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| - 포토레지스트(photoresist)는 얇은 막으로 만들어 빛을 쐬면 내약품성(耐藥品性)이 큰 경질막이다. 포토레지스트(PR)는 자외선을 쪼이면 그 특성이 변하는데 그 성질을 반도체 공정 등에 이용한다. 포토 레지스트(레지스트)는 리소그라피 공정에서 사용되는 감광성 수지이며 반도체 디바이스의 미세화를 가능케 해주는 재료이다. 레지스트는 지금까지 미세화를 위한 노광 장치의 광원의 단파장화와 새로운 리소그라피 프로세스의 도입에 대응해 왔다. 현재로서는 액침 노광 기술에 의하여 하프피치 40nm의 패턴을 형성할 수 있는 단계에 이르고 있다. 더블패터닝이나 EUV 노광이라는 차세대 리소그라피 기술에 대응하는 레지스트의 개발도 착실하게 진행되고 있다. 노광 광원의 단파장화는 436nm(g선), 365nm(i선), 248nm(KrF 엑시머 레이저), 193nm(ArF 엑시머 레이저)로 진행되어 왔다. 일반적으로 레지스트같은 유기재료는 노광 파장이 짧아지면 광흡수가 크게 된다. 그 결과, 노광 시에 레지스트 중에 형성되는 광학상이 변형된다. 우리는 이것을 피하기 위하여 노광 파장에 맞추어 베이스 수지를 개량하고 광흡수를 억제해 왔다. g선이나 i선의 세대에서는 베이스 수지에 노보락 수지를 사용했다. KrF 세대에서는 노광 파장에서의 노보락 수지의 광흡수가 크게 되기 때문에 이 파장에서의 광흡수가 작은 폴리히드로키시스틸렌(PHS)수지로 바꾸었다. 이어서 ArF세대에서는 베이스 수지 중의 벤? 고리의 노광 파장에서 광흡수가 크게 되어 벤? 고리을 제거했다. 벤? 고리는 에칭 내성을 높이는 기능을 갖고 있어서 레지스트에서 제거하는 것은 큰 도전이었다. 현재로서는 벤? 고리를 포함하지 않는 아크릴 수지를 베이스로 아다만탄 등의 환상 화합물(지환식 화합물)을 측면 사슬에 붙여서 에칭 내성을 높인 수지를 사용하고 있다. 노광이 KrF 엑시머 레이저로 바뀌는 때에는 레지스트에 또 하나 큰 변경을 추가했다. 광강도의 저하에 대응하기 위하여 종래의 레지스트와 비교하여 고감도의 화학 증폭형 레지스트를 도입한 것이다. 이 레지스트는 광산 발생제(PGA)로 부르는 감광제를 포함, 빛을 흡수하면 감광제가 산을 발생한다. 이 산이 촉매가 되어 베이크 공정에서 수지 측면 고리에 차례로 수산기가 생기고 레지스트가 알카리 현상액에 녹게 되는 것이다. 하나의 산이 촉매 되어 복수의 수산기 생성 반응을 요구하기 때문에 레지스트의 고감도산과 고 콘트라스트화가 가능하게 된다. 화학 증폭형 레지스트는 ArF세대에서도 계속 채용되고 있다. 현재 LSI제조에 널리 이용되고 있는 ArF 레지스트에는 주로 4개의 기술과제가 있다. 1.
* 레지스트 제조공정에서의 불순물 혼입의 억제: 레지스트 제조공정에서는 잡티나 금속의 혼입을 가능한 한 줄이지 않으면 안된다. 특히 ArF레지스트에서는 높은 순정도가 요구되고 있다. 따라서 모든 제조 공정을 클린룸 안에서 실시하고 원료의 준비, 혼합과 용해, 여과, 충전의 각 공정을 엄밀하게 관리하고 있다. 예를 들어 첨단 ArF 레지스트의 여과 공정에서는 구경이 수십nm인 필터를 여과의 조건을 엄밀하게 제어하여 사용한다. 나아가서 레지스트의 감도나 해상도의 평가에서는 디바이스 제조에 사용하는 것과 같은 노광장치와 계측장치를 사용하여 제조 로트 그 자체의 성능 편차를 억제하고 있다. 2.
* LWR(line width roughness)의 억제 :LWR은 레지스트 패턴 폭의 아주 적은 편차이다. 트렌지스트 성능의 편차나 배선저항을 증가키기기 위하여 3 델타 치에서 패턴 폭의 10% 이하로 억제하지 않으면 안된다. 레지스트 막은 수십nm 직경의 수지립자의 중첩으로 구성되어 있다. 따라서 우리는 수지의 구조와 분자량을 고려하여 LWR을 억제하는 대응을 진행시키고 있다. 3.
* 패턴 결함의 억제 :미세화에 동반하여 인접한 패턴의 레지스트가 이어지는 '숏 브릿지'로 부르는 패턴 결함이 생긴다. LWR과 마찬가지로 레지스트의 설계 단계에서 수지의 구조와 분자량을 고려하는 것이 중요하게 된다. 4.
* 에칭의 프로세스 여유도의 향상 등이다. 첨단 ArF 레지스트에서는 주로 2가지 요인으로 에칭의 프로세스 여유도를 확보하기 어렵게 되어 있다. 첫째는 노광파장에서의 광흡수를 억제기 위하여 조성을 바꾸는 것으로 에칭내성이 저하한 것, 둘째로 패턴이 현상 시에 망가지는 것을 피하기 위하여 레지스트의 막두께를 얇게 하고 있는 것이다. 따라서 에칭 여유도를 확보하기 위하여 하드 마스크 프로세스가 도입되었다. 레지스트와는 다른 유기재료를 에칭의 마스크로서 사용한다. 이에 따라서 레지스트 메이커는 해상 성능의 향상에 개발의 비중을 두게 되었다. 하프 피치 32nm를 목표로 차세대 리소그라피 기술의 후보로는 더블패터닝, EUV 노광, 고굴절률 액침, 마스트레스 리소그라피, 나노임프란트가 있다. 이 중에서 현시점에서 가장 완성도가 높은 것은 더블패터닝이다. EUV 노광은 노광장치와 레지스트 마스크 등의 주변기술에 많은 과제를 남기고 있다. 레지스트에 대해서는 ArF용의 약 4배의 고감도 외에 높은 해상도와 작은 라프네스의 양쪽 모두 해결이 요구되어 허들은 높다. 마스크레스 리소그라피는 스뤂훗의 향상이 과제이다. 나노 임프란트는 LSI메이커가 양호한 더블 패터닝 결과를 보고했다는 것으로 주목이 높아지고 있다. 다만 현재로서는 스뤂훗이 낮고 앞으로 보다 진보된 기술 혁신이 필요하다.미디어:Example.ogg 분류:반도체 분류:반도체 재료 분류:리소그라피
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