litograf i ck techniky n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Litograf i ck é techniky PowerPoint Presentation
Download Presentation
Litograf i ck é techniky

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 29

Litograf i ck é techniky - PowerPoint PPT Presentation


  • 137 Views
  • Uploaded on

Litograf i ck é techniky. Čo je klasická litografia?. Procesy: Odstránenie materiálu – Leptanie Nanášanie materiálu – Depozícia Modifikácia materiálu – Implantácia, difúzia, atď . Rezist - tenká vrstva polymérneho materiálu, ktorou sa pokryje substrát

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Litograf i ck é techniky' - palmer


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
o je klasick litografia
Čo je klasická litografia?
  • Procesy:
  • Odstránenie materiálu – Leptanie
  • Nanášanie materiálu – Depozícia
  • Modifikácia materiálu – Implantácia, difúzia, atď.

Rezist - tenká vrstva polymérneho materiálu, ktorou sa pokryje substrát

- po modifikovaný je možné ho odstrániť z určitých oblastí

Expozícia – charakteristické žiarenie, častice

Vyvolanie – selektívne odstránenie v rozpúšťadle

Metódy expozície:

Priame písanie – elektróny alebo ióny sú fokusované do bodu malého priemeru, ktorým je priamo rastrovaný rezist

Expozícia cez masku – svetlo alebo X-lúče sú premietnuté do rezistu cez litografickú masku

konven n litografick techniky
Konvenčné litografické techniky
  • Optická litografia (fotoligrafia) (436 –157 nm)
  • Elektrónová litografia (10 keV –100 keV)
  • Röntgenová litografia (5 nm – 0,4 nm)
  • Iónová litografia (50 keV – 3 MeV)
sondov litografick techniky
Sondové litografické techniky
  • AFM (Atomic force microscope)
  • mechanicky vtláčanie ihly do materiálu (kontaktný mód)
  • lokálnou oxidáciou - elektrickým poľom (polokontaktný mód)
  • STM (Scanning probe microscope)
  • odparenie z ihly alebo desorpcia z povrchu elektrickým poľom
  • zdroj nízkoenergetických elektrónov (1-10 eV)
optick litografia
Optická litografia
  • interakcia svetla v oblasti vlnových dĺžok 170 až 430 nm
  • so svetlocitlivou zložkoufotorezistu
  • Metódy optickej litografie:
  • kontaktná
  • bezkontaktná
  •  projekčná

Kontaktná metóda:

  • d- hrúbka fotorezistu
  • - vlnová dĺžka použitého žiarenia

2b – šírka čiar a štrbín

Bezkontaktná metóda:

Projekčná metóda:

- pre s >> d,

- s je medzera medzi maskou a rezistom

  • obsahuje komplikovanú sústavu šošoviek, niekoľko centimetrov od masky
  • nižšia teoretická rozlišovacia schopnosť
  • zlepšený záznam a znížená hustota defektov.

- pre s= 10 mmteoretická rozlišovacia schopnosť 3 mm.

kontaktn met da
Kontaktná metóda
  • výpočet teoretickej rozlišovacej schopnosti, bmin
  • najlepšie rozlíšenie : krátka vlnová dĺžka, tenký rezist, dobrý kontakt
  • odporúča sa hrúbka rezistu 1 m
princ p negat vnych a pozit vnych svetlocitliv ch vrstiev
Princíp negatívnych a pozitívnych svetlocitlivých vrstiev

X1,X2 – pozitívny proces

Y1,Y2 – negatívny proces

A – vrstva rezistu

B – deponovaná vrstva

C – substrát

E – exponovaná oblasť

D – expozičné svetlo

princ p lift off litografickej techniky
Princíp lift-off litografickej techniky

A-expozičné svetlo

B- exponovaná oblasť

C-fotorezist

D-substrát

E-deponovaná vrstva.

difrakcia
Difrakcia

Difrakcia svetla okolo hrán nepriesvitných oblastí spôsobuje, že zobrazenie hrán masky nie je ostré, ale sa skladá zo striedavých jasných a temných pásov, ktoré zasahujú do geometrického tieňa

Vzávislosti od vzdialenosti zdroja alebo projekčnej dosky od štrbiny:

Fresnelova difrakcia – kontaktná, bezkontaktná

Fraunhoferova difrakcia – projekčná metóda

1- bodový zdroj

2 - hrana masky

3 - podložka

4 - svetelný tok

slide10

Fraunhoferova difrakcia

Frenselova difrakcia

Rozdelenie intenzity svetla spôsobené difrakciou svetla na maske

1 – svetlo, 2 – maska, 3 – rezist, 4 – substrát, b – šírka čiar a štrbín, s – medzera medzi maskou a rezistom.

A) 1 - rovinná vlna svetla, 2 – štrbina,

3 –podložka

B) Svetelný tok pre b = 5λ

C) Svetelný tok pre b = 2λ

 - uhol Fraunhoferovej difrakcii

elektr nov litografia
Elektrónová litografia
  • Zdroje elektrónov:
  • - s priamo žeravenou katódou (wolfrám, W s prímesou Th)
  • s autoemisnou katódou
  • (hrot monokryštálu wolfrámu)
  • vysokoenergetické elektróny (10 keV – 100 keV), vlnová dĺžka je menšia ako 0,1 nm, vysoká rozlišovacia schopnosť
  • sfokusované do bodu veľkosti 1 nm

a/ fokusovaný elektrónový zväzok exponujúci dosku po častiach,

b/ systémyv projekčnom usporiadaní exponujúci celú dosku naraz.

proximity efekt
Proximity efekt
  • pri prechode elektrónového žiarenia hmotou dochádza k elastickým a neelastickým zrážkam
  • proximity (výmenný) efekt – expozícia rezistu v miestach, kde nedopadá pôvodné žiarenie
  • 100 elektrónov vo vrstve PMMA simulované Monte Carlo
  • 10 kV – rozptyl 1 m
  • 20 kV – rozptyl 3 - 4 m

Základné pozitívne elektrónové rezisty:

- Polymethylmethalkrylát (PMMA)

- Polybutylmethalkrylát (PBMA)

- Polyfenylmethalkrylát (PFMA)

r ntgenova litografia
Röntgenova litografia
  • röntgenové žiarenie energie 0,25 – 3 keV,
  • vlnová dĺžka - 5 – 0,4 nm
  • bombardovanie plochy zdroja urýchlenými elektrónmi pri nízkom tlaku (elektróny energie - 10 – 30 keV)
  • vzdialenosť maska, doska – 10 až 100 m
  • zdroj palladium – elektróny 20 keV – ostrý pík 2,84 keV röntgenového žiarenia
  • maska – najkritickejšia časť – absorpčný materiál

Výhoda – vysoká kvalita vytvorených štruktúr

- neexistuje difrakcia a proximity efekt

i nov litografia
Iónová litografia

- rozptyl iónov s energiou 1 až 3 MeV je o niekoľko rádov menší ako rozptyl elektrónov

- veľkú rozlišovaciu schopnosť

- fokusovaný zväzok iónov sa dá elektrostaticky vychyľovať

- rozlíšenie je závislé na rozptyle iónov a rozptyle sekundárne vzniknutých elektrónov

1 - iónový zdroj

2 - extraktor

3 - elektrostatické šošovky

4 - triodová oblasť

5 - urýchlenie

technologick procesy
Technologické procesy
  • Čistota podložky:
  • organické nečistoty – (mokrou cestou kyselinou fluorovodíkovou, alebo plazmochemickým leptaním)
  • - anorganické nečistoty – (ponorením, parami rozpúšťadla, ultrazvukom a sprejovaním)
  • Nanášanie rezistu - Ovrstvovanie – (nanesenie rezistu odstreďovaním konštantnou požadovanou frekvenciou otáčania až do suchého stavu)
  • Expozícia – (fotóny, elektróny, ióny, X-lúče)
slide16

Leptanie:

  • mokré leptanie - leptanie roztokmi chemických leptadiel
  • suché leptanie - plazmochemické leptanie
  • Odstraňovanie rezistu:
  • Mokrou cestou:
  • pozitívneho - acetón
  • negatívneho – trichlorethylketon
  • Suchou cestou:
  • - v plazme
sondov litografia alebo nanolitografia
Sondová litografia alebo nanolitografia

1. Mechanical Influence

iContact AFM Lithography. This mode allows to scratch the sampleusing cantilever tip.

iResonant Mode Lithography

2. Electric Influence

iSTM Electric Lithography

iAFM Electric Lithography

scanning tunneling microscopy
Scanning Tunneling Microscopy

- tunneling current for small bias voltage

  • - constant-height mode
  • constant-current mode
the operation of an atomic force microscop e afm
The operation of an atomic forcemicroscope (AFM)
  • Contact AFM
  • Semicontact AFM
  • Non-contact AFM
stm nanolitografia
STM nanolitografia
  • mono-atómová negatívna vrstva,
  • napätie medzi STM ihlou a vzorkou v prirodzenom prostredí, pri kladnom potenciály na vzorke a určitom prahovom napätí sa začne vytvárať oxid
  • tetra-methyl ammonium hydroxid - odleptať tisíc krát rýchlejšie ako oxid a vytvoriť tak vzor z oxidovaných častí.
  • veľký rozdiel v leptacej rýchlosti medzi (100) a (111) smerom, spôsobujúci, že čiary budú leptané pod uhlom 55o pre (100) orientovanú štruktúru.
afm nanolitografia
AFM – nanolitografia

Priložením odpovedajúcej intenzity elektrického poľa bude prebiehať elektrochemická reakcia na hranici voda-povrch a voda-ihla, cez vytvorený vodný mostík. Pri kladnom náboji na povrchu titánovej vrstvy a zápornom napätí na ihle bude narastať oxid v bode priamo pod ihlou

Princíp nanooxidácie pomocou AFM.

1 – vodivý povlak ihly, 2 – absorbovaný mostík, 3 – anódový oxid, 4 – oxid titánu,

5 – tenká vrstva titánu.

slide24

10 m pásik

  • zosnímať povrch modifikovaného materiálu
  • oxidačným procesom vytvoriť štruktúru
  • selektívnym leptaním odstrániť oxid alebo
  • základný materiál
slide25

Vplyv napätia

Priemerné prahové napätie pre Si a Ti ihly, merané viacerými skupinami sa rovná

Vplyv vlhkosti

- malej vlhkosť - 5 nm vrstva vody

- 92% vlhkosti - 8 nm vrstva vody

Zloženie oxidu

Objemový rast -

TiO2 vrstvy oxidu

TiO vrstvy oxidu

preparing evaporation mask
Preparing evaporation mask

Schematic plot of the fabrication sequence for an evaporation shadow mask

A, The upper photoresist film of a multilayer consisting of thick photoresist, thin gold or chromium and a thin photoresist film is pattering by AFM lithography.

B, The metal layer is etched though the holes and the thick resist film is removed in an oxygen plasma.

C, Evaporation through the holes (i). A second evaporation step with a tilted sample leads to a duplication of the pattern (ii).

D, removals of the evaporation mask.

slide28

field or current induced surface modifications are achieved by applying a voltage to a conducting tip of a scanning tunneling microscope (STM) or an atomic force microscope (AFM)

  • techniques by which the sample surface is mechanically modified

Fabrication of the Ti/TiOx SET by the STM nano –oxidation process

AFM micrograph of a meander – like structure in photoresist, fabricated by AFM-lithography.

moore s law chip power doubles every 18 24 months
Moore’s Law: Chip Power Doubles Every 18 (24) Months

Continuous Improvement of the Same Approach:

Making a Master Mask and Its Replication by Photolithography

20 Years of Mesoscopics