Нанолитография

Нанолитография — это область техники в нанотехнологиях, связанная с разработкой (травление, письмо, печать) структур нанометрового масштаба. В переводе с греческого это слово можно разделить на три части: «нано» — карлик, «лит» — камень и «графи» — писать или «крошечные буквы на камне». Сегодня это слово расширилось, чтобы охватывать проектирование структур в диапазоне от 10 −9 до 10 −6 метров или структур в нанометровом диапазоне. По сути, это поле является производным литографии, охватывающим только структуры значительно меньшего размера. Все нанолитографические методы можно разделить на две категории: те, которые вытравливают молекулы, оставляя желаемую структуру, и те, которые непосредственно записывают желаемую структуру на поверхность (аналогично тому, как 3D-принтер создает структуру).

Область нанолитографии возникла из-за необходимости увеличения количества транзисторов в интегральной схеме для соблюдения закона Мура. Хотя литографические методы используются с конца 18 века, ни один из них не применялась к наноразмерным структурам до середины 1950-х годов. С развитием полупроводниковой промышленности резко вырос спрос на технологии, позволяющие создавать микро- и наноразмерные структуры. Фотолитография была впервые применена к этим структурам в 1958 году, когда наступила эпоха нанолитографии[1]. С тех пор фотолитография стала наиболее коммерчески успешной техникой, способной производить шаблоны с особенностями менее 100 нанометров[2]. Существует несколько методов, связанных с этой областью, каждый из которых предназначен для различных целей в медицинской и полупроводниковой промышленности. Прорывы в этой области вносят значительный вклад в развитие нанотехнологий и приобретают все большее значение сегодня, когда растет спрос на все меньшие и меньшие компьютерные микросхемы. Дальнейшие области исследований касаются физических ограничений поля, сбора энергии и фотоники.

Основные техники

Оптическая литография

Оптическая литография (или фотолитография) — один из наиболее важных и распространенных методов в области нанолитографии. Оптическая литография содержит несколько важных производных методов, все из которых используют очень короткие длины волн света, чтобы изменить растворимость определённых молекул, заставляя их вымываться в растворе, оставляя желаемую структуру. Некоторые методы оптической литографии требуют использования жидкостной иммерсии и множества способов повышения разрешения, таких как маски фазового сдвига (PSM) и коррекция эффекта близости. Некоторые из методов, включенных в этот набор, используют многофотонную литографию, рентгеновскую литографию, нанолитографию светового взаимодействия (LCM) и литографию в крайнем ультрафиолете (EUVL)[2]. Этот последний метод считается наиболее важным методом литографии следующего поколения из-за его способности создавать структуры с точностью до 30 нанометров.

Электронно-лучевая литография

Электронно-лучевая литография (EBL) или электронно-лучевая литография с прямой записью (EBDW) сканирует сфокусированным пучком электронов поверхность, покрытой электронно-чувствительной плёнкой или резистом (например, PMMA или HSQ) для рисования нестандартных 3D форм. Путем изменения растворимости резиста и последующего выборочного удаления материала путем погружения в растворитель, были достигнуты разрешения менее 10 нм. Эта форма литографии без маски с прямой записью имеет высокое разрешение и низкую пропускную способность, ограничивая использование одноколонных электронных пучков для изготовления фотошаблонов, мелкосерийного производства полупроводниковых устройств, а также научных исследований и разработок. Подходы с использованием многоэлектронных пучков имеют целью увеличение производительности при массовом производстве полупроводников.

EBL может использоваться для селективного белкового нанопаттернинга на твердой подложке, предназначенного для сверхчувствительных сенсоров[3].

Литография со сканирующим зондом

Литография со сканирующим зондом (SPL) — это ещё один набор методов для создания рисунка в нанометровом масштабе до отдельных атомов с использованием сканирующих зондов, либо путем вытравливания нежелательного материала, либо путем прямой записи нового материала на подложку. Некоторые из важных методов в этой категории включают перьевая нанолитография, термохимическую нанолитографию, литографию с термосканирующим зондом и нанолитографию с локальным окислением. Перьевая нанолитография — наиболее широко используемый из этих методов[4].

Наноимпринт-литография

Наноимпринт-литография (NIL) и её варианты, такие как Step-and-Flash Imprint Lithography и Laser Assisted Directed Imprint (LADI), являются многообещающими технологиями репликации наноразмеров, в которых рисунки создаются путём механической деформации импринт-резистов, обычно мономерных или полимерных образований, которые полимеризуются под воздействием тепла или ультрафиолетового излучения во время печати. Этот метод можно комбинировать с контактной печатью и холодной сваркой. Литография с использованием наноимпринта позволяет создавать шаблоны с точностью до 10 нм. 

Примечания
  1. Jay W. Lathrop | Computer History Museum. www.computerhistory.org. Дата обращения: 18 марта 2019.
  2. ASML: Press - Press Releases - ASML reaches agreement for delivery of minimum of 15 EUV lithography systems. www.asml.com. Дата обращения: 11 мая 2015.
  3. Shafagh, Reza (2018). “E-Beam Nanostructuring and Direct Click Biofunctionalization of Thiol–Ene Resist”. ACS Nano [англ.]. 12 (10): 9940—9946. DOI:10.1021/acsnano.8b03709. PMID 30212184.
  4. Soh, Hyongsok T.; Guarini, Kathryn Wilder & Quate, Calvin F. (2001), Soh, Hyongsok T.; Guarini, Kathryn Wilder & Quate, Calvin F., eds., Introduction to Scanning Probe Lithography, Microsystems, Springer US, с. 1–22, ISBN 9781475733310, DOI 10.1007/978-1-4757-3331-0_1
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.