Группа М Кузьмина Мария
Что такое «нано печатная литография»? Нанопечатная литография (NanoImprint Lithography - NIL)– нанотехнологический процесс, реализованный по принципу «снизу-вверх», заключающийся в формировании на поверхности полимеров топографической структуры с размером отдельных элементов менее 100 нм в результате оттиска специальным шаблоном. Сборка «снизу-вверх» - принцип построения наноматериалов, заключающийся в конструировании наноматериалов из более малых блоков (атомов и молекул).
Основные принципы Нанопечатная литография была впервые предложена в 1995 году. По существу наноимпринт-литография и ее вариации базируются на принципе механического модифицирования полимерной пленки при помощи с темпера (нано шаблона), с последующей термомеханической обработкой (горячее тиснение) либо обработкой ультрафиолетом. Полученная пленка может быть использована как непосредственно конечная структура, так и для последующих шагов как нано шаблон для взрывной литографии (lift-off), как шаблон для формирования 3D- структур.
Основы метода нано печатной литографии Нанесение полимера Нагрев полимера и его продавливание штампом Перераспределение полимера Охлаждение штампа и полимера Отделение штампа от подложки Применяемые полимеры: - полиметилметакрилат (ПММА); - силоксан Т-4
УФ наноимпринт-литография Распределение резиста/полимера по пластине Совмещение пластины со степпером (может и не применяться в зависимости от процесса) Стемпер входит в жидкий резист Резист полимеризируется или затвердевает под воздействием ультрафиолета Стемпер отходит Дальнейшие процессы зависят от задач пользователя (например, перенос шаблона на пластину травлением и т.п.)
Горячее тиснение Распределение полимера по пластине Совмещение пластины со степпером (может и не применяться в зависимости от процесса) Нагрев подложки и с темпера до температуры выше стеклования Создание вакуума (может и не применяться в зависимости от процесса) Применение давления Температура опускается ниже стеклования Отход с темпера
Альтернативная наноимпринт- литография Существует т.н. "альтернативная" наноимпринт-литография, представляющая из себя перенос полимеров и резистов с помощью "выпачканного" с темпера. Применение этой технологии сильно ограничено вследствие неаккуратного формирования структуры, сложностей с точным применением усилия при контакте и прилипанием резиста к степперу во время его отхода.
Преимущества нано печатной литографии Простота и отсутствие дорогостоящих технологических операций Не ограничено оптическими эффектами Образец не подвергается воздействию электронов высоких энергий Воспроизводимость процесса печати и долговечность штампа
Основные проблемы и ограничения Компромисс между размером с темпера и его материалом Сложность при изготовлении штампа Технология еще недостаточно отработана
Мягкий материал с темпера или жесткий? Мягкий стемпер из полидиметилсилоксана (PDMS) размером до размера пластины УФ-прозрачный Легок в производстве Низкая стоимость НО: деформируется из-за мягкости минимальный размер структуры ограничен 100 нанометрами Жесткий стемпер из кварцевого стекла размером до 1 дюйма Лучшее разрешение до 10 нанометров Нет деформации Длительный период эксплуатации Наноимпринт на больших площадях требует пошаговых процессов
Нанесение резиста на пластину по капельно Преимущества: Экономия резиста Более точная и аккуратная структура Недостатки: Необходима специальная технология нанесения, а также специальные марки резистов
Нанесение резиста центрифугой Преимущества: Простая технология получения тонких и равномерных пленок Недостатки: стемпер должен иметь одну периодическую структуру
Решения по оборудованию для нано печатной литографии Для УФ-наноимпринта: установка совмещения SUSS MA6 Для пошаговых процессов и полной универсальности: SUSS NPS300 (горячее тиснение и УФ-наноимпринт).
Развитие нано печатной литографии Сентябрь 2007 года группа ученых под руководством Стивена Чоу предложила новый метод изготовления трафаретов - использование полимера для формирования необходимого «рисунка» на пластине. Это позволит заметно удешевить и ускорить процесс изготовления шаблонов. К 2010 году компания Fujitsu собирается представить жесткий диск для ноутбука формфактора 2,5 емкостью 1,2 Тб. Для создания носителя используется нано печатная литография. В данный момент специалисты компании заверяют, что уже в 2010 можно ожидать появления на рынке 1,2 Тб жестких дисков, созданных по новой технологии. В них информация будет записана с плотностью 1 Тбит на 1 квадратный дюйм. Исследователи из Нью-Йорка разработали недорогой и быстросохнущий полимер, благодаря которому можно будет значительно сократить издержки и повысить эффективность работы в промышленности производства полупроводников и упаковки компьютерных микросхем. Данный полимер позволит создать новое поколение технологии для более дешевой нано печатной литографии на микросхемах. Новый материал PES (полисетный эпоксидный силоксан) представляет собой тонкую полимерную пленку.
Заключение Нанопечатная литография представляется весьма перспективным и дешевым литографическим методом для промышленного изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем с высоким (до 10 нм) разрешением. Ожидается, что наноимпринт может стать основным методом непосредственного изготовления активно разрабатываемых в настоящее время микро- и оптоэлектронных приборов на основе органических и полимерных соединений.