Optische Lithographie:Der Schlüsselprozess in der Chipherstellung

Optische Lithographie ist ein chemischer Prozess, der üblicherweise bei der Herstellung von Computerchips verwendet wird. Flache Wafer, oft aus Silizium, werden mit Mustern geätzt, um integrierte Schaltkreise zu erzeugen. Typischerweise beinhaltet dieser Prozess die Beschichtung der Wafer mit chemischem Resistmaterial. Anschließend wird der Resist entfernt, um das Schaltkreismuster freizulegen, und die Oberfläche wird geätzt. Die Art und Weise, den Resist zu entfernen, besteht darin, den lichtempfindlichen Resist sichtbarem oder ultraviolettem (UV) Licht auszusetzen, woher der Begriff optische Lithographie stammt.

Der Hauptfaktor in der optischen Lithographie ist Licht. Ähnlich wie beim Fotografieren werden bei diesem Verfahren lichtempfindliche Chemikalien Lichtstrahlen ausgesetzt, um eine gemusterte Oberfläche zu erzeugen. Im Gegensatz zur Fotografie werden bei der Lithografie jedoch normalerweise fokussierte Strahlen sichtbaren – oder häufiger UV-Lichts – verwendet, um ein Muster auf einem Siliziumwafer zu erzeugen.

Der erste Schritt in der optischen Lithographie besteht darin, die Oberfläche des Wafers mit chemischem Resistmaterial zu beschichten. Diese viskose Flüssigkeit erzeugt einen lichtempfindlichen Film auf dem Wafer. Es gibt zwei Arten von Resistenzen:positive und negative. Positive Resists lösen sich in der Entwicklerlösung in allen Bereichen auf, in denen sie dem Licht ausgesetzt sind, während sich negative Resists in den Bereichen auflösen, die vor dem Licht geschützt waren. In diesem Prozess wird häufiger ein negativer Resist verwendet, da es weniger wahrscheinlich ist, dass er sich in der Entwicklerlösung verzerrt als ein positiver Resist.

Der zweite Schritt bei der optischen Lithographie besteht darin, den Lack dem Licht auszusetzen. Ziel des Prozesses ist es, ein Muster auf dem Wafer zu erzeugen, sodass das Licht nicht gleichmäßig über den gesamten Wafer abgestrahlt wird. Fotomasken, oft aus Glas, werden typischerweise verwendet, um das Licht in Bereichen zu blockieren, die die Entwickler nicht belichten möchten. Linsen werden normalerweise auch verwendet, um das Licht auf bestimmte Bereiche der Maske zu fokussieren.

Es gibt drei Möglichkeiten, die Fotomasken in der optischen Lithographie zu verwenden. Erstens können sie gegen den Wafer gedrückt werden, um das Licht direkt zu blockieren. Dies wird als Kontaktdruck bezeichnet . Defekte auf der Maske oder dem Wafer können dazu führen, dass Licht auf die Lackoberfläche fällt und dadurch die Musterauflösung beeinträchtigt.

Zweitens können die Masken in unmittelbarer Nähe des Wafers gehalten werden, ihn aber nicht berühren. Dieser Vorgang wird Proximity Printing genannt , reduziert die Beeinträchtigung durch Defekte in der Maske und ermöglicht außerdem, dass die Maske einen Teil des zusätzlichen Verschleißes vermeidet, der mit dem Kontaktdrucken verbunden ist. Diese Technik kann zu einer Lichtbeugung zwischen der Maske und dem Wafer führen, was ebenfalls die Präzision des Musters beeinträchtigen kann.

Die dritte und am häufigsten verwendete Technik für die optische Lithographie heißt Projektionsdruck . Bei diesem Verfahren befindet sich die Maske in einem größeren Abstand vom Wafer, es werden jedoch Linsen zwischen beiden verwendet, um das Licht gezielt auszurichten und die Diffusion zu verringern. Beim Projektionsdruck wird normalerweise das Muster mit der höchsten Auflösung erstellt.

Die optische Lithographie umfasst zwei letzte Schritte, nachdem der chemische Resist dem Licht ausgesetzt wurde. Die Wafer werden typischerweise mit Entwicklerlösung gewaschen, um positives oder negatives Resistmaterial zu entfernen. Anschließend wird der Wafer typischerweise an allen Stellen geätzt, an denen der Lack nicht mehr bedeckt ist. Mit anderen Worten:Das Material „widersteht“ dem Ätzen. Dadurch bleiben Teile des Wafers geätzt und andere glatt.

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