光リソグラフィー:チップ製造における重要なプロセス

光リソグラフィーは、コンピューター チップの製造に通常使用される化学プロセスです。多くの場合シリコンで作られる平らなウェハにパターンをエッチングして集積回路を作成します。通常、このプロセスには、ウェーハを化学レジスト材料でコーティングすることが含まれます。次にレジストを除去して回路パターンを露出させ、表面をエッチングします。レジストを除去する方法には、感光性レジストを可視光または紫外 (UV) 光にさらすことが含まれます。これが、光リソグラフィという用語の由来です。

光リソグラフィーの主な要素は光です。写真と同様に、このプロセスには、パターンのある表面を作成するために、感光性化学物質を光線にさらすことが含まれます。ただし、写真とは異なり、リソグラフィーでは通常、可視光 (より一般的には UV) の集束ビームを使用して、シリコン ウェーハ上にパターンを作成します。

光リソグラフィーの最初のステップは、ウェーハの表面を化学レジスト材料でコーティングすることです。この粘稠な液体は、ウェハ上に感光性の膜を形成します。レジストにはポジ型とネガ型の2種類があります。ポジ型レジストは光にさらされたすべての領域で現像液に溶解しますが、ネガ型レジストは光が当たらない領域で溶解します。ネガ型レジストはポジ型レジストよりも現像液中で歪みにくいため、このプロセスではより一般的に使用されます。

光リソグラフィーの 2 番目のステップは、レジストを露光することです。このプロセスの目的は、ウェーハ上にパターンを作成することであるため、光はウェーハ全体に均一に放射されません。フォトマスクはガラス製であることが多く、通常、開発者が露光したくない領域の光を遮断するために使用されます。レンズは通常、マスクの特定の領域に光を集中させるためにも使用されます。

光リソグラフィーでフォトマスクを使用する方法は 3 つあります。第一に、光を直接遮断するためにそれらをウェーハに押し付けることができる。これはコンタクト印刷と呼ばれます。 。マスクまたはウェハ上の欠陥により、レジスト表面に光が入り込み、パターンの解像度が妨げられる場合があります。

第二に、マスクはウェーハに近接して保持されますが、ウェーハに触れることはありません。このプロセスは近接印刷と呼ばれます。 、マスクの欠陥による干渉を軽減し、コンタクト印刷に伴うマスクの余分な磨耗を回避することもできます。この手法では、マスクとウェハの間で光の回折が発生する可能性があり、これによりパターンの精度が低下する可能性もあります。

3 番目の、最も一般的に使用される光リソグラフィーの技術は投影印刷と呼ばれます。 。このプロセスではマスクをウェーハから遠くに置きますが、マスクとマスクの間にレンズを使用して光を狙い、拡散を減らします。通常、投影印刷では最高解像度のパターンが作成されます。

光リソグラフィーには、化学レジストを露光した後、2 つの最終ステップが含まれます。通常、ウェーハは現像液で洗浄され、ポジ型またはネガ型のレジスト材料が除去されます。次に、通常、ウェハはレジストで覆われていないすべての領域がエッチングされます。言い換えれば、材料はエッチングに「抵抗」します。これにより、ウェーハの一部がエッチングされ、その他の部分は滑らかなままになります。

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