レジストの性能指標はどのレジストの主要な技術パラメータを含むか

レジストの性能指標と技術パラメータ

レジストの性能指標には、解像度、コントラスト、感度、粘性/粘度、粘着性、耐食性、表面張力、ピンホール、純度、熱プロセスなどが含まれる。

1、解像度

解像度 (resolution、R) は、リソグラフィプロセスで最小サイズの有用な画像を形成できる。シリコンウエハの表面に隣接するパターンの特徴を区別する能力である。解像度は通常、キーサイズ (CD、Critical Dimension) で測定されます。形成されたキーサイズが小さいほど、レジストの解像度が良くなる。この性質はレジスト材質自体の物理化学的性質に影響され、レジスト材料が現像中に収縮したり、ハード焼き中に流れたりしないようにしなければならない。そのため、リソグラフィ材料に良好な解像能力を持たせるためには、高分子基材と使用する現像剤を慎重に選択する必要がある。

2.コントラスト

コントラストとは、レジスト材料の露出前後の化学物質 (溶解度など) の変化の速度をいう。コントラストは、レジストがマスク版の上の明るい領域と暗い領域を区別する能力の測定基準と考えられ、照射強度はレジスト線と間隔のエッジ付近で滑らかに変化する。レジストのコントラストが大きいほど、ラインエッジが急になり、典型的なレジストのコントラストは2 ~ 4。理想的なレジストでは、このしきい値以上の露光量を受けると、レジストは完全に感光する逆に、全く感光しない。実際、レジストの露出しきい値には分布があり、この分布範囲が狭いほどレジストの性能が良くなる。

3.感度

感度 (未センティビティ) は、レジストに良好なパターンを生成するために必要な波長光の最小エネルギー値 (または最小露光量) である。単位: ピント/平方センチメートルまたはmJ/cm 2。レジストの感受性は波長がより短い深紫外光(DUV)、極深紫外光(EUV) などに特に重要である。マイナスゴムは通常5 ~ 15s時間の露出は、正の接着剤が遅く、その露出時間は負の接着剤の3 ~ 4倍です。

感度は、ある波長の光に対するレジスト材料の反応の程度を反映している。異なるレジストは異なる波長の光に対して選択的である。同時に、高い生産には短い露出時間が要求され、レジストに対する感度の要求もますます高まっている。通常、露光量をレジストの感度を測定する指標とし、露光量の値が小さいほど、レジストの感度が高いことを表している。I線レジスト材料の露光量は数百mJ/cm 2程度で、KrFとArFのレジスト材料は、その露光量は30と20mJ/cm 2程度である。感度はレジストのコントラスト曲線に反映されます。

4.粘度/粘度

粘度/粘度(Viscosity) はレジストの流動特性を測定するパラメータである。粘性はレジスト中の溶剤の減少とともに増加する高い粘性は厚いレジストを発生する小さな粘性ほど、均一なレジストの厚さがある。レジストの比重(SG、Specificグラビティ) はレジストの密度を測る指標である。レジスト中の固体含有量と関係がある。大きな比重はレジストに多くの固体が含まれていることを意味し、粘性がより高く、流動性がより悪い。粘度の単位: 泊(P、1P = 10-1Pa・s) 、レジストは一般的にセンチ泊(cP、1cP = 10-2P) で測定する。百分泊は絶対粘度である運動粘度率は、運動粘度率 = 絶対粘度/比重と定義される。単位: パーセントストークス (cst)= 1mm 2/s。多くのレジストメーカーはレジストの中で風向標を回す方法で粘度を測定している。

5.粘着性

粘着性(Adherence) はレジストが基板に付着する強度を表している。主にレジストの湿式腐食に対する抵抗力を測定する。レジスト自体の性質だけでなく、基板の性質や表面状況などと密接な関係がある。エッチング遮断層として、フォトレジスト層はウエハ表面とよく接着しなければならず、フォトリソグラフィ層のパターンをウエハ表面層に忠実に転写することができ、フォトレジストの接着性が不足するとシリコン表面のパターンが変形する。レジストの接着性は後続のプロセス (エッチング、イオン注入など) に耐えなければならない。通常、負の接着剤は正の接着剤よりも強い接着能力を持っている。

6.耐食性

耐食性 (Anti-etching; Etchingresistance) は、エッチング中のレジスト材料の抵抗力である。パターンがレジストからチップに移る過程で、レジスト材料は本来の特性を変えずに高エネルギーと高温(>150 ℃) に抵抗しなければならない。後続のエッチング工程で基板表面を保護する。耐熱安定性、耐エッチング能力、耐イオン衝撃能力。

湿式エッチングでは、回路パターンが印刷されたレジストは、シリコンウエハと一緒に化学エッチング液に入れて、何度も湿式エッチングを行う必要がある。レジストが強い耐食性を持っているだけで、エッチング液が所望の選択比で露出したパターンをエッチングすることを保証し、デバイスの性能をよりよく表現することができる。

乾式エッチングでは、例えば集積回路プロセスでトラップ領域とソースドレインゾーンのイオン注入を行う際に、回路パターンを保護する能力が必要であるそうしないと、レジストは注入環境で揮発して注入キャビティの真空度に影響を与えます。このとき注入されたイオンは回路製造プロセスで果たすべき役割を果たしず、デバイスの回路性能が阻害される。

7.表面張力

表面張力 (surface tension) とは、液体中の表面分子を液体本体内の分子間吸引力に引っ張ることである。レジストは比較的小さな表面張力を持って、レジストに良好な流動性と被覆を持たせなければならない。

8、ピンホール

ピンホールはレジスト層のサイズが非常に小さい正孔である。ピンホールは有害で、エッチング剤がレジスト層を浸透させ、ウエハ表面層に小さな穴をエッチングすることができるため、ピンホールはコーティングプロセス中に環境中の粒子汚染物が原因であるあるいはレジスト層構造上の正孔によるものである。レジスト層が厚くなればなるほど、ピンホールは少ないが、それは解像度を低下させ、レジスト厚さの選択過程でこの二つの要素の影響を考慮する必要がある。正糊の縦横比が高いので、正糊はより厚いレジスト膜で希望のパターンサイズを達成でき、しかもピンホールが少ない。

9、純度

純度 (Purity) とは、レジストが粒子の含有量、ナトリウムと微量金属の不純物と水の含有量の面で厳しい基準を満たさなければならないことをいう。集積回路プロセスはレジストの純度に対する要求が非常に厳しく、特に金属イオンの含有量。G線レジストからi線レジスト材料に発展した場合、金属Na、Fe、Kイオンの含有量は10の-7乗から10の-8乗に低下した。

10.熱プロセス

リソグラフィのプロセスには、柔らかい焙煎とハード焙煎という2つの加熱プロセスがあります。技術者は高温で焼くことで、可能な限りレジストの接着能力を最大化する。しかし、レジストはプラスチックのような物質として、加熱が柔らかく流れ、最終的な図形寸法に重要な影響を与え、プロセス設計では熱プロセスによる寸法変化を考慮しなければならない。熱の流れが安定すればするほど、プロセスに有利になる。

11、その他

実際のプロセスでは、レジストの選択は、シリコンウエハ表面のフィルムの種類と性質 (反射率、親水性または疎水性) と製品グラフィックに必要な解像度も考慮しなければならない。

優れたレジストは高解像度、高感度、高コントラストを備えて、精密な画像をマスクからシリコンウエハに転送できることを保証しなければならない。業界内の記述は解像度、コントラスト、感度である。また、レジストの技術要求が高く、すべての技術指標が基準を満たしていなければならないため、上記の三つのハード指標に加えて、良いレジストは強いエッチング抵抗性、高い純度、低い溶解度を持っていなければならない。高い粘着性、小さい表面张力、低コスト、长い寿命周期および高いガラス転换の温度。