Нанолитография — это область техники в нанотехнологиях, связанная с разработкой (травление, письмо, печать) структур нанометрового масштаба. В переводе с греческого это слово можно разделить на три части: «нано» — карлик, «лит» — камень и «графи» — писать или «крошечные буквы на камне». Сегодня это слово расширилось, чтобы охватывать проектирование структур в диапазоне от 10 −9 до 10 −6 метров или структур в нанометровом диапазоне. По сути, это поле является производным литографии, охватывающим только структуры значительно меньшего размера. Все нанолитографические методы можно разделить на две категории: те, которые вытравливают молекулы, оставляя желаемую структуру, и те, которые непосредственно записывают желаемую структуру на поверхность (аналогично тому, как 3D-принтер создает структуру).

Область нанолитографии возникла из-за необходимости увеличения количества транзисторов в интегральной схеме для соблюдения закона Мура. Хотя литографические методы используются с конца 18 века, ни один из них не применялся к наноразмерным структурам до середины 1950-х годов. С развитием полупроводниковой промышленности резко вырос спрос на технологии, позволяющие создавать микро- и наноразмерные структуры. Фотолитография была впервые применена к этим структурам в 1958 году, когда наступила эпоха нанолитографии. С тех пор фотолитография стала наиболее коммерчески успешной техникой, способной производить шаблоны с особенностями менее 100 нанометров. Существует несколько методов, связанных с этой областью, каждый из которых предназначен для различных целей в медицинской и полупроводниковой промышленности. Прорывы в этой области вносят значительный вклад в развитие нанотехнологий и приобретают все большее значение сегодня, когда растет спрос на все меньшие и меньшие компьютерные микросхемы. Дальнейшие области исследований касаются физических ограничений поля, сбора энергии и фотоники.

Основные техники

Оптическая литография Оптическая литография (или фотолитография) — один из наиболее важных и распространенных методов в области нанолитографии. Оптическая литография содержит несколько важных производных методов, все из которых используют очень короткие длины волн света, чтобы изменить растворимость определённых молекул, заставляя их вымываться в растворе, оставляя желаемую структуру. Некоторые методы оптической литографии требуют использования жидкостной иммерсии и множества способов повышения разрешения, таких как маски фазового сдвига (PSM) и коррекция эффекта близости. Некоторые из методов, включенных в этот набор, используют многофотонную литографию, рентгеновскую литографию, нанолитографию светового взаимодействия (LCM) и литографию в крайнем ультрафиолете (EUVL). Этот последний метод считается наиболее важным методом литографии следующего поколения из-за его способности создавать структуры с точностью до 30 нанометров.

Электронно-лучевая литография Электронно-лучевая литография (EBL) или электронно-лучевая литография с прямой записью (EBDW) сканирует сфокусированным пучком электронов поверхность, покрытой электронно-чувствительной плёнкой или резистом (например, PMMA или HSQ) для рисования нестандартных 3D форм. Путем изменения растворимости резиста и последующего выборочного удаления материала путем погружения в растворитель, были достигнуты разрешения менее 10 нм. Эта форма литографии без маски с прямой записью имеет высокое разрешение и низкую пропускную способность, ограничивая использование одноколонных электронных пучков для изготовления фотошаблонов, мелкосерийного производства полупроводниковых устройств, а также научных исследований и разработок. Подходы с использованием многоэлектронных пучков имеют целью увеличение производительности при массовом производстве полупроводников.

EBL может использоваться для селективного белкового нанопаттернинга на твердой подложке, предназначенного для сверхчувствительных сенсоров.

Литография со сканирующим зондом Литография со сканирующим зондом (SPL) — это ещё один набор методов для создания рисунка в нанометровом масштабе до отдельных атомов с использованием сканирующих зондов, либо путем вытравливания нежелательного материала, либо путем прямой записи нового материала на подложку. Некоторые из важных методов в этой категории включают перьевая нанолитография, термохимическую нанолитографию, литографию с термосканирующим зондом и нанолитографию с локальным окислением. Перьевая нанолитография — наиболее широко используемый из этих методов.

Наноимпринт-литография Наноимпринт-литография (NIL) и её варианты, такие как Step-and-Flash Imprint Lithography и Laser Assisted Directed Imprint (LADI), являются многообещающими технологиями репликации наноразмеров, в которых рисунки создаются путём механической деформации импринт-резистов, обычно мономерных или полимерных образований, которые полимеризуются под воздействием тепла или ультрафиолетового излучения во время печати. Этот метод можно комбинировать с контактной печатью и холодной сваркой. Литография с использованием наноимпринта позволяет создавать шаблоны с точностью до 10 нм. 

Примечания

Категория:Фотолитография