Projectielithografie

Projectielithografie, ook wel projection lithography genoemd, is een lithografische techniek waarbij een patroon op een masker wordt belicht en via een optisch systeem op een fotogevoelige laag (photoresist) op een substraat wordt geprojecteerd. Het doel is het maskerpatroon nauwkeurig over te brengen op de resist, zodat het daarna kan worden ontwikkeld en geëtst. Deze methode vormt een kernstap in de fabricage van halfgeleiders en andere micro-elektronische apparaten.

Principes: Een masker met het gewenste patroon wordt belicht met een korte golflengte-lichtbron, meestal diep ultraviolet (DUV) of extreem ultraviolet (EUV). Een projectielens projecteert een beeld van het masker op de resist. Het patroon wordt vervolgens stap-voor-stap of in een scanning-positie over de wafer belicht, zodat de hele wafer kan worden bedekt. Immersion-lithography verhoogt de resolutie door een vloeistof tussen lens en resist te plaatsen.

Ontwikkeling: Optical lithography begon halverwege de 20e eeuw en evolueerde naar steeds kortere golflengten. Moderne projectielithografie gebruikt 193 nm DUV en EUV-lithografie met 13,5 nm, vaak in combinatie met immersion-technieken. De praktische resolutie volgt ruwweg de formule CD ≈ k1 * lambda / NA, waarbij k1 afhankelijk is van het proces; EUV vereist extreem nauwkeurige maskers en stofvrije omgevingen.

Voordelen en beperkingen: Voordelen zijn hoge productie-snelheid en reproduceerbare patronen, geschikt voor complexe IC-architecturen. Beperkingen zijn onder meer de beperkte resolutie bij dunne golflengten en lage NA, diepte van focus, hoge kosten van masks en systemen, en strikte controle-omstandigheden in de productieomgeving.

Toepassingen: De belangrijkste toepassing ligt in de fabricage van halfgeleiders en geïntegreerde schakelingen, zoals CPU’s en geheugen. Daarnaast wordt projectielithografie ingezet in MEMS en andere microfabricage-toepassingen waar precisie en uniformiteit vereist zijn.