Optinen litografia – mitä se tarkoittaa?

Optical lithographyOptisella litografialla tarkoitetaan puolijohdeteollisuudessa käytettyjä menetelmiä, joissa kuljetetaan valokuvamaskin johdinkuvio valitun substraatin pinnalle.

Tätä menetelmää käytetään mikropiirien valmistuksessa ja substraattina voi toimia esimerkiksi piikiekko. Lopulta käytetään erilaisia kemiallisia yhdisteitä jotka joko kaivertavat syötetyn kuvion siihen tai mahdollistaa uuden materiaalin laiton sen päälle kerrostaen. Esimerkiksi monimutkaiset integroidut piirit, modernit CMOS-kiekot käyvät optisen litografian vaiheiden ja prosessien läpi jopa yli 50 kertaa.

Tavallisessa taidepainatuksessa käytetty litografiamenetelmä muistuttaa yhteisiltä piirteiltä optista litografiamenetelmää jonkin verran, ja samankaltaisia periaatteita voidaan löytää myös normaalin valokuvan kehitysprosessista. Valokuvauksessa samanlainen prosessi on esimerkiksi syöpymisen vastustuksen luominen, paljastamalla sen valolle joko suotaan tai suojellen kuvaa optisella maskilla. Optisessa litografiassa tulostettujen piirilevyjen käsittely on hyvin samankaltaista.

Optisen litografian valmistusmenetelmän vaiheita

Optista litografiaa kutsutaan myös UV-litografiaksi ja valokuvalitografiaksi.

Alta löytyy esittely joistakin optisen litografian tuotteiden valmistusmenetelmistä, sekä niiden kuvaukset lyhyesti:

  • Puhdistus

Jos orgaanisia tai epäorgaanisia saastetta löytyy kiekon pinnalta, ne poistetaan kostealla kemikaalikäsittelyllä, joka sisältää yleensä esimerkiksi vetyperoksidia.

  • Valmistelu

Kiekko lämmitetään sellaiseen asteeseen, jossa kaikki mahdollinen kosteus sen pinnalta poistuu. Ne kiekot jotka on ensin olleet varastoituja, on puhdistettava kemiallisesti epäpuhtauksien poistamiseksi.

  • Fotoresistentin lisääminen

Kiekko on peitetty valonkestävällä linkouspäällysteellä. Viskoosia ja nestemäisen liuoksen muodossa olevaa fotoresistenttiä annostellaan kiekkoon, jonka jälkeen kiekkoa pyöritetään nopeasti, jotta pinnalle muodostuu paksu kerros.

  • Altistaminen ja kehittäminen

Esipaiston jälkeen foto resistentti altistuu sarjalle intensiivistä valoa. Tämä altistuminen valolle aiheuttaa kemikaalisia muutoksia joka mahdollistaa osan foto resistentti aineen poistamisesta, käyttäen tähän erikoistettua ratkaisua, jota kutsutaan kehittäjäksi. Yleisin fotoresistentin tyyppi on nimeltään positiivinen fotoresistentti ja siitä tulee näkyvää kehittäjässä, kun se altistetaan. Negatiivisessa fotoresistentissä valottamattomat alueet taasen liukenevat kehittäjään.

Optisen litografian prosessin lopputuotteena syntyy kiekko. Tämä jatko prosessoidaan erilaisia menetelmiä käyttäen, esimerkiksi:

  • Galvaanisella kasvatuksella, jotta metalli saadaan kasvatettua.
  • Ioni-istutuksella, jotta saostusatomeita saadaan koko kiekon sisään
  • Metallin kasvatus, esimerkiksi sputteroimalla tai höyrystämällä.
  • Muilla kemiallisen käsittelyn muunnelmilla.

Näitä ovat esimerkiksi pintajännityksen poisto ja erilaiset juoksutteet. Prosessointi tehdään vaiheissa alun perin tasaiselle pinnalle.