Раздел 2. Фотолитография.

Литография, использующая в качестве активного излучения электромагнитные волны в видимой, ультрафиолетовой и дальней (глубокой) ультрафиолетовой области называется фотолитографией. Несмотря на свои недостатки она до сих пор остается самым распространенным литографическим процессом. Рассмотрим методы реализации процесса фотолитографии.

1. Контактная печать. При использовании этого метода шаблон с рисунком накладывается на подложку, покрытую фоторезистом, и экспонируется светом, в результате чего в пленке резиста происходят соответствующие физико-химические и структурные изменения и создается скрытое изображение. Это скрытое изображение проявляется с помощью проявителя, удаляющего засвеченные участки в случае позитивного резиста и незасвеченные в случае негативного резиста. Подложка установлена на вакуумном держателе, который поднимает ее до тех пор, пока подложка и шаблон не соприкоснутся. Шаблон и пластину совмещают механическим перемещением и вращением вакуумного держателя до полного совпадения топологических рисунков шаблона и подложки.

Вследствие тесного контакта между резистом и шаблоном при контактной печати достигается разрешение порядка 1 мкм. Основной недостаток контактной печати состоит в быстрой изнашиваемости шаблона и механических повреждений рабочего слоя, накоплении дефектов и посторонних частиц, прилипающих к рабочему слою.

2. Бесконтактная печать. Этот метод является развитием метода контактной печати и заключается в пространственном разделении подложки и шаблона, что уменьшает число возникающих дефектов и исключает истирание шаблона при контакте. Однако наличие зазора повышает влияние дифракции света , что уменьшает разрешающую способность и ухудшает четкость изображения, несмотря на небольшую величину зазора (порядка 10 - 25 мкм). Реализуемое разрешение пропорционально ()^1/2, где  - длина волны активного излучения,  - ширина зазора между шаблоном и пластиной. При малых зазорах неровности поверхности подложки играют определяющую роль. Контактный и бесконтактный методы позволяют осуществлять перенос изображения только в масштабе 1:1, что требует высокоточных прецизионных шаблонов.

3. Проекционная печать. Изображение топологического рисунка при этом методе проецируется с фотошаблона на подложку с помощью специальной оптической системы. Примерным аналогом является метод проекционной фотопечати, но в отличие от него получаемое на подложке изображение существенно меньше шаблона-оригинала (обычно в масштабе 1:10), который может использоваться неограниченное число раз. Глубина резкости оптической системы должна быть больше допуска на неплоскостность подложки (т.е. порядка 10 - 15 мкм).

Для достижения высокого разрешения прибегают к мультиплицированию - на подложку проецируется только небольшая часть всего требуемого изображения, что приводит к необходимости перемещения рисунка по поверхности изображения и высокоточного совмещения отдельных фрагментов общего рисунка. После экспонирования одного элемента подложки она сдвигается на один шаг экспонирования и процесс повторяется. В обычной фотолитографии используется ультрафиолетовое излучение с длиной волны порядка 330 - 400 нм, что и является дифракционным пределом в плане достижимого разрешения. Для его повышения применяют более коротковолновое ультрафиолетовое излучение (так называемый дальний или глубокий ультрафиолет). Это порождает множество чисто технических проблем - высокоточная кварцевая оптика, проблемы совмещения, неплоскостность пластин, специальные резисты и т.д. Несмотря на свои недостатки фотолитография является самым распространенным способом создания рисунка в микротехнологии, однако для увеличения разрешающей способности начали применять еще более коротковолновое излучение.