La litografia ottica è un processo chimico solitamente utilizzato nella produzione di chip per computer. I wafer piatti, spesso realizzati in silicio, sono incisi con motivi per creare circuiti integrati. Tipicamente, questo processo comporta il rivestimento dei wafer in materiale resistente alle sostanze chimiche. Il resist viene quindi rimosso per rivelare lo schema del circuito e la superficie viene incisa. Il modo di rimuovere il resist implica l’esposizione del resist sensibile alla luce alla luce visibile o ultravioletta (UV), da cui deriva il termine litografia ottica.
Il fattore principale nella litografia ottica è la luce. Proprio come la fotografia, questo processo comporta l’esposizione di sostanze chimiche sensibili alla luce a fasci di luce per creare una superficie modellata. A differenza della fotografia, tuttavia, la litografia di solito utilizza fasci focalizzati di luce visibile – o più comunemente, UV – per creare un motivo su un wafer di silicio.
Il primo passo nella litografia ottica consiste nel rivestire la superficie del wafer con materiale resistivo chimico. Questo liquido viscoso crea una pellicola fotosensibile sul wafer. Esistono due tipi di resist, positivo e negativo. Il resist positivo si dissolve nella soluzione di sviluppo in tutte le aree in cui è esposto alla luce, mentre quelli negativi si dissolvono nelle aree che sono state tenute al riparo dalla luce. Il resist negativo è più comunemente usato in questo processo, perché è meno probabile che distorca nella soluzione dello sviluppatore rispetto al positivo.
Il secondo passo nella litografia ottica consiste nell’esporre il resist alla luce. L’obiettivo del processo è creare un motivo sul wafer, in modo che la luce non venga emessa in modo uniforme sull’intero wafer. Le fotomaschere, spesso realizzate in vetro, vengono in genere utilizzate per bloccare la luce nelle aree che gli sviluppatori non vogliono che vengano esposte. Le lenti sono anche tipicamente utilizzate per focalizzare la luce su particolari aree della maschera.
Ci sono tre modi in cui le fotomaschere vengono utilizzate nella litografia ottica. Innanzitutto, possono essere premuti contro il wafer per bloccare direttamente la luce. Questa è chiamata stampa a contatto. Difetti sulla maschera o sul wafer possono far penetrare luce sulla superficie del resist, interferendo così con la risoluzione del pattern.
In secondo luogo, le maschere possono essere tenute vicino al wafer, ma non toccarlo. Questo processo, chiamato stampa di prossimità, riduce l’interferenza da difetti nella maschera e consente inoltre alla maschera di evitare parte dell’usura aggiuntiva associata alla stampa a contatto. Questa tecnica può produrre una leggera diffrazione tra la maschera e il wafer, che può anche ridurre la precisione del motivo.
La terza, e più comunemente usata, tecnica per la litografia ottica, è chiamata stampa per proiezione. Questo processo imposta la maschera a una distanza maggiore dal wafer, ma utilizza lenti tra i due per indirizzare la luce e ridurre la diffusione. La stampa a proiezione in genere crea il motivo a risoluzione più elevata.
La litografia ottica prevede due passaggi finali dopo che il resist chimico è stato esposto alla luce. I wafer vengono tipicamente lavati con una soluzione di sviluppo per rimuovere il materiale resist positivo o negativo. Quindi, il wafer viene tipicamente inciso in tutte le aree in cui il resist non copre più. In altre parole, il materiale ‘resiste’ all’incisione. Questo lascia parti del wafer incise e altre lisce.