2004年05月06日

露光

ゴールデンウィーク中はお休みだったが、今日新しい記事を作成しようとすると、非常に重い。マイブログに行くのも、新しい記事を作成するのにも時間がかかりすぎてやめようかと思ってしまうほどだ。

まあ、とりあえず進めよう。
今回は露光そのものの話にいよいよ突入。今実際に半導体に携わっている人にはステッパー(Stepper)がメインなんだろうが、その前は以前少し触れたように、アライナーっていうのが主流だった。プロジェクションアライナーなんても言っていた。そもそもアライナーて言葉は、位置あわせのAlignment(アライメント)から来ているのだろう。

では、大雑把にアライナーとステッパーの違いを説明する。以下の図を参照。

ステッパー

アライナーもステッパーもどちらもガラスマスクにある回路パターンを投影するための装置だが、そのやり方は大きく違う。

図の左側がアライナーの場合だが、マスクに書かれている回路パターンをそのままウェハー上に投影する。灰色の四角い部分が1つの半導体チップに相当するのだが、マスクに書かれた数だけ、ウェハー上にパターンができているのが良く分かる。ウェハー上になるべく多くのチップを載せたほうが1枚あたりの収量が増えてそれだけコストが下がるので、チップの配置の仕方で、なるべく多く載せられるようにする。それによってウェハー上の上下左右の無駄な隙間が増えたり減ったりする。1個2個のレベルでも何千枚何万枚とウェハーを作るわけなので、非常に大きいさになる。昔はこんなところにも技を使っていた。

一方、図の右側がステッパーの場合だ。ステッパーとは名の通りステップしながら露光していく。ものすごい精密なステッピングモーターでカチッカチッてウェハーを動かしながら、マスク上の回路パターンを投影していく。そもそもなんでこんなことになっているかというと、図のようにステッパーの場合は、回路パターンのマスク上にチップの数がせいぜい数個しか載っていない。それを縮小して投影するわけだ。こうすると感覚的にも細かいパターンができそうな気がする。要するにマスクを作るのは今までの加工精度ですむけど、ウェハー上はもっと細かくなるわけだ。もしアライナーだとそのままの像を投影するから、ウェハー上のパターンの微細化が進むと、マスクパターンの加工もものすごい微細化が必要になる。そんなわけで、ステッパーの縮小投影というのは都合が良いのだ。

ちなみに一般的にはマスクの縮小率は1:5だった。今は知らないけど、以前はそうだった。まあ、マスクに乗っているパターンが5分の1の大きさになってウェハー上にできるわけだ。そういえば、ステッパーのマスクのことをなぜかレチクル(Reticle)って呼ぶ。なぜそう呼ぶのか知りたい人は適当に調べてちょうだい。

図のパターンを見るとステッパーの場合、レチクルのパターンにあるチップ4個セットで、ウェハー上にチップが乗っているのが分かるでしょう。そして四隅にあるAのところが空白になっているんだけど、4個のうち1個でも良品が取れればいいやと思えば、このAの部分も露光する。でも、多くの場合ウェハーの端のほうは、パターンがかけたり、応力によるひずみで不良品になったりと、あまりうまくいかないから、普通は露光しない。

ところで、図のウェハーなんだけど、よく見ると上のほうが欠けているのが分かる。そこだけ円の曲線ではなく、横に直線になっている。実はこの部分は、オリフラって言う。この部分を普通常に上にしてプロセスの処理をしていく。まん丸のままでだと、チップは小さいし、パターンも目で見えるわけじゃないし、装置のほうもどこかで位置合わせをしないといけないので、このオリフラが製造現場では必要になる。途中までこっち向きで、途中からあっち向きなんてなったら、回路ができない。

そして通常そのオリフラの部分の下側に(ちょっとしたのチップに使われない隙間)、数字や記号でLotNumber(ロットナンバー)とWaferNumber(ウェハーナンバー)をレザーマーカーっていう装置で、ボツボツと丸い穴を彫って刻印する。まあ、電光掲示板みたいなぽつぽつをイメージすればいい。ボツボツボツで字を書くわけだ。

さて、さわりはこんなところかな。アライナーとステッパーの違いは分かっただろうか。次もまだまだ露光で解像度とかの話でもしようかな。
posted by ピッコロ大魔王 at 15:41| Comment(0) | TrackBack(0) | Photolitho | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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