Nanolitografi - Nanolithography
| hakkında bir dizi makalenin bir parçası |
| Nanoelektronik |
|---|
Nanolitografi (NL), nanoteknoloji içinde , çeşitli malzemeler üzerinde nanometre ölçekli yapıların mühendisliği (örn., dağlama, biriktirme, yazma, baskı vb.) ile ilgilenen tekniklerin büyüyen bir alanıdır .
Modern terim, 10-9 ila 10-6 metre aralığında , yani nanometre ölçeğinde inşa edilmiş yapıların tasarımını yansıtmaktadır . Esasen alan , yalnızca çok küçük yapıları kapsayan litografinin bir türevidir . Tüm NL yöntemleri dört gruba ayrılabilir: foto litografi , taramalı litografi, yumuşak litografi ve diğer çeşitli teknikler.
Tarih
NL, Moore Yasasına ayak uydurmak için entegre bir devrede mikrometre altı özelliklerin (örneğin transistörler, kapasitörler vb.) sayısını artırma ihtiyacından gelişmiştir . Litografik teknikler 18. yüzyılın sonlarından beri var olsa da , 1950'lerin ortalarına kadar nano ölçekli yapılara hiçbiri uygulanmadı. Yarı iletken endüstrisinin evrimi ile mikro ve nano ölçekli yapılar üretebilen tekniklere olan talep hızla arttı. Bu yapılara fotolitografi ilk kez 1958 yılında nanolitografi çağının başlamasıyla birlikte uygulanmıştır.
O zamandan beri fotolitografi, 100 nm altı desenler üretebilen ticari olarak en başarılı teknik haline geldi. Alanla ilgili çeşitli teknikler vardır ve her biri tıbbi ve yarı iletken endüstrilerindeki birçok kullanımına hizmet etmek üzere tasarlanmıştır. Bu alandaki atılımlar, nanoteknolojinin ilerlemesine önemli ölçüde katkıda bulunur ve günümüzde daha küçük bilgisayar çiplerine olan talep arttıkça giderek daha önemli hale gelmektedir. Diğer araştırma alanları, alanın fiziksel sınırlamaları, enerji hasadı ve fotonik ile ilgilenir .
adlandırma
Yunancadan nanolitografi kelimesi üç bölüme ayrılabilir: cüce anlamına gelen "nano", taş anlamına gelen "lit" ve yazmak anlamına gelen "graphy" veya "taş üzerine küçük yazı".
Fotoğraf litografisi
2021 itibariyle fotolitografi, mikroelektronik ve yarı iletken cihazların seri üretiminde en çok kullanılan tekniktir . Modellerin hem yüksek üretim çıktısı hem de küçük boyutlu özellikleri ile karakterizedir.
optik litografi
Optik Litografi (veya fotolitografi), nanolitografi alanındaki en önemli ve yaygın tekniklerden biridir. Optik litografi, belirli moleküllerin çözünürlüğünü değiştirmek için çok kısa ışık dalga boylarını kullanan ve bunların çözelti içinde yıkanıp istenen bir yapıyı geride bırakmasına neden olan birkaç önemli türev tekniği içerir. Birkaç optik litografi tekniği, sıvı daldırma ve faz kaydırma maskeleri (PSM) ve optik yakınlık düzeltmesi (OPC) gibi bir dizi çözünürlük geliştirme teknolojisinin kullanılmasını gerektirir . Bu sete dahil edilen tekniklerden bazıları, multifoton litografi , X-Işını litografisi , ışık birleştirme nanolitografisi (LCM) ve aşırı ultraviyole litografiyi (EUVL) içerir. Bu son teknik, ticari amaçlar için uygun bir seçenek haline getiren yüksek verim oranlarında 30 nanometrenin altındaki yapıları doğru bir şekilde üretme kabiliyeti nedeniyle en önemli yeni nesil litografi (NGL) tekniği olarak kabul edilir .
Kuantum optik litografi
Kuantum optik litografi (QOL), kırmızı lazer diyotu (λ = 650nm) kullanarak optik yollarla 1 nm çözünürlükte yazabilen kırınımsız bir yöntemdir. Direnç alt tabakası üzerinde 3 nm çözünürlükte geometrik şekiller ve harfler gibi karmaşık desenler elde edildi. Yöntem, nanopattern grafene 20 nm çözünürlükte uygulandı.
tarama litografi
Elektron ışını litografisi
Elektron ışını litografisi (EBL) veya elektron ışını doğrudan yazma litografisi (EBDW), özel şekiller çizmek için elektrona duyarlı bir film veya direnç (örneğin PMMA veya HSQ ) ile kaplanmış bir yüzey üzerinde odaklanmış bir elektron ışını tarar . Direncin çözünürlüğünü değiştirerek ve ardından bir çözücüye daldırma yoluyla malzemenin seçici olarak çıkarılmasıyla, 10 nm'nin altında çözünürlükler elde edilmiştir. Bu doğrudan yazma, maskesiz litografi biçimi , yüksek çözünürlüğe ve düşük verime sahiptir, tek sütunlu e-ışınları fotoğraf maskesi üretimi, yarı iletken cihazların düşük hacimli üretimi ve araştırma ve geliştirme ile sınırlar. Çoklu elektron demeti yaklaşımlarının bir hedefi, yarı iletken seri üretimi için verim artışıdır. EBL, ultrasensitif algılamayı amaçlayan katı bir substrat üzerinde seçici protein nanopatterning için kullanılabilir.
Tarama probu litografisi
Tarama probu litografisi (SPL), istenmeyen materyali aşındırarak veya yeni materyali bir substrat üzerine doğrudan yazarak, tarama problarını kullanarak nanometre ölçeğinde tek tek atomlara kadar desen oluşturmaya yönelik başka bir teknikler setidir . Bu kategorideki önemli tekniklerden bazıları daldırma kalem nanolitografisi , termokimyasal nanolitografi , termal taramalı prob litografisi ve yerel oksidasyon nanolitografisini içerir . Dip-pen nanolitografi bu tekniklerin en yaygın kullanılanıdır.
Proton ışını yazımı
Bu teknik, nanoboyutlarda dirençli materyali modellemek için odaklanmış bir yüksek enerjili (MeV) proton demeti kullanır ve 100 nm işaretinin çok altında yüksek çözünürlüklü modelleme üretme yeteneğine sahip olduğu gösterilmiştir.
Yüklü parçacık litografisi
Bu teknikler dizisi iyon ve elektron projeksiyon litografilerini içerir. İyon demeti litografisi , deseni bir yüzeye aktarmak için odaklanmış veya geniş bir enerjik hafif iyon demeti (He + gibi ) kullanır. İyon Işını Yakınlık Litografisi (IBL) kullanılarak nano ölçekli özellikler düzlemsel olmayan yüzeylere aktarılabilir.
yumuşak litografi
Yumuşak litografi, polidimetilsiloksan gibi farklı kimyasal bileşiklerden yapılmış elastomer malzemeleri kullanır . Elastomerler Bir pul, kalıp yapmak, ya da (benzer maskelemek için kullanılan photomask da mikro desen ve mikro-üretmek için kullanılır). Aşağıda açıklanan teknikler bir aşama ile sınırlıdır. Yanlış hizalama sorunları nedeniyle aynı yüzeylerde sonuç desenleme zordur. Yumuşak litografi, metal biriktirme ve dağlama için tamamlayıcı olmadığı için yarı iletken tabanlı cihazların üretimi için uygun değildir. Yöntemler yaygın olarak kimyasal desenleme için kullanılır.
PDMS litografi
Mikrokontakt baskı
Çok katmanlı yumuşak litografi
çeşitli teknikler
Nanoimprint litografi
Nanoimprint litografi (NIL) ve Step-and-Flash Imprint Litografi ve lazer destekli yönlendirilmiş baskı (LADI) gibi varyantları, kalıpların, tipik olarak monomer veya polimer oluşumları olan baskı dirençlerinin mekanik deformasyonu ile oluşturulduğu umut verici nano model çoğaltma teknolojileridir. baskı sırasında ısı veya UV ışığı ile kürlenir . Bu teknik kontakt baskı ve soğuk kaynak ile birleştirilebilir . Nanoimprint litografi, 10 nm'nin altındaki seviyelerde desenler üretebilir.
manyetolitografi
Manyetolitografi (ML), "manyetik maske" olarak adlandırılan paramanyetik metal maskeler kullanarak alt tabakaya bir manyetik alan uygulanmasına dayanır . Fotomaskeye analog olan manyetik maske , uygulanan manyetik alanın uzaysal dağılımını ve şeklini tanımlar. İkinci bileşen, manyetik maske tarafından indüklenen alana göre substrat üzerine monte edilen ferromanyetik nanopartiküllerdir ( Fotorezist'e benzer ).
nanosfer litografisi
Nanosfer litografisi, buharlaşma maskeleri olarak kendi kendine monte edilen tek küre katmanlarını (tipik olarak polistirenden yapılmış ) kullanır. Bu yöntem, kesin olarak kontrol edilen aralıklara sahip altın nanodot dizileri üretmek için kullanılmıştır.
Nötr parçacık litografisi
Nötr parçacık litografisi (NPL), bir yüzey üzerinde desen aktarımı için geniş bir enerjik nötr parçacık ışını kullanır.
plazmonik litografi
Plazmonik litografi , yüzey plazmon polaritonlarının dalga boyu altı alan hapsetme özelliklerinden yararlanarak, kırınım ötesi sınır desenleri oluşturmak için yüzey plazmon uyarımlarını kullanır .
şablon litografi
Şablon litografisi , gölge maskeleri olarak nanometre boyutundaki açıklıkları kullanarak nanometre ölçekli desenler üretmenin dirençsiz ve paralel bir yöntemidir .