Photolithography (노광공정)

 

1. Basic Process Flow

노광공정은 크게 다음의 과정을 합친것을 총칭한다.

Process Flow	Description	비고
1. Wafer prep	Substrate cleaning& dehydration bake	Hydrofluoric acid(불산), 혹은 DI Water(증류수)를 이용
2. PR coat	- Negative PR: 빛을 받은 부분이 남는다.    - Positive PR: 빛을 받은 부분이 없어진다.	Photoresist(감광액, 포토레지스트)는 다음의 성분으로 이루어져 있다.    - Photoactive agent: 빛을 받아 화학반응을 일으키는 분자 (전체 PR의 5%정도)    - Polymer: Baking시 굳어서 Barrier 역할을 해준다.    - Solvent: 감응제와 고분자를 용해한 용액 거의 모든 특성에서 Negative PR이 우세하지만, Minimum Feature의 경우 Positive PR이 우세하기에 VLSI에서는 Positive PR이 자주 쓰인다.
3. Soft baking	solvent evaporation (90-110°C)
4. Exposing pattern
5. Developing PR
6. Hard baking
7. Etch/Implant
8. Lift-off/Strip

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2. Light Sources& Wavelength Evolution

2.1. Hg Arc Lamp (Mercury Lamp) (~1990s)

수은 증기를 봉입한 유리관 내부의 두 전극 사이에 고전압 아크 방전을 인가하여 빛을 발생시키는 광원이다. 스펙트럼 특성상 DUV 영역(200~300 nm)에서는 출력이 낮은 반면, UV 영역(300~400 nm)에서는 수은 원자의 에너지 전이에 의한 강한 방출선이 313, 365, 405, 436 nm에 집중적으로 나타난다. 리소그래피에서는 단일 파장을 사용하는 것이 광학계 설계에 유리하므로, 출력부에 협대역 필터를 장착하여 원하는 단일 피크만을 선택한다. 가장 일반적으로 사용된 선택은 436 nm(g-line)과 365 nm(i-line)이다.

g/i-line 노광에 사용되는 포토레지스트는 DNQ(Diazonaphthoquinone)와 Novolac 폴리머를 기반으로 한다. 여기서 DNQ는 광활성 화합물(PAC, Photoactive Compound)로 기능하며, UV 노광을 받으면 indene carboxylic acid로 광화학적으로 변환된다. 생성된 산은 수계 염기 현상액(aqueous base developer)에 용해되어 노광 영역이 제거되는 포지티브 톤 패터닝이 이루어진다. 이 반응은 광자 1개당 분자 1개가 반응하는 1:1 양자 효율(single photon absorption)을 가지므로 감도가 낮아 필요 노광 dose가 100~200 mJ/cm²으로 높으며, 이로 인해 해상도 한계는 약 0.5 µm 수준에 머문다.

2.2. Excimer Laser (DUV)

엑시머 레이저는 들뜬 상태에서만 결합이 가능한 희가스-할로겐 분자(excimer)의 방출 전이를 이용한 광원으로, 단일 파장의 고출력 펄스광을 제공한다. 리소그래피에서 사용되는 주요 파장은 KrF(248 nm), ArF(193 nm), F₂(157 nm)이며, 반복률 수 kHz의 펄스 방전 방식으로 동작한다. 단일 파장 특성 덕분에 Hg 램프 대비 광학계 설계가 훨씬 단순해지고, 색수차 문제에서 자유롭다는 장점이 있다. F₂(157 nm)는 공기 중에서도 강하게 흡수되어 광학계 전체를 질소 퍼지 환경으로 유지해야 하는 등 운용 난이도가 높아 실제 양산에는 채택되지 못했다.

DUV 엑시머 레이저용 레지스트로는 CAR(Chemically Amplified Resist)이 도입되었다. PAG(Photo-Acid Generator)와 폴리머 매트릭스로 구성되며, DUV 광자가 PAG와 반응하여 H⁺(산)를 생성한다. 이후 PEB(Post-Exposure Bake, ~120 °C) 과정에서 H⁺가 PHS 폴리머의 t-BOC 차단기(blocking group)를 촉매적으로 절단하고, H⁺는 반응 후 재생되어 수십~수백 회의 연쇄 반응을 구동한다. 차단기가 제거된 PHS는 TMAH 현상액에 용해된다. 이 화학 증폭 메커니즘으로 인해 필요 dose가 20~40 mJ/cm²으로 DNQ 대비 약 5배 감도가 향상된다.

2.3. ArF Immersion

ArF 건식 시스템의 NA 한계를 극복하기 위해 렌즈 최하단과 웨이퍼 사이의 공간을 초순수(DI water, n ≈ 1.44)로 채운 방식이다. NA = n·sinθ 관계에 따라 매질의 굴절률이 높아지면 동일한 개구각에서 더 큰 NA를 확보할 수 있으며, 이를 통해 NA를 최대 1.35까지 높일 수 있다. 결과적으로 유효 파장이 193/1.44 ≈ 134 nm로 단축되어 건식 ArF 대비 해상도가 유의미하게 향상된다. 고속 스캔 중 물의 누출 방지를 위한 이머전 후드 설계와 웨이퍼 표면의 소수성 처리가 핵심 공정 과제이며, 현재도 EUV와 병행하여 비임계층 노광에 광범위하게 사용된다.

2.4. EUV (Sn Plasma)

CO₂ 레이저를 고속으로 분사되는 주석(Sn) 액적에 펄스 조사하여 고온 플라즈마를 형성하고, 이 플라즈마에서 방출되는 13.5 nm 파장의 EUV 광자를 광원으로 활용한다. EUV 광자는 에너지가 92 eV에 달해 공기를 포함한 사실상 모든 물질에 흡수되므로, 시스템 전체가 진공 환경에서 동작해야 하며 광학계도 굴절계가 아닌 Mo/Si 다층 반사경 기반의 전반사 구조를 채택한다. 광원에서 생성된 EUV 광자의 98% 이상이 광학 경로 내에서 흡수되어 실제 웨이퍼에 도달하는 비율이 극히 낮으므로, 충분한 처리량을 확보하려면 광원 출력이 250 W 이상이어야 한다.

레지스트 측면에서는 CAR 화학이 기본적으로 유지되지만, EUV 광자와의 상호작용 메커니즘이 DUV와 근본적으로 다르다. EUV 광자 흡수 시 분자 들뜸이 아닌 광이온화(photoionization)가 일어나 전자가 방출되며, 방출된 2차 전자(70~80 eV, 이동거리 2~4 nm)가 PAG를 활성화하여 산을 생성한다. 광자 1개당 복수의 PAG 활성화가 가능하여 이론적 감도는 높지만, 피처당 광자 수가 ~10² 수준으로 낮아 포아송 통계에 의한 stochastic shot noise가 LCDU(Local CD Uniformity) 저하로 이어지는 것이 현재 가장 큰 과제이다. 이를 해결하기 위해 HfOx, SnOx 기반 금속산화물 나노입자 레지스트가 대안으로 연구되고 있다. 또한 EUV 시스템의 얕은 DOF로 인해 레지스트 두께를 얇게 유지해야 하므로, 후속 식각에 대한 내성을 확보하기 위해 하드마스크의 병용이 필수적이다.

2.5. X-ray (~1 nm)

X선은 파장이 ~1 nm 수준으로 매우 짧아 이론적으로는 극히 미세한 패턴 형성이 가능하다. 그러나 에너지가 너무 높아 포토레지스트 층을 거의 흡수 없이 투과해버리므로, 레지스트 내에서 충분한 광화학 반응을 유도하지 못한다. 즉, 노광에 필요한 에너지가 레지스트에 효과적으로 전달되지 않아 실질적인 패터닝 광원으로 사용할 수 없으며, 이 때문에 반도체 리소그래피 광원의 파장 단축 로드맵에서 X선은 배제되어 있다.

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3. Resolution: Rayleigh Criterion& NA

해상도(Resolution)는 두 개의 피사체를 따로 인식할 수 있는 광학적인 능력을 의미한다. 두 피사체가 멀리 떨어져 있으면 쉽게 구분하지만, 가까워지면 구분하기 어려워진다. 두 점 사이의 구분할 수 없게 되는 거리가 바로 해상도이다. 
이러한 해상도의 문제는 사람의 눈뿐만 아니라 카메라 렌즈, 현미경, 그리고 반도체 리소그래피 시스템에서도 동일하게 발생한다. 이는 모든 시스템이 빛을 사용하기 때문이며, 해상도의 문제는 결국 빛의 본질과 연결된다.

3.1. 빛의 회절과 해상도의 한계

빛은 항상 직진하는 것은 아니며, 좁은 슬릿이나 구멍을 지나갈 때 넓게 퍼지는 회절 현상이 발생한다. 바로 이 회절 현상이 해상도의 근본적인 한계를 만든다. 물결파가 좁은 두 개의 틈을 지나 퍼져나가 간섭하여 띠 모양의 회절 패턴을 만드는 것처럼, 빛도 좁은 구조를 만나면 퍼져나가 에어리 디스크(Airy disk)라는 동심원 패턴을 만든다. 에어리 디스크는 가운데 가장 밝은 빛(중앙 최대값)과 그 주변의 밝기가 점차 줄어드는 독특한 패턴을 가진다. 두 개의 점이 만드는 빛의 회절 패턴은 실제로는 퍼진 에어리 디스크 패턴이며, 두 점이 가까워지면 이 에어리 디스크 패턴들이 중첩된다. 두 에어리 디스크 패턴의 중앙 최대값이 중첩되어 하나로 보이면, 더 이상 두 개의 점을 구분할 수 없게 된다. 레일리(Rayleigh)는 해상도의 기준을 제시했는데, 이는 한 점의 중앙 최대값이 다른 점의 에어리 디스크 회절 패턴의 첫 번째 어두워지는 영역과 같아지는 순간을 의미한다. 이 거리를 해상도 R이라고 정의하며, 구분할 수 있는 두 피사체 간의 최소 거리로 본다. 레일리의 해석에 따르면, 해상도 R은 빛의 파장($\lambda$)에 비례하고, 개구수(NA, Numerical Aperture)의 역수에 비례한다. 

파장은 빛이 반복되는 하나의 거리이며, 파장이 짧을수록 빛이 회절에 의해 덜 퍼져 더 정밀한 구조를 인식할 수 있다. 따라서 좋은 해상도를 얻기 위해서는 파장이 짧은 빛이 필요하다. 이는 반도체 산업에서 끊임없이 광원의 파장을 줄여온 이유이며, 365nm(i-line)에서 13.5nm(EUV)까지 파장을 극단적으로 줄여왔다. NA를 키우면 해상도 R은 반비례하므로 좋은 해상도를 얻을 수 있다. NA는 렌즈가 받아들일 수 있는 최고 각도인 수강 각도($\alpha$)의 사인 값에 빛이 굴절하는 매질의 굴절률(n)을 곱한 값이다. ($\mathrm{NA} = n \times \sin (\alpha)$). NA를 크게 만들기 위해서는 수강 각도(α)를 키워야 하며, 이를 위해 큰 구경의 렌즈가 필요하다. 또한, 굴절률(n)을 키우는 방법도 있는데, 공기(n=1) 대신 물(n≈1.33)을 사용하면 NA값이 커지고 해상도가 작아진다. 렌즈와 웨이퍼 사이에 물을 넣어 NA를 구현하는 것을 머지드 리소그래피(Merged Lithography)라고 한다. 

Resolution과 관련하여서는, 아래의 두 식이 가장 많이 쓰인다.

$ \mathrm{CD} =  \cfrac{ k_1 \times \lambda}{\mathrm{NA} }$ 

$\mathrm{DOF} = \cfrac{ k_2 \times \lambda }{ \mathrm{NA}^2 }$

3.1. CD (= Critical Dimension)

리소그래피 공정에서 패터닝 가능한 최소 선폭을 의미한다. CD는 파장과 공정 인자에 비례하고 NA에 반비례한다. 리소그래피 기술 발전의 궁극적인 목표는 CD를 세대마다 지속적으로 줄여나가는 것이며, 이것이 곧 Moore's Law의 물리적 구현이다.

3.2. $k_1$

학계와 공정 조건의 완성도를 나타내는 무차원 인자로, OPC, PSM, off-axis illumination 등 다양한 해상도 향상 기법(RET)을 적용할수록 값이 감소한다. 회절 이론에 의한 물리적 하한은 0.25이며, 이 이하로는 단일 노광으로 패턴 형성이 불가능하다. 실제 양산 공정에서는 0.28~0.6 사이의 값이 사용되며, 값이 낮을수록 공정 마진이 좁아져 defect 및 수율 관리가 어려워진다.

3.3. $\lambda$

CD는 파장에 정비례하므로, 더 짧은 파장을 사용할수록 더 미세한 패턴 구현이 가능하다. 역사적으로 g-line(436 nm) → i-line(365 nm) → KrF(248 nm) → ArF(193 nm) 순으로 파장이 단축되어 왔으며, 현재 최첨단 노드에서는 EUV(13.5 nm)가 도입되고 있다. EUV는 ArF 대비 파장이 약 14배 짧으므로, 다른 조건이 동일하다면 14배 더 미세한 CD를 이론적으로 구현할 수 있다. 다만 EUV 광자는 에너지가 92 eV에 달해 거의 모든 물질에 흡수되기 때문에, 전반사 광학계와 진공 환경이 필수적으로 요구된다는 점에서 시스템 복잡도가 크게 증가한다.

3.4. NA (= Numerical Aperture)

$\mathrm{NA} = n\times \sin \theta$로 로 정의되며, 렌즈가 수집할 수 있는 회절광의 각도 범위를 나타낸다. NA가 클수록 더 많은 고차 회절광을 포집하여 해상도가 향상된다. 건식(dry) 시스템에서는 매질이 공기(n≈1)이므로 NA의 이론적 상한이 1이지만, ArF 이머전 리소그래피에서는 렌즈와 웨이퍼 사이에 순수(DI water, n≈1.44)를 채워 유효 NA를 최대 1.35까지 높인다. High-NA EUV 시스템은 NA = 0.55를 목표로 하며, 이는 현행 EUV(NA = 0.33) 대비 CD를 약 40% 줄일 수 있다.

3.5. DOF (=Depth of Focus)

허용 가능한 초점 이탈 범위, 즉 focus budget을 의미한다. DOF는 NA²에 반비례하기 때문에, NA를 높여 해상도를 향상시킬수록 DOF는 급격히 감소한다. 예를 들어 High-NA EUV에서는 DOF가 수십 nm 수준으로 줄어들어, 웨이퍼 표면의 국소적인 roughness나 전체적인 flatness가 노광 품질에 직접적인 영향을 미치게 된다. 이에 따라 웨이퍼 제조 단계에서의 표면 평탄화 공정과 스캐너의 실시간 초점 보정(leveling) 기술이 함께 중요해진다.

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4. Resolution Enhancement Techniques (RET)

4.1. Optical Proximity Correction (OPC)

마스크에 설계된 이상적인 패턴은 실제 웨이퍼에 그대로 전사되지 않는다. 빛이 마스크의 미세 개구부를 통과할 때 회절이 발생하고, 이로 인해 코너가 둥글어지거나 라인 끝단이 수축하는 등의 왜곡이 필연적으로 나타난다. OPC는 이러한 회절 유발 왜곡을 사전에 보상하기 위해 마스크 형상 자체를 의도적으로 변형하는 기법이다. 구체적으로는 코너에 세리프(serif)를 추가하거나, 주변 패턴의 간섭 효과를 고려한 Sub-Resolution Assist Feature(SRAF)를 삽입하여 원하는 웨이퍼 형상을 역산적으로 구현한다. 최신 공정에서는 ILT(Inverse Lithography Technology)와 머신러닝을 결합하여 최적 마스크 형상을 도출하며, 이 과정에서 요구되는 연산량이 방대하여 DTCO(Design-Technology Co-Optimization) 관점의 대규모 컴퓨팅 인프라가 필수적이다.

4.2. Phase-Shift Mask (PSM)

기존 이진(binary) 마스크에서는 인접한 투명 영역을 통과한 빛이 보강 간섭을 일으켜 경계의 명암 대비(contrast)가 저하된다. PSM은 인접한 투명 영역 중 하나에 위상 지연 소재를 삽입하여 통과광의 위상을 180° 반전시킴으로써, 경계에서 상쇄 간섭이 발생하도록 유도한다. 그 결과 에지 부근의 광강도가 급격히 떨어져 더 선명한 패턴 경계를 형성할 수 있다. 구현 방식에 따라 인접 개구부를 교대로 위상 반전시키는 Alternating PSM과, 크롬 흡수체 대신 부분 투과·위상 지연 소재(Cr-less)를 사용하는 Attenuated PSM(AttPSM)으로 나뉜다. AttPSM은 제조가 상대적으로 용이하여 양산에 널리 활용된다.

4.3. Off-Axis / Köhler Illumination

조명계의 광원 형상을 조절하여 회절광의 집광 효율을 높이는 기법이다. 축상(on-axis) 조명에서는 0차 및 ±1차 회절광을 동시에 포집하기 어렵지만, 광원을 환형(annular), 쌍극(dipole), 사극(quadrupole) 형태로 성형하면 특정 방향의 패턴에 대해 ±1차 회절광을 렌즈 내로 효과적으로 수집할 수 있다. 이를 통해 이미지 대비가 향상되고 k₁을 낮출 수 있으며, 실제 공정에서는 OPC와 병용하여 시너지를 극대화한다. Köhler 조명은 광원의 각 점이 웨이퍼면을 균일하게 조사하도록 설계된 광학 배치로, 균일한 조도 분포를 보장한다는 점에서 현대 스캐너의 표준 조명 구조로 자리잡고 있다.

4.4. Immersion Lithography

Rayleigh 식에서 NA = n·sinθ이므로, 렌즈와 웨이퍼 사이의 매질 굴절률 n을 높이면 NA를 증가시킬 수 있다. ArF 이머전 리소그래피는 이 공간을 초순수(DI water, n ≈ 1.44)로 채움으로써 유효 파장을 193/1.44 ≈ 134 nm으로 단축하고, NA를 최대 1.35까지 확장한다. 건식(dry) ArF 시스템의 NA 상한이 공기의 굴절률(n ≈ 1)로 인해 사실상 1 미만에 머무는 것과 대조적이다. 이머전 시스템에서는 고속 스캐닝 중 물이 누출되지 않도록 하는 유체 봉지(immersion hood) 설계와, 웨이퍼 표면의 소수성 코팅이 중요한 공정 과제가 된다. 현재 193 nm 이머전은 EUV 도입 전까지 가장 광범위하게 사용된 최첨단 노광 기술이며, 여전히 EUV와 병행하여 비임계층(non-critical layer) 노광에 활용된다.

4.5. Multi-Patterning (LELE/LFLE)

단일 노광으로 구현 가능한 피치 한계를 극복하기 위해, 하나의 마스크 레이어를 2~4회의 분리된 노광-식각 사이클로 나누어 패터닝하는 기법이다. 대표적인 구현 방식인 LELE(Litho-Etch-Litho-Etch)는 첫 번째 노광과 식각으로 패턴의 절반을 형성하고, 두 번째 노광과 식각으로 나머지 절반을 채워 넣는 방식으로 피치를 절반으로 줄인다. 이를 3회, 4회로 확장한 Triple/Quadruple Patterning은 14~7 nm 노드에서 임계층 패터닝에 광범위하게 적용되었다. 다만 노광 횟수가 증가할수록 오버레이 오차가 누적되고 공정 비용 및 사이클 타임이 급증하는 한계가 있으며, 이것이 EUV 전환의 주요 동인 중 하나였다.

4.6. SADP (Self-Aligned Double Patterning)

LELE의 오버레이 오차 문제를 근본적으로 회피하기 위해 고안된 기법으로, 리소그래피 정렬에 의존하지 않고 박막 증착과 식각만으로 피치를 절반으로 줄인다. 구체적인 공정 흐름은 다음과 같다. 먼저 통상적인 리소그래피로 mandrel 패턴을 형성한 뒤, 그 위에 컨포멀(conformal)하게 스페이서 소재(보통 SiO₂ 또는 Si₃N₄)를 증착한다. 이방성 식각으로 스페이서를 측벽에만 남긴 후 mandrel을 선택적으로 제거하면, 원래 mandrel 피치의 절반에 해당하는 스페이서 패턴이 자기정렬(self-aligned) 방식으로 형성된다. 이 과정을 두 번 반복하는 SAQP(Self-Aligned Quadruple Patterning)로 피치를 4분의 1까지 줄이는 것도 가능하다. 패턴 밀도가 높아질수록 스페이서 두께 균일도와 EPE(Edge Placement Error) 제어가 수율을 결정하는 핵심 변수가 된다.

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5. EUV Lithography ($\lambda = 13.5 nm $)

EUV 리소그래피는 13.5 nm 파장의 극자외선을 사용하는 차세대 노광 기술이다. 광원은 CO₂ 레이저를 소형 주석(Sn) 액적에 펄스 조사하여 생성된 고온 플라즈마에서 92 eV 에너지의 EUV 광자를 방출하는 방식을 사용한다.

EUV 광자는 사실상 모든 물질에 흡수되기 때문에 기존 DUV 시스템과 달리 굴절 광학계를 사용할 수 없다. 대신 Mo/Si 다층 박막(40~50 주기, 주기 6.8 nm)으로 구성된 브래그 반사경을 광학계 전체에 적용한 전반사(all-reflective) 구조를 채택하며, 동일한 이유로 시스템 전체가 진공 환경에서 동작한다. 마스크 역시 반사형으로, Mo/Si 다층막 위에 TaN 흡수체를 패터닝한 구조이며 4× 축소 노광 방식을 사용한다.

펠리클은 마스크 오염 방지를 위해 50 nm 두께의 폴리실리콘 또는 SiNₓ 박막을 사용하며, EUV 투과율은 약 90%이다. 그러나 250 W급 EUV 출력이 통과할 때 펠리클 온도가 최대 ~1000 °C까지 상승하여 소재 내구성이 핵심 과제로 남아 있다.

처리량 측면에서 현행 ASML NXE 시스템은 시간당 125장, High-NA EUV(EXE 시리즈) 목표치는 시간당 약 90장이다. 오버레이 정확도는 1~2 nm 수준이다. 다만 광원에서 생성된 EUV 광자 중 실제로 웨이퍼에 도달하는 비율은 약 2%에 불과한데, 이는 다수의 반사경을 거치는 과정에서 각 미러가 절반 이하의 반사율을 가지기 때문이다. 따라서 DUV 대비 광원 출력이 ~10배 이상 높아야 실용적인 처리량을 확보할 수 있다.

현재 리소그래피 업계의 최전선은 크게 여섯 가지 방향으로 전개되고 있다.

High-NA EUV (0.55 NA) ASML EXE:5000은 기존 EUV 시스템의 NA를 0.33에서 0.55로 높인 차세대 장비로, 이론적으로 ~8 nm 수준의 CD 구현이 가능하다. 비구면 아나모픽 광학계(4×8 배율)를 채택하며, 현재 IMEC, Intel, TSMC에서 검증이 진행 중이다. HVM 적용은 2025~2026년으로 예상된다.

EUV Multi-Patterning 단일 EUV 노광은 ~13 nm 피치가 한계이므로, EUV 이중 패터닝(LEUP) 방식으로 ~10 nm 피치까지 확장하는 접근이 주류가 되고 있다. TSMC N2 및 Samsung 3GAE 노드에서 EUV SADP가 이미 적용 중이다.

Stochastic Defects & Shot Noise EUV는 피처당 광자 수가 ~10² 수준으로 낮아 포아송 통계에 따른 국소 CD 편차(LCDU)가 심각한 문제로 부각된다. 이를 해결하기 위해 Inpria의 HfOx 기반 금속산화물 레지스트처럼 감도-해상도-라인엣지러프니스(RLS) 트레이드오프를 개선하는 신소재 레지스트 연구가 활발하다.

Nanoimprint (NIL / EUV-NIL) Canon FPA-1200NZ2C는 UV 경화 방식의 1:1 임프린트로 10 nm 이하 피처를 저비용으로 구현한다. KIOXIA가 NAND 적용을 추진 중이며, 로직 HVM을 위한 R&D도 진행되고 있다. 현재 가장 큰 병목은 HOYA의 템플릿 공급 능력이다.

Computational Lithography (AI-driven OPC) 머신러닝 기반 ILT(역 리소그래피 기술) 및 OPC 연산 속도가 기존 대비 10~100배 향상되었다. SEM 컨투어 데이터로 학습된 신경망을 활용하며, NVIDIA cuLitho가 TSMC·ASML에 공식 채택되었다.

2D Material & CFET Lithography Challenges 단층 MoS₂/WSe₂ 채널(<1 nm 바디)을 사용하는 GAA CFET 구조에서는 극도로 얇은 포토레지스트와 ~0.5 nm 수준의 BEOL 오버레이 정확도가 요구된다. Samsung은 IEDM 2024에서 EUV 리소그래피 기반 All-ALD CFET 공정을 발표하며 이 방향의 실현 가능성을 제시했다.

 

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Elipsometry (Optical Method)

두께, 굴절률 측정에 매우 널리 사용되는 장비로서,  Å의 오차범위를 가지며 비싸다.

Alpha-step (Contact Method)

표면을 긁어나가면서 검사하는 장비로서, nm의 오차범위를 가지며 쉽고 싸다.

Lift off

Etching(Substracting)이 아닌 Additive technique

PR development 이후에 metal을 그 위에 쌓고 PR을 제거하면, PR 위에 있던 meta은 같이 없어지며 substrate에 붙어있던 metal만 남는다.

(-) Unwanted parts of metal layer가 붙을 수 있음.

(-) The creation of high edge

(-) Re-deposition

Lithography - Removal of Photoresist

Etchin 완료 후 Mask로 사용한 PR을 제거하는 과정이다.

Wet Stripping

1. Nonmetallized Surfaces: Sulfuric Acid(황산), Hydrogen Peroxide(과산화수소)

2. Metallized Surfaces: Acetone, NMP, Alkaline solutions, Commercial Remover

 

Dry Stripping

1. Burning PR in an oxygen plasma system

Wet Stripping과 비교시
   - Fewer disposal problems, Fewer toxic chemcials, Better control than wet stripping
   - Inefficient in case of metal surfaces, Radation damage on circuit

2. Chemical 이용 이후에 Polymer 남아있는 경우에도 사용