Nanofabrikation und Dahinschwindendes Nahfeld-Optische Lithographie

Professor Richard Blaikie, Direktor, MacDiarmid-Institut für Fortgeschrittenen Werkstoff und Nanotechnologie, Universität von Canterbury, Neuseeland
Entsprechender Autor: richard.blaikie@canterbury.ac.nz

In den fünfzig Jahren, da redegewandte Behauptung Richard Feynmans, dass sind es Viel des Raumes an der Unterseite die Welt der Nano-technik gibt, gereift hat, damit hoch entwickelte Anlagen mit Nano-schuppe Abmessungen in den großen Mengen an niedrigen Kostenblinken Speicherchips jetzt hergestellt werden können, ein klassisches Beispiel, mit ihrer Multi-Milliardebit Speicherkapazität auf Daumennagel-groß Splittern des Silikons.

Dahinschwindendes Nahfeld-Optische Lithographie (ENFOL) ist eine preiswerte Technik der hohen Auflösung der Lithographie, die zum Kopieren von Merkmalen über der Beugungsgrenze auf Leuchte hinaus fähig ist. ENFOL benötigt den Gebrauch von konformen Masken für den vertrauten Kontakt wegen seines Gebrauches von dem dahinschwindenden Nahfeld.

Optische Lithographie hat viele der Fortschritte in Nano-schuppe Herstellung, mit seiner Fähigkeit, immer kleinere Merkmale zu drucken getrieben, während die Technologie reift. Objektiv-Basierte optische Anlagen werden gewöhnlich verwendet, wenn die verbesserte Auflösung normalerweise erzielt ist, indem man senkt, die Wellenlänge-aktuelle Beleuchtung des Anlagengebrauches 193nm von den ArF-Excimerlasern. Indem man einige zusätzliche Tricks anwendet, können diese hoch entwickelten Projektoren gedrückt werden, um die dichten schmaleren Zeilen zu drucken dieses 45nm, das kleiner dieses 1/4 dieser Wellenlänge ist.

Aber diese Anlagen sind in hohem Grade vorangebracht und teuer, so werden nur zur Großserienherstellung entsprochen. Und das Erhalten der Auflösung unter 20nm stellt zusätzliche Komplexitäten und Ausgabe vor. Es gibt ein umgekehrtes Gesetz der Nano-herstellung, die scheint, am Spiel zu sein hier, wo die Kosten des Druckhilfsmittels oben umgekehrt zur Auflösung passen. Es gibt kein besseres Beispiel von diesem, das mit den extremen ultravioletten (EUV) Anlagen, die auf Chip 20nm-scale Herstellung-diese Wellenlängen-Röntgenstrahlbeleuchtung des Gebrauches 13nm und hochmoderne Vakuum-basierte reflektierende optische Anlagen geprüft werden und die Entwicklungskosten bis jetzt für die Technikprüfsysteme ist viele Milliarden Dollar gewesen.

Ist dieses umgekehrte Gesetz unabänderlich, oder gibt es andere Methoden, Nano-schuppe Muster in den mäßigen Volumen optisch zu niedrigem Preis zu drucken? Eine Technik, die von Richard Blaikie und sein Team an der Universität von Canterbury in Neuseeland erforscht worden ist, ist Dahinschwindendes Nahfeld-Optische Lithographie (ENFOL). Als einfache Ausdehnung der Kontaktlithographie (Feige. 1), die teuren Objektive werden weggeworfen und die Maskenvorlage wird direkt auf Substratfläche-durch das Halten der Maske und der Substratfläche im vertrauten Kontakt übertragen, den wir die dahinschwindende Leuchte erfassen (Feige. 2), das innerhalb der Nahfeldregion der Maske verschlossen ist und nanoscale Auflösung ist sogar mit verhältnismäßig langen Wellenlängen möglich. Unter Verwendung prüfte die 436nm Zeile von eines Quecksilberlampe Blaikies Team das Konzept, indem sie sub-100nm Merkmale druckte und, vor kurzem, haben Ito und Mitarbeiter an Canon Inc. Zeilen 32nm unter Verwendung einer Wellenlänge von 365nm gedruckt.

Abbildung 1. Der ENFOL-Prozess. Eine kopierte Maske wird im vertrauten Kontakt mit einer ultradünnen Fotoschicht angehalten. UVbeleuchtung erzeugt hochauflösendes, (dahinschwindende) Leuchte des Nahfelds, die durch das Widerstehung erfasst wird.
Abbildung 2. Der Unterschied zwischen dem Verbreiten der hellen und dahinschwindenden Leuchte. Beugung einer Fortpflanzungswelle von einem Unterwellenlänge Gitter produziert die exponential verfallenden (dahinschwindenden) Nahfelder, die innerhalb einer Wellenlänge des Gitters eingeschlossen werden. Diese enthalten die Hoch-räumlichfrequenz Informationen über die Zelle des Gitters.

Die Kontaktanforderung für ENFOL bedeutet, dass es kein direkter steckbarer Austausch für die reifen Projektionsdrucker ist, aber es fügt zweifellos eine andere lebensfähige Technik dem Werkzeugkasten der Nano--Ingenieure hinzu, wenn es um das Können Nischenprodukte an den mäßigen Volumen herstellen geht. Es sitzt neben Techniken wie Nano-impressum Lithographie (NIL) und Federhalter nanolithography (DPN) in diesem Werkzeugkasten, die bereits weitgehend für Erstausführung und Herstellung hoch entwickelte Nano-schuppe photonische, elektronische oder biosensing Anlagen verwendet werden.

Und es gibt für ENFOL und in Verbindung gestandene Techniken erforscht zu werden mehr. Vor Kurzem Blaikie und andere haben gezeigt, dass das Hinzufügen silberne „superlens“ der Maske eine dringend benötigte Schutzschicht über der Substratfläche zur Verfügung stellen kann, während Wartungsauflösung. Und mit Techniken für die Anwendung der umschaltbaren Bleiche in den Farbenschichten, um die hochauflösenden dahinschwindenden Bereiche auf die Substratfläche vorzustehen sind vor kurzem von Rajesh Menon an MIT (jetzt bei Utah) vorangegangen worden, um die besten Merkmale von ENFOL mit der Bequemlichkeit und der Fälligkeit der optischen Lithographie traditioneller Weitbereich Projektion zu kombinieren.

So 50 Jahre ein, sind möglicherweise die Wörter von Dr. Seuss so prophetisch, wie Feynmans hier, mit der Zeile Von nahem weit, von hier dort, lustige Sachen überall… in seinem klassischen Fisch, Zwei Fischen, Rote Fische, Blaue Fische sind (Anfänger Books, 1960). Nahe oder weite, lustige Sachen sind überall in der Welt von Nano-schuppe Optik, in der die Wellenlänge nicht mehr als die Längenschuppe grundlegend begrenzen gesehen wird, an der Leuchte für Nano-technik verwendet werden kann.

Copyright AZoNano.com, Prof Richard Blaikie (Universität von Canterbury)

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Date Added: Sep 16, 2009 | Updated: Jun 15, 2015

Last Update: 15. June 2015 08:28

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