Co to jest litografia optyczna?

Litografia optyczna to proces chemiczny zwykle używany do wytwarzania chipów komputerowych. Płaskie wafle, często wykonane z krzemu, są wytrawiane wzorami, aby stworzyć układy scalone. Zazwyczaj proces ten obejmuje powlekanie płytek materiałem odpornym chemicznie. Rezystancja jest następnie usuwana, aby odsłonić wzór obwodu, a powierzchnia jest wytrawiana. Sposób usunięcia maski polega na wystawieniu światłoczułej maski na działanie światła widzialnego lub ultrafioletowego (UV), skąd wzięło się określenie litografia optyczna.

Głównym czynnikiem litografii optycznej jest światło. Podobnie jak fotografia, proces ten polega na wystawianiu światłoczułych substancji chemicznych na działanie promieni światła w celu stworzenia wzorzystej powierzchni. Jednak w przeciwieństwie do fotografii litografia zwykle wykorzystuje skupione wiązki światła widzialnego — lub częściej UV — do tworzenia wzoru na płytce krzemowej.

Pierwszym krokiem w litografii optycznej jest pokrycie powierzchni wafla materiałem odpornym na działanie substancji chemicznych. Ta lepka ciecz tworzy na wafelku wrażliwy na światło film. Istnieją dwa rodzaje oporu, pozytywne i negatywne. Maska pozytywna rozpuszcza się w roztworze wywoływacza we wszystkich miejscach, w których jest wystawiona na działanie światła, natomiast maska ​​negatywna rozpuszczają się w miejscach, które były niedostępne dla światła. W tym procesie częściej stosuje się negatywną rezystancję, ponieważ jest mniej prawdopodobne, że zakłóci działanie wywoływacza niż pozytywna.

Drugim krokiem w litografii optycznej jest wystawienie materiału ochronnego na działanie światła. Celem procesu jest stworzenie wzoru na wafelku, tak aby światło nie było emitowane równomiernie na całej wafelku. Fotomaski, często wykonane ze szkła, są zwykle używane do blokowania światła w obszarach, których twórcy nie chcą eksponować. Soczewki są również zwykle używane do skupiania światła na określonych obszarach maski.

Istnieją trzy sposoby wykorzystania fotomasek w litografii optycznej. Najpierw można je docisnąć do wafla, aby bezpośrednio blokować światło. Nazywa się to drukowaniem kontaktów. Defekty na masce lub wafelku mogą przepuszczać światło na powierzchnię maski, zakłócając w ten sposób rozdzielczość wzoru.

Po drugie, maski mogą być trzymane w bliskiej odległości od wafla, ale nie mogą go dotykać. Proces ten, zwany drukiem zbliżeniowym, zmniejsza zakłócenia spowodowane defektami maski, a także pozwala uniknąć części dodatkowego zużycia związanego z drukiem stykowym. Ta technika może powodować dyfrakcję światła między maską a płytką, co może również zmniejszyć precyzję wzoru.
Trzecią i najczęściej stosowaną techniką litografii optycznej jest druk projekcyjny. Ten proces ustawia maskę w większej odległości od wafla, ale wykorzystuje soczewki między nimi, aby skierować światło i zmniejszyć rozproszenie. Druk projekcyjny zazwyczaj tworzy wzór o najwyższej rozdzielczości.

Litografia optyczna obejmuje dwa ostatnie etapy po wystawieniu odpornej substancji chemicznej na działanie światła. Wafle są zazwyczaj myte roztworem wywoływacza w celu usunięcia materiału maski pozytywowej lub negatywowej. Następnie wafel jest zazwyczaj wytrawiany we wszystkich obszarach, w których warstwa ochronna już nie zakrywa. Innymi słowy, materiał „opiera się” trawieniu. Pozostawia to części wafla wytrawione, a inne gładkie.