Fotolitografi

Fotolitografi är en grundläggande teknik inom mikro- och nanofabrikation som används för att överföra ett mönster från en fotomask till ett ljuskänsligt skikt, photoresist, på ett substrat, vanligtvis en kiselplatta. Ljuset bestrålar resistets exponerade områden så att deras kemiska egenskaper förändras, varefter oexponerade eller exponerade områden utvecklas bort och lämnar ett definierat mönster.

Processen innefattar ytförberedelse och resistbeläggning med spin-coating, mjukbakning, exponering genom fotomask med en optisk ljuskälla (ofta ultraviolett ljus), och utveckling där antingen de exponerade eller de skyddade områdena löses upp beroende på resist typ. Efter utvecklingen följer hårdbakning, etsning av underlaget (våt eller torr) och slutligen borttagning av återstående resist.

Resisttyper och maskteknik: Positiva resists blir upplösliga i exponeras områden, negativa resists förblir på plats där de utsätts. Mönstret överförs till materialet genom efterföljande etsning eller avlagning. Exponering sker antingen med maskaligner eller steppers/scanners som projicerar maskmönstret på resistytan med hög upplösning. Fotomasken i sin tur består av glas eller kvarts med en kromfilm som definierar mönstret.

Upplösningen är begränsad av våglängden på ljuset och systemets numeriska apertur (NA). Rayleigh-kriteriet R = k1 * lambda / NA beskriver den teoretiska minsta möjliga featurestorlek, där k1 varierar med processen. Traditionell industriell litografi använder DUV-ljus vid cirka 193 nm, medan de mest avancerade processerna har börjat använda EUV-ljus vid cirka 13,5 nm.

Användning och betydelse: Fotolitografi är central i tillverkningen av integrerade kretsar och andra mikrostrukturella system som MEMS, mikrofluidik och tryckt elektronik. Tekniken kräver sofistikerad utrustning, noggrann processkontroll och rena produktionsmiljöer för att uppnå konsekventa mönster över stora ytor.