Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Часть цикла статей о
Наноэлектроника
Одномолекулярная электроника
Твердотельная наноэлектроника
Связанные подходы

Нанолитография - это растущая область техники в нанотехнологиях, связанная с разработкой (травление, письмо, печать) структур нанометрового масштаба. В переводе с греческого это слово можно разбить на три части: «нано» - карлик, «лит» - камень, и «графи» - писать, или «мелкое письмо 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, поле является производным литографии., покрывающих только значительно меньшие конструкции. 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 использовались с конца 18 века, ни один из них не применялся 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 создавать образцы размером менее 100 нм. [2]Существует 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 фотоники . [2]

Важные методы [ править ]

Оптическая литография [ править ]

Основная статья: Фотолитография

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 определенных молекул, заставляя их вымываться в растворе, оставляя желаемую структуру. Некоторые методы оптической литографии требуют использования жидкостной иммерсии и множества технологий повышения разрешения, таких как маски с фазовым сдвигом (PSM) и коррекция оптической близости (OPC). Некоторые из методов, включенных в этот набор, включают многофотонную литографию , рентгеновскую литографию., световая нанолитография (LCM) и литография в крайнем ультрафиолете (EUVL). [2] Этот последний метод считается наиболее важным методом литографии следующего поколения (NGL) из-за его способности создавать структуры с точностью до 30 нанометров.

Электронно-лучевая литография [ править ]

Основная статья: Электронно-лучевая литография

Электронно-лучевая литография (EBL) или электронно-лучевая литография с прямой записью (EBDW) сканирует сфокусированный пучок электронов на поверхности, покрытой электронно-чувствительной пленкой или резистом (например, PMMA или HSQ ) для рисования нестандартных форм. Путем изменения растворимости резиста и последующего избирательного удаления материала путем погружения в растворитель было достигнуто разрешение менее 10 нм. Эта форма литографии без маски с прямой записью имеет высокое разрешение и низкую пропускную способность, ограничивая использование одноколонных электронных пучков только для изготовления фотошаблонов , производства полупроводниковых устройств в небольших объемах , а также исследований и разработок. 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 [ править ]

Основная статья: Литография сканирующего зонда

Литография со сканирующим зондом (SPL) - это еще один набор методов для создания рисунка в нанометровом масштабе вплоть 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 нанолитографию с погружным пером , термохимическую нанолитографию , литографию с термографическим сканированием и нанолитографию с локальным окислением . Нанолитография с помощью пера - наиболее широко используемый из этих методов. [4]

Литография наноимпринтов [ править ]

Основная статья: литография наноимпринтов

Наноимпринт-литография (NIL) и ее варианты, такие как Step-and-Flash Imprint Lithography и Laser Assisted Directed Imprint (LADI), являются многообещающими технологиями репликации наноразмеров, в которых рисунки создаются путем механической деформации импринт-резистов, обычно мономерных или полимерных образований полимеризуется под воздействием тепла или ультрафиолетового излучения во время печати. [ необходима цитата ] Этот метод можно комбинировать с контактной печатью и холодной сваркой . Литография наноимпринта позволяет создавать узоры на уровне менее 10 нм. [ необходима цитата ]

Разные техники [ править ]

Литография заряженных частиц [ править ]

Этот набор методов включает ионную и электронную проекцию литографии. В ионно-лучевой литографии используется сфокусированный 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 [ править ]

Основная статья: Магнитолитография

Магнитолитография (ML) основана на приложении магнитного поля к подложке с использованием парамагнитных металлических масок, называемых «магнитными масками». Магнитная маска, которая является аналогом фотошаблона, определяет пространственное распределение и форму приложенного магнитного поля. Второй компонент - ферромагнитные наночастицы (аналог фоторезиста ), которые собираются на подложке в соответствии с полем, индуцированным магнитной маской.

Наносферная литография [ править ]

Основная статья: Наносферная литография

В литографии наносферы используются самособирающиеся монослои сфер (обычно из полистирола ) в качестве масок испарения. Этот метод был использован для изготовления массивов золотых наноточек с точно контролируемыми расстояниями. [6]

Литография нейтральных частиц [ править ]

В литографии нейтральных частиц (NPL) используется широкий пучок энергичных нейтральных частиц для переноса рисунка на поверхность. [7]

Плазмонная литография [ править ]

Основная статья: Плазмонная нанолитография

Плазмонная литография использует возбуждения поверхностных плазмонов для создания структур за пределами дифракционного предела, используя свойства ограничения субволнового поля поверхностных плазмонных поляритонов . [8]

Запись пучка протонов [ править ]

Основная статья: запись пучка протонов

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

Трафаретная литография [ править ]

Основная статья: Трафаретная литография

Литография по трафарету - это параллельный метод без резистора для изготовления узоров в нанометровом масштабе с использованием апертур нанометрового размера в качестве теневых масок .

Квантовая оптическая литография [ править ]

Квантовая оптическая литография (QOL) - это метод без дифракции, позволяющий записывать с разрешением 1 нм [10] оптическими средствами с использованием красного лазерного диода (λ = 650 нм). Сложные узоры, такие как геометрические фигуры и буквы, были получены при длине волны 3 нм. разрешение [11] на резистной подложке. Метод был применен к графену с наноразмерным рисунком с разрешением 20 нм. [12]

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Джей У. Латроп | Музей истории компьютеров" . www.computerhistory.org . Проверено 18 марта 2019 .
  2. ^ a b c «ASML: Пресса - Пресс-релизы - ASML достигает соглашения на поставку минимум 15 систем литографии EUV» . www.asml.com . Проверено 11 мая 2015 .
  3. ^ Шафаг, Реза; Вастессон, Александр; Го, Вэйцзинь; ван дер Вейнгарт, Воутер; Харальдссон, Томми (2018). «Электронно-лучевая наноструктурирование и биофункциональная обработка тиол-энерезиста прямым щелчком» . САУ Нано . 12 (10): 9940–9946. DOI : 10.1021 / acsnano.8b03709 . PMID 30212184 . 
  4. ^ Сох, Хёнсок Т .; Гуарини, Кэтрин Уайлдер; Quate, Calvin F. (2001), Soh, Hyongsok T .; Гуарини, Кэтрин Уайлдер; Quate, Calvin F. (ред.), «Введение в литографию сканирующего зонда», Литография сканирующего зонда , Microsystems, Springer, США, стр. 1-22, DOI : 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, № 3 ИЮНЯ 2008 г.
  6. ^ А. Хацор-де Пиччиото, Д. WISSNER-Гросс , Г. Lavallee, П. Вайса (2007). «Массивы Cu (2 +) - комплексных органических кластеров, выращенных на наноточках золота» (PDF) . Журнал экспериментальной нанонауки . 2 (1): 3–11. Bibcode : 2007JENan ... 2 .... 3P . DOI : 10.1080 / 17458080600925807 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  7. ^ JC Wolfe и BP Craver, «Литография нейтральных частиц: простое решение для связанных с зарядом артефактов при печати с близкого расстояния 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. DOI : 10.1007 / s11468-011-9237-0 .
  9. ↑ Ватт, Фрэнк (июнь 2007 г.). «Запись протонного луча» . Материалы сегодня . 10 (6): 20–29. DOI : 10.1016 / S1369-7021 (07) 70129-3 .
  10. ^ Павел, E; Джинга, S; Василе, BS; 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. DOI : 10.1016 / j.optlastec.2014.01.016 .
  11. ^ Павел, E; Продан, Г; Маринеску, В; Труска, Р. (2019). «Последние достижения в квантовой оптической литографии от 3 до 10 нм». J. Micro / Nanolith. MEMS MOEMS . 18 (2): 020501. DOI : 10,1117 / 1.JMM.18.2.020501 .
  12. ^ Павел, E; Маринеску, В; Лунгулеску, М (2019). «Нанонарисовка графена методом квантовой оптической литографии». Оптик . 203 : 163532. DOI : 10.1016 / j.ijleo.2019.163532 .

Внешние ссылки [ править ]

Нанотехнологии в Curlie