Билет 19 вопрос 1)Электронная литография

Электро́нная литогра́фия или электро́нно-лучева́я литогра́фия — метод нанолитографии с использованием электронного пучка. Электронный пучок сканирует поверхность электронного резиста, повторяя шаблон, заложенный в управляющий компьютер, и позволяя достигать разрешения 1 нм благодаря более короткой длине волны электронов по сравнению со светом.^[1] Электронная литография используется для создания масок для фотолитографии, производстве штучных компонентов, где требуется нанометровое разрешение, в промышленности и научной деятельности.

Системы электронной литографии для коммерческого применения очень дорогостоящие (> $4 млн.). Для научных исследований обычно используют электронный микроскоп, переделанный в систему электронной литографии при помощи относительно дешевых аксессуаров (< $100 тыс.). Такие переделанные системы создают ширину линии ~20 нм с 1990-х годов. Между тем, специализированное оборудование позволят получать разрешение меньше 10 нм (вплоть до 1 нм).

Системы электронно-лучевой литографии можно классифицировать по форме луча и согласно стратегии отклонения луча. Старые системы использовали гауссовские пучки, и сканирование производилось растровым методом. Более новые системы используют как гауссовские пучки, так и сформированную форму луча, которые могут быть отклонены в различные положения в поле записи (это также называется векторным сканированием).

Электронно-лучевая нанолитография

Электронно-лучевая и рентгеновская литография могут быть использованы для получения наноструктур, но с помощью этих процессов не удается достичь высокой производительности, необходимой для крупномасштабного производства. Электронно-лучевая литография использует хорошо сфокусированный пучок, которым наносят заданный рисунок на поверхность материала. С ее помощью можно создавать на поверхности различные структуры с 10-нанометровым разрешением. Так как лучу при этом приходится действовать на поверхности последовательно, от точки к точке, он не может создавать структуры с высокой скоростью, необходимой при конвейерном производстве. Рентгеновская литография дает возможность получать рисунки на поверхности с разрешением 20 нм, но ее технологии, использующие высокоточные маски – трафареты и облучающие системы, сложны и дороги для практического применения.

Следует отметить, что для наноразмерной литографии радиационно-чувствительные слои используются в виде двухмерных монослоев Лэнгмюра – Блоджетт, технология которых также не проста.

Помимо этого, следует обратить внимание на то, что размеры полимерных молекул, которые используются в качестве чувствительных слоев в оптической и субмикронной литографии, не позволяют получить изображение меньше 70 нм. Поэтому разработка резистов в настоящее время ведется из неорганических соединений, что представляет серьезную и самостоятельную проблему.

В электронной нанолитографии используют высокоэнергетические пучки (100-200 эВ) сечением до 1-10 нм. На органических (например, ПММА) и неорганических резистах реализуется разрешение до 10 нм.

Метод электронно-лучевой нанолитографии состоит в облучении образца, покрытого слоем, чувствительным к такому воздействию, через некоторый шаблон. Затем этот шаблон удаляется, а на поверхности с помощью химической обработки формируют наноструктуру. Обычно в качестве вещества такого чувствительного слоя используют полимер – полиметилметакрилат [C₅O₂H₈]_n с молекулярной массой от 10⁵ до 10⁶ г/моль. На рис. 4 процесс литографии проиллюстрирован на примере получения квантовой проволоки или точки из кантовой ямы (например, слоя GaAs), расположенной на подложке.