으로 건조됩니다. 피라냐는 유리 세정 용액으로도 사용됩니다. 그러나 산이 존재하기 때문에 이 세척 방법은 바람직하지 않습니다.

스핀 코팅

스핀 코팅은 스핀 코팅 척이 있는 스핀 코터를 통해 수행됩니다. 스핀 속도에 따라 빛에 민감한 재료인 포토레지스트의 두께가 결정됩니다. 포토레지스트는 수지, 감광제, 접착 촉진제, 시너로 구성됩니다. 포토레지스트에는 포지티브와 네거티브의 두 가지 유형이 있습니다. 포지티브 포토레지스트는 빛에 노출되면 에칭이 쉬워지는 반면, 네거티브 포토레지스트는 빛에 노출되면 에칭이 더 어려워집니다. 각 포토레지스트에는 결과 두께를 결정하는 데 사용할 수 있는 고유한 스핀 속도 곡선이 있습니다.

포토레지스트를 기판에 증착할 때 정적 또는 동적 디스펜싱을 수행할 수 있습니다. 동적 디스펜싱에서는 디스펜싱 중에 기판이 움직입니다. 정적 디스펜싱은 기판이 움직이기 전에 포토레지스트가 기판의 중앙에 도포될 때 발생합니다. 디스펜스 유형은 원하는 애플리케이션에 따라 다릅니다.

소프트 베이킹

스핀 코팅 후 소프트 베이킹 단계는 레지스트 필름을 안정화하기 위해 솔벤트 함량을 줄이는 역할을 합니다. 소프트 베이킹은 주로 접착력을 향상시켜 박리를 방지하는 데 사용됩니다. 소프트 베이킹 시간은 증발 속도를 결정하며, 너무 빠르거나 느리게 프리폼할 경우 결함이 발생할 수 있습니다. 소프트 베이킹 단계를 장시간 수행하면 기포가 형성될 수 있으며, 과소 베이킹으로 인해 끈적끈적한 필름이 형성될 수 있습니다. 적절한 소프트 베이크 시간을 결정하는 것은 포토리소그래피 공정에서 매우 중요합니다.

노출 및 마스킹

노광 시스템은 포토레지스트의 광활성 화합물을 활성화하는 데 필요한 특정 파장의 빛을 방출하는 데 사용됩니다. 기판이 노출되는 시간은 매크로 구조와 마이크로 구조 모두에서 원하는 치수를 생성하는 데 사용됩니다. 포토레지스트 특성은 온도에 따라 달라질 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 따라서 노출이 과다하면 레지스트 패턴이 작아지고 노출이 부족하면 구조가 넓어집니다. 파장이 짧을수록 피처가 작아집니다.

마스크는 기판에 원하는 패턴을 만드는 데 사용됩니다. 이 작업은 접촉식, 투영식 또는 근접식 인쇄를 통해 수행할 수 있습니다. 이름에서 알 수 있듯이 접촉식 인쇄는 노출 전에 마스크를 기판에 직접 배치할 때 발생합니다. 이 방법은 더 큰 피처를 만드는 데 사용됩니다. 프로젝션 인쇄는 더 나은 피처 해상도를 허용하는 렌즈를 사용합니다. 근접 인쇄는 기판을 마스크와 지정된 거리에 유지하여 근접 간격을 만드는 방식입니다.

노출 후 베이크

노출 후 베이킹 단계는 필름 박리를 방지하고 정재파 효과를 줄이기 위해 필요합니다. 포토레지스트 내에 존재하는 폴리머 수지의 용해도를 조정하여 필름 박리를 줄이거나 방지할 수 있습니다. 정재파가 존재하면 선폭 제어가 더 어려워질 수 있습니다. PEB는 포토레지스트 감광제 농도의 최대값과 최소값을 균일화하여 균일한 현상 속도를 생성하는 데 도움이 됩니다.

개발

현상에는 포토레지스트가 코팅된 기판을 현상액에 담그는 과정이 포함됩니다. 현상액에 있는 동안 중합되지 않은 포토레지스트가 씻겨 내려가 최종 레지스트 패턴이 만들어집니다. 이 과정은 피처가 기판에 제대로 형성되도록 하기 위해 몇 번 반복해야 할 수 있습니다.

하드 베이크

일반적인 포토리소그래피 공정의 마지막 단계는 하드 베이킹입니다. 하드 베이킹은 교차 결합을 통해 패턴의 열적 안정성을 높입니다. 고온을 통해 기판에 대한 레지스트의 접착력이 향상됩니다.

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