litografia

litografia

[gr. líthos ‘kamień’, gráphō ‘piszę’,‘rysuję’],

elektron. jeden z etapów (procesów) technologii planarnej;

ma za zadanie precyzyjne odwzorowanie na płytce półprzewodnikowej rysunku fragmentów przyrządu półprzewodnikowego (układu scalonego), tj. obszarów domieszkowania, pól kontaktowych, ścieżek przewodzących itp., zgodnie z tzw. projektem topograficznym przyrządu. Rozróżnia się l. optyczną i l. bezpośrednią.

L. optyczna (fotolitografia) jest oparta na wykorzystaniu promieniowania elektromagnetycznego; posługuje się wzorcem fiz. odwzorowywanego obiektu, tzw. maską, na którym znajdują się obszary nieprzezroczyste (dla stosowanego promieniowania), ściśle odwzorowujące kształt i rozmieszczenie fragmentów struktury wykonywanych w danej operacji technol. (pełny cykl technol. wytwarzania przyrządu półprzewodnikowego wymaga stosowania kilku do kilkunastu masek). Główne etapy l. optycznej stanowią procesy: nanoszenia warstwy kopiowej (emulsji światłoczułej) na powierzchnię podłoża (płytkę półprzewodnikową), w której ma być wytworzony żądany wzór; nakładania na warstwę kopiową maski i naświetlania płytki; wywoływania, polegającego na usunięciu (wypłukaniu) fragmentów warstwy kopiowej (w przypadku emulsji negatywowej fragmentów zasłoniętych maską, tj. nie naświetlonych, w przypadku emulsji pozytywowej — naświetlonych) i prowadzącego do odsłonięcia odpowiednich miejsc powierzchni podłoża; trawienia „mokrego” (w roztworze chem.) lub „suchego” (przy użyciu zogniskowanej wiązki jonów) odsłoniętych fragmentów warstwy podłoża w celu wykonania okien umożliwiających przeprowadzenie dalszych operacji technol. (dyfuzji lub implantacji domieszek).

W zależności od wzajemnego położenia maski i płytki podłożowej rozróżnia się l.: stykową (maska jest bezpośrednio dociskana do emulsji płytki), zbliżeniową (między warstwą emulsji i maską jest zachowany niewielki odstęp, rzędu 10–25 µm), projekcyjną (obraz maski jest rzutowany przez układ opt. na odpowiedni fragment pokrytej emulsją płytki, w skali 1:1 lub ze zmniejszeniem). Ważną rolę w l. optycznej odgrywa długość fali stosowanego promieniowania elektromagnetycznego — im jest ona mniejsza, tym uzyskuje się większą rozdzielczość obrazu; początkowo wykorzystywano promieniowanie wysokociśnieniowej lampy rtęciowej (dł. fali 300–600 nm), obecnie powszechnie stosuje się lasery ekscymerowe: KrF (dł. fali 248 nm) i ArF (193 nm), pozwalające uzyskać minim. rozmiar linii odwzorowywanego obiektu, tzw. wymiar charakterystyczny, odpowiednio 0,25 µm i 0,18 µm; jeszcze lepszą rozdzielczość (minim. rozmiar linii poniżej 0,1 µm) uzyskuje się stosując promieniowanie rentgenowskie (l. rentgenowska, zw. też rentgenolitografią), technika ta jest jednak rzadko stosowana ze względu na duże trudności jej realizacji praktycznej (dotyczą one gł. wytwarzania masek).

L. bezpośrednia posługuje się modelem mat. obiektu zapisanym w pamięci komputera sterującego urządzeniem litograficznym. Polega na użyciu skupionej wiązki wysokoenerg. cząstek, która — „przemiatając” powierzchnię płytki pokrytej warstwą kopiową — naświetla kolejno tylko wybrane obszary płytki zgodnie z wzorcem obiektu zapisanym w pamięci komputera. W zależności od rodzaju cząstek (elektrony lub jony) rozróżnia się l. elektronową (elektronolitografię) i l. jonową (jonolitografię). Obie metody odznaczają się wysoką precyzją (minim. rozmiar linii poniżej 0,1 µm), jednak ze względu na duży koszt urządzeń i stosunkowo małą ich wydajność są rzadko stosowane (na ogół do wytwarzania masek stosowanych w l. optycznej oraz do produkcji bardzo zaawansowanych technologicznie przyrządów półprzewodnikowych).

Mirosław Rusek