Борисенко В.Е. - Наноэлектроника (Теория и практика) (1051247), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Основные операции этого процесса представлены на рис. 2.19. На этапе подготовки маски пленка резиста экспонируется электронным лучом за один проход, после чего проявляют резист в соответствующих химических реагентах. Затем проводят осаждение пленки металла. При этом атомы и молекулы металла должны поступать к поверхности подложки в направлениях, близких к нормали, что необходимо для формирования пленки исключительно в окнах резистивной маски и на поверхности резиста. Подготовленные таким образом структуры подвергают химической обработке в активном органическом растворителе, например в ацетоне, для удаления неэкспонированных участков резиста и находящейся на них пленки металла. Оставшаяся на подложке пленка металла полностью повторяет рисунок экспонированных областей.
Созданные таким образом металлические области могут быть использованы и в качестве элементов наноэлектронных приборов, и в качестве маски для последующего профилирования Глава 2.Методы ми оваипянаноэлехтронных уктур 120 расположенных под ними диэлектрических и полупроводниковых пленок. Техника и технология электронно-лучевой литографии постоянно совершенствуются. Тем не менее, они еше не достигли уровня, необходимого для широкого применения в массовом производстве. Основным сдерживающим фактором здесь остается невысокая скорость обработки подложек большого диаметра.
Одним из путей решения этой проблемы является использование многопучковых электронных пушек, работающих параллельно. Другое перспективное направление связано с экспонированием резистов низкоэнергетическими электронами, инжектируемыми с острых концов сканирующих зондов. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Каковы типичные параметры электронного луча, используемого для электронно-лучевой литографии? 2. Какие материалы используют в качестве резистов для электронно-лучевой литографии? 3. Какое разрешение обеспечивает электронно-лучевая литография? 4.
Что принципиально ограничивает разрешающую способносп электронно-лучевой литографии? 5. Пленки из каких материалов могут быть профилированы с использованием взрывной литографии? 6. Каковы основные достоинства и недостатки электронно-лучевой литографии? 2.3.2. Зондоааа ианолитографиа Сканирующие зонды благодаря возможности их позиционирования с нанометровой точностью обладают значительными перспективами в создании наноразмерных элементов интегральных микросхемзз.
В данном разделе рассмотрены принципы профилирования резистов сканирующими зондами и перьевая нанолитография. 2.3.2. 1. Прсфилирсзанив рззистов сканирующими зондаави Сканирующие зонды могут использоваться как для электронной, так и для механической модификации резистивных пленок. При Подробный анализ этой группы методов можно найти в обзоре Г,. б.
Доха, Х Г.гада Агота!с Гогсе ппсгозсоре пвпо!!гйоагарйу: гйР-Реп, папозйвмпа, папоагаа!па, гарр!па пюре, е!есггосйеппса! впд гйеппа! папогп!юагврйу, !. Рйузх Сопдепв. Мапег 21(48), 48300! (2009). 23. Нам»лито« а и» электронном воздействии точечный зонд (обычно это зонд атомного силового микроскопа) играет роль источника низкоэнергетических электронов. В качестве резистов применяются те же материалы, что и для электронно-лучевой литографии. Для электронного профилирования резистов в атомном силовом микроскопе зонд должен очень эффективно инжектировать электроны. Поэтому на обычные «коммерческие» зонды, изготовленные из ингрида кремния или покрытые им, наносят слой металла (например золота).
При бесконтакгном режиме сканирования на зонд подается отрицательное напряжение величиной 5 — 20 В. В процессе сканирования ширину зазора зонд — подложка и поток электронов с зонда поддерживают постоянными. Таким образом на резистивной пленке толщиной 30 — 70 нм можно создавать рисунки с размерами элементов до 10 нм.
Использование низкоэнергетических электронов для экспонирования резистов исключает их обратное рассеяние от границы резист/подложка и значительно ослабляет генерацию вторичных электронов. Эти два фактора существенно улучшают разрешение зондового метода электронного экспонирования по сравнению с традиционной высокоэнергетической электронно-лучевой литографией. Бесконтактные зонды легко интегрируются в многозондовые головки, в которых высота расположения каждого зонда регулируется индивидуально.
Это открывает перспективы наращивания производительности таких систем. Зонд атомного силового микроскопа, работающего в контактном режиме, может использоваться как для механической модификации пленки рез иста (с последующим его проявлением и травлением через образовавшуюся маску), так и для непосредственного механического удаления материала. При этом зонд играет роль точечного инструмента для прецизионного формирования канавок в резистивной металлической пленке на поверхности подложки.
В качестве резистивного слоя могут использоваться и молекулярные пленки, сформированные на поверхности подложки по механизму самосборки. В данном случае с помощью сканирующего зонда осуществляют их «стрижку» и «причесывание». Механическую обработку материалов острием сканирующих зондов можно проводить с высокой точностью, однако при этом не всегда удается получить высококачественные (без неровностей) стенки формируемых структур. Га а в а 2 . Методы формирования нанозяектроннык структур 122 2.3.2.2. Перьевая нанопитографня Использование сканирующего зонда атомного силового микроскопа для локального нанесения пленок молекулярной толщины нашло оригинальное применение при создании литографических изображений с нанометровыми размерами элементов. Этот метод получил название «перьевая нанолитогра4пп» (~Бр-реп папойуйоуарйу)зе.
Скеннроеенн~ ~~ — ~ Д вЂ” » 7 аК .431, . ~»:(-.й.з.~.. ЙВЙЙЫ НЙНЕОЕННО НЕ1ЗННК НЯ ПОДЕОЖКУ НЕНЕОЕННЕНЕРННО Нв ЗОНД Рис. 2.20. Формирование рисунка методом перьевой нанодитографии Впервые описан в статье Я. ту. »тиегос аб рлр-реп паповььоатарьу, Ясмпсе 283, 661-663 ( 1999). Для формирования рисунка (рис. 2.20) используют жидкие чернила на основе воды. В ней растворяют молекулы вещества, которые предполагают осадить на подложку. Зонд погружают в чернильницу, обеспечивая тем самым нанесение необходимого количества чернил на его острие.
Затем зонд перемешают к поверхности подложки и сканируют ее в комбинированном режиме — с контактом (через мениск) и без контакта с подложкой. Мениск служит в качестве как источника молекул, так и среды для их транспорта. Молекулы осаждаются только в тех областях, где чернила через мениск контактируют с подложкой. На образование мениска влияют влажносп окружающей среды и характер взаимодействия воды с поверхностью подложки (гидрофильная или гидрофобная).
Скорость сканирования определяет число молекул, которое переносится с острия зонда на подложку. Поскольку транспорт молекул в самих чернилах контролируется в основном их диффузией, то число осаждаемых молекул пропорционально г'и, где г — время контакта с подложкой. Эффективность данного нанолитографического метода зависит от способности осаждаемых молекул формировать мономолекулярные слои на поверхности подложки.
Из числа уже проверенных соединений этому требованию удовлетворяют 1,б-меркаптогексадеконовая кислота и 1-октадекантиол. Наилуч- 123 23. Нииогигиог о ии шие результаты получены при нанесении на подложку пленки золота нанометровой толщины с предварительно сформированным на ней рисунком и последующим использовании этой пленки в качестве маски для более глубокого профилирования нижележащей области. С помощью данного метода можно сформировать поверхностные структуры с характерными размерами вплоть до 10 нм.
Оригинальное развитие перьевая нанолитография получила при использовании в качестве чернил электролитов, применяемых для электрохимического катодного осаждения материалов", главным образом металлов и некоторых полупроводников. Этот метод назвали «эваащюазгмаческая яервааая яаяалаягограгряяь (е1естгтгслет?са1 гйр-реп папой(йщгарйу). Процесс осаждения и свойства осажденных материалов контролируются известными из электрохимии закономерностями. Толп(ина осадка обычно не превьпцает 1 нм, а минимальная ширина составляет 30 нм.
В перьевой нанолитографии, как и в других зондовых методах, рисунок формируется последовательно, что при использовании одного пера-зонда ограничивает производительность. Более высокую производительность могут дать находящиеся в стадии активной разработки высокоинтегрированные микроэлектромеханические перьевые системы с канальной подачей чернил.
Активно исследуется и осваивается применение для нанолитографических процессов сканирующих зондов с использованием саморегулирующихся процессов на поверхности твердого тела (самосборка, самоорганизация). Они будут рассмотрены в разд. 2.4. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
