Haute et ultra-haute résolution

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300 nm avec la lithographie optique et 15 nm avec la lithographie thermique par sonde à balayage

  • Description

  • La résolution ne se limite pas à la plus petite taille d’élément possible. En fonction de l’application, le facteur décisif pour une haute résolution peut être la densité des caractéristiques, les restrictions géométriques, la rugosité des bords de ligne ou l’uniformité du CD.

    Dans la lithographie à ultra-haute résolution, pour des résolutions inférieures à 100 nm, le processus de choix de la résine et de la gravure, ainsi que la fonctionnalité métrologique, deviennent des facteurs critiques.

    Les spécifications que nous fournissons pour nos systèmes de lithographie sont prudentes et facilement réalisables lors de l’acceptation du site, ce qui signifie que les résultats d’exposition de nos systèmes peuvent être meilleurs que ce qui est annoncé (comme le montrent quelques exemples).

    Nous nous efforçons de pousser la technologie jusqu’aux limites physiques de la résolution. Nos systèmes optiques peuvent atteindre des dimensions allant jusqu’à 300 nm, tandis que notre système de lithographie par sonde à balayage thermique NanoFrazor peut atteindre des tailles de caractéristiques isolées de 15 nm grâce à des pointes chauffées ultra-précises.

La résolution ne se limite pas à la plus petite taille d’élément possible. En fonction de l’application, le facteur décisif pour une haute résolution peut être la densité des caractéristiques, les restrictions géométriques, la rugosité des bords de ligne ou l’uniformité du CD.

Dans la lithographie à ultra-haute résolution, pour des résolutions inférieures à 100 nm, le processus de choix de la résine et de la gravure, ainsi que la fonctionnalité métrologique, deviennent des facteurs critiques.

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The 300 nm wide channel waveguide coupled to a ring resonator with a radius of 3 µm was written using the high-resolution write mode HiRes on the DWL 66+. Submicron waveguides, resonators and similar microstructures are used in optoelectronics to guide or study electromagnetic radiation. This design was created with the “Nanolithography Toolbox”, K.C. Balram et al., J. Res. natl. Inst. Stand. 121, pp. 464-475 (2016).
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A tilted SEM image of nested L-structures etched into silicon. (Courtesy of IBM Research Zurich & Heidelberg Instruments Nano)
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A triangular array of alumina dots with diameter of approximately 16 nm was patterned via the high-resolution lift-off process. (Courtesy of Heidelberg Instruments Nano)
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A SEM image of a 20 nm gap in between two metal electrodes patterned by NanoFrazor and transferred via the high-resolution lift-off process. (Courtesy of Heidelberg Instruments Nano)
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Densely packed gold pillars for plasmonic applications. The PPA resist all around the pillars was removed by the heated NanoFrazor tip. Ar ion beam etching was applied to transfer the pillars into a 20 nm Au film.
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Lines and spaces with 13.8 nm half-pitch and 2.3 nm LER (3 sigma) in Si. The structures have been etched by reactive ion etching around 50 nm deep into Si from features written into PPA resist by NanoFrazor lithography. (Publication by Ryu et al., ACS Nano, 2017)
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Narrow and broader lines contacted to electrodes prepared by electron beam lithography. The pattern was deposited via the high-resolution lift-off process. (Courtesy of Bojun Cheng, ETH Zurich & Heidelberg Instruments Nano)
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500 nm lines and spaces patterned with the DWL 66+ and etched into a chrome photo mask.
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An ultra-high resolution lift-off process was applied after NanoFrazor lithography in PPA to deposit well defined ellipses made of SiO2 on top of a granular magnetic material.
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Gap between two metal electrodes made with NanoFrazor lithography in PPA resist and a simple lift-off process.
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NanoFrazor lithography at its (current) limits. The NanoFrazor AFM image shows inlets with 8.7 nm half-pitch written 2-4 nm deep into PPA. (Pattern transfer was not demonstrated yet at this high feature density PPA structures.)
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High-resolution asymmetrical rings transferred into a gold film via ion beam etching. (Courtesy of Heidelberg Instruments Nano)
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