Це наука: 3D електронна літографія до мас

Електронна літографія сьогодні не здивує нікого, що прогнозує дуже успішне майбутнє в мікроелектроніці. Вже в Росані планується придбати електрон-беамську літографію. І що про матеріали - що буде основою фоторезистента майбутнього?

Іон-беам літографії, в загальному розумінні слова, рано чи пізно варто прийти до заміни традиційної фотолітографії, оскільки має незрівнянну роздільну здатність і точність створення візерунків через використання частинок (іонів або електронів) з дуже короткою довжиною хвилі (менше 1 Ангстром або 0,1 нм). Крім того, це метод прямого створення візерунків і схем, які не вимагають розвитку дорогих масок (ціна яких може досягати сотні тисяч доларів заготовки), як в разі фотолітографії.

Наприклад, у представленій схемі фотолітографічного процесу, у випадку іон-беамської літографії, можна сміливо виключити маску на крок 3:

Однак у світі капіталізму все вирішується грошима, в тому числі вартість обладнання та сировини – звичайно, фоторезистент, який споживається в великих обсягах, так як типовий чіп може містити від десятків різних шарів. І насправді фоторезистент несе відповідальність за точність, з якою буде відтворено візерунок на підкладці.

Таким чином, група китайських вчених з Канади запропонувала спосіб використання надзвичайно дешевого полістиролу як фоторезистента в електрон-беамській літографії, що дозволяє створювати 3D об'єкти до 1,5 мкм, високо на незвично невеликій товщині (нижчі сотні нанометрів).

Зазвичай в електронній літографії полідиметилсилоксан (ПДМС) використовується, але вчені знайшли спосіб замінити його дешевим полістиролом (ціна ринку становить близько 2 разів нижче). Це збільшує чутливість, і з ним продуктивність всього методу, так як вона займає менше часу для створення одного «пікселя».

Суть запропонованого методу полягає в тому, що полістирол наноситься на субстрат через термічне випаровування, а потім після впливу електрона балки, піддану область можна легко розчинити сумішшю ксилене. В результаті утворюється порожнина, яку згодом можна заповнювати різними матеріалами: алюміній (для створення контактів), діоксид кремнію (для створення хвилеводів або ізоляційних площин), і так далі.

Приклади візерунків, отриманих на полістиролі за допомогою електрон балографії пучка

Крім того, при бажанні можна одночасно «фарбувати» на вигнутих поверхнях і навіть створити хвилеводи на таких поверхнях:

Електронний промінь можна друкувати практично на будь-якій поверхні, створюючи складні візерунки.

Таким чином, поєднання властивостей – низька вартість, низька доза або короткий час експозиції, поєднаний з можливістю створення візерунків на вигнутих поверхнях – фактично роблять полістирол затребуваним на ринку електронної промислової літографії.

Оригінальна стаття в ACSNano (DOI: 10.1021/nn4064659)

Джерело: habrahabr.ru/post/236181/