СТМ нанолитография с лазерной активацией.

При всех своих преимуществах СТМ как литографиче­ский прибор имеет некоторые недостатки. Чтобы сообщить туннели­рующим электронам энергию, достаточную для модификации моле­кул резиста, необходимо прикладывать высокое ускоряющее напряжение и поддерживать ток выше некоторого критического зна­чения. Типичное значение энергии деструкции молекул резиста ти­па РММА составляет примерно 25 эВ. Чтобы достичь таких энергий, приходится, увеличивая напряжение, смещаться из области тунне­лирования в область автоэмиссии, что затрудняет работу в воздуш­ной среде. В то же время большое значение тока может привести к нежелательным эффектам, например, разогреву резиста и острия иглы, накоплению заряда в резисте. Избавиться от этого недостатка можно путем совместного использования лазера и СТМ. При сов­местном использовании прецизионного, но маломощного СТМ и мощного лазера с широким пучком на лазер возлагается функция возбуждения молекул резиста, которые затем могут быть легко раз­рушены под действием туннельного тока.

При облучении резиста светом видимой части спектра или мягким ультрафиолетовым светом энергии фотонов, которая в этом случае со­ставляет 2 - 20 эВ, недостаточно для фотодеструкции или фотоиони­зации полимерных молекул. Постоянно приложенное напряжение к игле СТМ сообщает электронам недостающую энергию, что вызывает деструкцию молекул резиста. Выбирая соответствующим образом ра­бочую частоту лазера, получаем возможность селективного возбужде­ния и разрыва связей в молекулах резиста. Существует несколько факторов, способствующих реализации описанного метода. Во-первых, поглощение острием иглы СТМ электромагнитного поля (фото­нов) приводит к фотоэмиссии электронов. Поскольку значение тун­нельного тока поддерживается постоянным, то данный эффект вызы­вает увеличение средней энергии туннелирующих электронов, кото­рые теперь способны вызвать ударную ионизацию молекул резиста. Во-вторых, вблизи острия иглы СТМ имеет место эффект усиления электромагнитного поля на несколько порядков, что дает возможность не только использовать лазер меньшей мощности, но и локализовать его влияние в активной области вблизи острия иглы СТМ.

Рассмотренный выше метод литографии предъявляет повышен­ные требования к стабильности лазерного излучения ввиду сильного влияния последнего на характер туннелирования электронов.

Если обобщить все сказанное о применении СТМ в нанолитогра­фии, то в итоге можно сформулировать следующее; формирование и сборка наноструктур с помощью сканирующего зонда по существу перспективна, но есть два ограничения — она относительно дорогая и относительно медленная. Хотя достигнуты значительные успехи в построении машин, в том числе и СТМ, использующих сотни или даже тысячи зондов одновременно, создание наноструктур с приме­нением методов зондового сканирования все еще очень похоже на ручную сборку.

Дата добавления: 2015-10-28