|
لیتوگرافی پرتو الکترونی یک روش نسبتا جدید لیتوگرافی است. بر خلاف لیتوگرافی نوری این روش از پرتوهای پر قدرت الکترون برای ایجاد اشکال مختلف بر طبق ماسک استفاد
{{حذف سریع| کپی‌کاری از http://edu.nano.ir/index.php/articles/show/106}}
==جستارهای وابسته==
{{منبع|تاریخ=دسامبر ۲۰۱۲}}
*[[لیتوگرافی نوری]]
در سال 1985 تام نیومن جایزه ای را که فاینمن در سخنرانی معروف خود " فضای زیادی درابعاد کوچک وجود دارد" در سال 1959 تعیین کرده بود را برنده شد. برای بدست آوردن جایزه او باید یک از صفحه از کتابی را 25000 بار کوچکتر از ابعاد استاندارد خود چاپ می کرد. در آن ابعاد کوچک می توان دایره المعارف بریتانیکا را روی سر یک سوزن نوشت. نیومن با نوشتن اولین صفحه داستان دوشهر چارزدیکنز روی یک سطح مربعی 6 میکرومتری بدست آورد. او این کار را به کمک لیتوگرافی پرتو الکترونی انجام داد.
لیتوگرافی پرتو الکترونی همانطور که طور که متوجه شدید روشی بسیار دقیق و با وضوح بالا است. این روش روشی مستقیم برای شکل دهی الگوها روی لایه ای از مواد است. لیتوگرافی مستقیم خود را با این توانایی که اجازه می دهد که الگو از روی یک فایل داده ایجاد شود متمایز می گرداند. بنابراین این روش یک روش برای الگوسازی است و برای تکرار مناسب نیست. لیتوگرافی پرتو الکترونی در معمول ترین شکل خود از سخت افزارهایی استفاده می کند که زیاد متفاوت از میکروسکوب روبشی الکترونی (SEM) نیستند و به وسیله آن یک پرتو کوچک متمرکز شده از الکترون ها را برای ایجاد یک تصویر روی لایه ای نازک از پلیمر به نام رزیست استفاده می شود. نتیجه این تابش این است که آن مکان هایی که در معرض قرار گرفته وقتی در محلول خوردنده قرار می گیرد بیشتر حل می شود (به این نوع رزیست ها مثبت گفته می شود) و یا کمتر حل می شود (رزیست منفی). سپس الگوی حاصل به وسیله ی اچ کردن یا نشاندن دیگر مواد به وجود می آید. با تکرار مراحلی شبیه به این، ساختارهای پیچیده با مقیاس بسیار کوچک را می توان ساخت.
ابزارهای پرتو الکترونی
ابزارهای پرتو الکترونی
1- المان های یک سیستم لیتوگرافی پرتو الکترونی
لکترون ها ذرات بسیار ریز باردار هستند. جرم کم آنها و نسبت جرم به بار بالا به آنها این امکان را می دهد که به وسیله میدان ها ضعیف الکتریکی و مغناطیسی کانونی و هدایت شوند. جرم کم همچنین به آنها این اجازه را می دهد که در لایه های ضخیم ماده بدون جابجاکردن اتم ها و یا به جا گذاشتن اتم های خارجی نفوذ کنند. آنها فقط وارد می شوند انرژي خود را منتقل می کنند و سپس به قسمتی از ویفر که به زمین متصل شده وارد می شوند و از آن طریق از محیط خارج می شوند و زیرلایه ای تمیز و بدون هیچ نوع آشفتگی از خود به جا می گذارند. بیشتر لیتوگرافی هایی که انجام می شود از نور ماورای بنفش استفاده می کنند که یک نوع فوتون است. وقتی الکترون ها را با فوتون مقایسه می کنیم، به خاطر خاصیت پراکندگی الکترون ها آنها برای لیتوگرافی جذاب به نظر می رسند. گستره طول موج فوتون هایی که در سیستم های لیتوگرافی نوری حال حاضر استفاده می شوند 193-436 نانومتر است. آثار ناشی از پراکندگی از دیدن اندازه های ریزتر از این توسط نور جلوگیری می کند. در مقابل طول موج یک الکترون با 100کیلو الکترون ولت انرژِی فقط در حدود 4 پیکومتر است که چندین مرتبه توانی کوچکتر از اندازه الگوهایی که تولید می شوند است. این ها جنبه هایی از الکترون است که برای این کار مناسب است. حال نقطه ضعف الکترون این است که ذره ای با جرم کم و باردار است. این خاصیت مشابه به این معنی هم هست که کل سیستم کاری ما باید در خلا نگه داشته شود تا از برخورد با مولکول های هوا جلوگیری شود.
حتی مقادیر کم بار در ستون اپتیکی باعث انحراف پرتو در جهات نامطلوب می شود. چونکه مسیر پویش آزاد در جامدات خیلی کوچکتر از فوتون در محیط های شفاف مثل شیشه است، فقط لنزهای مغناطیسی و الکتریکی برای کانونی کردن قابل استفاده هستند. بهترین لنزهای مغناطیسی مثل استفاده از ته بطری به عنوان لنز نوری است. و در آخر الکترون ها وقتی که وارد رزیست و زیرلایه می شوند، تحت هر دو نوع پراکندگی یعنی زاویه کوچک (غیر الاستیک یا پراکندگی رو به جلو) و زاویه بزرگ (الاستیک یا پراکندگی رو به عقب) قرار می گیرند. این اتفاقات در محل برخورد پرتو الکترونی به لایه رزیست رخ می دهد. این آثار در کنار هم قرار می گیرند تا شکل مد نظر به وسیله پرتو الکترونی روی لایه ی رزیست کامل شود. یک نتیجه این پراکندگی در معرض قرارگیری ناخواسته نواحی اطراف الگو می باشد که با نام اثر تقریب شناخته می شود.
اگر پرتو برخورد کننده پروفایل شدت گوسی شکل داشته باشد، ممکن است این انتظار ایجاد شود که انرژی منتقل شده به لایه رزیست روی ویفر وابستگی شعاعی داشته باشد. اگرچه به خاطر پراکندگی انحراف مشخصی از حالت ایده آل وجود دارد. در عمل نتیجه ترکیبی از الگوی طراحی شده و تابع گسترش نقطه ای است. برای تصحیح این خطا تلاش محاسباتی بسیاری نیاز است.
یک ستون ساده ی پرتو الکترونی از بالا شامل تفنگ الکترونی، یک سوراخ که می تواند پرتو را خاموش و روشن کند، یک لنز متمرکز کننده که می تواند قطر پرتو را تغییر دهد، یک لنز شیئی به منظور متمرکز کردن پرتو روی ویفر و یک منحرف کننده که برای جاروب کردن سطح نمونه می باشد. ویفر روی یک صفحه مجهز به موتور قرار می گیرد بنابراین می توان آن را به دقت در مکان مناسب قرار داد و کالیبراسیون مختلف را بر روی آن انجام داد. توضیحات با جزئیات بیشتر را در مراجع مربوطه می توان یافت.
2- منابع الکترونی پیشرفته
در عمل سامانه پرتو الکترونی می تواند خیلی پیچیده باشد. در یک سامانه پیشرفته لیتوگرافی پرتو الکترونی المان ها اضافه شده نقش ظریفی در بهبود عملکرد و کارایی انجام می دهند. تفنگ یونگرمایی ساده جایگزین منبع انتشار میدانی می شود تا چگالی های جریان بیشتری را تغذیه کند. پایین تر از تفنگ به قسمت تنظیم پرتو خروجی از تفنگ الکترونی می رسیم. الکترودهای تنظیم دسته های بیشتری برای چرخاندن و هدایت پرتو در راستایی غیر از راستای محور ستون فراهم می کند. بعد از آن یک عدسی بزرگ کننده می بینیم که جایگزین نسخه تک لنزی شده تا به کاربر امکان تغییر جریان پرتو را بدون تغییر چندان صفحه کانونی بدهد. آستیگماتور امکان گرد کردن پرتو را به ما می دهد در نتیجه ضخامت خطوط در جهات اسکن متفاوت برابر می شود. امکان به کانون آوردن دینامیکی و آستیگماتیسیون تصحیح در حین کار را وقتی که سامانه تغییر در ارتفاع نمونه را حس می کند، مقدور می سازد. منحرف کننده در عمل از مراحل متعددی تشکیل شده است. این تعدد به منظور استفاده از مزایای اسکن سرعت بالا انجام می شود. سرعت بالاتر به وسیله الکترونیک تبدیل دیجیتال به آنالوگ که در آن آدرس شامل بیت های کمتری است، بدست می آید. کنترل دقیق پایه توسط یک سامانه تداخل سنج لیزری انجام می شود که تغییرات موقعیت را با دقتی در حدود 3/0 تا 6/0 نانومتر اندازه می گیرد.
3- گرایشات فعلی در سامانه های لیتوگرافی پرتو الکترونی
از بین سامانه های لیتوگرافی پرتو الکترونی گرانقیمت، آنهایی که ولتاژ بالای دارند، بهترین روش برای اجرای الگوهای نانو می باشند. جدیدترین ابزارهای پرتو الکترونی در 100kV کار می کنند، در حالیکه خیلی از سامانه های آزمایشگاهایی 50kV یا حتی 20kV هستند. سامانه های آزمایشگاهی در ولتاژهای کمتری هستند زیرا آنها طراحی شده اند تا به SEM وصل شوند. SEMها برای عکس گرفتن بهینه سازی شده اند نه لیتوگرافی. همانطور که می دانیم ولتاژ های کم امتیازهایی برای تصویرسازی دارند. یانگ و برگرن نوسانات Hydrogen silsesquixane را برای خطوطی با اندازه 5 نانومتر به وسیله یک روش غیرمعمول که شامل فرآیند توسط نمک است، انجام دادند.
این نمونه ها مشخصا از باریکترین نمونه های ایجاد شده روی زیرلایه ی بالک هستند. تولید چنین نمونه ای در هر سامانه ای بدون توجه به اینکه ولتاژ سامانه چقدر است و بدون چنین شیمی خاصی در سامانه مشکل دشوار است.
سامانه های مخصوص لیتوگرافی پرتو الکترونی به طور قابل ملاحظه ای بزرگتر و گرانتر از سامانه های بر پایه SEM هستند.سامانه هایی شبیه به این برای پایداری بلند مدت و فرآیندهای کالیبراسیون خودکار که اجازه انجام عملیات های بلند و بدون نیاز به کنترل را دارند، فوق العاده هستند. به عنوان مثال در یک تست ما یک پرتو دهی 96 ساعت داشتیم که در طی آن سامانه به صورت کاملا خود کار عملکرد.
== منبع ==
{{*[http://edu.nano.ir}}/index.php/articles/show/106 در سایت نانو]
| 