Főmenü megnyitása

Nanolitográfia

nanoeszköz-előállítási eljárás

A nanolitográfia nanotechnológiai eljárások egy csoportjának összefoglaló neve, amelyek nanoméretű objektumok, például nanoszerkezetek és az azokat befoglaló elektromechanikai eszközök előállítására alkalmazhatók. Az ilyen eljárások jellemzően egy maszkon át történő besugárzással, vagy a felület közvetlen módosításával, illetve szelektív felületkezeléssel történnek. Egyes típusait soros (egymás után történő), másokat párhuzamos (egyszerre több azonos szerkezetet kialakító) módban végzik. A kifejezés a litográfiával azaz a kőnyomattal köthető analógia alapján terjedt el a mikro- és a nanotechnológia nemzetközi szaknyelvében.

Igen sokféle litográfiás eljárást ismerünk nanoszerkezetek előállítására, és továbbiak állnak kutatás alatt. A fejlesztések hajtóereje elsősorban a miniatürizálás iránti félvezetőipari igény, de szerepe az alapkutatásban, illetve újfajta, az anyag alapvető építőkövekből való építésével kapcsolatos anyagtudományi kutatásokban is fontos.

A processzorgyártásban, és más félvezetőipari eljárásokban alkalmazott fotolitográfia széles körben elterjedt, de az egyre kisebb vonalszélességű alkalmazásoknál már láthatók ennek a felbontásbeli határai. Az optikai eljárások diffrakciós határának átlépésére számos módszert igyekeznek kifejleszteni. E téren egyelőre nagy áttörés nem történt, de azt sokan a következő évtizedekre várják.

Tartalomjegyzék

FotolitográfiaSzerkesztés

A fotolitográfia segítségével egy maszk mintázatát vetítik le a mintadarabon található fényérzékeny fotoreziszt bevonatra, melyet ezután nanoszerkezetek előállítására használnak. A maszk levilágítása során a fotoreziszt szelektíven módosul a mintázat szerint, melyen ezután kémiai vagy fizikai reakciók segítségével a maszkról leképezett mintázat alakítható ki. A nanoeszközök előállítása során gyakran sok ilyen lépést végrehajtva alakíthatók ki összetett térbeli formájú elrendezések.[1][2]

LépéseiSzerkesztés

A folyamat főbb lépései:[2]

  1. A mintadarab felületén fényérzékeny fotoreziszt-bevonatot alakítanak ki pl. spin-coating eljárással.
  2. A mintadarab fölé elhelyezik a fotomaszkot, mely a kívánt mintázat szerint lett kialakítva: tipikusan olyan vékony szűrő, mely bizonyos helyeken átengedi a nyalábot, máshol pedig nem.
  3. Ezt követi az expozíció, mely során a maszkon át szelektíven megvilágítják a mintadarabot. A fotoreziszt a nyalábra érzékeny, így ahol fény érte, kémiai jellemzői megváltoznak.
  4. A levilágított fotorezisztet kémiai vagy fizikai kezelésnek vetik alá, melyben az például szelektíven kioldódik. A rezisztet pozitívnak vagy negatívnak nevezik aszerint, hogy ettől a kezeléstől az exponált területek oldódnak-e le, vagy épp azok maradnak a felületen.
  5. A fenti lépéseket más eljárások követhetik: marás, porlasztás, rétegleválasztás, stb. illetve további litográfiás lépések.
 
Flash-memória méretskálázódásának trendje. A 2000-es évek elején érte el a 100 nm nagyságrendjét egy NAND-kapu mérete

Elektronsugaras litográfiaSzerkesztés

A fotolitográfia felbontóképessége egy bizonyos méret (~100 nm) alá a gyakorlatban nehezen csökkenthető. Alternatív megoldásként alkalmazható az elektronsugaras litográfia, melyben fény (azaz fotonok nyalábja) helyett elektronnyalábot alkalmaznak a fotoreziszt lakk exponálására. Az elektron de Broglie-hullámhossza jóval kisebb, mint a fotoné, így ez a fény diffrakciós korlátja alatt is alkalmazható. A fókuszált elektronsugaras módszerrel tipikusan 20 nm-es felbontás érhető el. Azonban mivel ez soros módszer (a nyalábbal a teljes mintázatot végig kell pásztázni), ipari alkalmazása nem praktikus, inkább laboratóriumi eljárásokhoz, vagy fotolitográfiai maszkok készítésére alkalmazzák.

Fejlesztés alatt álló technikákSzerkesztés

ForrásokSzerkesztés

SzakkönyvekSzerkesztés

Szakfolyóirat-cikkekSzerkesztés

Ismeretterjesztő weblapokSzerkesztés

JegyzetekSzerkesztés

  1. N. Cheung: Lecture 4. Photolithography. U.C. Berkeley. (Hozzáférés: 2017. április 21.)
  2. a b Lithography Lecture #1. hackman.mit.edu. (Hozzáférés: 2017. április 21.)