Photolithografie

Photolithografie is een kerntechniek in de micro- en nanofabricage waarmee patronen op een wafer worden overgebracht met licht. Een dunne laag photoresist wordt op het substraat aangebracht en vaak gebakken (soft bake) om oplosbaarheid en draagvermogen te stabiliseren. Daarna wordt een fotomasker met het gewenste patroon boven de wafer geplaatst en het geheel belicht met ultraviolet licht. De belichting bepaalt welke delen van de resist wel of niet kunnen worden verwijderd in de ontwikkelstap.

Na belichting volgt ontwikkeling: bij positieve resists wordt de belichte regio opgeloste; bij negatieve resists blijft de belichte regio behouden. Vervolgens vindt vaak een post-exposure bake plaats en daarna een harde bake om de resist te stabiliseren. Het gepatternte resist dient als masker voor verdere bewerkingen, zoals etsen of depositie van materiaal. Ten slotte wordt de resist verwijderd (lift-off of strippen).

Er bestaan verschillende soorten photoresists: positieve en negatieve resists. De keuze hangt af van gewenste patroonkenmerken en onderliggende lagen. De lichtbronnen variëren van oudere systemen met g-line en i-line tot moderne diepe-UV-systemen zoals KrF (248 nm) en ArF (193 nm), en bij de nieuwste generatie EUV (13,5 nm). Immersion lithography verhoogt de resolutie door een vloeistof tussen masker en wafer.

Photolithografie vereist een schone omgeving en strikte procescontrole. Het is essentieel voor de fabricage van geïntegreerde schakelingen, MEMS en microfluidische apparaten. Een cruciale parameter is de resolutie, vaak weergegeven door R = k1 lambda / NA, waarbij k1 een procesconstante is. De techniek blijft evolueren met kortere golflengten en hogere NA.

---