Kontaktbelichtung
In einer Kontaktbelichtung werden Fotomaske und Substrat in direkten Kontakt gebracht. Dieses Verfahren führt zur besten Auflösung aller Schattenwurfverfahren, da die Lichtbeugung und der damit verbundene Auflösungsverlust auf das durch die Lackdicke bedingte Minimum reduziert wird. Der direkte Kontakt birgt Nachteile, so kann die Lackschicht durch die Maske beschädigt werden was zu Übertragungsfehlern führen kann. Auch kann die Maske durch einen nicht ausreichend getrockneten Resist verklebt werden (siehe Wiki „Positiv- und Negativresists für die Kontaktbelichtung“).
Bei der Kontaktbelichtung kommt es daher auf eine vollständige Trocknung der Resistschicht an. Schon Spuren des Lösemittels in der Resistschicht können zum Ankleben und Verunreinigen der Photomaske führen. Allresist bietet Sonder-Positivresists aus der Serie AR-P 3740 und Sonder-Negativresists aus der Serie AR-N 4340 an, die, bedingt durch ein spezielles Lösemittelgemisch, über ein schnelleres und komplettes Trocknungsverhalten verfügen. Damit wird ein Ankleben beim Belichtungsvorgang ausgeschlossen.
Poximitybelichtung
Im Unterschied zur Kontaktbelichtung wird in einer Proximitybelichtung die Maske in einem Abstand von etwa 10 – 50 m m über dem Photolack positioniert, wodurch Beschädigungen von Photoresist und Maske vermieden werden können.
Projektionsbelichtung
Bei einer Projektionsbelichtung wird die Photomaske nicht, wie sonst bei der Kontakt- und Proximitybelichtung, im 1:1 Maßstab im Photoresist abgebildet. Die Masken werden durch ein spezielles Linsensystem (z.B. im Maßstab 4:1 oder 5:1) verkleinert. Die eingesetzten Photomasken sind einfacher und preiswerter zu fertigen, da auf Ihnen die Strukturelemente um ein Vielfaches größer sind. Ein weiterer großer Vorteil ist, dass Partikel, die sich auf den Photomasken abgelagert haben nur einen sehr geringen Einfluss auf die erzeugten Strukturen haben, da auch sie verkleinert abgebildet werden. Da die Abbildung einer Maske in einer Projektionsbelichtung nicht den gesamten Wafer abdecken kann, müssen die Wafer durch extrem präzise Mechaniken nachgeführt und positioniert werden (Wafer Stepper). Aufgrund der begrenzten Schärfentiefe der abbildenden Optiken, eignet sich diese Methode, im Unterschied zur Kontaktbelichtung, nur zur Belichtung dünner Lackschichten.
Immersionslithographie
Die Immersionslithographie entspricht im Wesentlichen der Projektionsbelichtung, mit dem Unterschied, dass zwischen der Projektionslinse und dem Photolack keine Luft sondern ein flüssiges Medium, z.B. Wasser, vorliegt. Der im Vergleich zu Luft höhere Brechungsindex der Flüssigkeit vergrößert die numerische Apertur des Abbildungssystems. Dadurch können kleinere Strukturen erzeugt werden.
Grautonlithographie
Die Grautonlithographie ermöglicht die Herstellung von 3D-Strukturen. Die Oberflächentopographie kann dabei durch eine laterale Variation der Belichtungsdosis, unter Ausnutzung der monoton aber nichtlinear verlaufenden Entwicklungsrate bei der Belichtung von Photolacken, gezielt beeinflusst werden. Eine variable Belichtungsdosis kann über Mehrfachbelichtungen oder auch durch Verwendung von Grautonmasken, die Bereiche mit unterschiedlichem Transmissionsgrad aufweisen, realisiert werden. Im Fall der Mehrfachbelichtungen wird je nach gewünschter Struktur entweder eine Maske schrittweise verschoben oder mehrere binäre Masken unterschiedlicher Abschattung eingesetzt. Außerdem kann die Belichtungsdosis entsprechend variiert werden (siehe auch Resist-Wiki „Diffraktive Optiken mit dem „analogen“ E-Beamresist“)
Laserbelichtung
Photoempfindliche Lacke können auch durch Laserlicht prozessiert werden. Liegt die eingesetzte Laserwellenlänge im Absorptionsbereich des Photoresists kann üblicherweise im cw (constant wafe) Modus gearbeitet werden. Aufgrund der hohen Energiedichten können die Strukturen mit sehr hoher Geschwindigkeit und hoher Präzession geschrieben werden. Durch den Einsatz von ultrakurzen Laserpulsen (fs – ps-Bereich) können Photolacke auch außerhalb ihres Absorptionsbereiches prozessiert werden. Das heißt, das lichtempfindliche Medium ist transparent für das verwendete Laserlicht. Wird jedoch der Laserstrahl im Pulsmodus stark fokussiert, so werden im fokalen Volumen Mehrphotonen-Absorptionsprozesse (hauptsächlich eine 2-Photonen-Absorption) wahrscheinlich, die eine chemische oder physikalische Modifikation im fokalen Volumen verursachen und daher eine Strukturierung des Resists ermöglichen. (siehe NIR-Lack Resist-Wiki oder AR NEWS 26. Ausgabe) Somit können nahezu beliebige 3D-Strukturen aus unterschiedlichen photoempfindlichen Materialien hergestellt werden.
Röntgenlithographie
Ähnlich wie bei der konventionellen Photolithografie wird auch bei der Röntgenlithografie intensive und schmalbandige monochromatische Strahlung benötigt. Die Wellenlänge weicher Röntgenstrahlung liegt im Bereich 10–0,1 nm. Als Strahlungsquellen eignen sich Hochleistungsröntgenröhren oder auch Synchrotronstrahlungsquellen. Synchrotronstrahlung, wie sie z.B. am BESSY erzeugt werden kann, zeichnet sich durch eine hohe Intensität und eine hohen Brillanz der emittierten Strahlung aus, was eine relativ schnelle Belichtung erlaubt. Es können sehr kleine Strukturen im Bereich von <20 nm mit hoher Tiefenschärfe realisiert werden. Im Unterschied zur optischen Lithografie werden bei der Röntgenlithografie die chemischen Reaktionen nicht direkt durch die einfallenden Photonen sondern durch erzeugte sekundäre Elektronen (Photo- und Auger-Elektronen), die dann mit dem Resistmaterial wechselwirken, ausgelöst. Die Herstellung der Masken ist sehr aufwendig, da Röntgenstrahlung nicht durch Linsen fokussiert werden kann. Die Röntgenlithographie wird u. A. im Rahmen des LIGA-Verfahrens zur Herstellung dreidimensionaler Strukturen mit großem Aspektverhältnis, für Anwendungen in der Mikrosystemtechnik, eingesetzt. (Siehe CAR 44 und AR NEWS 21. Ausgabe)