Борисенко В.Е. - Наноэлектроника (Теория и практика) (1051247), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Какие основные механизмы модификации резистов используют для нвнолитографии сквнируюшими зондами? 2. Каковы типичные энергии электронов, используемых для зондовой электронно-лучевой литографии? 3. Как осуществляется перьевая наиолятография? 4. Какое разрешение обеспечивают зоидовые нвиолитографические методы? 5. Каковы основные достоинства и недостатки зондовых нвиолитографических методов? Впервые описана в статье и 20 В. Иг. Моупог, Х Ии, Е!ссиосвсппса! АГМ ")З)р-Реп" )Чапо)1(ьоагврву, Ю. Агп.
Свспь зос. 123(9), 2105-2106 (2001). Глава 2. Методы формирования наноэлектронных 124 2.3.3. Нанопачать Нанопечать — новое направление в литографических процессах, сочетающее в себе сравнительную простоту, низкую стоимость, достаточно высокую производительность и нанометровое разрешение.
К этой технологии относятся несколько методов: чернильная печать, тиснение, нанопечать с фотополимеризацией мономера. В методе, который получил название «черпыдвнан нечапгв» (гпгс сопгасг ргтпггпя, гни)тг, материал резиста в виде чернил наносится на эластичный штамп с требуемым рисунком и затем механически отпечатывается на подложке.
Процесс чернильной печати схематически представлен на рис. 2.2!. Эластичный штамп покрывают чернилами и прижимают к подложке. Состав чернил выбирают таким образом, чтобы они при контакте с подложкой образовывали на ней мономолекулярную пленку. Эта пленка, нанесенная в соответствии с поверхностным рисунком штампа, используется затем в качестве маски при проведении травления и поверхностных реакций. Эластичный штамп обычно изготавливают из полидиметилсилоксана (ПДМС).
В качестве чернил подходит тиол и его производные. Определенными технолоп(ческими проблемами для реализации метода чернильной печати являются подгонка рисунка, диффузионное расплывание чернил и деформация штампа. Прикладываемые к штампу механические напряжения отрицательно сказываются на пошонке и совмещении рисунка, особенно при многократной печати. Кроме того, из-за термического расширения эластомера, из которого изготовлен штамп, даже незначительные Рис. 2.21. Чернильная печать: а — штамп, покрытый чернилами из мономера, и подложка перел печатью; б — рисунок пленки, оставшейся на поверхности полложки после удаления ппампа Впервые описан в статье А. Кияган б.
М. Нтигеяг(ег, Ремшея оГ ао10 Ьампй го!сюже!ег го сел!дне!ге гйтеомопа сап ье гоппед ипоодь а согоыпа!юп ог Матр!пд айгЬ ап е1апопюпс нашр апд ап айипегйю! '!пас' Гойонед Ьу сьев!са! е!сыпд, Арр!. РЬуа. (ен. 63(14), 2002 — 2004 (1993). 125 22 Наиогигиог флуктуации температуры окружаюшей среды изменяют размеры элементов на штампе.
Этот эффект удается устранить, используя штампы не нз сплошного эласгомера, а из его пленки тсспциной до 10 мкм, нанесенной на жесткое основание (например на кремниевую подложку). При контакте штампа с подложкой происходит диффузионное размытие чернильного рисунка. Оно слохсным образом контролируется конкуренцией между диффузией в газовой фазе и движением молекул, физически и химически адсорбированных на поверхности подложки.
Подавление диффузии способствует улучшению разрешения. Для этого лучше всего подходят чернила из тяжелых молекул. Тиол обеспечивает разрешение на уровне ! 00 нм. Метод, основанный на механическом вдавливании жесткого цпампа в полимерную пленку резиста при повышенной температуре, получил название «ггптсггпггие» (егпгпьхт(пя)зз. Здесь, как и при чернильной печати, перенос изображения осушествляется без использования какого-либо излучения, поэтому оба метода свободны от ограничений, связанных с дифракцией и рассеянием.
Основные этапы тиснения показаны на рис. 2.22. Поверхность штампа имеет рисунок требуемых окон в резистивной пленке. Она покрыта тонким слоем соединения, предотврашаюшего прилипание штампа к пленке в процессе тиснения. Рнс. 2.22. Печать тиснением: а — подложка с пленкой полимерного резнста на поверхности перед печатью; б — печать; в — профнлнроааннал пленка резнста с остатками материала резнста в окнах; г — травление остатков материала резнста в окнах Впервые описан в статье Х Х Саои, Р. Я. Кгиим, Р.
Х Иглзвот, (топаз ог зоь-25 пю таз апб (тепсью )п ро1уюезв, Арр). РЬуз. Ели. 67(21). 3114-3116(1995). В качестве материала резистивной пленки выбирают термопластичный полимер. Подложку, покрьпую пленкой такого полимера, нагревают до температуры размягчения (температуры перехода в стеклообразное состояние), после чего в нее вдавливают штамп. Время нагрева и продолжительность вдавливания составляют до нескольких минут. После этого всю систему охлаждают ниже точки размягчения полимера и отделяют штамп от пленки. Остатки полимера в окнах удаляют путем травления в кислородной плазме или химического растворения. Профилированную таким образом пленку резиста используют в качестве маски для последующего травления материала подложки или же для взрывной литографии.
Как правило для тиснения применяют полиметилметакрилат, традиционно используемый в качестве резиста при электронно-лучевой литографии. Температура его размягчения составляет около 105'С, обеспечивая хороший рисунок тиснения в диапазоне 190 — 200'С. Разьединение штампа и подложки проводят после охлаждения до 50 'С. Разрешение может достигать 1О нм.
Налолечать е 4отололммеризацлей моламера (ггер алп Яазл |трплг йглоагарлу, Я-ГН.) представляет собой развитие метода тиснения. Основные этапы формирования рисунка резистивной маски иллюстрирует рис. 2.23. В отличие от тиснения в данном методе в качестве резиста используется мономер, имеющий низкую вязкость при комнатной температуре. Его в виде капель наносят на поверхность подложки, предварительно покрытой планаризирующим рельеф подложки разъединяющим слоем, который облегчает в дальнейшем отделение штампа от подложки с репликой. Количество материала в каждой капле задают таким образом, чтобы одновременно копировать и большие, и маленькие элементы рисунка за одну операцию печати. Затем формируют рисунок, подвергая резист мягкому механическому прессованию твердым штампом, изготовленным из прозрачного для ультрафиолетового излучения материала (обычно из плавленого кварца).
Последующая полимеризация мономера облучением рисунка резистивной пленки ультрафиолетовым светом придает ему необходимые механические и химические свойства. После отделения штампа на поверхности подложки остается рисунок, представляющий собой позитивное отображение рельефа штампа. Остаточный слой полимера между элементами рисунка удаляют травлением. На подложке остается идеальная реплика штампа, готовая для дальнейшего использования.
Этим методом получено разрешение до 20 нм. В отличие от других литографических методов нанопечать с фотополимеризацией мономера позволяет формировать трехмерные отпечатки. 2 д Нанолитог гг? Формирователь капель резисеа Рис. 2.23. Наиопечать с фотополимеризапией мономера: а — нанесение капель резиста; б — прессование резиста; в — фотопалимеризапия резиста; е — отделение ппвмпа от подложки Я~яямВм~мя ~АФйлзн" Обшей чертой всех методов нанопечати является то, что в них механически репропуцируется рисунок штампа. Поэтому рисунок на самом штампе должн изготавливаться с использованием самых высокоразрешаюших технологий, например, электронно-лучевой литографии или сканирукицих зондов.
В технологии нанопечати штамп эквивалентен фотомаске в трашшионной проекционной фотолитографии. Поэтому при промышленном использовании этого мепига возможно применение таких же, как и в проекционной литографии, устройств пошагового экспонирования — степперов. ВОпРОсы для сдааОпРОВВРии 1. Как осушествляется чернильная печать? 2.
Какие материалы используют в качестве резистов лля нанолитографии чернильной печатью? 3. Как осуществляется тиснение? 4. Какие материалы используют в качестве резистов для нанолитографии тиснением? 5. Как осуществляется нанопечать с фотополимеризацией мономера? 6. Какое разрешение обеспечивают методы нанопечати? 7. Каковы основные достоинства и недостатки нанопечати? 2.3.4. Сравнение нанолитографичеокик мепщов Возможности различных литографических методов, пригодных для создания резистивных масок с размерами элементов в диапазоне 10 — ! 000 нм, показаны на рис.
2.24, где координатами являются разрешение и скорость экспонирования. Если при создании наноэлектронных приборов разрешающая способносп литографии имеет принципиальное значение для воспроизводимого формирования элементов с требуемыми нанометровыми размерами, то скорость экспонирования является ключевой характеристикой, определяющей пригодносп литографии для массо- Элокгроййый луй юо Разроглоййо, йгг Рис.
2.24. Соотношение между разрешением и скоростью экспонирования лля различных лито|рафических методов и зо о И о Глава 2. Методы м влияя нанозле нных йроокойоййлй фоголйтографйй 1 0огййо огайо Рейггейоьок сгаооор Злектрой1 гый луй ~оомодугмйое .: зк ооййровзййО1 Рьлйййй 'А~ Р почать юшйй 1 23. Нанолитография 129 вого производства. С точки зрения эффективности производства производительность этого процесса должна превышать 50 подложек/ч, что предполагает скорость экспонирования не менее 1 см'/с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
