EN ورود به کارتابل افراد ثبت نام افراد ورود نهادهای ترویجی
1980
filereader.php?p1=main_538f0a3edb0abcf90

موضوع: روش‌های تولید در مقیاس نانو

فصل: لیتوگرافی


بخش‌ اول: لیتوگرافی چیست؟
بخش دوم: لیتوگرافی نوری


بخش‌ اول: لیتوگرافی چیست؟


نویسنده: صهبا خرمی



مقدمه:

در این بخش با روش لیتوگرافی، شیوه‌ای بسیار متداول که بر اساس رویکرد بالا به پایین است، آشنا می‌شویم. از لیتوگرافی بیشتر برای تولید مدارات نیمه هادی و ایجاد طرح مدار بر روی مواد نیمه هادی استفاده می‌شود.


1- لیتوگرافی چیست؟

کوچک شدن اجزا در سیستم‌ها و مدارهای میکروالکترونیک باعث رشد چشمگیر این صنعت در سال‌های اخیر شده است. سرعت رشد این صنعت به حدی است که مور در دهه 80 میلادی پیش بینی کرد که با کوچک‌تر شدن اجزا، تعداد ترانزیستورهای موجود در واحد سطح هر تراشه نیمه‌هادی، در هر 18 ماه دو برابر می‌شود!
کوچک شدن ابعاد این اجزا می‌تواند باعث کاهش مصرف مواد اولیه و انرژی، کاهش قیمت تمام شده این قطعات و افزایش سرعت و بازدهی آنها گردد. بنابراین ساخت و توسعه ابزار الکترونیک با ابعاد کوچک‌تر و سرعت و بازدهی بیشتر روز به روز اهمیت بیشتری پیدا کرده است.
روش لیتوگرافی یکی از روش‌های متداول برای ساخت مدارهای الکترونیکی است. با کمک این روش می‌توان ساختارهایی با دقت و ابعاد 10 نانومتری ساخت. پیداکردن تکنیک‌هایی که با کمک آنها بتوان از این روش برای تولید صنعتی این قطعات استفاده کرد، موضوع مطالعه بسیاری از محققین است.


بیشتر بدانید:
"لیتوگرافی" یک واژه یونانی است که از دو قسمت" لیتوس" به معنای سنگ و "گرافی" به معنای حکاکی کردن تشکیل شده است. در گذشته  چاپ سنگی یا همان لیتوگرافی نوعی چاپ مسطح بوده که در آن از سنگ آهک استفاده می‌شده‌است؛ بدین ترتیب که نوشته یا تصویر را به روی سنگ منتقل می‌کردند و با استفاده از روش‌های شیمیایی آن را برجسته نموده و سپس این تصویر را بارها روی کاغذ چاپ می‌کردند.

به طور کلی می‌توان گفت که در تمامی تکنیک‌های لیتوگرافی، ابتدا طرحی از یک الگو بر روی یک ماده تشکیل می‌شود و سپس آن طرح به ماده دیگری جهت تولید محصول مورد نظر منتقل می‌گردد.


بیشتر بدانید:
در دهه‌های اخیر از لیتوگرافی به طور وسیع برای ساخت مدارهای مجتمع، ابزارهای ذخیره اطلاعات، حسگرهای مینیاتوریزه شده، سیستم‌های میکروالکترومکانیک (MEMS) و نانوالکترومکانیک (NEMS) و تراشه‌های زیستی استفاده می‌شود.

 2- انواع روش‌های لیتوگرافی

روش‌های لیتوگرافی را می‌توان بر اساس روش الگو گذاشتن، روش انتقال تصویر و ابزار مورد استفاده به دو دسته کلی تقسیم کرد: روش‌های حکاکی ردیفی و روش‌های تکرار موازی.


2-1- روش‌های حکاکی ردیفی

در این روش‌ها حکاکی به صورت مستقیم انجام می‌گیرد. هرچند سرعت تولید در این روش‌ها زیاد نیست اما به کمک آنها می‌توان به صورت دقیق و با رزولوشن بالا به طرح‌های مورد نظر دست پیدا کرد. در این تکنیک‌ها یک پروب بر روی سطح زیرلایه حرکت کرده و در اثر یکی از مکانیسم‌های زیر طرح ایجاد می‌شود
- لیتوگرافی مکانیکی: در این حالت حرکت پروب با ایجاد تغییر شکل مکانیکی در سطح زیر لایه طرح را ایجاد می‌نماید.
- لیتوگرافی الکترومکانیکی: در این حالت با عامل‌دار کردن سر پروب، زیرلایه در مسیر روبش پروب اکسید شده و طرح ایجاد می‌گردد.
- لیتوگرافی Dip-Pen: در این روش با کمک پروب ذرات روی سطح زیرلایه جابه جا شده و یا بر روی آن نشانده می‌شوند.
ساختارهای تولیدی به این روش ابعادی بین 10 تا 100 نانومتر دارند. برای تولید نانوساختارها به این روش می‌توان از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)،  میکروسکوپ الکترونی روبشی (STM) و میکروسکوپ نوری روبشی میدان نزدیک (SNOM) استفاده کرد. از این روش‌ها می‌توان همچنین برای مشخصه‌یابی سطوح نیز استفاده کرد.



filereader.php?p1=main_8eb6d8747175919f2

شکل 1: شماتیک استفاده از پروب برای دستکاری اتم‌ها


بیشتر بدانید:
تکنیک‌های این روش به دلیل دمای کاری پائین، برای دستکاری مواد زیستی و نرم نیز مناسب هستند.

2-2- روش‌های تکرار موازی

در این روش‌ها انتقال طرح با استفاده از ماسک نوری و با روش‌های متداول تابش و برخی روش‌های توسعه یافته صورت می‌گیرد. روش‌های تکرار موازی بر خلاف روش‌های حکاکی ردیفی، سرعت بالایی در تولید دارند. اما در ایجاد طرح‌های دلخواه محدودیت‌های زیادی دارند. بنابراین معمولا طرح‌های ایجاد شده با روش‌های ردیفی را تکرار می‌کنند.
از جمله این روش‌ها می‌توان به لیتوگرافی نوری، چاپ تماسی و لیتوگرافی مهر نانو اشاره کرد.
به طور کلی می‌توان گفت که در تمامی تکنیک‌های لیتوگرافی، ابتدا طرحی از یک الگو بر روی یک ماده تشکیل می‌شود و سپس آن طرح به ماده دیگری جهت تولید محصول مورد نظر منتقل می‌گردد.


خود را بیازمایید
علاوه بر دسته‌بندی ذکر شده در این جلسه، روش‌های لیتوگرافی را می‌توان به صورت بدون استفاده از ماسک/ با استفاده از ماسک و یا بدون استفاده از اشعه/ با استفاده از اشعه تقسیم‌بندی کرد. به نظر شما هر کدام از روش‌های نام برده شده در این جلسه در کدام یک از این دسته‌ها می‌توانند قرار بگیرند؟






filereader.php?p1=main_bcd1b68617759b1df filereader.php?p1=main_fbaedde498cdead4f





منابع


1. Review on Micro and Nanolithography techniques and their applications – Alongkorn Pimpin , Werayut Srituravanich – 2012
2. What is lithography? – John G.Hartley – www.nanotech-now.com
3. Fundamental Principles of optical lithography – Chris Mack – Wiley
4. Edu.nano.ir