스텐실 석판화

스텐실 석판화는 나노미터 크기의 개구부가 있는 스텐실(그림자 마스크)과 나노미터 크기의 스텐실을 이용해 나노미터 눈금 패턴을 조작하는 새로운 방법이다.저항성이 없고 단순하며 평행한 나노석회화 과정이며 (저항 기반 기법과 달리) 기판의 열이나 화학적 처리를 수반하지 않는다.

역사

스텐실 석판화는 S의 미세구조 기법으로 과학저널에 처음 보도됐다.1959년 그레이와 P. K. 바이머.^[1]그들은 금속 침적 시 길게 늘어뜨린 금속 와이어를 섀도우 마스크로 사용했다.금속, Si, SiN_x_y, 폴리머 등 다양한 소재를 막으로 사용할 수 있다.오늘날 스텐실 개구부는 최대 4" 웨이퍼 스케일에서 서브 마이크로미터 크기로 축소할 수 있다.이것을 나노스틸이라고 한다.나노 스케일 스텐실 개구부는 레이저 간섭 석판화(LIL), 전자 빔 석판화(Electronic Beam Retotography), 초점 이온 빔 석판화를 사용하여 제작되었다.

과정

스텐실 석판화를 사용하여 여러 가지 공정을 이용할 수 있다: 재료의 증착과 에칭, 이온의 이식.다양한 공정에 서로 다른 스텐실 요건이 필요하다. 예를 들어, 에칭용 스텐실 뒷면에 추가 에치 내성층(막 소재가 에칭 공정에 민감한 경우) 또는 이온 삽입을 위한 스텐실 뒷면에 전도성 층.

퇴적

스텐실 석판화에 사용되는 주된 증착 방법은 물리적인 증기 증착이다.여기에는 열 및 전자 빔 물리적 증기 증착, 분자 빔 에피택시, 스퍼터링, 펄스 레이저 증착 등이 포함된다.소재 플럭스의 방향성이 높을수록 패턴이 스텐실로부터 기질로 더 정확하게 전달된다.

에칭

반응성 이온 식각은 화학적으로나 물리적으로 기질을 모두 식각하는 이온화된 가속 입자에 기초한다.이 경우 스텐실은 단단한 마스크로 사용되어 기질의 덮인 부위를 보호하는 동시에 스텐실 구멍 아래의 기질을 에칭할 수 있다.

이온 이식

여기서 막의 두께는 막 재료에 있는 이온의 침투 길이보다 작아야 한다.이온은 스텐실 구멍 아래, 기질에만 이식될 것이다.

모드

스텐실 석판술의 주요 작동 방식은 정적, 준동적, 동적 등 세 가지가 있다.위에서 설명한 모든 프로세스는 정적 모드를 사용하여 입증되었지만(스텐실은 재료 또는 이온 처리 중에 변전물에 대해 이동하지 않는다), 이온 이식만이 비정적 모드(준동적)에 대해 나타났다.

정적 스텐실

정적 모드에서는 스텐실이 정렬(필요할 경우)되어 기질에 고정된다.스텐실-하향 쌍은 증발/에칭/이온 삽입 기계에 배치되며, 처리가 완료된 후에는 스텐실을 현재 패턴으로 된 기질에서 간단히 제거한다.

준동적 스텐실

준동적 모드(또는 스텝 앤 리패트)에서 스텐실은 진공을 깨뜨리지 않고 퇴적사이에 기질에 상대적으로 움직인다.

다이나믹 스텐실

동적 모드에서는 증착 시 스텐실이 기판을 기준으로 이동하므로 일정한 재료 증착률 동안 스텐실 속도를 변경하여 가변 높이 프로파일로 패턴을 제작할 수 있다.1차원 모션의 경우, 침전물은 콘볼루션에 의해 $h(x)$ 제공된 높이 프로파일 h $h(x)$ ( $h(x)$ ) $h(x)$ 을(를) 가지고 있다.

h(x)=c\int t(x')M(x-x')dx'

여기서 $t(x)$ ( $t(x)$ ) $t(x)$ 은 $t(x)$ 마스크가 세로 $위치$ x $x$ 에 있는 시간이며 $x$ $c$ $c$ 은 $c$ 일정한 증착률이다. $M(x)$ ( x $M(x)$ ) $M(x)$ 은(는) 정적 움직이지 않는 마스크에 의해 생성될 높이 프로파일을 나타낸다 $M(x)$ (흐림도 포함).10nm 크기의 프로그램 가능한 높이 나노 구조물을 생산할 수 있다.^[2]

과제들

그것이 다용도 기술임에도 불구하고, 스텐실 석판으로 해결해야 할 몇 가지 난제가 있다.스텐실을 통해 증착하는 동안 재료는 조리개를 통해 기판뿐만 아니라 조리개 주변과 안쪽을 포함한 스텐실 뒷면에도 퇴적된다.이것은 유효 조리개 크기를 퇴적된 재료에 비례하는 양만큼 감소시켜 결국 조리개 막힘으로 이어진다.

스텐실로부터 기질로 패턴 전달의 정확도는 많은 파라미터에 따라 달라진다.기질 위의 물질 확산(온도, 재료 유형, 증발 각도의 함수로서)과 증발기의 기하학적 설정이 주요 요인이다.둘 다 흐림이라고 불리는 초기 패턴의 확대로 이어진다.

참고 항목

리토그래피

참조

^ Gray, S; Weimer, PK (1959). "Production Of Fine Patterns By Evaporation". RCA Review. RCA Corporation. 20 (3): 413–425. ISSN 0033-6831.
^ J. L. Wasserman; et al. (2008). "Fabrication of One-Dimensional Programmable-Height Nanostructures via Dynamic Stencil Deposition". Review of Scientific Instruments. 79: 073909. arXiv:0802.1848. Bibcode:2008RScI...79g3909W. doi:10.1063/1.2960573. PMID 18681718.

MICROSYSTEMS의 시리즈 제20권: 마르크 안토니우스 프리드리히 반 덴 부가르트, "스텐실 석판화: 첨단 마이크로 및 나노패터닝을 위한 고대 기술", 2006, VIII, 182 페이지; ISBN 3-86628-110-2

외부 링크

[gray59-1] Gray, S; Weimer, PK (1959). "Production Of Fine Patterns By Evaporation". RCA Review. RCA Corporation. 20 (3): 413–425. ISSN 0033-6831.

[wasserman08-2] J. L. Wasserman; et al. (2008). "Fabrication of One-Dimensional Programmable-Height Nanostructures via Dynamic Stencil Deposition". Review of Scientific Instruments. 79: 073909. arXiv:0802.1848. Bibcode:2008RScI...79g3909W. doi:10.1063/1.2960573. PMID 18681718.

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