Энциклопедический словарь нанотехнологий - литография

Термин на английском

lithographyСинонимы

Аббревиатуры

Связанные термины

атомно-силовая микроскопия, квантовая проволока, лаборатория на чипе, сканирующая туннельная микроскопия, фоторезистОпределение

технология переноса рисунка с шаблона на конкретную поверхность (полимерную пластину, полупроводниковую подложку и т.д.) с помощью светового излучения (фотолитография), рентгеновского излучения (рентгенолитография), потока электронов/ионов (электронно-лучевая/ионно-лучевая), а также непосредственно методами сканирующей зондовой микроскопии или  атомной силовой микроскопии.

Исторически литография – это способ перенесения на бумагу изображения или текста с плоской поверхности камня, на которой они предварительно были созданы. В настоящее время термин "литография" используется в широком смысле как техника переноса изображения [1-2].

Применительно к области нанотехнологий под литографией чаще всего понимают технологию микроэлектроники, включающую в себя набор нескольких этапов:

1.    Нанесение фоточувствительной полимерной пленки (фоторезиста) на кремневую пластину;

2.    Сушку и последующее облучение (экспонирование) пленочного покрытия пластины с определенным рисунком через соответствующую маску;

3.    Проявление (травление) экспонированного покрытия в специальном растворе;

4.    Формирование на подложке физической структуры элементов электронной схемы.

В последнее десятилетие термин “литография” используется в более широком значении -  как метод формирования на поверхности подложки не только электронных схем, но и наноструктур (или рисунков с нанометровым разрешением) путем переноса их изображения с помощью маски или штампа, или же непосредственным воздействием на поверхность образца (литография с помощью СТМ или АСМ).

В зависимости от длины волны используемого излучения различают оптическую, ультрафиолетовую, рентгеновскую, электронно-лучевую и ионно-лучевую литографию. Интерференционная голографическая литография может осуществляться с использованием светового, ультрафиолетового или синхротронного рентгеновского излучения.

Использование силовой туннельной микроскопии (СТМ) позволяет также реализовать ряд нанолитографических операций, как то, модификацию поверхности, перенос материала зонда на образец и наоборот, что делает возможным создание литографических рисунков с нанометровым разрешением.  При таком подходе зонд микроскопа перемещается по поверхности подложки с достаточно большой силой прижима так, что на подложке (или на лежащем на ней слое резиста) формируется рисунок в виде углублений (царапин). Альтернативой силового прижима зонда является подача на образец токового импульса (при этом область воздействия может расплавляться или частично испаряться). Такой способ литографии (наногравировки) обладает рядом преимуществ по сравнению электронно/ионно-лучевыми литографиями, в частности, нет необходимости в дополнительных технологических операциях (травление и пр.). Однако имеются и  недостатки – при статическом воздействии зонда случайные торсионные изгибы кантиливера приводят к краевым неоднородностям рисунка, а операции сканирования (предшествующие и последующие нанолитографической операции) приводят к сдвиговым искажениям рисунка [3].

В случае динамической литографии с использование атомной силовой микроскопии  (АСМ) формирование углублений происходит с помощью колеблющегося зонда с использованием прерывисто-контактного метода сканирования. Такой способ решает проблемы искажения рисунка (и позволяет визуализовать сформированный рисунок без серьезного воздействия на поверхность). Такая литография может производиться с помощью векторного или растрового сканирования (первый способ по сравнению со вторым делает возможным высокую скорость процесса, но при этом не дает возможности варьировать силу воздействия на подложку в процессе литографии). Одной из важных разновидностей АСМ-литографии является анодно-окислительная литография, когда указанным методом можно менять не только геометрические характеристики поверхности, но и ее локальные электрофизические свойства (приложение электрического смещения к проводящему кантиливеру стимулирует протекание электрохимических процессов на поверхности непосредственно под образцом, при этом может происходить окисление металлических слоев). Зонд и поверхность образца выступают в таком процессе как катод и анод – и в зависимости от прикладываемого электрического потенциала можно варьировать толщину выращиваемого анодного окисла.

Еще одним наиболее востребованным видом литографии на сегодняшний день является импринт-литография  она основана на использовании штампа с нанорельефом, играющего ту же роль, что и шаблон в контактной оптической литографии. Штамп изготавливается методом электронной литографии и анизотропного плазмохимического травления. Нанорельеф "впечатывается" в полимер, покрывающий подложку, в условиях нагрева и высокого давления. Полимер с нанорельефом служит маской в последующих операциях (травление, имплантация и т.д.). С помощью этого метода была продемонстрирована возможность создания рекордных по разрешению и плотности структур. При этом достигнутое разрешение составляет около 6 нм, а расстояние между элементами структуры 20-30 нм. Главные ограничения метода заключаются в трудностях совмещения штампов для формирования различных слоев структуры [4].    Авторы

• Разумовский Алексей Сергеевич, к. ф.-м. н
• Гусев Александр Иванович, д.ф.-м.н.

Теги

Разделы

Наноимпринтинг и травление

Рентгеновская литография

Электронная литография

Оптическая литография

Управляемые методы формирования наноструктур

Методы обработки и формирования структур с прецизионным позиционированием (нанолитография, нанообработка, нанопечать, наноструйная техника и другое)

Технология