Фотолитография. И. С. Батурин
 Скачать 2.13 Mb.
|
|
11.4 Наноимпринт литография В наноимпринт литографии для формирования рисунка применяется штамп с рельефной поверхностью, который вдавливается в слой полимерно- 89 го вещества, нанесенный на поверхность пластины. При вдавливании необ- ходимо каким-то образом закрепить изображение. Это достигается несколь- кими способами – нагревом (термическая наноимпринт литография) или од- нородным УФ экспонированием (УФ наноимпринт). Рисунок не требует про- явления в обычном смысле этого слова, однако для переноса рисунка необ- ходимо протравливание остаточного слоя полимера в тех областях, которые должны быть окнами. Это может делаться, например, с помощью сухого травления. Разрешение наноимпринт литографии ограничено в основном возмож- ность создания прецизионного штампа, который всегда изготавливается в масштабе 1:1. В настоящее время показано, что наноимпринт позволяет по- лучать структуры с разрешением лучше 10 нм. В качестве штампа может выступать кварцевая пластинка, рельеф на которой получают с помощью электронно-лучевой литографии и травления. Кроме того, применяются также гибкие штампы на основе PDMS (полидиме- тилсилоксана), которые могут изготавливаться с помощью мастер штампов из кварцевого стекла. Гибкие штампы также используются в одной из разновидностей наноимпринт литографии – «мягкой литографии» (soft lithography), в которой штамп помещается в раствор, содержащий частицы или молекулы, которые осаждаются на поверхность штампа. Затем штамп придавливается к пла- стине, что приводит к переносу осажденного вещества на поверхность. Важ- ной особенностью такого метода является возможность нанесения биологи- ческих и органических материалов и возможность нанесения монослоев. Наноимпринт литография пока не используется в массовом производ- стве интегральных схем, однако она хорошо подходит для ряда применений и для использования в научно-исследовательских целях. Установки для наноимпринт литографии производятся промышленно. В частности, суще- ствуют съемные приставки, позволяющие быстро модернизировать установ- ки контактной литографии до наноимпринт литографии. Применяемые 90 штампы могут соответствовать размеру пластины, а могут быть небольшого размера и применяться для многократного воспроизведения рисунка на по- верхности, по аналогии с оптическим степперами. К преимуществам наноимпринт литографии стоит отнести высокое пространственное разрешение, простота процесса, низкая стоимость обору- дования, широкий спектр применяемых полимерных материалов. Кроме того, импринт литография исходно является трехмерным процессом. Основными недостатками являются высокая стоимость изготовления штампов, их износ в процессе использования, более сложный процесс совмещения и дефекты. 11.5 Нанолитография с использованием сканирующей зондовой микроскопии Методы сканирующей зондовой микроскопии могут также быть при- менены и для создания наноструктур. В частности, известен метод электро- химической литографии, когда приложение электрического поля с помощью проводящего зонда инициирует электрохимические процессы и модифици- рует свойства поверхности. Можно использовать механическое воздействие зонда, хотя это приводит к его быстрому повреждению. Для оптической литографии может использоваться эффект усиления ближнего оптического поля вблизи кончика зонда. Компанией NanoInk разработана «Dip-Pen литография», в которой зонд используется для нанесение химического состава по аналогии с перьевой ручкой. Для этого можно использовать широкий круг материалов. Несмотря на прогресс в разработке различных методик СЗМ очень медленная методика (намного медленнее, чем литография электронным пуч- ком) за счет применения подвижных элементов. Для частичного преодоления ограничений по скорости были разработаны методы использования двумер- ных массивов независимых зондов (Millipedе), но несмотря на это сканиру- ющая зондовая литография находит применение в основном в исследова- тельской практике. 91 12 ТЕХНОЛОГИИ ЧИСТОТЫ В МИКРО- И НАНОЛИТОГРАФИИ 12.1 Введение в технологии чистоты Чистые помещения являются существенной составной частью боль- шинства современных производств (микроэлектроника, компьютерная тех- ника, космические технологии, медицина, фармакология, оптика, и т.д.). Причем потребности в чистых помещениях постоянно растут, а сферы при- менения расширяются. В частности, активное развитие нанотехнологий немыслимо без чистых помещений как для исследований, так и для произ- водства. Согласно стандарту ГОСТ ИСО 14644-1 чистое помещение – это по- мещение, в котором контролируется счетная концентрация аэрозольных ча- стиц и которое построено и используется так, чтобы свести к минимуму по- ступление, генерацию и накопление частиц внутри помещения, и в котором, при необходимости, контролируются другие параметры, например, темпера- тура, влажность и давление. История чистых помещений начинается с 19 века, когда была впервые осознана роль антисептических и асептических мер для борьбы с инфекция- ми при хирургических вмешательствах. Современная же история берет свое начало со второй мировой войны, когда начала применяться принудительная очистка воздуха в операционных и разработаны высокоэффективные филь- тры для очистки воздуха. Уже в марте 1961 г. был издан первый стандарт ВВС США T.O. 00-25-203 о принципах построения чистых помещений. 12.2 Стандарты классификации чистых помещений Класс чистоты помещения определяется по количеству аэрозольных частиц. В первом федеральном стандарте 209 США за основу был взять раз- мер частиц 0.5 мкм. При этом среднее число частиц в 1 кубическом футе воз- духа принималось за класс чистоты помещения (с округлением до порядка величины – 1, 10, 100, 1000 и т.д.). 92 Начиная со стандарта 209Е и в последующих международных стандар- тах принята метрическая система. Так в российском стандарте ГОСТ ИСО 14644-1 (аутентичный перевод международного стандарта) класс чистоты N определяется по распределению количества аэрозольных частиц С N в 1 куби- ческом метре воздуха в зависимости от их размера D в микронах. 2.08 10 (0.1 / ) N N С D (5) Так, класс чистоты ГОСТ ИСО 5 соответствует старому обозначению класса чистоты 100 по американскому стандарту. Класс чистоты оценивается в нескольких состояниях помещения – в только что построенном, оснащенном оборудованием и в процессе эксплуа- тации. В медицине роль стандартов играет руководство по надлежащей прак- тике производства (GMP). 12.3 Классификация чистых помещений Основой обеспечения чистоты является подача большого количества очищенного воздуха для растворения и удаления загрязнений из нее. По принципу создания вентиляции чистые помещения можно разделить на два больших класса - турбулентные чистые помещения и чистые помещения с однонаправленным движением воздуха. Для турбулентно вентилируемых помещений характерно отсутствие однонаправленного потока очищенного воздуха. В таком помещении созда- ние большого воздухообмена позволяет растворять загрязнения и выносить их с удаляемым воздухом. Чистые помещения с однонаправленным движением воздуха по своей конструкции более приспособлены для более высоких классов чистоты. В та- ких помещениях загрязнения вытесняются однонаправленным потоком прак- тически безе перемешивания, что уменьшает количество аэрозольных ча- стиц. 93 12.4 Способы обеспечения чистоты Основным способом обеспечения чистоты является подача в чистую комнату большого объема очищенного воздуха. Высокоэффективная филь- трация воздуха основана на так называемых HEPA и ULPA фильтрах, кото- рые обеспечивают удаление до 99,999 % частиц размерами до 0,1-0,2 мкм. Концентрация аэрозолей в воздухе обычно изменяется с помощью специаль- ных приборов, регистрирующих рассеяние лазерного излучения на частицах. Однако, кроме этого необходимо принять ряд других мер для того, чтобы минимизировать поступление аэрозольных частиц, их генерацию и накопление в чистом помещении. Для этого конструктив помещения и обо- рудования изготавливают из специальных материалов, обладающих мини- мальным выделением частиц, антистатическим свойствами, механической и химической стойкость. Комната проектируется так, чтобы количество высту- пающих частей и ниш, где могут скапливаться загрязнения, было минималь- ным. Одним из важнейших источников загрязнений является персонал, по- этому в чистых помещениях применяется специальная теологическая одежда, которая служит преградой для частиц, генерируемых человеком. 94 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Бажак К. История фотографии. Возникновение изображения. - М. : Аст- рель, 2003. – 160 с. 2. Берлин Е. В., Сейдман Л. А. Ионно-плазменные процессы в тонкопленоч- ной технологии. – М. : Техносфера, 2010. 3. Боков Ю. С. Фото-, электроно-, рентгено-резисты. - М. : Радио и связь, 1982. 4. Галперин В. А., Данилкин Е. В., Мочалов А. И., Процессы плазменного травления в микро- и нанотехнологиях. – М. : Бином. Лаборатория зна- ний, 2010. 5. Валиев К. А. Физика субмикронной литографии. - М. : Наука, главная ре- дакция физико-математической литературы, 1990. 6. Ефимов Е. И., Козырь И. Я., Горбунов Ю. И. Микроэлектроника. Физиче- ские и технологические основы, надежность. – 2-е изд. – М. : Высш. шк., 1986. 7. Зайдель А. Н., Прокофьев В. К., Райский С. М., Славны В. А., Щреидер Е. Я. Таблицы спектральных линий. – 4-e изд. – М. : Наука, 1977. 8. Мокеев О. К., Романов А. С. Химическая обработка и фотолитография. - М. : Высшая школа, 1985. 9. Моро У. Мкролитография, Т. 1. – М. : Мир, 1990. 10. Моро У. Мкролитография, Т. 2. – М. : Мир, 1990. 11. Низкотемпературная плазма. Т. 4, Плазмохимическая технология. - Ново- сибирск : Наука, 1991. 12. Технология тонких пленок (справочник). Т.1 и 2. / Под ред. Майссела Л., Глэнга Р., пер с англ. – М. : Советское радио 1977. 13. Уайт В. Проектирование чистых помещений. - М. : Клинрум, 2004. 14. Уайт В. Технология чистых помещений. - М. : Клинрум, 2002. 15. Федотов А. Е. Чистые помещения. - М. : Клинрум, 2003. 16. Эксимерные лазеры / под ред. Роудз Ч. – М. : Мир, 1981. 95 17. Andrus J., Bond W.L. Photograving in transistor fabrication // Transistor tech- nology - 1958. - Vol. 3. - P. 151–162. 18. Moore G. E. Cramming more components onto integrated circuits // Electron- ics.– 1965. -V. 38, N. 8. 19. Handbook for critical cleaning. ./ под ред. B. Kanegsberg, E. Kanegsberd. – Boca Rator : CRC Press, 2001. 20. Handbook of semiconductor manufacture technology, 2nd ed. Ed by R. Doering, Y. Nishi. CRC Press. 2008. 21. Handbook of semiconductor wafer cleaning technology / ed. K.A Reinhardt, W. Kern. - New Jersey : Noyes Publications, 1993 22. Ito H. Special report: Chemical amplification resists: History and development within IBM // IBM J. Res. Dev. 1997. - Vol. 41, - № 1/2. - P. 69–80. 23. Kern W. The evolution of silicon wafer cleaning technology // J. Electrochem. Soc. 1990 - V. 137. - N. 6. - p. 1887. 24. Lieberman M. A. Lichtenberg A. J., Principles of plasma discharge and materi- als processing. – Hoboken : Willey Interscience, 2005. 25. Lithography. Theory and application of photoresist, developers, solvents and etchants. - Microchemicals, 2012 26. Microlithography science and technology / Ed. K. Suzuki, B.W. Smith. - CRC Press. 2007 27. Okoroanyanwu U. Chemistry and lithography. - Bellingham, Washington : SPIE, 2010. - P. 861. 28. Senefelder A. The invention of lithography. - New York: The Fuchs & Lang Manufacturing Company, 1911. - P. 262. 29. Tuomi I. The Lives and Death of Moore’s Law // First Monday. Vol. 7, № 11. |