Электронная нанолитография как базовая технология наноавионики

Электронная нанолитография как базовая технология наноавионики

Плюснин Николай Инокентьевич
д.ф.-м.н., доцент, Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Военная орденов Жукова и Ленина Краснознаменная академия связи имени маршала Советского Союза С.М. Буденного» министерства обороны Российской Федерации (Военная академия связи), с.н.с., 194064, Санкт-Петербург, Тихорецкий пр., д. 3, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Материал поступил в редакцию 5 декабря 2023 года.

Аннотация
Потребность в дальнейшем развитии электронных компонентов авиационных и ракетно-космических инфокоммуникационных систем в сторону наноэлектроники выдвигает на первый план нанолитографию, как ее базовую технологию. Перспективным методом нанолитографии является электронная нанолитография (ЭНЛ). Преимущества ЭНЛ: 1) потенциальное разрешение – менее 2 нм, 2) возможность прямой записи без использования масок, 3) возможность использования стандартных пленочных резисторов, 4) низкая плотность дефектов в схемах, 5) управляемость с помощью электрических и магнитных полей, 6) возможность использования готовых промышленных установок (микроскопы, литографы для масок). В настоящем обзоре рассмотрены принципы построения, история создания и текущее состояние ЭНЛ с акцентом на ее особенности, а также ее классификация и этапы разработки. Кроме того, рассмотрена одна из основных проблем ЭНЛ, которая требуют решения, – это разработка специальных электронных резистов и методов повышения их разрешения и чувствительности.

Ключевые слова
Авиационная наноэлектроника, элементная база, интегральные схемы, электронно-лучевая нанолитография, разрешение, резисты.

DOI
10.31776/RTCJ.12302

Индекс УДК 
621.382

Библиографическое описание
Плюснин Н.И. Электронная нанолитография как базовая технология наноавионики / Н.И. Плюснин // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 12. - № 3. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2024. – С. 173-183. – Текст : непосредственный.

Литература

  1. Ли Х. Обзор наноразмерных вакуумных устройств / Ли Х., Фенг Дж. // Электроника. – 2023. – Т. 12. – №. – С. 802. – Текст: непосредственный.
  2. Плюснин, Н.И. Перспективы наноэлектронной элементной базы инфосистем автономных летательных аппаратов // Робототехника и техническая кибернетика. – 2023. – Т. 11, № 3. – С. 180-187. – DOI: 10.31776/RTCJ.11303. – EDN ZXGRFK.
  3. Альтиссимо М. Электронно-лучевая литография для микро-/нанопроизводства // Биомикрофлюидика. – 2010. – Т. 4. – №. 2. – Текст: непосредственный.
  4. Дандгавхал Ш. Обзор современной литературы по микроэлектромеханическим системам / Дандгавхал Ш., Ланде А.Р., Ахмад А. // Алгоритмы вычислений с приложениями в технике: труды ICCAEEE – 2020. – С. 181-199. – Текст: непосредственный.
  5. Формирование поперечного электронного пучка светом / Михаила М.Ц.К. [и др.] // Физическое обозрение X. – 2022. – Т. 12. – №. 3. – С. 031043. – Текст: непосредственный.
  6. Плонтке Р. Система электронно-лучевого воздействия ZBA-21 / Плонтке Р., Эйххорн Х. // Jena Review. – 1988. – Т. 3. – №. 1. – С. 22-23. – Текст: непосредственный.
  7. Мёлленстедт Г. Электронно-оптическая микропишущая машина под электронным микроскопом. Управление работой: (хранение информации в минимальном пространстве) / Мёлленстедт Г., Шпайдель Р. // Физические ведомости. – 1960. – Т. 16. – №. – С. 192-198. – Текст: непосредственный.
  8. Бакиш Р.А. Первая международная конференция по электронной и ионно-лучевой науке и технологиям. – Нью-Йорк: Джон Уайли, 1965. – Т. 1. – С. 191-204. – Текст: непосредственный.
  9. Броерс А.Н. Преобразователь акустических поверхностных волн 1,75 ГГц, изготовленный пучком электронов / Броерс А.Н., Лин Э.Г., Хацакис М. // Письма о прикладной физике. – 1969. – Т. 15. – № 3. – С. 98-101. – Текст: непосредственный.
  10. Минг Л. Электронно-лучевая литография и ее применение при изготовлении наноустройств / Минг, Л., Цюся, Х. и Инь Kуй // 7-я Международная конференция по технологии твердотельных и интегральных микросхем: труды, 2004. – IEEE, 2004. – Т. 1. – С. 563-566. – Текст: непосредственный.
  11. Нанолитография и ее современные достижения / Себастьян Э.М. [и др.] // Материалы сегодня: труды. – 2020. – Т. 26. – С. 2351-2356. – Текст: непосредственный.
  12. Сугихара Т. Изготовление высокоаспектных наноканавок в толстопленочных резистах с использованием электронно-лучевой литографии с высоким ускоряющим напряжением 150 кВ / Сугихара Т., Нагай С., Канеко А. // Точное машиностроение. – 2022. – Т. 74. – С. 205-208. – Текст: непосредственный.
  13. Григореску А.Е., Хаген К.В. Резисторы для электронно-лучевой литографии с фокусом на HSQ: современное состояние //Нанотехнологии. – 2009. – Т. 20. – №. 29. – С. 292001. – Текст: непосредственный.
  14. Пала Н. Электронно-лучевая литография (ЭЛБ) / Пала Н., Карабийик М. // Энциклопедия нанотехнологий. – 2016. – С. 1033-1057. – Текст: непосредственный.
  15. Карр Д.В. Электронно-лучевая литография с прямой записью: история и современное состояние / Карр Д.В., Тиберио Р.К. // Библиотека онлайн-материалов MRS (OPL). – 1999. – Т. 584. – С. 33. – Текст: непосредственный.
  16. Сервин И. и др. Прогресс и усовершенствования процесса прямой записи нескольких электронных лучей //Японский журнал прикладной физики. – 2017. – Т. 56. – №. 6С1. – С. 06GC03. – Текст: непосредственный.
  17. MAPPER: прогресс к системе крупносерийного производства / де Бур Г. [и др.] // Альтернативные литографические технологии. В. – SPIE, 2013. – Т. 8680. – С. 106-117. – Текст: непосредственный.
  18. PML2: Безмасковое многолучевое решение для 22-нм узла и выше / Кляйн С. [и др.] // Альтернативные литографические технологии. – SPIE, 2009. – Т. 7271. – С. 186-197. – Текст: непосредственный.
  19. Кляйн К. Писатель многолучевой электронной маски с энергией 50 кэВ для 11-нм узла HP: первые результаты проверки концепции инструмента экспонирования электронной многолучевой маски / Кляйн К., Лешнер Х., Платцгуммер Э. // Журнал микро/нанолитографии, МЭМС, и МОЭМС. – 2012. – Т. 11. – №. 3. – С. 031402-031402. – Текст: непосредственный.
  20. Хасан Р.М. Перспективные методы литографии для логических устройств нового поколения / Хасан Р.М., Ло С. // Нанопроизводство и метрология. – 2018. – Т. 1. – С. 67-81. – Текст: непосредственный.
  21. Лю Э.Д. Оптимизация энергии приземления электронного луча для EBDW / Лю Э.Д., Прескоп Т. // Альтернативные литографические технологии III. – SPIE, 2011. – Т. 7970. – С. 380-389. – Текст: непосредственный.
  22. Получение изображений высокого разрешения и высокой пропускной способности с помощью многолучевого сканирующего электронного микроскопа / Эберле А.Л. [и др.] // Журнал микроскопии. – 2015. – Т. 259. – №. 2. – С. 114-120. – Текст: непосредственный.
  23. Разработка системы массово-параллельной записи электронным лучом (MPEBW): стремление к цифровому производству интегральных схем / Эсаши М. [и др.] // Японский журнал прикладной физики. – 2022. – Т. 61. – №. СД. – С. SD – Текст: непосредственный.
  24. Влияние аномальных лучей на качество письма в массивно-параллельных электронно-лучевых системах / Хасан М.Н. [и др.] // Журнал вакуумной науки и техники Б. – 2019. – Т. 37. – №. 6. – Текст: непосредственный.
  25. Разработка массивно-параллельной электронной литографии прямой записи с использованием массивов электронных эмиттеров нанокристаллического кремния с активной матрицей / Эсаши М. [и др.] // Микросистемы и наноинженерия. – 2015. – Т. 1. – №. 1. – С. 1-8. – Текст: непосредственный.
  26. Трехмерная электронно-лучевая литография in situ с использованием водяного льда / Хонг Ю. [и др.] // Нанобуквы. – 2018. – Т. 18. – №. 8. – С. 5036-5041. – Текст: непосредственный.
  27. Органические ледяные резисты для трехмерной электронно-лучевой обработки: Приборы и работа / Тидди В. [и др.] // Микроэлектроника. – 2018. – Т. 192. – С. 38-43. – Текст: непосредственный.
  28. Электронно-лучевая литография с разрешением менее 10 нм для создания многоуровневых трехмерных наномагнитных информационных устройств очень высокой плотности / Ли Б. [и др.] // Журнал исследований наночастиц. – 2013. – Т. 15. – С. 1-8. – Текст: непосредственный.
  29. Ву Б. Литография в крайнем ультрафиолете: обзор / Ву Б., Кумар А. // Журнал вакуумной науки и технологий B: Микроэлектроника и обработка, измерение и явления нанометровых структур. – 2007. – Т. 25. – №. 6. – С. 1743-1761. – Текст: непосредственный.
  30. Грант Д.Д. Электронно-лучевая литография: от прошлого к настоящему / Грант Д.Д., Сивоттаман С. // Университет Ватерлоо, Канада. – 2003. – Текст: непосредственный.
  31. Новое поколение электронно-лучевой литографии сверхвысокого разрешения / Рэндалл Дж.Н. [и др.] // Журнал вакуумной науки и техники Б. – 2019. – Т. 37. – №. 6. – C. 061605-061639. – Текст: непосредственный.
  32. Григореску, А.Е. Резисторы для электронно-лучевой литографии с фокусом на HSQ: современное состояние / Григореску, А.Е. Хаген, К.У. // Нанотехнологии. – 2009. – Т. 20. – №. 29. – С. 292001. – Текст: непосредственный.
  33. Электронно-лучевая литография с использованием неорганического резиста при низком ускоряющем напряжении / Исии Ю. [и др.] // Микропроцессы и нанотехнологии 2005: сборник статей. – IEEE. – 2005. – Pp. 110-111. – Текст: непосредственный.
  34. «Быстрые» и «толстые» электронно-лучевые резисты, подвергаемые многолучевому инструменту при напряжении 5 кэВ для имплантатов и зрелых узлов: экспериментальное и модельное исследование / Фэй А. [и др.] // Альтернативные литографические технологии VII. – SPIE, 2015. – Т. 9423. – С. 417-431. – Текст: непосредственный.
  35. Органо-неорганические нанокомпозиты: уникальные резисты для нанолитографии / Гонсалвес К.Е. [и др.] // Перспективные материалы. – 2001. – Т. 13. – №. 10. – С. 703-714. – Текст: непосредственный.
  36. Медейрос Д.Р. Последние достижения в разработке химически амплифицированных резистов для применения в электронно-лучевой литографии / Медейрос Д.Р. // Журнал фотополимерной науки и техники. – 2002. – Т. 15. – №. 3. – С. 411-416. – Текст: непосредственный.
  37. Общий подход к полуметаллическим электронно-лучевым резистам сверхвысокого разрешения / Зонг Б.Й. [и др.] // Передовые функциональные материалы. – 2009. – Т. 19. – №. 9. – С. 1437-1443. – Текст: непосредственный.
  38. Металлокарбонильные металлоорганические полимеры ПФпП как резисты для позитивной и негативной электронно-лучевой литографии высокого разрешения / Чжан Дж. [и др.] // Chemical Communications. – 2015. – Т. 51. – №. 99. – С. 17592-17595. – Текст: непосредственный.
  39. Сайфулла М.С.М. Обзор металлосодержащих резистов в электронно-лучевой литографии: перспективы формирования рисунка в экстремальном ультрафиолете / Сайфулла М.С.М., Тивале Н., Ганесан Р. // Журнал микро/наноструктурирования, материалов и метрологии. – 2022. – Т. 21. – №. 4. – С. 041402-041402. – Текст: непосредственный.
  40. Современные достижения и будущее создания электронных многолучевых масок / Ясуда Дж. [и др.] // Японский журнал прикладной физики. – 2023. – T. 62. – C. SG – Текст: непосредственный.
  41. Текущие характеристики и планы на будущее в области электронных многолучевых устройств записи масок в эпоху высокой NA EUV / Мацумото Х. [и др.] // Novel Patterning Technologies – SPIE, 2023. – Т. 12497. – С. 47-55. – Текст: непосредственный.
  42. Многолучевое устройство записи масок MBM-2000PLUS / Номура Х. [и др.] // Photomask Japan 2022: XXVIII Симпозиум по фотомаскам и технологиям литографических масок нового поколения. – SPIE, 2022. – Т. 12325. – С. 213-220. – Текст: непосредственный.