Wat is optische lithografie?

Optische lithografie is een chemisch proces dat meestal wordt gebruikt bij het maken van computerchips. Platte wafels, vaak gemaakt van silicium, zijn geëtst met patronen om geïntegreerde schakelingen te creëren. Typisch omvat dit proces het coaten van de wafels in chemisch resistmateriaal. De resist wordt vervolgens verwijderd om het circuitpatroon te onthullen en het oppervlak wordt geëtst. De manier om de resist te verwijderen omvat het blootstellen van de lichtgevoelige resist aan zichtbaar of ultraviolet (UV) licht, dat is waar de term optische lithografie vandaan kwam.

De belangrijkste factor bij optische lithografie is licht. Net als bij fotografie houdt dit proces in dat lichtgevoelige chemicaliën worden blootgesteld aan lichtstralen om een ​​oppervlak met een patroon te creëren. Anders dan bij fotografie, gebruikt lithografie meestal gerichte stralen zichtbaar - of meer gebruikelijk UV - licht om een ​​patroon op een siliciumwafer te creëren.

De eerste stap in optische lithografie is om het oppervlak van de wafel te coaten met chemisch resistmateriaal. Deze viskeuze vloeistof creëert een lichtgevoelige film op de wafel. Er zijn twee soorten resist, positief en negatief. Positieve resist lost op in de ontwikkelaaroplossing in alle gebieden waar het wordt blootgesteld aan licht, terwijl negatieve weerstanden oplossen in gebieden die buiten het licht werden gehouden. Negatieve resist wordt vaker gebruikt in dit proces, omdat het minder waarschijnlijk is dat het in de ontwikkelaaroplossing vervormt dan positief.

De tweede stap in optische lithografie is het blootstellen van de resist aan licht. Het doel van het proces is om een ​​patroon op de wafer te maken, zodat het licht niet uniform over de hele wafer wordt uitgezonden. Fotomaskers, vaak gemaakt van glas, worden meestal gebruikt om het licht te blokkeren in gebieden die de ontwikkelaars niet willen zien. Lenzen worden meestal ook gebruikt om het licht op bepaalde delen van het masker te concentreren.

Er zijn drie manieren waarop de fotomaskers worden gebruikt in optische lithografie. Ten eerste kunnen ze tegen de wafel worden gedrukt om het licht direct te blokkeren. Dit wordt contactafdrukken genoemd. Defecten op het masker of de wafer kunnen licht op het resistoppervlak toelaten, waardoor de patroonresolutie wordt verstoord.

Ten tweede kunnen de maskers dicht bij de wafel worden gehouden, maar deze niet raken. Dit proces, proximity-afdrukken genoemd , vermindert de interferentie van defecten in het masker en stelt het masker ook in staat om een ​​deel van de extra slijtage te vermijden die gepaard gaat met contactafdrukken. Deze techniek kan lichtdiffractie produceren tussen het masker en de wafel, wat ook de precisie van het patroon kan verminderen.

De derde en meest gebruikte techniek voor optische lithografie wordt projectiedruk genoemd. Dit proces plaatst het masker op een grotere afstand van de wafer, maar gebruikt lenzen tussen de twee om het licht te richten en diffusie te verminderen. Projectiedruk creëert meestal het patroon met de hoogste resolutie.

Optische lithografie omvat twee laatste stappen nadat de chemische resist aan licht is blootgesteld. De wafels worden typisch gewassen met ontwikkelaaroplossing om positief of negatief resistmateriaal te verwijderen. Vervolgens wordt de wafel typisch geëtst in alle gebieden waar de resist niet langer bedekt. Met andere woorden, het materiaal 'weerstaat' de ets. Dit laat delen van de wafel geëtst en andere glad.