Mavzu: Nanolitografiya. Umumiy tushunchalar. Optik litografiya (fotolito-grafiya). Elektron-nurli litografiya. Ionli litografiya

10-ma’ruza
Mavzu: Nanolitografiya. Umumiy tushunchalar. Optik litografiya (fotolito-grafiya). Elektron-nurli litografiya. Ionli litografiya.

Integral mikrosxemalardagi elementlarning o’lchamlari asosan litografik jarayonlar bilan aniqlanadi. Bu texnologik jarayon mikro- va nanoelektronikaning kundan-kun o’sib borayotgan talablarini qanoatlantirish uchun doimo rivojlana borayotir. Nanometrli o’lchamlar chegarasida ikkita asosiy yondashishdan foyda-laniladi. Birinchisi mikroelektronika texnologiyasidan boshlanib optik, roentgen va electron-nurli litografiya prinsiplarodan foydalanadi. Fotorezistni nurlashda ishlati-ladigan yorug’lik to’lqin uzunligini kamaytirish, xuddi shunday rentgen nurlarini va elektronlar oqimini qo’llash elementlar o’lchami 100 nmdan kichik bo’lgan rasmlarni hosil qilish imkonini beradi. Ikkinchi yondashish tipik nanotexnologik, chunki juda yuqori ajratabilish qobiliyatiga ega bo’lgan va hatoki individual atom-larni ham manipulyasiya qila oladigan asbob – skanlovchi zonddan foydalanishga asoslangan.

Yarimo’tkazgichli asboblar elementlari nanoo’lchamli tasvirlarini shakllan-tirishda ishlatiladigan turli xil usullar ichida electron-nurli litografiya yuqori ajratabilish qobiliyati bilan bir vaqtda ishlab chiqarishni yaxshi muvofiqlashtirilishi ommaviy ishlab chiqarish uchun zaruriy shart hisoblanadi.
Elektron-nurli litografiya uchun qurilma elektronlar manbaili vakuumlash-tiruvchi ustunini, tezlantiruvchi elektrodlar sistemasini, magnit linzalar va nurlan-tirilayotgan taglik yuzasi bo’ylab elektron nurni skanlashtiruvchi sistemasini o’z tarkibiga oladi. Elektron nurni vujudga keltirish sistemasi energiyasi 20-100 kev bo’lgan va o’lchami 1-1,5 nm dog’ga fokuslangan elektronlar oqimini hosil qilish-ni ta’minlaydi. Bu nur resist bilan qoplangan taglik yuzasi bo’ylab skanlaydi. Kompyuterli tasvir generator bilan boshqariladigan nurni qamal qiluvchi elektro-statik sistema yordamida resist yuzasini nurlash hosil qilinayotgan element geome-triyasi talablariga mos ravishda tanlab bajariladi. Rezist sifatida ko’pincha uzun zanjirlardan iborat bo’lgan polimer polimetilmetakrilat (polymethyl mathacrelate –PMMA)dan foydalaniladi. Bu polimer elektron nur ta’siridagi sohalarda zanjirlar uziladi va buning natijasida qisqaradi va mos proyavitellarda engil erishi mumkin. Elektron nurlanishga bo’lgan sezgirlik chegarasi Kl/sm² lar atrofida.
Organik negativ rezistlar ichida nanolitografiya talablariga javob beradigan-lari kliksaren va plazmali ishlov berishga kerak bo’lgan barqo-rarlikga ega. Kliksaren 1-rasmda ko’rsatilgan siklik strukturaga ega. Bu diametri

1-rasm. Kliksaren molekulasi
1 nm larda bo’lgan xalqasimon molekula.
Organik rezistlardan tashqari nanolitografiya uchun kelajak materiallari bular noorganik brikmalar SiO₂, AlF₃, LiF va NaCl. Ularning ajratabilishi 5 nm va undan kamroq bo’lib, uncha katta bo’lmagan elektron nur ta’siriga sezgirligi 0,1 Kl/sm² ga ega. Birinchi yondashish tradision yarimo’tkazgich texnologiyasida keng qo’lla-niladi. Nanoelektronika texnologiyasida u dielektrik va yarimo’tkazgichlar plenka-lariga maxsus ishlov berishda qo’llaniladi. Metall plyonkalarini portlovchi litogra-fiya deb ataluvchi ikkinchi yondashuvdan foydalaniladi. Bu jarayon uchun asosiy operasiyalar 2-rasmda tasvirlangan.

2-rasm. Pozitiv resist (PMMA)dan foydalanib portlovchi litografiya yordamida nanostrukturalar hosil qilish. a – rezist plenkasini elektron-nurli nurlantirish, б – rezistni proyavka qilish, в – metallni o’tqazish, г – rezist va metallni portlatib uning yuzasidan olib tashlash.
Nurlash tezliklari 10 – 100 sm²/s bo’lgan optik litografiya ommaviy ishlab chiqarish talablariga javob beradi. Lekin elementning minimal o’lchamiga nisbatan ajrata bilish qobilyati ancha cheklangan. Ajrata bilish qobilyatini oshirish va hosil qilinayotgan elementlarning kritik o’lchamlarini kamaytirish nurlanishning to’lqin uzunligini kamaytirish orqali amalga oshiriladi. Bu simobning G-chiziqini (436 nm), I-chiziq (365 nm), eksimer lazer nurlari KrF (242 nm), ArF (197 nm), F₂ (157 nm)lardan foydalanish.
Ion-nurli litografiya o’zining texnologik prinsiplari bo’yicha elektron – nurli litografiyaga yaqin. U qalinligi 20 nm bo’lgan rezistlarni nurlash uchun ishlatiladi. Materiallarni ion-nurli qayta ishlash qurilmasi ma’qul nurlash tezligiga ega.