Материал: Специальные вопросы микро- и нанотехнологий. Стогней О.В., Трегубов И.М

Рис. 4.13. Схема ориентирования лазерных лучей при получении одномерных решеток (а) и массивов точек с треугольной (б) и квадратной (в) симметрией, а также изображения в фоторезисте, получаемые в результате интерференции двух, трех и четырех лучей соответственно

Недостатки импринт-литографии - износ штампов и сложность точного совмещения структур на подложке, когда применяется несколько последовательно выполняемых этапов литографии. Например, в производстве чипов требуется совмещение с точностью до малых долей размера самого мелкого элемента.

Импринтинг может быть эффективным методом в областях с менее жесткими требованиями, например, при формировании периодических поверхностных структур, гребенчатых электродных структур, в органической оптоэлектронике, производстве сенсоров, нанобиотехнологии. Такие быстро развивающиеся области, как микро- и наноструйная техника, лаборатории-на-чипе также нуждаются в высокопроизводительной нанотехнологии с низкой стоимостью, подобной наноимпринтингу.

55

Так как с помощью импринтинга можно создавать на подложках рисунки с высокой плотностью деталей нанометровых размеров, то его можно рассматривать как метод создания устройств для хранения данных. Например, детали диаметром 10 нм, расположенные на расстоянии 10 нм друг от друга, дают плотность записи 0,15 Тбит/см2.

Разрабатывается способ нанесения рисунка методом импринтинга непосредственно на поверхность кремния, без использования резиста и без травления. Метод назван «прямой импринтинг с помощью лазера». Импульс излучения ХеСl-

эксимерного лазера (λ = 308 нм) длительностью 20 нс проходит через кварцевый штамп (не поглощающий излучения) и расплавляет поверхностный слой кремния толщиной ~300 нм в течение пикосекунд. Этот слой остается расплавленным в течение сотен наносекунд. В него вдавливается кварцевый штамп. После затвердевания кремния штамп отделяется. Разрешающая способность может быть менее 10 нм.

На рис. 4.14 приведены электронные микрофотографии штампа (а) и формованной структуры на кремнии (б). Формованная структура полностью повторяет штамп, углы резкие и прямые.

а б

Рис. 4.14. Электронные микрофотографии: а - кварцевый штамп, б - формованная поверхность кремния

56

В заключение отметим, что в настоящем разделе затронуты лишь достаточно разработанные и более или менее универсальные методы нанолитографии, области возможного применения которых сравнительно широки.

Разрабатываются, кроме того, методы литографии частного применения. К ним относится, например, литография на нанопроволоках. Этим методом изготавливаются проволоки с пазами шириной от 5 до 200 нм, в которые можно помещать слои вещества соответствующей толщины и исследовать их электрические свойства (если паз пустой, то проводимость отсутствует). Методика получения проволок с нанопазами многостадийна и сложна. Ее можно использовать для решения исследовательских задач.

Разрабатываются также принципиально новые методики нанолитографии широкого применения. К ним относятся, например, метод молекулярной литографии (с использованием молекул ДНК) и метод, основанный на атомно-лучевой голографии. Подобные методы пока далеки от возможности их массового использования в ближайшей перспективе.

Какие из методов литографии станут основными в наноэлектронике, выяснится в ходе естественной конкуренции между ними.

Вопросы к разделу 4

1.Что такое литография? В чем разница между контактной и проекционной литографией?

2.Дать определение понятию «разрешающая способность» в контексте литографии.

3.В чем суть дифракционного критерия Рэлея?

4.Какой фактор осложняет использование коротковолнового

излучения эксимерного лазера на основе фтора с λ = 157 нм?

5.Почему при уменьшении длины волны излучения, используемого при литографии, переходят на зеркальную оптику?

6.Что такое степпер-сканер?

57

7. Объяснить принцип действия масок с оптической коррекци-

ей.

8.Объяснить принцип действия фазосдвигающих масок. Какова цель использования таких масок?

9.Какую цель достигают, используя иммерсионный слой? Какую функцию он выполняет?

10.В чем заключаются основные особенности нанолитографии в экстремально дальнем вакуумном ультрафиолете?

11.Почему в оптической системе ЭУФ используются «брэгговские» зеркала, а не линзы?

12.Объяснить устройство шаблона в методе ЭУФ.

13.Для чего в методе ЭУФ используется многократное отражение излучения от зеркал?

14.В чем разница между световым пучком и электронным?

15.Чем управляется перемещение электронного пучка?

16.Объяснить, почему в методе электронно-лучевой литографии отсутствуют дифракционные ограничения на разрешающую способность.

17.Особенность, достоинства и недостатки сканирующей

ЭЛЛ.

18.Что и каким образом ограничивает разрешающую способность ЭЛЛ?

19.Какие проблемы возникают при использовании матрицы, сформированной из множества электронных пушек, для увеличении производительности ЭЛЛ?

20.В чём отличие проекционной электронной литографии от электронно-лучевой?

21.Описать конструкцию маски для проекционной электронной литографии.

22.Как происходит экспонирование в проекционной электронной литографии?

23.Достоинства рентгенолитографии.

24.Что определяет разрешающую способность рентгенолито-

графии?

25.Что является источником излучения в методе рентгенолитографии?

26.Используются ли в рентгенолитографии шаблоны?

27.Достоинства ионолитографии.

58

28.Существует ли дифракционное ограничение в методах ионолитографии?

29.Принцип импринт-литографии.

30.По какой технологии можно изготовить штампы для им- принт-литографии?

31.Существует ли дифракционное ограничение в методах им- принт-литографии?

32.Какова разрешающая способность метода импринтлитографии?

33.В чем суть интерференционной литографии. Какие структуры целесообразно получать с помощью этого метода?

34.Недостатки импринт-литографии.

59