6. Возможности методов литографии в наноэлектронике.

Современная литография имеет возможность не­прерывно уменьшать приборы в поперечных размерах, что непосредственно ведет в область нанометровых размеров.

Важной характеристикой любого литографического оборудования является его производительность, которая лимитирована интенсив­ностью источника излучения и чувствительностью резиста. Кроме того, ключом к высокопроизводительной литографии являются вы­сококачественные стойкие шаблоны, которые способны выдерживать термические и механические напряжения.

Оптическая литография превзошла ранее предсказанные пределы по разрешающей способности за счет усовершенствования линз с более высокой числовой апертурой и за счет использования более короткой дли­ны волны для экспонирования фоторезиста. Для изготовления наноп­риборов может быть использована смешанная схема (mix-and-match) литографического оборудования, при которой критические участки тополо­гии «прорисовываются» электронно­лучевой или рентгеновской литогра­фиями, а некритические — оптиче­ской литографией.

Электронно-лучевая литография является ключевой для формирова­ния шаблонов в других методах ли­тографии. Однако проблема высокой производительности электроннолучевой литографии еще не решена. Даже по смешанной литографиче­ской схеме системы с гауссовым лу­чом неспособны прорисовывать 10¹¹ или более пикселей, необходимых для чипов приемлемого уровня сложности за разумное время.

Альтернативный метод, который недавно вызвал интерес — это электронно-лучевая проекционная лито­графия. Предложенные проекцион­ные системы используют 4-кратное оптическое уменьшение с маской из материала, поглощающего электро­ны, на подложке прозрачной для электронов, или на подложке, отра­жающей электроны. Такие электронно-оптические системы могут да­вать изображение до 10¹⁰ пикселей на экспонируемом поле с разрешени­ем около 50 нм, ограниченным кулоновским взаимодействием и геомет­рической аберрацией.

Проблема в осуществлении тех­ники рентгеновской литографии ле­жит главным образом в изготовлении маски.

Недавно появился другой вид рентгеновской литографии, иссле­дуемый для применений в области менее 100 нм, который известен как литография с крайним ультрафиолетом (EUV). Этот метод ис­пользует отражательную оптику на длине волны 13 нм с 4-кратным уменьшением изображения. Ключевыми проблемами в этой технолoгии являются источник излучения, многослойная тонкопленочная зеркальная оптика и изготовление маски.

Среди других методов литографии следует отметить метод наноимпритинга, лазерную интерференционную литографию.

Наноимпритинг в комбинации с интерференционной литографией является эффективным методом создания периодических нанострук­тур. Этим методом удается создать одномерные решетки, массивы на­ноструктур с треугольной или квадратной симметрией. На рис. 2.24 представлена схема получения решеток и массивов наноструктур в процессе интерференционного взаимодействия лазерных лучей. Период одномерных решеток определяется из соотношения

при φ= л, где λ* — период решетки, λ — длина волны лазерного излучения, θ— угол (рис. 2.24а),

Рис.2.24. Схема получения решеток и массивов наноструктур в процессе интерференционного взаимодействия лазерных лучей:

а - два луча и одномерные решетки;

б - три луча и структура с треугольной симметрией;

в - четыре луча и структура с квадратной симметрией.

При взаимодействии трех лучей период треугольной решетки определяется выражением (рис. 2.24б):

при φ = 2π/3.

Квадратная решетка может быть сформирована в результате вза­имодействия четырех лазерных лучей (рис. 2.24в):

при φ = π/2.

Анализ развитых методов литографии показывает, что создание дискретных наноэлементов пока что сдерживается нерешенными техническими и технологическими проблемами литографии. Среди них можно отметить следующее:

- обеспечение точности совмещения; поддержание необходимых зазоров; разработка материалов резистивных масок; исключение микровключений в материалах;

- разработка модели коллективных свойств массива наноструктур. В этой связи определенный интерес представляют разработки не­пучковых, альтернативных методов литографии.

Добавить из других книг.