Fotolitografi

Fotolitografi adalah sebuah proses digunakan dalam fabrikasi alat semikonduktor untuk memindahkan pola dari sebuah photomask ke permukaan sebuah substrat. Seringkali kristalin silikon dalam bentuk sebuah wafer digunakan sebagai substrat, meskipun ada beberapa pilihan termasuk, tapi tidak terbatas pada, gelas, safir, dan logam. Fotolitografi (juga dikenal sebagai "mikrolitografi" atau "nanolitografi") memiliki persamaan dengan litografi konvensional digunakan dalam percetakan dan membagi beberapa prinsip dasar proses fotografik.

Resolusi dari fotolitografi ditentukan oleh panjang gelombang sumber cahaya yang digunakan oleh proses ini. Saat ini, sumber cahaya yang paling bagus adalah sinar-X karena mempunyai panjang gelombang yang sangat pendek. Sumber cahaya untuk proses fotolitografi antara lain: ultra violet, pancaran elektron, laser, dan pancaran ion.

Langkah-langkah yang digunakan dalam proses fotolitografi:
1. Persiapan
Seperti dalam proses di microsystem yang lain, proses fotolitografi dimulai dengan cara pembersihan wafer dari kotoran-kotoran seperti zat organik dan partikel-partikel. Biasanya menggunakan teknik pembersihan caro (caro cleaning).

2. Melapisi wafer dengan photoresist
Sebelum penyinaran, wafer diberi lapisan photoresist yang akan bereaksi jika dikenai cahaya tergantung dari jenis photoresist-nya (positif atau negatif). Setelah dikenai cahaya, photoresist tersebut di larutkan pada cairan tertentu. Bagian yang terkena cahaya pada photoresist positif akan larut dan sebaliknya pada photoresist negatif, bagian yang terkena cahaya tidak akan larut.

Pada umumnya, permukaan wafer yang akan dilapisi photoresist mudah teroksidasi dan akan membentuk ikatan hidrogen yang panjang yang di dapat dari air di udara. Dengan demikian, jika photoresist diletakkan di atas wafer yang berputar, tidak akan menempel dengan permukaan wafer tapi menempel dengan permukaan air dan menghasilkan daya tempel ke wafer yang rendah. Untuk menghasilkan ikatan yang kuat dengan wafer, maka dibutuhkan promotor seperti Hexamethyldisilazane (HMDS).

Kecepatan perputaran wafer, waktu, jumlah, dan cara menyemprotkan photoresist ke permukaan wafer sangat menentukan kualitas dan ketebalan dari photoresist dipermukaan wafer. Ketebalan photoresist diusahakan merata antara bagian tengah dan tepi dari wafer. Pemutaran wafer dan penyemprotan photoresist secara otomatis akan meningkatkan kualitas dari penyebaran photoresist.

3. Pemanasan wafer
Soft bake atau pemanasan awal permukaan wafer yang telah dilapisi photoresist akan menguapkan pelarut dari photoresist.

4. Pengaturan dan penyinaran
Penyinaran wafer dapat dilakukan dengan cara:
- Contact printing: meletakkan mask secara langsung di atas wafer
- Proximity printing: meletakkan mask sedikit di atas wafer
- Projection printing: memproyeksikan mask ke wafer menggunakan lensa atau cermin

5. Pemanasan pasca penyinaran (Post Exposure Bake/PEB)
PEB akan mengurangi gelombang berdiri pada photoresist. Jika PEB tidak dilakukan, maka profil dari photoresist akan bergelombang.

6. Pengembangan
Photoresist akan menjadi asam jika terpancar cahaya (photoresist positif) dan sebaliknya pada photoresist negatif. Untuk menghilangkan photoresist yang menjadi asam, digunakan larutan basa seperti NaOH. Wafer diputar dan pada saat yang sama wafer disemprot dengan NaOH.

7. Pemanasan akhir (post bake)
Dilakukan untuk mengeraskan photoresist yang tersisa sehingga mengeras dan kuat menahan proses selanjutnya seperti etsa (etching) atau implantasi.

8. Membentuk pola dari mask
Proses membentuk pola dari mask dapat berupa penambahan (pengendapan/deposition), pengurangan (etsa/etching), dan pencampuran komponen (impurity).

9. Pembuangan photoresist
Photoresist yang sudah tidak digunakan lagi dihilangkan dengan pembuangan basah (wet stripping) dengan pelarut dan plasma. Pembuangan basah dapat dilakukan dengan pelarut organik atau non organik seperti aseton.