Elektron–shüa litografiya

4.1. Elektron–shüa litografiya
Yarimkechirici jihozlari elementlarining nanoölchülü rasmlari uchun elektron- nur litografiyasi eng ko'p foydalaniladigan metodlardan biridir. Bu metodni to'liq ajratish qabi- liga ega bo'lish bilan birga ham ko'p mahsulot ishlab chiqarish uchun hisoblanmoqda. Bu usulda berilgan relyef va ya topologiya elektron qurilmalarining yordami bilan shakllantiriladi. Elektron nur litografiyasi(Electron Beam Litography– EBL)asas tatbiq sohalari o‘lchovlari 100 nm–dan az bo‘lgan inteqral sxemalarning texnologiyasi, rentgen– va fotolitografiyalari uchun fotoshablonlarning tayyorlanishidir.
ESHL va fotolitografiya usullarining prinsiplari va asosiy bosqichlari aytish mumkin, xuddi shunday. Farq undadir ki, EBL–da yorug'lik seli elektr energiyasi bilan ishlab chiqariladigan elektron seli maydonidan foydalaniladi. Malumdur ki, elektron dalgasining uzunligi de– Broglieifadasi bilan belgilanadi:
λ=h/(mv)
bu yerda h–Plank sabiti, m–elektronun soni, v–onun suratidir. O'z turidagi elektron tezligi U tezligini oshirish-
likdan kelib chiqadi: v=(2eU/m)1/2. Hisoblamalar ko'rsatadiki, tezlikni oshiruvchi kuchlanishlik U=(20÷50) kV tezlikda elektron tezligining uzunligi l=0,01 nm narx oladi. Dalga uzunligining bu qiy- matida ajratish nazari sifatida 0,1 nm–ə yaqin narx oladi..
Elmi tadqiqotlarda diametri 0,5 nm bo'lgan elektron nurlaridan isti- fada foydalanish eni 1,3 nm bo'lgan zolaq olish mumkin bo'ldi. Hozirda ikki turdagi elektron litografiya usulidan foydalaniladi: shablonlardan foydalanish proyeksiya usuli va rezist zonasini fokuslangan elektron nurlari bilan emal ishlab chiqarish skan- educu usul. Birinchi usul“Proyeksiyalama bucağınni qisqartirish- maksadi elektron litografiya” (Scattering with Angular Limitation Projection Electron Lithography – SCALPEL) deb nomlanadi. Bu usulda shablonun rasmi butunlikla birdafəyə rezist- ning sizga yordamur. Bu zamon rasmi o'lchovlarini saqlash va ya'ni kichildila. Bu proyeksiya usuli nanometr diapazonda yuk- sek mahsulotdarligi va to'liq ajratishnitamin qiladi. Ayirdlash orqali elektronlarning ta'siri bilan chegaralanadi. Bu usuln nöqsanı elektronlarning seplanishi yordamida ajratdet- maning o'zgarishi, tashqaridan elektronlarning rezisti qizdir- masidir. Bular ichidan tehrif qilinishiga sabab bo'ladi. Rezis- tin va altligin qizalog'i nur ustiga ani, re- zist va altligining issiqlikkechirici kuchidan aniqlash. Tahriflarni kamaytiradi- maq uchun elektronlarning dozasini va qisqarishini kamaytirish kerak. Bu holda rezistlardan foydalanishni rejalashtirishdir. Hozir bu usulla submikron o'lchamli rasmlar olish mumkin bo'lgan. Rasm 4.2–da proyeksiya tizimining sxemasi tuzilgan. 1 elektrfon ichi 100 kV quvvatlar farqi quvvatlanadi va 2 maskaning quvvatini tushiradi. Maska o'ziga xos barqarorlik va noaniq-shaff qismlardan turib. Fotoshablondan farqli ola- raq maska elektronlari udmur, faol səpir. Bu maska L1linza-ning fokal müstəvisida aniqlangan. 3 diafraqamasi L2linzaning fokal müstəvisida yerlashdi. Bu diafraqma sepilmiş elektronlarni himoya qiladi. ustiga tushgan
elektron selinin energiyasining asosiy qismlari diafraqma orqali udulur. Diafraqmadan o'tgan elektronlar 5 ta taxta yuk- sak kontrasta malik 4tasviri formada.
4.2-rasm. SCALPEL proyeksiya tizimi sxemasi
Elektron litografiya ikkinchi usulida rezistinning fokuslanmış skanedici elektron nurlari amalga oshiriladi (shakil 4.3). Bu usulda foydalaniladigan qurilmalar elektron manbai bo'lgan ka- merasidan, yuqori quvvatli elektr tizimidan, fokusdan, maqnit linzalaridan, elektromexaniki stol va altlik tizimi orqali elektr energiyasini ishlab chiqarish tizimidan.
Elektron manba sifatida volfram naqil, lantan heksaborid va s. olib boriladi. Surat kuchaytiruvchi kuchlanish (5÷10 kV bo'ladi).
Uzerida topologiya formalian altlik stolun uzerin- da ishlamoqda va uning ahvoliga XY müstəvida optik usullar bilan nazorat qilinadi. Elektron tizimini himoya qilish fokus- lanishi va skanirovkasi elektrostatik va elektromaqnit linza-
larning va deflektorlarning yordami bilan. Bu linza va deflektorlar kompyuter orqali boshqariladir.
elektron topu
vakuum kamerası
diafraqma
meyletdirici sistem
4.3-rasm. Skanedici elektron–şüa litografiya qurilmalarining sxemasi.
Elektron nur hosil qiluvchi sistema o'lchamdagi (1÷1,5) nm nuqtaga qaratilgan energiyasi (20÷100 keV) bo'lgan elektron nur hosil qilishni ta'minlaydi. Ushbu nur qarshilik qatlami bilan qoplangan substratda skanerdan o'tkaziladi. Rezistor sifatida uzun zanjirli polimer - polimetilmetakrilat (PMMA) ishlatiladi. Bu polimerlardagi elektron toshqindan ta'sirlangan zanjirlar bo'linadi va qisqaradi. Natijada ularning erituvchilarda erishi osonlashadi.
lövhənin hərəkət istiqaməti
şəkil sətir
lövhə
a) b)
4.4-rasm. Elektron nurli skanerlash usullari: a-bosqichli siljish; b-uzluksiz siljish
PMMA ning elektron nurlanishiga sezgirligi 5·10-4C/sm2, ruxsati 10 nm.
Sirtni elektronlar bilan nurlantirish ikki usulda amalga oshirilishi mumkin. Birinchi usulda elektron nur hosil qiluvchi tizim televizor kineskopidagi kabi chiziqlar bo‘ylab ketma-ket nuqtadan nuqtaga yo‘naltiriladi va tegishli nuqtalarda topologik tasvir elementlariga ulanadi (tetiklanadi) va elektronlar nurini chiqaradi. Ikkinchi usul samaraliroq. Bu erda elektron nur faqat topologik rasmning elementlariga mos keladigan nuqtalarga yo'naltiriladi va bir elementdan ikkinchisiga o'tadigan qismlarda o'chadi. Nurning sirt bo'ylab siljishi ham ikki yo'l bilan sodir bo'ladi (4.4-rasm, a). Birinchi holda, bosqichma-bosqich joy almashish sodir bo'ladi. Bu vaqtda, rasm bir chiziq bo'ylab shakllangandan so'ng, pastki qismi keyingi qatorga mos keladigan joyga o'tkaziladi..
Ikkinchi usulda taglik uzluksiz harakatlanadi (4.4-rasm, b). Bu vaqtda elektron nur substratning siljishiga perpendikulyar yo'nalishda tayangan holda qarshilikka ma'lum bir qalinlikdagi chiziqni tortadi. Nur taglikning chetiga etib kelganida, taglik o'z o'rnini perpendikulyar yo'nalishda, keyingi chiziqning kengligiga mos keladigan masofaga qadar o'zgartiradi.
Shuni ta'kidlash kerakki, yuqorida qayd etilgan omillardan tashqari, elektron nurning ko'ndalang kesimining shakli, uning energiyasi, elektronlar va qarshilik materialining o'zaro ta'siri, qarshilikning sezgirligi va boshqalar. maksimal ruxsat. ta'sir qilish.
Skanerli elektron-nurli litografiya usulining asosiy afzalligi - shablondan foydalanmasdan tasvirni qarshilikka o'tkazish. Asosiy kamchilik shundaki, tasvir nisbatan uzoq vaqt davomida shakllanadi. Bu hosildorlikni pasaytiradi. Elektron nurning o'lchamlariga va qarshilikning sezgirligiga qarab, elektron nurning sirtdagi siljish tezligi (1µm/s ÷ 1mm/s) orasida o'zgarib turadi.
Elektron nurlanish natijasida qarshilikda molekulalararo bog'lar hosil bo'ladi yoki mavjud bog'lar buziladi. Substratda hosil bo'lgan tasvir chiziqlar - piksellardan iborat. Barning minimal o'lchami qurilmaning o'lchamlari bilan cheklangan. Minimal farqlanadigan topologik tasvir bitta bombardimon qilingan va bitta bombardimon qilinmagan chiziqdan iborat. Tasvir hosil qilish uchun har bir chiziq minimal elektronlar soni (Nmin) bilan bombardimon qilinishi kerak. Rezistorning berilgan sezuvchanligi S da Nmin quyidagicha aniqlanadi:
Nmin=SLp2.
Bu erda Lp - chiziqning minimal o'lchami, S (C / sm2) - rezistorning sezgirligi va e - elektronning zaryadi. Minimal nurlanish dozasi quyidagicha aniqlanadi:
Skanedici elektron şüası
PMMA
rezist
altlıq
a)
materialın çəkilməsi
Aşılandırmadan sonra rezistdə pəncərə
b)
Material qalığı1
4.5-rasm. Ijobiy qarshilik yordamida portlash litografiyasi orqali nanostrukturalarni ishlab chiqarish.
a - yupqa qarshilik qatlamining elektron nurlari ta'siri, b - qarshilikni aniqlash, c - metallni cho'ktirish, d - portlash yo'li bilan nanostruktura yuzasidan qarshilik va metallni olib tashlash..
|