11.3.6. Возможности пучковых методов нанолитографии 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 использования более короткой длины волны для экспонирования фоторезиста. Для изготовления наноприборов может быть использована смешанная схема (mix-and-match) литографического оборудо-вания, при которой критические участки топологии «прорисовываются» электронно-лучевой или рентгеновской литографиями, а некритические – оптической литографией.

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

Альтернативный метод, который недавно вызвал интерес — это элек-тронно-лучевая проекционная литография. Предложенные проекционные системы используют 4-кратное оптическое уменьшение с маской из мате-риала, 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, иссле-дуемый 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 технологии являются источник излучения, многослойная тонкопленочная зеркальная оптика и изготовление маски.

Среди других методов литографии следует отметить метод наноимп-ритинга, лазерную интерференционную литографию.

Н аноимпритинг 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. 11.3.13 представлена схема получения решеток и массивов наноструктур в процессе интер-ференционного взаимодействия лазерных лучей.

Период одномерных решеток определяется из соотношения

(11.3.9)

при φ = π, где λ* – период решетки, λ – длина волны лазерного учения, θ – угол (рис. 11.3.13,а).

При взаимодействии трех лучей период треугольной решетки опреде-ляется выражением (рис. 11.3.13,б):

(11.3.10)

при φ = 2π/3.

Квадратная решетка может быть сформирована в результате взаимо-действия четырех лазерных лучей (рис. 11.3.13,в):

(11.3.11)

при φ = π/2.

Анализ развитых методов литографии показывает, что создание диск-ретных 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 непуч-ковых, альтернативных методов литографии.