4. Золь-гель технологии.

Перевод из раствора в более твердую фазу различными методами.

Используются калоидные растворы -> гель

Эмульсии и суспензии. Калоидный раствор представляет собой очень мелкодисперсную суспензию.

Существуют разные методы – физические и химические.

Химические методы сводятся к гидролизу алкоксидов.

Во многих случаях при комнатной t алкоксиды являются жидкостями.

В результате получается гидроксид требуемого вещества.

В зависимости от природы атома и … возможна поликонденсация, т.е. образование твердых частиц, из которых строится гель. Неустойчивые гидроксиды являются основой для будущей пленки.

Физический способ.

Заключается в том, что реакции, подобные гидролизу, называемые гидратацией, проводятся с более сложными веществами – комплексными соединениями, суть сводится к тому же. Лучшая управляемость процесса.

Литографические процессы. Рентгеновская и электронно-лучевая литография.

Рентгеновская литография.

Источник излучения частиц для экспозиции, материал и конструкция шаблона, материал и способ нанесения резиста, проблема совмещения (при изготовлении более чем одного слоя).

Рентгеновское излучение образуется при бомбардировке электронами в электронной пушке материала мишени. Выделяют рентгеновское излучение двух видов: тормозное и характеристическое (излучается самой мишенью). Быстролетящие электроны ионизуют один из остовных уровней, электрон его покидает. Соответственно, из более высоких уровней в атоме мишени электрон переходит на этот остовный уровень. Избыток энергии при этом *разница энергии* испускается в виде кванта излучения.

- Закон Мозли.

Вакуум нужен электронам, чтобы они долетели до мишени, поэтому кремниевая пластина стоит снаружи.

Основной проблемой является низкий КПД источника. Например, при мощности пучка электронов 400-500 Вт мы можем получить излучение мощностью 10 мВт. Все остальное уходит в тепло. Поэтому, источнику требуется поглощать достаточно источника излучения, и отводить тепло.

Используется алюминиевая мишень диаметров 20 см, которая вращается со скоростью 8 тысяч об/мин, и охлаждается водой. Пучок фокусируется достаточно остро – радиус 1см; такая мишень способна поглощать 20 кВт облучения, соответственно, выдавать около 1 Вт мощности.

На выходе ставится окно (например, бериллий), используются разные материалы по разным причинам.

Малая длина волна практически исключает различные волновые эффекты, что и требовалось.

Шаблоны для рентгеновской литографии.

Для шаблонов требуется иметь достаточно контрастные участки. При этом, они должны иметь малую толщину. Нельзя, чтобы толщина была в 10 раз больше ширины линии. Главная проблема, что рентгеновское излучение достаточно плохо поглощается.

Найдено решение: органические (тонкие, <1 мкм) мембраны, на которые наносятся тонкие металлические пленки. В качестве металлического напыления используется золото с подслоем хрома, потому что оно хорошо поглощает рентгеновское излучение. В качестве условной мембраны используется кремний, диоксид кремния, карбид кремния, органические вещества.

Резисты.

Должны в результате облучения существенно изменять свою химическую стойкость, т.е. должны происходить фотохимические реакции.

1. Вероятность поглощения излучения достаточно низкая. 2. Каждый квант излучения имеет высокую поляризационную способность…, если энергия несколько кВт, он может ионизовать сотни атомов.

Именно высокая энергия излучения позволяет добиться достаточной контрастности линий, получаемых в резистах.

Полиметилкринателат (ПМНА) [позитивный], сополимерный резист [негативный]. Соответственно, чувствительность порядка 1 Дж/см², что на один порядок хуже фоторезистов.

Мощность излучения ~ 1 мДж/см², соответственно время экспозиции 20 минут. В течение часа процесс литографии выполним, что соответствует производственной необходимости.

Совмещение.

Есть некоторое место на пластине, в которое необходимо попасть.

До сотен нм могло бы помочь оптическое совмещение по микроскопу, но при 20 нм и менее нужно другое совмещение.

За подложкой ставится детектор излучения, а если совмещение правильное, то метка на шаблоне промежуток между меток на подложке, и излучение не проходит на детектор; это является признаком верного совмещения.

Позволяет добиваться высокого разрешения. Однако, главная проблема – Резисты и шаблоны, которые при нм размерах являются источниками больших погрешностей.