Lithography

정의

Lithography는 광원을 이용해 마스크 패턴을 레지스트(PR)에 전사하는 공정입니다.
결국 “패턴을 얼마나 정확히, 얼마나 균일하게, 얼마나 재현성 있게 그려내느냐”가 성패를 좌우합니다.

현대 리소그래피는 **광원을 마스크(레티클)에 통과시키고, 광학계로 축소·투영해 웨이퍼에 패턴을 찍는 ‘투영 시스템’**입니다.
광원 파장과 광학계 성능이 미세 패턴 한계를 결정합니다.

이 흐름 자체가 단순해 보여도, 각 단계의 온도·시간·표면 상태가 미세 패턴 품질을 크게 흔듭니다.

PR은 균일해야 하고, 기판 표면에 확실히 붙어 있어야 패턴 붕괴를 줄일 수 있습니다.
HMDS 처리는 표면 친수성을 소수성으로 바꿔 PR 접착력을 높이는 역할을 합니다.

HMDS 처리로 표면이 소수화되며 PR 접착이 향상되는 원리

마스크를 통과한 빛이 PR에 반응을 일으키면, 현상액이 특정 영역만 제거합니다.
이 과정이 정확해야 CD(선폭)와 패턴 윤곽이 안정적으로 유지됩니다.

노광 후 현상으로 패턴이 형성되는 기본 원리

스테퍼는 한 번에 한 필드씩, 스캐너는 슬릿 방식으로 스캔해 노광합니다.
초미세 공정에서는 스캐너가 왜곡/수차 관리에 유리합니다.

Stepper(스텝-앤-리핏)과 Scanner(스텝-앤-스캔) 방식 비교

NA를 키우면 해상도는 좋아지지만 DOF가 얕아지는 문제가 생깁니다.
즉, 더 미세한 패턴을 얻으려면 공정 안정성을 동시에 확보해야 합니다.

NA가 커질수록 DOF가 줄어드는 관계

EUV는 파장이 짧아 초미세 패턴에 유리하지만, 광학계/마스크 구조가 복잡합니다.
High-NA EUV는 더 높은 해상도를 제공하지만 공정 난이도와 비용이 증가합니다.

High-NA EUV 광학 구조와 성능 향상 포인트

EUV는 13.5nm 파장을 사용하며, DUV(예: ArF 193nm) 대비 훨씬 작은 패턴 인쇄가 가능합니다.
EUV에서는 투과 렌즈 대신 다층 미러 기반 광학계가 쓰입니다.

미세 공정에서는 Overlay와 CDU가 수율과 직결됩니다.

EUV는 반사형 마스크 구조를 사용하며, 다층 박막과 흡수체 구조가 핵심입니다.
마스크 구조가 바뀌면 오염/결함 관리 방식도 완전히 달라집니다.

Optical Mask vs EUV Mask 구조 비교