フォトレジストリソグラフィの原則

この記事では、フォトリソグラフィーである可能性のあるさまざまな種類のフォトレジストと実行できる原理を簡単に紹介します。

ブリキ室アセンブリ

チップ製造の微視的な戦場では、フォトレジストは熟練した「ナノ画家」のようなもので、軽いブラシストロークを使用して、髪よりも数千倍薄いシリコンウェーハの回路パターンを輪郭を描きます。この驚くべき素材は、リソグラフィプロセスのコア媒体であるだけでなく、設計の青写真と物理デバイスの間の橋渡しでもあります。元のMicronトランジスタから今日の3NMプロセスまで、フォトリストの進化は、半導体業界の精密革命の歴史とほぼ同等です。

I,フォトレジスト

フォトレジストの本質

関数：

パターンキャリア：マスク上の設計パターンをシリコンウェーハの表面に転送します。

保護障壁：エッチングまたはイオン移植プロセス中に特定の領域を保護します。

精度スケール：最小機械加工可能な線幅（つまり解像度）を直接決定します。

300 mmウェーハのフォトレジストの厚さは通常、50-200ナノメートルであり、これはプラスチックラップよりも1、{3}}倍の薄いサッカー場に塗料の層を均等に適用することに相当します。精度の要件は非常に要求が厳しいため、±1ナノメートル内のフィルムの厚さの変動を制御する必要さえあります。

ii,フォトレジストの構成

現代のフォトレジストはさまざまな機能成分で構成されており、その構成には::

構成	関数	典型的な物質
樹脂マトリックス	機械的強度とエッチング抵抗を決定するコロイド骨格を形成します	フェノール樹脂（陰性接着剤）、ポリヒドロキシスティレン（陽性接着剤）
増感剤	吸収光子は化学反応を開始します	ジアゾナフソキノン、（DNQ）、光酸産生剤（PAG）
溶媒	粘度を調整して、均一なスピンコーティングを実現します	プロピレングリコールメチルエーテルアセテート（PGMEA）
添加剤	安定性、表面の濡れ性などを改善します	界面活性剤、安定剤

ポジティブ対Nエグティブ:

（ポジティブフォトレジスト）：・露出した領域は光測定反応を受け、発達中に溶解し、暴露された領域のパターンが残ります。より高い解像度、先進的な高度なプロセス。

（ネガティブフォトレジスト）：・露出した領域は架橋および硬化され、発生中に曝露エリアが保持されます。プロセスは簡単ですが、解像度は限られており、ほとんどがパッケージなどの粗いラインプロセスに使用されます。

iii,暴露化学

特定の光の波長（UV、深い紫外線、または極端なUV）がマスクに浸透し、フォトレジストに当たると、分子レベルでの「光と影の魔法」は瞬時にあります。

暴露前：ジアゾナフソキノン（DNQ）は溶解度阻害剤として作用し、樹脂にしっかりと結合して、コロイドをアルカリの開発者に不溶性にします。

o暴露のモーメント：DNQは光子（通常365 nm I-Lineまたは248 nm KRFレーザー）を吸収し、インダーンカルボン酸を形成して窒素を放出するために分解します。

o発達段階：得られるカルボン酸は、暴露領域をアルカリ性と可溶性にします。これは、マスクと同じパターンを形成するために、四酸化水酸化物（TMAH）溶液で正確に除去されます。
負の接着剤

曝露トリガー：UV光は光イニティエーター（ベンゾフェノンなど）を活性化して活性フリーラジカルを生成します

連鎖反応：フリーラジカルは樹脂の二重結合を攻撃し、分子間の架橋をトリガーして3次元ネットワーク構造を形成します。

開発のコントラスト：架橋領域は溶媒では安定したままで、暴露された部分は溶解し、パターンはマスクに逆転します。

化学増幅接着剤（車）

単一光子トリガー：極端な紫外線（EUV、13.5 nm）の光子は、PAG（たとえば、トリヘニルマトニウム塩）を発生させます。

酸触媒鎖反応：ベーキング後（PEB）段階の酸拡散樹脂脱保護反応（例えば、Tert-Butoxycarbonylグループの除去）を触媒し、酸性分子ごとの数千の反応を引き起こし、感度を大幅に増加させる：

解像度の飛躍：このメカニズムにより、EUVゲルは10mj/cm²の用量で露出し、7nm未満のプロセスをサポートします。