Оптическая литография: ключевой процесс производства микросхем

Оптическая литография — химический процесс, применяемый при изготовлении компьютерных чипов. Плоские подложки (обычно кремниевые wafers) травят по заданному рисунку для создания интегральных схем. Процесс включает покрытие подложки светочувствительным фоторезистом, его выборочное удаление посветом (видимого или УФ-диапазона) и последующую травлю раскрытых участков. От использования света и происходит термин «оптическая литография».

Свет как главный фактор

Как и в фотографии, процесс использует светочувствительные вещества и лучи света для создания рисунка. Но в литографии применяют сфокусированные пучки видимого или (чаще) УФ-света для переноса рисунка на кремниевую подложку.

Этапы процесса

1. Нанесение фоторезиста

Вязкая жидкость создает светочувствительную пленку. Существует два типа резиста: положительный (растворяется в ревелере на освещенных участках) и отрицательный (растворяется на неосвещенных). Отрицательный резист чаще используется — он меньше искажается при проявке.

2. Посвет через фотошаблон

Чтобы создать рисунок, свет не падает равномерно. Используют фотошаблоны (обычно стеклянные), блокирующие свет в ненужных зонах, и линзы для фокусировки.

Три метода работы с фотошаблоном

• Контактная печать — шаблон прижимают к подложке. Дефекты шаблона или подложки пропускают свет, снижая разрешение.
• Печать вблизи (proximity printing) — шаблон держат близко, но без контакта. Меньше дефектов и износа, но возможна дифракция света, снижающая точность.
• Проекционная печать (projection printing) — самый распространенный метод. Шаблон на расстоянии, линзы фокусируют свет, минимизируя диффузию. Дает наивысшее разрешение.

3. Проявка и травля

Подложку промывают ревелером, удаляя резист. Затем травят раскрытые участки: материал «сопротивляется» травлении там, где резист остался. Результат — комбинация травленных и гладких участков, образующая схему.