Нанолитография
Литография
Электронно-лучевая литография electron-beam lithography
Системы формирования электронного луча обеспечивают создание потока электронов с энергией 20 – 100 кэВ, сфокусированного в пятно размером 1 – 1,5 нм. Этот луч сканируют по поверхности подложки, покрытой чувствительным к облучению материалом – резистом.
Материалы органических резистов:
полиметилметакрилат (polymethyl methacrelate, PMMA),
каликсарен, α-метилстирен
Материалы неорганических резистов:
диоксид кремния (SiO2), силсесквиоксан водорода (hydrogen silsesquioxane, HSQ, (HSiO3/2)2n ), галогениды металлов (AlF3, LiF, NaCl, CaF2 и MgF2)
Электронно-лучевая литография
Ограничения
Ограничения разрешающей способности органических резистов связаны с низкоэнергетическими (~50 эВ) вторичными электронами, которые генерируются в этих материалах при бомбардировке высокоэнергетическими электронами и обратным рассеянием электронов от материала подложки. Вторичные электроны экспонируют область резиста на расстоянии до 5 нм за пределами области облучения, что ограничивает разрешающую способность на уровне 10 нм. Повышение разрешающей способности PMMA до 6 нм, может быть обеспечено при ультразвуковом проявлении и тщательном контроле экспонирования. Улучшение разрешения достигается за счет снижения эффективности образования вторичных электронов при использовании для экспонирования резиста электронов с энергиями 2 – 10 кэВ. Однако этом происходит снижение чувствительности резиста.
Электронно-лучевая литография
Взрывная литография
Электронно-лучевая литография
Взрывная литография
На этапе подготовки маски пленка резиста экспонируется за один проход электронным лучом, после чего следует его проявление в химических реагентах. Затем производят осаждение пленки металла. При этом атомы и молекулы металла должны поступать к поверхности подложки в направлениях, близких к нормали, чтобы пленка металла формировалась исключительно на подложке в окнах резистивной маски и на поверхности резиста. Далее проводят химическую обработку в активном органическом растворителе (ацетоне) для удаления неэкспонированных участков резиста и находящейся на них пленки металла. Оставшаяся пленка металла на подложке полностью повторяет рисунок экспонированных областей.
Зондовая нанолитография
Профилирование резистов сканирующими зондами
Электронная модификации резистивных пленок:
зонд атомного силового микроскопа используется как источник низкоэнергетических электронов (чтобы избежать обратного рассеяния) – экспонирование резистов. Размеры элементов до 10 нм на резистивной пленке толщиной 30 – 70 нм.
Зондовая нанолитография
Профилирование резистов сканирующими зондами
Механическая модификации резистивных пленок:
500 нм вырезы на пленке GaSb (20 нм), нанесенной на подложку InAs, имеют глубину около 5 нм
Зондовая нанолитография
Профилирование резистов сканирующими зондами
Механическая модификации резистивных пленок
Зондовая нанолитография
Перьевая и электрохимическая перьевая нанолитография
(dip pen and electrochemical dip-pen nanolithography)
Для формирования рисунка используются жидкие чернила, приготавливаемые на основе воды. В ней растворяют молекулы вещества, которые предполагают осадить на подложку. Эффективность данного метода зависит от способности осаждающихся молекул формировать мономолекулярные слои на поверхности подложки, причем можно сформировать структуры с характерными размерами до 10 нм.