برترین کاربران هفتگی این مقاله

از ۱۳۹۷/۰۴/۲۳ تا ۱۳۹۷/۰۴/۲۹

هیچ کاربری در این بازه زمانی وجود ندارد

آمار مقاله
  • بازدید کل ۲,۳۶۰
  • بازدید این ماه ۸۸
  • بازدید امروز ۳
آمار آزمون مقاله
  • کل شرکت کنندگان ۰
  • قبول شدگان ۰
  • شرکت کنندگان یکتا ۰
  • میانگین درصد شرکت کنندگان ۰
واژه نامه فناوری نانو

نانو

nano

پيشوندي به معناي يک بيليونم يا (000،000،000،1/1). در متون فناوري‌نانو، معمولا براي مشخص کردن يک واحد اندازه‌گيري برابر با 10 به توان منفي 9 متر استفاده مي‌شود.

سطح مقاله

ویژه المپیاد دانش‌آموزی

طرح درس

منابع پیشنهادی نهمین المپیاد دانش آموزی نانو

نویسندگان
امتیاز کاربران

لیتوگرافی نوری

مقدمه:

     لیتوگرافی نوری متداول‌ترین روش تولید نیمه هادی‌ها است. با این روش، بر روی یک قطعه مربعی به طول یه سانتیمتر، ده‌ها میلیون ترانزیستور در مدت زمان کوتاهی ساخته می‌شود. مدارات مجتمعی که در رایانه شخصی شما و بسیاری دیگر از وسایل الکترونیکی وجود دارد، از همین روش ساخته می‌شوند. در این جلسه به معرفی این روش پرکاربرد پرداخته شده است.
البته، امروزه دانشمندان به دنبال روش‌های جدیدی هستند که بتوانند تعداد ترانزیستورها را در واحد سطح افزایش دهند تا بدین طریق سرعت یارانه‌ها و میزان ذخیره اطلاعات در حافظه‌ها را باز هم به میزان قابل توجهی افزایش دهند. آنها بر این باورند که لیتوگرافی نوری با طراحی فعلی برای ابعاد زیر 30 نانومترمقرون به صرفه نخواهد بود و بهتر است با تکنیک‌های نوین لیتوگرافی جایگزین گردد.
1- معرفی لیتوگرافی نوری:

     اصول کلی لیتوگرافی نوری شبیه فرآیند عکاسی است. در این روش از یک پرتو نور برای انتقال یک الگوی هندسی از ماسک به یک ماده مقاوم در برابر نور یا لایه محافظ که روی یک ویفر پوشش داده شده، استفاده می‌شود. پس از آن یک مجموعه فرآیندهای شیمیایی باعث انتقال الگو به ویفر می‌شوند.
     در این روش کنترل مناسبی بر شکل و اندازه الگوهای ایجاد شده وجود دارد و الگو به صورت همزمان در تمام سطح ویفر چاپ می‌شود. این فرآیند باید در محیط بسیار پاکیزه انجام شود و تنها قابلیت ایجاد الگو بر ویفرهای مسطح وجود دارد.

filereader.php?p1=main_6ea9ab1baa0efb9e1
شکل 1: شماتیک فرآیند لیتوگرافی نوری

2- مراحل لیتوگرافی نوری:

1-2- آماده‌سازی

     ابتدا سطح ویفر با محلول مناسب شستشو داده شده و حرارت داده می‌شود تا رطوبت آن تبخیر گردد. سپس برای کمک به بهبود اتصال لایه محافظ به ویفر، از یک تسهیل کننده‌ی مایع یا گاز مثل هگزامتیلدی سیلازان استفاده می‌گردد. سپس لایه محافظ به روش پوشش‌دهی چرخشی بر روی ویفر پوشانده می‌شود.

filereader.php?p1=main_34173cb38f07f89dd

2-2- تابش و آشکارسازی


2-2- تابش و آشکارسازی

     برای ایجاد طرح، مناطقی از ماده محافظ به صورت انتخابی تحت تابش اشعه فرا بنفش قرار می‌گیرد. لایه محافظ بسته به ماهیت خود می‌تواند در برابر اشعه فرابنفش دو نوع واکنش نشان دهد. در لایه محافظ نوع مثبت، تابش اشعه باعث شکست پیوندها می‌شود و به طور عکس در لایه محافظ منفی، تابش اشعه باعث استحکام پیوندها و همچنین تشکیل پیوندهای جدید می‌شود. بنابراین اشعه فرابنفش باعث تغییر در مقاومت شیمیایی قسمت‌هایی از لایه محافظ که در معرض تابش قرار گرفته‌اند، می‌گردد.
     برای اینکه اشعه تنها به مناطق مورد نظر از سطح ویفر بتابد از یک "ماسک" بین منبع تولید اشعه و ویفر استفاده می‌گردد.
     عموما ماسک از جنس سیلیکای گداخته پوشش داده شده با کروم است. الگوی مد نظر به صورت یک فایل کامپیوتری است و با کمک باریکه الکترونی بر روی ماسک ترسیم می‌شود. پس از آن ماسک اچ شده و الگوی باقیمانده روی آن مسیر عبور پرتو نور به سمت ویفر را مشخص می‌کند.
     سپس ماده شیمیایی آشکارساز به روش پوشش‌دهی بر روی ماسک نشانده می‌شود. در اثر برهمکنش ماده آشکارساز با لایه محافظ مثبت، قسمت تحت تابش قرارگرفته لایه و در اثر برهم کنش آن با لایه محافظ منفی، قسمت تحت تابش قرار نگرفته لایه خورده می‌شود. پس از آن مجددا ویفر تحت فرآیند پخت قرار می‌گیرد. این پخت باعث می‌شود که لایه محافظ باقیمانده در سطح ویفربه اندازه کافی استحکام یابد تا در فرآیندهای بعدی مثل کاشت یونی، اچ شیمیایی یا اچ با پلاسما که ممکن است روی ویفر انجام شوند مقاومت کافی داشته باشد.

filereader.php?p1=main_c16a5320fa475530d

2-3- اچ و انتقال الگو

     در مرحله اچ، سطح بالایی ویفر در بخش‌هایی که توسط لایه محافظ نگهداری نمی‌شود، برداشته خواهد شد و الگو به سطح ویفر انتقال داده می‌شود.

filereader.php?p1=main_6364d3f0f495b6ab9

2-4- حذف لایه محافظ

     برای حذف کردن لایه محافظ و رسیدن به ساختار نهایی دو روش وجود دارد: در روش اول با ایجاد یک تغییر شیمیایی در لایه محافظ باعث جدا شدن آن از سطح ویفر می‌شوند. در روش دوم با استفاده از پلاسمای حاوی اکسیژن، لایه محافظ را اکسید می‌کنند (فرآیند خاکسترسازی).

filereader.php?p1=main_182be0c5cdcd5072b

شکل 2-شماتیک مراحل ایجاد طرح بر روی ویفر
filereader.php?p1=main_e369853df766fa44e


3- قدرت تفکیک در لیتوگرافی نوری

منظور از قدرت تفکیک در لیتوگرافی نوری، حداقل اندازه‌ای است که سیستم تابش می‌تواند چاپ کند. این مقدار از طریق رابطه زیر بدست می‌آید:
filereader.php?p1=main_1c383cd30b7c298ab
در این رابطه CD اندازه بحرانی چاپ، K عددی ثابت (در حدود0.5)، λ طول موج اشعه فرابنفش فرودی و N.A عدد روزنه لنز به کار رفته است. عدد روزنه لنز به جنس لنز، اندازه آن و همچنین محل قرار گیری آن وابسته است. با بزرگ‌تر کردن لنز و یا نزدیک‌تر نمودن آن به سطح ویفر می‌توان تا حدی عدد روزنه لنز را افزایش داد.
در سیستم‌های جدید لیتوگرافی با استفاده از پرتوهای فرابنفش با طول موج 193 و 248 نانومتر می‌توان الگوهایی به اندازه 50 نانومتر ایجاد کرد.

filereader.php?p1=main_19ca14e7ea6328a42

در فیلم زیر مراحل مختلف در لیتوگرافی نوری به صورت عملی توضیح داده شده است.



منابـــع و مراجــــع

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