Нанолитография
 | Эта статья требует дополнительных цитат для проверки . ( август 2021 г. ) |
| Часть серии статей о |
| Наноэлектроника |
|---|
| Одномолекуля электроника |
| Твердотельная наноэлектроника |
| Связанные подходы |
| Порталы |
 Электронический портал |
Нанолитография ( NL ) представляет собой растущую область методов в нанотехнологиях , касающихся инженерных (эми -эг, отвода, депозиции, письма, печати и т. Д.) Нанометровых структур на различных материалах.
Современный термин отражается на дизайне конструкций, встроенных в диапазон 10 −9 до 10 −6 счетчики, т.е. нанометровый шкал. По сути, поле является производной литографии , охватывающей только очень маленькие структуры. Все методы NL могут быть классифицированы на четыре группы: фото литографию , сканирование литографии, мягкая литография и другие различные методы. [ 1 ]
История
[ редактировать ]NL развивался из-за необходимости увеличения количества субмикрометровых функций (например, транзисторов, конденсаторов и т. Д.) В интегрированной схеме, чтобы не отставать от закона Мура . В то время как литографические методы существуют с конца 18-го века, никто не был применен к наноразмерным структурам до середины 1950-х годов. С эволюцией полупроводниковой промышленности, спрос на методы, способные производить микро- и наномасштабные структуры, взлетел. Фотолитография была применена к этим структурам впервые в 1958 году, начиная с возраста нанолитографии. [ 2 ]
С тех пор фотолитография стала наиболее коммерчески успешной техникой, способной производить паттерны под 100 нм. [ 3 ] Существует несколько методов, связанных с этой областью, каждая из которых предназначена для обслуживания своих многочисленных применений в медицинской и полупроводниковой промышленности. Прорывы в этой области значительно способствуют развитию нанотехнологий и становятся все более важными сегодня по мере увеличения спроса на меньшие и меньшие компьютерные чипы. Дальнейшие области исследований касаются физических ограничений поля, сбора энергии и фотоники . [ 3 ]
Этимология
[ редактировать ]С греческого языка слово нанолитография может быть разбита на три части: «нано», означающее карликовую, «lith», означающую камень, а «график» означает, что нужно писать, или «крошечное письмо на камень».
Фотолитография
[ редактировать ]По состоянию на 2021 год фотолитография является наиболее широко используемой методикой массового производства микроэлектроники и полупроводниковых устройств . Он характеризуется как высокопроизводительной пропускной способностью, так и малым размером чертами моделей.
Оптическая литография
[ редактировать ]Оптическая литография (или фотолитография) является одним из наиболее важных и распространенных наборов методов в области нанолитографии. Оптическая литография содержит несколько важных производных методов, которые используют очень короткие длины волны света, чтобы изменить растворимость определенных молекул, заставляя их смыть в растворе, оставляя позади желаемую структуру. Несколько методов оптической литографии требуют использования жидкого погружения и множества технологий усиления разрешения, таких как маски-маски-сдвига (PSM) и коррекция оптической близости (OPC). Некоторые из включенных методов в этом наборе включают многофотонную литографию , рентгеновскую литографию , нанолитографию легкой связи (LCM) и экстремальную ультрафиолетовую литографию (EUVL). [ 3 ] Этот последний метод считается наиболее важной техникой литографии следующего поколения (NGL) из -за его способности производить структуры точно ниже 30 нанометров с высокими показателями пропускной способности, что делает его жизнеспособным вариантом для коммерческих целей.
Квантовая оптическая литография
[ редактировать ]Квантовая оптическая литография (QOL) является дифракционным методом, способным писать при разрешении 1 нм [ 4 ] оптическими средствами, используя красный лазерный диод (λ = 650 нм). Сложные паттерны, такие как геометрические фигуры и буквы были получены при разрешении 3 нм [ 5 ] На подложке сопротивляться. Метод был применен к нанопатерн -графену при разрешении 20 нм. [ 6 ]
Сканирование литографии
[ редактировать ]Электронно-лучевая литография
[ редактировать ]Электронная литография луча (EBL) или литография с прямым веществом электронов (EBDW) сканирует сфокусированный луч электронов на поверхности, покрытой электроном чувствительной пленкой или сопротивлением (например, PMMA или HSQ ), чтобы нарисовать пользовательские формы. Изменив растворимость резиста и последующего селективного удаления материала путем погружения в растворитель, были достигнуты разрешения под 10 нм. Эта форма прямой записи, литографии без маски имеет высокое разрешение и низкую пропускную способность, ограничивая одноконкурентные электронные балы на изготовление фотомаски с низким объемом , производство полупроводниковых устройств , а также исследования и разработки. Подходы с множественным электронным пучком имеют в качестве цели увеличение пропускной способности для полупроводникового массового производства. EBL может быть использован для селективного нано -нанопью белка на твердом субстрате, направленном на ультрачувтимое зондирование. [ 7 ] Resists для EBL может быть закаленным с использованием последовательного синтеза инфильтрации (SIS).
Сканирующее зонд литография
[ редактировать ]Сканирующая литография зонда (SPL) является еще одним набором методов для паттерна в масштабе нанометра до отдельных атомов с использованием сканирующих зондов , либо путем травления нежелательного материала, либо путем непосредственного написания нового материала на подложку. Некоторые из важных методов в этой категории включают нанолитографию Dip-Pen , термохимическую нанолитографию , литографию термического сканирования и нанолитографию локальной окисления . Нанолитография Dip-Pen является наиболее широко используемой из этих методов. [ 8 ]
Протонное письмо
[ редактировать ]В этом методе используется целенаправленный луч протонов с высокой энергией (MEV) для узора материала, сопротивляющихся нанодименонам, и было показано, что он способен производить паттерны с высоким разрешением значительно ниже отметки 100 нм. [ 9 ]
Заряженная литография
[ редактировать ]Этот набор методов включает литографии ионо- и электронов. Литография ионной луча использует сфокусированный или широкий луч энергичных легких ионов (как он + ) для переноса шаблона на поверхность. Использование нано-масштабных литографии ионного луча (IBL) может быть перенесено на непланарные поверхности. [ 10 ]
Мягкая литография
[ редактировать ]Мягкая литография использует эластомерные материалы, изготовленные из различных химических соединений, таких как полидиметилсилоксан . Эластомеры используются для изготовления штампа, плесени или маски (сродни фотомаску ), которая, в свою очередь, используется для генерации микрозам и микроструктур. [ 11 ] Методы, описанные ниже, ограничены одним этапом. Последующие паттерны на одних и тех же поверхностях затруднен из -за проблем смещения. Мягкая литография не подходит для производства устройств на основе полупроводников, поскольку она не дополняет осаждение металла и травление. Методы обычно используются для химического паттерна. [ 11 ]
PDMS Литография
[ редактировать ]Микроконтактная печать
[ редактировать ]Многослойная мягкая литография
[ редактировать ]Разные методы
[ редактировать ]Наноимпринт литография
[ редактировать ]Литография Nanoimprint (NIL), и ее варианты, такие как литография с отчетом и флейш и лазерный направленный отпечаток (LADI), являются перспективными технологиями репликации нанопаттерна, где паттерны создаются с помощью механической деформации Imprint Resist, обычно мономерные или полимерные формации, которые являются механическими деформацией Imprint, обычно Вылечен от тепла или ультрафиолетового света во время импринтирования. [ Цитация необходима ] Этот метод можно объединить с контактной печатью и холодной сваркой . Литография Nanoimprint способна производить узоры на уровнях суб-10 нм. [ Цитация необходима ]
Магнитолитография
[ редактировать ]Магнитолитография (ML) основана на применении магнитного поля на субстрат с использованием масок парамагнитных металлов, названных «магнитной маской». Магнитная маска, аналоговая фотомаска, определяет пространственное распределение и форму приложенного магнитного поля. Вторым компонентом являются ферромагнитные наночастицы (аналого -фоторезист ) , которые собираются на подложку в соответствии с полем, индуцированным магнитной маской.
Нанофонтанский рисунок
[ редактировать ]Нанофонтанский зонд представляет собой микро-флюидное устройство, аналогичное по концепции, с фонтанной ручкой , которое откладывает узкий путь химического вещества из резервуара на подложку в соответствии с запрограммированным шаблоном движения. [ 12 ]
Наносферная литография
[ редактировать ]Литография наносферы использует самосборные монослои сфер (обычно изготовленных из полистирола ) в качестве масок испарения. Этот метод использовался для изготовления массивов золотых нанодотов с точно контролируемыми пространствами. [ 13 ]
Нейтральные частицы литография
[ редактировать ]Литография нейтральной частицы (NPL) использует широкий луч энергичной нейтральной частицы для переноса рисунка на поверхности. [ 14 ]
Плазмонная литография
[ редактировать ]Плазмонная литография использует поверхностные плазмонские возбуждения, чтобы генерировать закономерности ограничения по дефракции, извлекая выгоду из свойств затраты на поля подволнового поля поверхностных поляритонов плазмона . [ 15 ]
Трафаретная литография
[ редактировать ]Литография трафарета -это нередостойкий и параллельный метод изготовления нанометровых масштабных схем с использованием апертурных нанометра в качестве теневых марок .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хоукс, Питер В. (2010). Достижения в области визуализации и физики электронов. Том 164 . Амстердам: академическая пресса. ISBN 978-0-12-381313-8 Полем OCLC 704352532 .
- ^ «Джей У. Латроп | Музей компьютерной истории» . www.computerhistory.org . Получено 2019-03-18 .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный в «ASML: Press - пресс -релизы - ASML достигает соглашения о доставке минимум 15 литографических систем EUV» . www.asml.com . Архивировано с оригинала 2015-05-18 . Получено 2015-05-11 .
- ^ Павел, E; Jinga, S; Vasile, BS; Dynescu, a; Marinescu, V; Труска, R; Tosa, N (2014). «Квантовая оптическая литография от разрешения 1 нм до переноса паттерна на кремниевой пластине». OPT Laser Technol . 60 : 80–84. Bibcode : 2014optlt..60 ... 80p . doi : 10.1016/j.optlastec.2014.01.016 .
- ^ Павел, E; Prodan, G; Marinescu, V; Trusca, R (2019). «Последние достижения в квантовой оптической литографии от 3 до 10 нм». J. Micro/Nanolith. MEMS MOEMS . 18 (2): 020501. BIBCODE : 2019JMM & M..18B0501P . doi : 10.1117/1.jmm.18.2.020501 . S2CID 164513730 .
- ^ Павел, E; Marinescu, V; Lungulescu, M (2019). «Графеновая нанопаттерна с помощью квантовой оптической литографии». Optik . 203 : 163532. DOI : 10.1016/j.ijleo.2019.163532 . S2CID 214577433 .
- ^ Шафаг, Реза; Вестессон, Александр; Го, Вейджин; Van der Wijngart, Wouter; Haraldsson, Tommy (2018). «Нанатронтурирование электронных лучей и биофункционализация прямого щелчка тиоло-рана » ACS Nano 12 (10): 9940–9946. Doi : 10.1021/ acsnano.8b03709 30212184PMID 52271550S2CID
- ^ SOH, Hyongsok T.; Гуарини, Кэтрин Уайлдер; Quate, Calvin F. (2001), Soh, Hyongsok T.; Гуарини, Кэтрин Уайлдер; Quate, Calvin F. (Eds.), «Введение в литографию сканирующего зонда», Сканирующая зондовая литография , Microsystems, vol. 7, Springer US, стр. 1–22, doi : 10.1007/978-1-4757-3331-0_1 , ISBN 9781475733310
- ^ Ватт, Фрэнк (июнь 2007 г.). «Протонное письмо» . Материалы сегодня . 10 (6): 20–29. doi : 10.1016/s1369-7021 (07) 70129-3 .
- ^ Parikh, D.; Craver, B.; Nounu, Hn; Fong, fo; Wolfe, JC (2008). «Определение наноразмерного схема на непланарных поверхностях с использованием литографии близости ионного луча и конформного устойчивости к плазме». Журнал микроэлектромеханических систем . 17 (3): 735–740. doi : 10.1109/jmems.2008.921730 .
- ^ Подпрыгнуть до: а беременный Bardea, A.; Йоффе А. (2017). «Магнито -литография, простой и недорогой метод для высокой пропускной способности, паттерна поверхности». IEEE транзакции на нанотехнологии . 16 (3): 439–444. Bibcode : 2017itnan..16..439b . doi : 10.1109/tnano.2017.2672925 . S2CID 47338008 .
- ^ Ло, ой; Хо, я; Rim, je; Кохли, П.; Патанкар, NA; Espinosa, HD (2008). «Электрическое поле, индуцированное прямой доставкой белков с помощью нанофонтанного зонда» . Труды Национальной академии наук . 105 (43): 16438–43. Bibcode : 2008pnas..10516438L . doi : 10.1073/pnas.0806651105 . PMC 2575438 . PMID 18946047 .
- ^ Hatzor-de Picciotto, A.; Висснер-Гросс, AD; Lavallee, G.; Вайс, П.С. (2007). «Массивы Cu (2+)-комплексные органические кластеры, выращенные на золотых нано-точках» (PDF) . Журнал экспериментальной нанонауки . 2 (1): 3–11. Bibcode : 2007Jenan ... 2 .... 3p . doi : 10.1080/17458080600925807 . S2CID 55435913 .
- ^ Вулф, JC; Craver, BP (2008). «Литография нейтральной частицы: простое решение для артефактов, связанных с зарядом в печати близости ионного луча». J. Phys D: Appl. Физический 41 (2): 024007. DOI : 10.1088/0022-3727/41/2/024007 .
- ^ Се, Чжихуа; Ю, Вейкс; Ван, Тайшэн; и др. (31 мая 2011 г.). «Плазмонная нанолитография: обзор». Плазмонник . 6 (3): 565–580. doi : 10.1007/s11468-011-9237-0 . S2CID 119720143 .
