Optische Lithographie ist ein chemischer Prozess, der normalerweise 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 das Beschichten der Wafer mit chemischem Resistmaterial. Der Resist wird dann entfernt, um das Schaltungsmuster freizulegen, und die Oberfläche wird geätzt. Das Entfernen des Resists beinhaltet das Belichten des lichtempfindlichen Resists mit sichtbarem oder ultraviolettem (UV) Licht, woher der Begriff optische Lithographie stammt.
Der Hauptfaktor in der optischen Lithographie ist Licht. Ähnlich wie bei der Fotografie werden bei diesem Prozess lichtempfindliche Chemikalien Lichtstrahlen ausgesetzt, um eine gemusterte Oberfläche zu erzeugen. Im Gegensatz zur Fotografie verwendet die Lithografie jedoch normalerweise fokussierte Strahlen von sichtbarem – oder häufiger UV – Licht, 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 auf dem Wafer einen lichtempfindlichen Film. Es gibt zwei Arten von Resist, positiv und negativ. Positivlack löst sich in Entwicklerlösung an allen belichteten Stellen auf, Negativlack in lichtgeschützten Bereichen. Bei diesem Verfahren wird häufiger Negativlack verwendet, da er sich in der Entwicklerlösung weniger verzerrt als Positivlack.
Der zweite Schritt in der optischen Lithographie besteht darin, den Resist mit Licht zu belichten. Ziel des Prozesses ist es, ein Muster auf dem Wafer zu erzeugen, damit das Licht nicht gleichmäßig über den gesamten Wafer emittiert wird. Fotomasken, oft aus Glas, werden typischerweise verwendet, um das Licht in Bereichen zu blockieren, die die Entwickler nicht belichten möchten. Linsen werden typischerweise auch verwendet, um das Licht auf bestimmte Bereiche der Maske zu fokussieren.
Es gibt drei Möglichkeiten, wie die Fotomasken 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. Defekte auf der Maske oder dem Wafer können Licht auf die Resistoberfläche zulassen, wodurch die Musterauflösung beeinträchtigt wird.
Zweitens können die Masken in unmittelbarer Nähe des Wafers gehalten werden, diesen jedoch nicht berühren. Dieser Prozess, der als Proximity-Druck bezeichnet wird, reduziert die Störung durch Defekte in der Maske und ermöglicht es der Maske auch, einen Teil des zusätzlichen Verschleißes zu vermeiden, der mit dem Kontaktdrucken verbunden ist. Diese Technik kann eine Lichtbeugung zwischen der Maske und dem Wafer erzeugen, was auch die Genauigkeit des Musters verringern kann.
Die dritte und am häufigsten verwendete Technik für die optische Lithographie wird als Projektionsdruck bezeichnet. Dieser Prozess stellt die Maske auf einen größeren Abstand vom Wafer ein, verwendet jedoch Linsen zwischen den beiden, um das Licht zu zielen und die Streuung zu reduzieren. Projektionsdruck erzeugt normalerweise das Muster mit der höchsten Auflösung.
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. Dann wird der Wafer typischerweise in allen Bereichen geätzt, die der Resist nicht mehr bedeckt. Mit anderen Worten, das Material „widersteht“ dem Ätzen. Dadurch bleiben Teile des Wafers geätzt und andere glatt.