光リソグラフィーとは

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、シリコンで作られた平らなウェーハは、集積回路を作成するためにパターンでエッチングされます。 通常、このプロセスでは、化学レジスト材料でウェーハをコーティングします。 その後、レジストが除去されて回路パターンが現れ、表面がエッチングされます。 レジストを除去する方法には、感光性レジストを可視光線または紫外線（UV）に露光することが含まれます。これは、光リソグラフィーという用語の由来です。

光リソグラフィーの主な要因は光です。 写真と同様に、このプロセスでは、パターン化された表面を作成するために、光に敏感な化学物質を光線にさらします。 ただし、写真とは異なり、リソグラフィは通常、可視光線、またはより一般的には紫外線の集束ビームを使用して、シリコンウェーハ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、化学レジスト材料でウェーハの表面をコーティングすることです。 この粘性液体は、ウエハー上に感光性フィルムを作成します。 レジストには、ポジとネガの2種類があります。 ポジ型レジストは、光にさらされるすべての領域で現像液に溶解し、ネガ型レジストは光が当たらない領域で溶解します。 ネガティブレジストは、ポジよりも現像液でゆがむ可能性が低いため、このプロセスで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。 このプロセスの目標は、ウェーハ上にパターンを作成することです。そのため、光はウェーハ全体に均一に放射されません。 多くの場合ガラス製のフォトマスクは、通常、開発者が露出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の焦点を合わ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。 まず、光を直接ブロックするために、それらをウェーハに押し付けることができます。 これはコンタクト印刷と呼ばれます 。 マスクまたはウェーハの欠陥により、レジスト表面に光が照射され、パターンの解像度が妨げられることがあります。

第二に、マスクはウェーハに近接して保持されますが、接触することはありません。 近接印刷と呼ばれるこのプロセスは、マスクの欠陥による干渉を減らし、マスクがコンタクト印刷に関連する余分な摩耗や裂け目を避けることも可能にします。 この技術は、マスクとウェーハの間に光の回折を生じさせる可能性があり、これもパターンの精度を低下させる可能性があります。

3番目の、最も一般的に使用される光学リソグ​​ラフィの手法は、 投影印刷と呼ばれます 。 このプロセスは、マスクをウェーハからより大きな距離に設定しますが、2つのレンズを使用して、光をターゲットにし、拡散を減らします。 通常、プロジェクション印刷では最高解像度のパターンが作成されます。

光学リソグ​​ラフィは、化学レジストが光にさらされた後の2つの最終ステップを含みます。 通常、ウェーハは現像液で洗浄され、ポジまたはネガのレジスト材料が除去されます。 次に、通常、レジストが覆われていないすべての領域でウェーハ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、他の部分が滑らかになります。