Imprint litografiyasi (nanoprinting)

|
Imprint litografiyasi (nanoprinting)
|
bet | 39/51 | Sana | 19.12.2023 | Hajmi | 2,83 Mb. | | #123700 |
Bog'liq 2017-2422 Tayyor4.1. Imprint litografiyasi (nanoprinting)
Nanometr diapazonidagi elementlarni yaratish uchun an'anaviy litografiya usullarini ishlab chiqish katta moliyaviy resurslarni talab qiladi. Bu faqat katta hajmdagi ommaviy ishlab chiqarishda, masalan, protsessorlarning integral sxemalarini ishlab chiqarishda oqlanadi. Imprint litografiyasi nano-elementlarni yaratish uchun juda oddiy va arzon texnologiyadir. Ushbu texnologiyaning asosi qarshilikni bosish va olingan tasvirni yarimo'tkazgich plastinkasiga keyinchalik o'tkazishdir. Bu usulda rezistent qatlamdagi tasvirni olish nurlanish ta’sirida qarshilikning kimyoviy tuzilishining o‘zgarishi hisobiga emas, balki qarshilik qatlamining fizik deformatsiyasi natijasida sodir bo‘ladi.
Ushbu texnologiya litografiya jarayonlarida yangi yo'nalishdir; uning soddaligi, arzonligi, unumdorligi va nanometr diapazonida aniqligi bilan ajralib turadi. Imprint litografiyasi - nanoprinting texnologiyasi bir nechta usullarni o'z ichiga oladi: siyoh bilan bosib chiqarish, chizish, monomer fotopolimerizatsiyasi bilan nanobosma.
Murakkab kontaktli chop etishda (siyoh bilan kontaktda chop etish, siyoh) qarshilik materiali kerakli shaklga ega bo'lgan elastik shtampga siyoh sifatida chiziladi, so'ngra shtamp substratga bosiladi. Shu tarzda, kerakli tasvir substratga o'tkaziladi. Shundan so'ng, shtamp taglik yuzasidan chiqariladi. Inkjet bosib chiqarish jarayoni 4.7-rasmda ko'rsatilgan.
Siyohning tarkibi shunday tanlanishi kerakki, u substrat bilan aloqa qilganda, u o'zini o'zi boshqaradigan monomolekulyar yupqa qatlam hosil qiladi. Shtamp yuzasidagi tasvirga ko'ra
Keyinchalik bu yupqa qatlam bronzlash va sirt reaktsiyalari paytida niqob sifatida ishlatiladi. Poydevorni bronzlash, metallni cho'ktirish yoki ion implantatsiyasi kabi operatsiyalar poydevorda yaratilgan derazalar orqali amalga oshiriladi. Shundan so'ng, niqob vazifasini bajaradigan qarshilik qoldiqlari tozalanadi.
b)
4.7-rasm. Inkjet bosib chiqarish. a–bosmadan oldin siyoh bilan qoplangan shtamp va taglik; b–bosmadan keyin poydevordagi shtampning tasviri
Elastik shtamp odatda polidimetilsiloksandan (PDMS) tayyorlanadi. Murakkab sifatida tiol va uning hosilalari ishlatiladi. Biroq, ushbu texnologik jarayonni amalga oshirish jarayonida bir qator muammolar mavjud. Xususan, poydevorda olingan tasvirning shtampdagi tasvir bilan mos kelishi, siyohning diffuziya natijasida tarqalishi, shtampning deformatsiyasini qayd etish mumkin. Shtampga qo'llaniladigan mexanik stresslar tasvirning mos kelishiga salbiy ta'sir ko'rsatadi. Bu omil, ayniqsa, shtamp qayta-qayta ishlatilganda bir nechta deformatsiyalar natijasida kuchli bo'ladi. Boshqa tomondan, shtamp qilingan elastomer
termal kengayish ham sodir bo'ladi. Bu shuni anglatadiki, atrof-muhit haroratining kichik o'zgarishi shtampdagi elementlarning o'lchamlarini o'zgartirishga olib keladi. Ushbu ta'sirni bartaraf etish uchun qattiq elastomerga emas, balki qattiq jismga 10 mkm qalinlikdagi yupqa qatlam qo'llaniladi. Bunday holda, silikon asosni korpus sifatida ishlatish mumkin. Diffuziya tufayli siyohlangan tasvirning buzilishi shtamp substrat bilan aloqa qilganda sodir bo'ladi. Diffuziyani yo'q qilish piksellar sonini yaxshilaydi. Buning uchun og'ir molekulalardan tayyorlangan siyohlar ko'proq mos keladi. Masalan, tiol 100 nm da ruxsat beradi.
Bo'rttirma usulida qattiq shtamp mexanik ravishda yuqori haroratda polimer qarshiligining nozik bir qatlamiga bosiladi. Ushbu usul shtamplash yoki bo'rttirma deb ham ataladi. Rezistiv niqobni intaglio qilish g'oyasi shundan iboratki, qattiq materialdan tayyorlangan shtamp yuqori haroratda yupqa qarshilik qatlamiga bosiladi va undan chiqariladi. Substratda tasvirni shakllantirish quyidagi bosqichlarda amalga oshiriladi:
1. Substratga yupqa qarshilik qatlami qo'llaniladi;
2. Qarshilik qatlami va substrat qarshilikning yumshatish haroratiga qadar birga isitiladi;
3. Shtamp rezistentga bosiladi, shtampning chiqib turgan qismlarida esa qarshilik bosiladi va chiqariladi, natijada poydevorda shtamp tasviri olinadi;
4. Tizim sovutiladi, qarshilik qattiqlashgandan so'ng, shtamp sirtdan chiqariladi.
altlıq
b)
polimer qalıqları
c) d)
4.8-rasm. Plotter bosib chiqarish jarayoni
Bu jarayon 4.8-rasmda ko'rsatilgan. Chizish paytida shtamp taglikka yopishib qolmasligi uchun shtamp yuzasi yupqa maxsus birikma qatlam bilan qoplangan. Isitish va siqish davomiyligi bir necha daqiqa.
Chizish usulida Si shtamp materiallari sifatida, yoki uning ustida yupqa SiO2 qatlamli Si substrat U ishlatiladi. Elementlar o'lchamlari (10÷ Tasvirlarni olish uchun 20)nm uchun metall shtamplardan foydalaning bajariladi. Qarshilik sifatida organik termoplastik materiallar, masalan, polimetil metakrilat (PMMA), polistirol va boshqalar. Foydalanish bajariladi. Qatlamga qarshi turing muayyan vazifadan qalinligi bog'liq holda (50÷200) nm orasida o'zgarishlar. Jarayon davomida harorat va bosimning o'zgarishi rejimni tanlashda qarshilik qatlamining va shtamp mexanik va sirt xususiyatlari hisobga olinadi. Masalan, PMMA uchun optimal ish harorati 2000C va optimal bosim Bu 13 MPa. 500C haroratgacha sovutgandan keyin keyin shtamp qarshilik qatlami ustida olib tashlanadi
Tomchilarga qarshi turing
shakllantiruvchi
4.9-bo'lim. Monomer
fotopolimerizatsiya orqali nanoimprinting.
a-qarshilik tomchilarini chizish;
b-bosishga qarshi turish;
c-rezistning fotopolimerizatsiyasi;
d – shtampni asosdan ajratish
Derazalarda qolgan qarshilik qoldiqlari kislorod plazmasida yoki kimyoviy eritma orqali chiqariladi. Ushbu usul bilan profillangan yupqa rezistent qatlam substrat materialini keyingi qirqish yoki portlash litografiyasi uchun ishlatiladi. Ko'rib turganingizdek, nanoprintingda tasvir mexanik tarzda yaratiladi. Shuning uchun shtampdagi tasvir yuqori aniqlikdagi elektron-nur yoki skaner-zond usullari bilan amalga oshirilishi kerak. Ko'rinib turibdiki, bosma litografiya usullarida substratda tasvirni olish uchun nurlanish ishlatilmaydi. Shuning uchun bu usullarda nurlanish difraksiyasi, birlamchi va ikkilamchi elektronlarning tarqalishi bilan bog'liq cheklovlar yo'q. Shuningdek, qarshilik qatlamida kimyoviy jarayonlar sodir bo'lmaydi. Bu texnologiyaning afzalliklaridan biri. Ushbu usullar yordamida 10 nm gacha ruxsat olish mumkin. Bundan tashqari, bir vaqtning o'zida bir necha sm2 maydonlarda tasvirni yaratish mumkin. Bu yuqori mahsuldorlikni ta'minlaydi. Nanometr diapazonidagi iz texnologiyasi an'anaviy litografiya usullariga qaraganda sodda va arzonroq. Ushbu texnologiyaning kamchiliklari shtamplarning nosozligi, jarayon bosqichma-bosqich amalga oshirilganda tasvirlarning bir-biriga mos kelmasligi hisoblanadi. Imprint litografiyaning qo'llanilishi. Imprint litografiyasi davriy sirt tuzilmalarini, taroqsimon elektrod tuzilmalarini shakllantirishda, organik optoelektronikada, datchiklar ishlab chiqarishda, nanobiotexnologiyada samarali usul bo'lishi mumkin. Masalan, bosma litografiya usuli yordamida sirtda bir-biriga yaqin joylashgan nanometr o‘lchamdagi elementlarni suratga olish mumkin. Shuning uchun bu usul yordamida xotira qurilmalari yaratilishi mumkin. Agar qurilma elementlarining o'lchamlari va ular orasidagi masofalar bo'lsa
Agar u 10 nm bo'lsa, yozma ma'lumotlarning zichligi 0,15 Tbit / sm2 ni tashkil qiladi.
tashkil qiladi.
M onomer fotopolimerizatsiyasi bilan nanoprinting (Step and flash print litography, S-FIL) usuli modernizatsiya qilingan chizish usuli hisoblanadi. Bu erda qarshilik o'rniga xona haroratida past viskoziteli monomer ishlatiladi. Ushbu monomer substratda tomchilar shaklida to'planadi. Oldindan taglikka maxsus yupqa qatlam qo'llaniladi, bu esa shtampni substratdan keyingi ajratishni osonlashtiradi. Bir bosib chiqarish operatsiyasida turli o'lchamdagi elementlarni olish uchun tomchilardagi material miqdori o'zgaradi. Keyin qattiq shtamp qarshilikka bosiladi va uni bosadi. Marka ultrabinafsha nurlanishiga shaffof bo'lgan materialdan, odatda eritilgan kvartsdan tayyorlanadi. Substratga bosilgach, shtamp ultrabinafsha nurlar bilan nurlanadi. Bunday nurlanish natijasida qarshilik qatlami polimerlanadi va shu bilan zarur mexanik va kimyoviy xususiyatlarga ega bo'ladi. Shtamp taglikdan ajratilgandan so'ng, shtampning relslari poydevorga o'rnatiladi ijobiy imidj saqlanib qoladi. Rasmning elementlari orasidagi polimer qoldiqlari bronzlash orqali tozalanadi. Ushbu usul yordamida 20 nm gacha bo'lgan ruxsat olindi. 4.9-rasmda jarayonning bosqichi ko'rsatilgan ko‘rsatiladi. 4.10-rasmdagi suv yuzasida nano -
4.10-rasm. Yupqa bo'yoq qatlamini ultrabinafsha nurlar bilan nurlantirish orqali suv yuzasida tasvirning shakllanishi
zarrachalardan hosil bo'lgan tasvir aks etadi. Bu erda o'lchamlari atom shkalasida bo'lgan zarrachalardan iborat bo'yoq suv yuzasiga quyiladi. Bu vaqtda bo'yoq suv yuzasiga tarqaladi va nozik bir plyonka hosil qiladi. Ultrabinafsha nurlar bilan nurlantirilganda, bo'yoq qattiqlashadi va sirtda ma'lum bir qattiq qatlam hosil bo'ladi. Tajriba shuni ko'rsatadiki, bu usul bilan olingan tasvir boshqa sirtlarda olingan tasvirlarga qaraganda yorqinroq va rang-barangroqdir.
|
| |