Was ist optische Lithographie?

Die optische Lithographie ist ein chemischer Prozess, der üblicherweise zur Herstellung von Computerchips verwendet wird. Flache Wafer, die oft aus Silizium bestehen, werden mit Mustern geätzt, um integrierte Schaltkreise zu erzeugen. Typischerweise beinhaltet dieses Verfahren das Beschichten der Wafer mit chemischem Resistmaterial. Der Resist wird dann entfernt, um das Schaltungsmuster freizulegen, und die Oberfläche wird geätzt. Die Art und Weise des Entfernens des Resists beinhaltet das Belichten des lichtempfindlichen Resists mit sichtbarem oder ultraviolettem (UV) Licht, von dem der Begriff optische Lithographie abstammt.

Der Hauptfaktor in der optischen Lithographie ist Licht. Ähnlich wie beim Fotografieren werden lichtempfindliche Chemikalien Lichtstrahlen ausgesetzt, um eine strukturierte Oberfläche zu erzeugen. Anders als bei der Fotografie werden bei der Lithografie normalerweise fokussierte Strahlen von sichtbarem - oder häufiger von UV-Licht - 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 Resists: Positiv und Negativ. Positives Resist löst sich in der Entwicklerlösung in allen Bereichen, in denen es Licht ausgesetzt ist, während sich negatives Resist in Bereichen auflöst, die nicht dem Licht ausgesetzt waren. Negativresist wird in diesem Verfahren häufiger verwendet, da es weniger wahrscheinlich ist, dass er sich in der Entwicklerlösung verzieht als positiv.

Der zweite Schritt in der optischen Lithographie besteht darin, den Resist Licht auszusetzen. Das Ziel des Prozesses ist es, ein Muster auf dem Wafer zu erzeugen, so dass das Licht nicht gleichmäßig über den gesamten Wafer ausgestrahlt wird. Fotomasken, häufig aus Glas, werden normalerweise verwendet, um das Licht in Bereichen zu blockieren, die von den Entwicklern nicht belichtet werden sollen. Linsen werden typischerweise auch verwendet, um das Licht auf bestimmte Bereiche der Maske zu fokussieren.

Es gibt drei Möglichkeiten, wie die Photomasken in der optischen Lithographie verwendet werden. Erstens können sie gegen den Wafer gedrückt werden, um das Licht direkt zu blockieren. Dies wird als Kontaktdruck bezeichnet . Durch Defekte auf der Maske oder dem Wafer kann Licht auf die Resistoberfläche gelangen, wodurch die Musterauflösung beeinträchtigt wird.

Zweitens können die Masken in unmittelbarer Nähe des Wafers gehalten werden, berühren ihn jedoch nicht. Dieser Prozess, Proximity-Druck genannt , verringert die Interferenz durch Fehler in der Maske und ermöglicht es der Maske, einen Teil des zusätzlichen Verschleißes zu vermeiden, der mit dem Kontaktdruck verbunden ist. Diese Technik kann eine Lichtbeugung zwischen der Maske und dem Wafer erzeugen, was auch die Präzision des Musters verringern kann.

Die dritte und am häufigsten verwendete Technik für die optische Lithographie wird als Projektionsdruck bezeichnet . Durch diesen Vorgang wird die Maske in größerem Abstand vom Wafer angeordnet, es werden jedoch Linsen zwischen den beiden verwendet, um das Licht 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 Licht ausgesetzt wurde. Die Wafer werden typischerweise mit Entwicklerlösung gewaschen, um positives oder negatives Resistmaterial zu entfernen. Dann wird der Wafer typischerweise in allen Bereichen geätzt, in denen der Resist nicht mehr bedeckt ist. Mit anderen Worten, das Material "widersteht" dem Ätzen. Dies lässt Teile des Wafers geätzt und andere glatt.

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