Wie funktioniert die Fotolithografie?

Überblick zur Fotolithografie

Die Photolithografie , auch optische Lithografie oder UV-Lithografie genannt, ist ein Verfahren, das in der Mikrofertigung verwendet wird, um Teile eines dünnen Films oder den Großteil eines Substrats zu strukturieren. Dabei wird Licht verwendet, um ein geometrisches Muster von einer Photomaske auf einen lichtempfindlichen chemischen Photolack auf dem Substrat zu übertragen. Eine Reihe chemischer Behandlungen ätzt dann entweder das Belichtungsmuster in das Material oder ermöglicht die Abscheidung eines neuen Materials in dem gewünschten Muster auf dem Material unter dem Photolack.

Wichtige Schritte in der Photolithografie

1. Vorbereitung des Substrats: Das Substrat wird gereinigt und mit einem lichtempfindlichen Fotolack beschichtet.
2. Maskenausrichtung und Belichtung: Eine Fotomaske wird über dem Substrat ausgerichtet und ultraviolettes (UV-)Licht wird verwendet, um den Fotolack durch das Maskenmuster zu belichten.
3. Entwicklung: Anschließend werden die belichteten oder unbelichteten Bereiche des Fotolacks entwickelt, wodurch das darunterliegende Substrat in einem durch die Fotomaske definierten Muster freigelegt wird.
4. Ätzen oder Ablagerung: Anschließend wird das Substrat dort geätzt, wo der Fotolack entfernt wurde, oder es wird neues Material auf die freiliegenden Bereiche abgelagert, wodurch das gewünschte Muster entsteht.
5. Entfernen des Fotolacks: Abschließend wird der verbleibende Fotolack entfernt, sodass das gemusterte Substrat zurückbleibt.

Photolithografie-Techniken

Um unterschiedliche Auflösungen und Muster zu erzielen, werden unterschiedliche Fotolithografietechniken eingesetzt. Dazu gehören:

• Konventionelle Fotolithografie: Verwendet wird direkte Lichteinwirkung durch eine Maske.
• Projektionsphotolithografie: Projiziert das Bild der Maske auf das Substrat und ermöglicht so kleinere Strukturgrößen.
• Elektronenstrahllithografie: Verwendet fokussierte Elektronenstrahlen anstelle von Licht, um noch kleinere Strukturgrößen zu erreichen.

Anwendungen

Die Photolithografie ist von entscheidender Bedeutung für die Herstellung von Halbleitern, mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) und integrierten Schaltkreisen (ICs) sowie anderen Geräten. Ihre Fähigkeit, extrem kleine und präzise Muster zu erzeugen, macht sie in der Elektronikindustrie unverzichtbar.