Hva er optisk litografi?

Optisk litografi er en kjemisk prosess som vanligvis brukes til å lage datamaskinbrikker. Flatskiver, ofte laget av silisium, er etset med mønstre for å lage integrerte kretsløp. Typisk involverer denne prosessen belegg av skiver i kjemisk motstandsmateriale. Motstanden blir deretter fjernet for å avsløre kretsmønsteret, og overflaten er etset. Måten å fjerne motstanden innebærer å utsette den lysfølsomme resisten for synlig eller ultrafiolett (UV) lys, som er hvor begrepet optisk litografi kom fra.

Hovedfaktoren i optisk litografi er lys. På samme måte som fotografering, innebærer denne prosessen å utsette lysfølsomme kjemikalier for lysstråler for å skape en mønstret overflate. I motsetning til fotografering bruker litografi imidlertid fokuserte bjelker med synlig - eller mer ofte UV - lys for å skape et mønster på en silisiumskive.

Det første trinnet i optisk litografi er å belegge skivens overflate i kjemisk motstandsmateriale. Denne viskøse væsken skaper en lysfølsom film på skiven. Det er to typer motstand, positive og negative. Positiv mot oppløses i utviklerløsningen i alle områdene der den blir utsatt for lys, mens negative oppløses i områder som ble holdt utenfor lyset. Negativ resist brukes ofte i denne prosessen, fordi det er mindre sannsynlig at den forvrenger i utviklerløsningen enn positiv.

Det andre trinnet i optisk litografi er å eksponere resisten for lys. Målet med prosessen er å lage et mønster på skiven, slik at lyset ikke sendes jevnt ut over hele skiven. Fotomasker, ofte laget av glass, brukes vanligvis til å blokkere lyset i områder som utviklerne ikke ønsker utsatt. Linser brukes også vanligvis for å fokusere lyset på bestemte områder av masken.

Det er tre måter fotomaskinene brukes i optisk litografi. Først kan de bli presset mot skiven for å blokkere lyset direkte. Dette kalles kontaktutskrift . Defekter på masken eller skiven kan tillate lys på motstandsoverflaten og derved forstyrre mønsteroppløsningen.

For det andre kan maskene holdes i nærheten av skiven, men ikke berøre den. Denne prosessen, kalt nærhetsutskrift , reduserer forstyrrelser fra defekter i masken, og lar også masken unngå noe av den ekstra slitasjen som er forbundet med kontaktutskrift. Denne teknikken kan gi lysdiffraksjon mellom masken og skiven, noe som også kan redusere mønsterets presisjon.

Den tredje, og mest brukte teknikken for optisk litografi, kalles projeksjonstrykk . Denne prosessen setter masken i større avstand fra skiven, men bruker linser mellom de to for å målrette lyset og redusere diffusjonen. Projeksjonsutskrift skaper vanligvis mønsteret med høyest oppløsning.

Optisk litografi innebærer to siste trinn etter at den kjemiske resisten er utsatt for lys. Skivene vaskes typisk med utviklerløsning for å fjerne positivt eller negativt motstandsmateriale. Deretter er typisk skive etset i alle områdene der motstanden ikke lenger dekker. Med andre ord 'materialet' motstår etsingen. Dette etterlater deler av skiven som er etset og andre glatte.