Нанолитография - Nanolithography

Часть серии статей о
Наноэлектроника
Одномолекулярная электроника
Твердотельная наноэлектроника
Связанные подходы
  • Приложения Nuvola kalzium.svg Научный портал
  • Nuvola apps ksim.png Электронный портал
  • Telecom-icon.svg Технологический портал

Нанолитография - это растущая область методов нанотехнологии, связанная с разработкой (травление, письмо, печать) структур нанометрового масштаба. В переводе с греческого это слово можно разделить на три части: «нано» означает карлик, «лит» означает камень, и «графи» означает писать или «крошечные буквы на камне». Сегодня это слово расширилось, чтобы охватить дизайн конструкций в диапазоне 10−9 до 10−6 метров или структуры в нанометровом диапазоне. По сути, поле является производным от литография, только для значительно меньших конструкций. 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, чтобы сохранить Закон Мура. Пока литографический Методы применялись с конца 18 века, ни одна из них не применялась к наноразмерным структурам до середины 1950-х годов. С развитием полупроводниковой промышленности резко вырос спрос на технологии, позволяющие производить микро- и наноразмерные структуры. Фотолитография был применен к этим структурам впервые в 1958 году, в начале века нанолитографии.[1] С тех пор фотолитография стала наиболее коммерчески успешной техникой, способной создавать образцы размером менее 100 нм.[2] Есть несколько методов, связанных с этой областью, каждая из которых предназначена для различных целей в медицинской и полупроводниковой промышленности. Прорывы в этой области вносят значительный вклад в развитие нанотехнологий и приобретают все большее значение сегодня, поскольку растет спрос на все меньшие и меньшие компьютерные микросхемы. Дальнейшие области исследований касаются физических ограничений поля, сбора энергии и фотоника.[2]

Важные техники

Оптическая литография

Основная статья: Фотолитография

Оптическая литография (или фотолитография) - один из наиболее важных и распространенных методов в области нанолитографии. Оптическая литография содержит несколько важных производных техник, все из которых используют очень короткие длины волн света, чтобы изменить растворимость определенных молекул, заставляя их вымываться в растворе, оставляя желаемую структуру. Некоторые методы оптической литографии требуют использования погружение в жидкость и множество технологии повышения разрешения подобно маски сдвига фаз (PSM) и коррекция оптической близости (OPC). Некоторые из методов, включенных в этот набор, включают: многофотонная литография, Рентгеновская литография, нанолитография светового взаимодействия (LCM), и литография в крайнем ультрафиолете (EUVL).[2] Этот последний прием считается самым важным. литография нового поколения (NGL) из-за его способности создавать структуры с точностью до 30 нанометров.

Электронно-лучевая литография

Основная статья: Электронно-лучевая литография

Электронно-лучевая литография (EBL) или электронно-лучевая литография с прямой записью (EBDW) сканирует сфокусированный луч электроны на поверхности, покрытой электронно-чувствительной пленкой или сопротивляться (например. ПММА или же HSQ ) для рисования нестандартных форм. Изменяя растворимость резиста и последующего избирательного удаления материала путем погружения в растворитель было достигнуто разрешение менее 10 нм. Эта форма литографии с прямой записью и без маски имеет высокое разрешение и низкую пропускную способность, что ограничивает использование одностолбцовых электронных лучей. фотомаска изготовление, мелкосерийное производство полупроводниковые приборы, а также исследования и разработки. Подходы с несколькими электронными пучками ставят перед собой цель увеличить объемы массового производства полупроводников.

EBL может быть использован для селективного белкового нанопаттернинга на твердой подложке для сверхчувствительного зондирования.[3]

Литография сканирующего зонда

Основная статья: Литография сканирующего зонда

Литография сканирующего зонда (SPL) - это еще один набор методов для создания рисунка в нанометровом масштабе вплоть до отдельных атомов с использованием сканирующие зонды либо путем вытравливания нежелательного материала, либо путем прямого нанесения нового материала на подложку. Некоторые из важных методов в этой категории включают: пера нанолитография, термохимическая нанолитография, литография с тепловым сканированием, и нанолитография местного окисления. Нанолитография с помощью пера - наиболее широко используемый из этих методов.[4]

Литография наноимпринтов

Основная статья: Литография наноимпринтов

Литография наноимпринтов (NIL) и ее варианты, такие как Step-and-Flash Imprint Lithography и Laser Assisted Directed Imprint (LADI), являются многообещающими технологиями репликации наноразмеров, где рисунки создаются путем механической деформации импринт-резистов, обычно мономерных или полимерных образований, которые вылечил жарой или УФ свет во время печати.[нужна цитата ] Этот прием можно комбинировать с контактная печать и холодная сварка. Литография с наноимпринтом позволяет создавать узоры на уровне менее 10 нм.[нужна цитата ]

Разные техники

Литография заряженных частиц

Этот набор методов включает ионную и электронную проекцию литографии. Ионно-лучевая литография использует сосредоточенный или широкий пучок энергичных легких ионов (например, He+) для переноса рисунка на поверхность. С помощью ионно-лучевой бесконтактной литографии (IBL) наноразмерные элементы могут быть перенесены на неплоские поверхности.[5]

Магнитолитография

Основная статья: Магнитолитография

Магнитолитография (ML) основана на применении магнитное поле на подложке с помощью парамагнитных металлических масок называют «магнитными масками». Магнитная маска, аналогичная фотомаска определить пространственное распределение и форму приложенного магнитного поля. Второй компонент - ферромагнитные наночастицы (аналог Фоторезист ), которые собираются на подложке в соответствии с полем, создаваемым магнитной маской.

Наносферная литография

Основная статья: Наносферная литография

Наносферная литография использует самособирающиеся монослои сфер (обычно сделанных из полистирол ) как маски испарения. Этот метод был использован для изготовления массивов золотых наноточек с точно контролируемыми расстояниями.[6]

Литография нейтральных частиц

Литография нейтральных частиц (NPL) использует широкий пучок энергичных нейтральных частиц для переноса рисунка на поверхность.[7]

Плазмонная литография

Основная статья: Плазмонная нанолитография

Плазмонная литография использует поверхностный плазмон возбуждения для создания картин за пределами дифракционного предела, используя свойства ограничения субволнового поля поверхностные плазмонные поляритоны.[8]

Запись пучка протонов

Основная статья: Запись пучка протонов

В этом методе используется сфокусированный пучок протонов высокой энергии (МэВ) для создания рисунка на резистивном материале с наноразмерными размерами, и было показано, что он способен создавать рисунки с высоким разрешением ниже отметки 100 нм.[9]

Трафаретная литография

Основная статья: Трафаретная литография

Литография по трафарету - это параллельный метод безрезиста для изготовления узоров в нанометровом масштабе с использованием апертур нанометрового размера в качестве теневые маски.

Квантовая оптическая литография

Квантовая оптическая литография (QOL) - это метод без дифракции, позволяющий писать с разрешением 1 нм.[10] с помощью оптических средств с использованием красного лазерного диода (λ = 650 нм). Сложные рисунки, такие как геометрические фигуры и буквы, были получены с разрешением 3 нм.[11] на резистной подложке. Метод был применен к графену с наноразмерным рисунком с разрешением 20 нм.[12]

Рекомендации

  1. ^ "Джей У. Латроп | Музей истории компьютеров". www.computerhistory.org. Получено 2019-03-18.
  2. ^ а б c «ASML: Пресса - Пресс-релизы - ASML достигает соглашения на поставку минимум 15 систем литографии EUV». www.asml.com. Получено 2015-05-11.
  3. ^ Шафаг, Реза; Вестессон, Александр; Го, Вэйцзинь; ван дер Вейнгарт, Воутер; Харальдссон, Томми (2018). «Электронно-лучевая наноструктурирование и биофункциональная обработка тиол-энэрезиста прямым щелчком». САУ Нано. 12 (10): 9940–9946. Дои:10.1021 / acsnano.8b03709. PMID  30212184.
  4. ^ Сох, Хёнсок Т .; Гуарини, Кэтрин Уайлдер; Quate, Calvin F. (2001), Soh, Hyongsok T .; Гуарини, Кэтрин Уайлдер; Куэйт, Кальвин Ф. (ред.), "Введение в литографию сканирующего зонда", Литография со сканирующим зондом, Microsystems, Springer, США, стр. 1–22, Дои:10.1007/978-1-4757-3331-0_1, ISBN  9781475733310
  5. ^ Дхара Парикх, Барри Крейвер, Хатем Н. Ноуну, Фу-Он Фонг и Джон К. Вулф, «Определение наноразмерного рисунка на неплоских поверхностях с использованием ионно-лучевой бесконтактной литографии и конформно-плазменного резиста», Журнал микроэлектромеханических систем, VOL. 17, НЕТ. 3 ИЮНЯ 2008 г.
  6. ^ А. Хацор-де Пиччиотто, А. Д. Висснер-Гросс, Дж. Лавалле, П. С. Вайс (2007). «Массивы Cu (2 +) - комплексных органических кластеров, выращенных на наноточках золота» (PDF). Журнал экспериментальной нанонауки. 2 (1): 3–11. Bibcode:2007JENan ... 2 .... 3P. Дои:10.1080/17458080600925807.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  7. ^ JC Wolfe и B.P Craver, "Литография нейтральных частиц: простое решение для связанных с зарядом артефактов в бесконтактной печати ионным пучком", J. Phys. D: Прил. Phys. 41 (2008 г.) 024007 (12 стр.)
  8. ^ Се, Чжихуа; Ю, Вэйксин; Ван, Тайшэн; и другие. (31 мая 2011 г.). «Плазмонная нанолитография: обзор». Плазмоника. 6 (3): 565–580. Дои:10.1007 / s11468-011-9237-0.
  9. ^ Ватт, Фрэнк (июнь 2007 г.). "Запись протонного луча". Материалы сегодня. 10 (6): 20–29. Дои:10.1016 / S1369-7021 (07) 70129-3.
  10. ^ Павел, Э; Джинга, S; Василе, B S; Динеску, А; Маринеску, В; Труска, Р; Тоса, Н. (2014). «Квантовая оптическая литография от разрешения 1 нм до переноса рисунка на кремниевую пластину». Opt Laser Technol. 60: 80–84. Дои:10.1016 / j.optlastec.2014.01.016.
  11. ^ Павел, Е; Продан, Г; Маринеску, В; Труска, Р. (2019). «Последние достижения в квантовой оптической литографии от 3 до 10 нм». J. Micro / Nanolith. МЭМС МОЭМЫ. 18 (2): 020501. Дои:10.1117 / 1.JMM.18.2.020501.
  12. ^ Павел, Е; Маринеску, В; Лунгулеску, М (2019). «Нанонарисовка графена с помощью квантовой оптической литографии». Optik. 203: 163532. Дои:10.1016 / j.ijleo.2019.163532.

внешняя ссылка

Нанотехнологии в Керли