La lithographie optique est un procédé chimique généralement utilisé dans la fabrication de puces informatiques. Les plaquettes plates, souvent en silicium, sont gravées de motifs pour créer des circuits intégrés. Typiquement, ce processus implique le revêtement des plaquettes dans un matériau résistant aux produits chimiques. La réserve est ensuite retirée pour révéler le motif du circuit, et la surface est gravée. La manière d’enlever la réserve consiste à exposer la réserve sensible à la lumière à la lumière visible ou ultraviolette (UV), d’où vient le terme lithographie optique.
Le facteur principal de la lithographie optique est la lumière. Tout comme la photographie, ce processus consiste à exposer des produits chimiques sensibles à la lumière à des faisceaux de lumière afin de créer une surface à motifs. Contrairement à la photographie, cependant, la lithographie utilise généralement des faisceaux focalisés de lumière visible – ou plus communément, UV – pour créer un motif sur une plaquette de silicium.
La première étape de la lithographie optique consiste à revêtir la surface de la plaquette d’un matériau de réserve chimique. Ce liquide visqueux crée un film sensible à la lumière sur la plaquette. Il existe deux types de résistance, positive et négative. Les résists positifs se dissolvent dans la solution de développement dans toutes les zones où ils sont exposés à la lumière, tandis que les négatifs se dissolvent dans les zones qui ont été tenues à l’abri de la lumière. Le résist négatif est plus couramment utilisé dans ce processus, car il est moins susceptible de se déformer dans la solution de développement que le positif.
La deuxième étape de la lithographie optique consiste à exposer le résist à la lumière. Le but du processus est de créer un motif sur la plaquette, de sorte que la lumière ne soit pas émise uniformément sur toute la plaquette. Les photomasques, souvent en verre, sont généralement utilisés pour bloquer la lumière dans les zones que les développeurs ne souhaitent pas exposer. Les lentilles sont également généralement utilisées pour focaliser la lumière sur des zones particulières du masque.
Les photomasques sont utilisés de trois manières en lithographie optique. Premièrement, ils peuvent être pressés contre la plaquette pour bloquer directement la lumière. C’est ce qu’on appelle l’impression par contact. Des défauts sur le masque ou la plaquette peuvent laisser entrer la lumière sur la surface de la réserve, interférant ainsi avec la résolution du motif.
Deuxièmement, les masques peuvent être tenus à proximité immédiate de la plaquette, mais sans la toucher. Ce processus, appelé impression de proximité, réduit les interférences causées par les défauts du masque et permet également au masque d’éviter une partie de l’usure supplémentaire associée à l’impression par contact. Cette technique peut produire une diffraction de la lumière entre le masque et la plaquette, ce qui peut également diminuer la précision du motif.
La troisième technique, et la plus couramment utilisée, pour la lithographie optique, est appelée impression par projection. Ce processus place le masque à une plus grande distance de la plaquette, mais utilise des lentilles entre les deux pour cibler la lumière et réduire la diffusion. L’impression par projection crée généralement le motif de résolution la plus élevée.
La lithographie optique implique deux étapes finales après l’exposition de la réserve chimique à la lumière. Les plaquettes sont généralement lavées avec une solution de développement pour éliminer le matériau de réserve positif ou négatif. Ensuite, la plaquette est typiquement gravée dans toutes les zones où la réserve ne couvre plus. En d’autres termes, le matériau résiste à la gravure. Cela laisse des parties de la plaquette gravées et d’autres lisses.