الطباعة الحجرية الضوئية

مقال تفصيلي طباعة حجرية ضوئية إنج Photolithography للطباعة الحجرية البصرية، وهي ذلك النموذج التقني السائد منذ ظهور عصر أشباه الموصلات، القدرة على إنتاج نماذجٍ ثانويةٍ بمقياس 100 نانومتر من خلال استخدام أطوال الموجة القصيرة جداً very short wavelengths (وحالياً وصلت مقاييس تلك النماذج إلى 193 نانومتر). إلا أن الطباعة النانوية البصرية ستتطلب استخدام تقنيات غمر الطباعة النانوية غمر السائل إنج immersion lithography وحشد لتعزيز تصوير بالرنين المغناطيسي الوضوح الانحلال ( قناع المرحلة المؤقتة إنج phase-shift mask ، تصحيح التقارب الضوئي إنج optical proximity correction ) عند عقدة الـ 32 نانومتر. كما يعتقد معظم الخبراء أن الطباعة الحجرية البصرية التقليدية لن تكون مؤثرة التكاليف عندما تقل عن 22 نانومتر. حيث أنه عند تلك النقطة، يمكن أن يحل محلها أساليب تقانة الجيل الجديد للطباعة الحجرية إنج next-generation lithography .

أساليب أخرى لتقانة الطباعة الحجرية النانوية

قد تمتد طباعة حجرية بالأشعة السينية الطباعة النانوية بالأشعة السينية إنج X-ray lithography لتشمل احلال بصري إحلالاً بصرياً إنج an optical resolution على مقياس 15 نانومتر من خلال استخدام أطوال الموجة القصيرة لـ واحد نانومتر وذلك بهدف الإنارة. ويتم تنفيذ هذا من خلال استخدام نهج طباعة التقريب إنج proximity printing approach . كما تم تطوير هذا الأسلوب إلى مدى معالجة الكمية. حيث يعتمد امتداد تلك الطريقة على أشعة إكس الخاصة بالمجال القريب الموجود حيود فرينل بحيود فرينل إنج Fresnel diffraction حيث تعد صورة feature القناع الواضحة مصغرة من خلال التقرب من الرقاقة القائمة بالقرب من الحالة الحرجة . حيث تقرر هذه الحالة فجوة القناع للرقاقة إنج mask-to-wafer gap وتعتمد على كلٍ من الحجم وصورة وضوح القناع بالإضافة إلى الطول الموجي. وهذه الطريقة بسيطة حيث أنها لا تتطلب استخدام عدساتٍ.

طريقة pitch resolution enhanc ent والتي تعبر في الحصول على القبول تمثل عملية زخرفة مزدوجة زخرفةٍ مزدوجةٍ إنج double patterning . ويزيد هذا الأسلوب من كثافة الصورة من خلال طباعة صورةٍ جديدةٍ فيما بين الصور التي تم طباعتها مسبقاً على نفس الطبقة. وهي تعد طريقةً مرنةً نتيجة أن يمكن تعديلها لتستخدم لأي واجهةٍ أو أسلوب زخرفةٍ. وهنا يتم تقليل حجم الصورة من خلال استخدام أساليب الطباعة الغير حجرية ومنها تنميش التنميش أو تنميش الكشط إنج etching أو الفواصل الجدارية إنج sidewall spacers .

ويتسم العمل على أداة طباعة حجرية غير مقنَّعة الطباعة الحجرية الغير مقنَّعة البصرية إنج optical maskless lithography بالتقدم والتطور. حيث تستخدم تلك الأداة شعاع المرآه الدقيق الرقمي إنج digital micro-mirror array بهدف التعامل أو التلاعب مع الشعاع المنعكس بدون الحاجة إلى قناعٍ متداخلٍ. إلا أن الإنتاجية بطبيعتها تكون منخفضةً، إلا أن التخلص من تكلفة الإنتاج المرتبط بالقناع – والتي تتزايد باطرادٍ مستمرٍ مع كل تقدمٍ تكنولوجيٍ جديدٍ- تعني أن مثل ذلك النظام قد يكون أكثر تأثيراً من ناحية التكلفة في حالة الإنتاج الصغير لدولة دوائر الفن، كما هو الحال في معامل الأبحاث، حيث لا تمثل إنتاجية الأداة أي اهتمامٍ هناك.

إلا أن أكثر تقنية عامة للطباعة الحجرية النانوية تتمثل في طباعة الكتابة المباشرة بشعاع الالكترون إنج Electron-Beam Direct-Write Lithography ، والتي تقوم على استخدام شعاع الإلكترونيات بهدف إنتاج نموذج – والذي عادةً ما يستخدم في مقاومة الضوء المقاومة البوليمرية ومنها مثلاً بولي ميثيل الميثاكريليت Poly methyl methacrylate إنج Poly methyl methacrylate .

في حين تمثل الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية الشديدة إنج Extr e ultraviolet lithography إحدى صور الطباعة الحجرية البصرية باستخدام أطوال الموجات فوق القصيرة (والتي تصل إلى 13.5 نانومتر). ومن ثم فهي تعد أكثر اساليب تقانة الجيل الجديد للطباعة الحجرية إنج next-generation lithography شيوعاً.

كما تعد الطباعة الحجرية باستخدام الجسيمات المشحونة إنج Charged-particle lithography ، ومنها مثلاً الطباعة الحجرية بقذف الأيون أو الإلكترون إنج ion- or electron-projection lithography (PREVAIL, SCALPEL, LEEPL)، إنتاج زخارفٍ ذات درجة صفاءٍ ودقةٍ عاليةٍ جداً. حيث تستخدم تقنية الطباعة الحجرية بأشعة الأيون إنج Ion beam lithography الأشعة شعاع أيوني مركز المركزة أو العريضة للأيونات النشطة خفيفة الوزن (ومنها He+) بهدف نقل الرسم إلى السطح. كما يمكن أن ينتقل استخدام الطباعة الحجرية باستخدام تقريب أشعة الأيون إنج Ion Beam Proximity Lithography على المستوى النانوي على الأسطح الغير مستوية.Dhara Parikh, Barry Craver, Hat N. Nounu, Fu-On Fong, and John C. Wolfe, Nanoscale Pattern Definition on Nonplanar Surfaces Using Ion Beam Proximity Lithography and Conformal Plasma-Deposited Resist , Journal of Microelectromechanical Syst s, VOL. 17, NO. 3, JUNE

في حين تستخدم لطباعة الحجرية باستخدام الجسيمات المحايدة إنج Neutral Particle Lithography شعاعاً عريضاً من الجسيمات المحايدة النشطة بهدف نقل الزخرفة أو الرسم على السطح.J C Wolfe and B P Craver, Neutral particle lithography a simple

solution to charge-related artefacts in ion beam proximity printing , J. Phys. D Appl. Phys. 41 ( ) 024007 (12pp)

هذا وتعد الطباعة الحجرية بالبصمة النانوية إنج Nanoimprint lithography وتنوعاتها المختلفة ومنها Step-and-Flash Imprint Lithography، LISA، و LADIمن تطبيقات تقنية الطباعة الحجرية النانوية الواعدة في مجال الزخرفة. كما يمكن وصل هذا الأسلوب مع تقنية الطباعة الحجرية بالاحتكاك إنج contact printing .

إلا أن الطباعة الحجرية باستخدام المسبار الماسح إنج Scanning probe lithography تعد أيضاً تقانةً واعدةً في مجال الزخرفة على المستوى النانوي العميق. وعلى سبيل المثال، يمكن التلاعب بالذرات الفردية من خلال استخدام مجهر مسح نفقي مجهار المسح النفقي إنج scanning tunneling microscope . مع ملاحظة أن الطباعة الحجرية بانغماس القلم إنج Dip-Pen Nanolithography تعد أول تطبيقاً تجارياً متاحاً لتقنية الطباعة الحجرية باستخدام المسبار الماسح القائمة على مجهر القوة الذرية إنج atomic force microscopy .

تمثل الطباعة الحجرية النانوية باستخدام مجهر القوة الذرية إنج Atomic Force Microscopic Nanolithography تقنية زخرفة السطح الكيميميكانيكية والتي تستخدم مجهر القوة الذرية إنج atomic force microscopy . cite journal author R. C. Davis et al. year 2003 Ch omechanical surface patterning and functionalization of silicon surfaces using an atomic force microscope journal Appl. Phys. Lett. volume 82 issue 5 pages 808–810 doi 10.1063/1.1535267 Related article

تقوم الطباعة الحجرية المغناطيسية إنج Magnetolithography على وضع حقل مغناطيسي على الركيزة باستخدام أقنعة أو أغطية معدنية متوازية المغناطيسية يطلق عليها قناع أو غطاء مغناطيسي . حيث يحدد القناع المغناطيسي والذي يعد مثيلاً أو نظيراً قناع ضوئي للقناع الضوئي التوزيع المكاني وشكل المجال المغناطيسي الذي تم وضعه على الركيزة. في حين يمثل المكون الثاني جسيمات (حديدية ممغنطة) نانوية عالية الإنفاذية (نظير مقاوم ضوئي للمقاوم الضوئي ) والتي يتم تجميعها على سطح الركيزة وفقاً للمجال الناجم عن القناع أو الغطاء المغناطيسي.

طريقة من أسفل إلى أعلى

تستخدم الطباعة الحجرية باستخدام الكرة النانوية إنج Nanosphere lithography كرات طبقات أحادية ذاتية التجميع الطبقات الأحادية ذاتية التجميع إنج self-ass bled monolayers (والتي غالباً ما تكون مصنعة من متعدد الستيرين البوليسترين ) كأقنعة التبخر. وقد استخدمت تلك الطريقة لتصنيع مصفوفات نقاط الذهب النانوية ذات الفراغات المضبوطة بدقة.

ومن المحتمل أن تسود طرق تجميع ذاتي جزيئي التجميع الذاتي الجزيئي إنج molecular self-ass bly كتقنية الطباعة الحجرية النانوية الأولية، وذلك بسبب التعقيد المتزايد باستمرار للطرق من أعلى إلى أسفل المسجلة بالأعلى. وهنا تم تطبيق استخدام التجميع الذاتي لخطوط الكثافة الأقل من 20 نانومتر عرضاً في ثقوب أو الخنادق الضخمة المزخرفة مسبقاً. cite journal author Sundrani D, Darling SB, Sibener SJ Hierarchical ass bly and compliance of ed nanoscale polymer cylinders in confin ent journal Langmuir volume 20 issue 12 pages 5091–9 year 2004 month June pmid 15984272 url http //sibener-group.uchicago.edu/pubs/106.pdf doi 10.1021/la036123p إلا أن درجة البعد وضبط التأصيل بالإضافة إلى منع انبعاث الحرائق إنج lamella merging ما زالت في حاجةٍ إلى أن يتم دراستها لتصبح أسلوب زخرفةٍ فعالٍ. كما أن القضية الهامة والمرتبطة بحدة حافة الخط تم التركيز عليها أيضاً من قِبَل هذا الأسلوب. هذا وتعد نماذج التموج ذاتية التموج ومصفوفات النقاط المشكلة من تشتت الشعاع الأيوني منخفض الطاقة صورةً أخرى للطباعة الحجرية النانوية بطريقة من أعلى إلى أسفل. ويتم إيداع الأسلاك البلازمونية cite journal author T.W.H. Oates, A. Keller, S. Facsko, A. Muecklich Aligned silver nanoparticles on rippled silicon t plates exhibiting anisotropic plasmon absorption journal Plasmonics year volume 2 pages 47–50 url http //www.springerlink.com/content/n17240g2lw7240x4/ doi 10.1007/s11468-007-9025-z plasmonic والممغنطة بالإضافة إلى الجسيمات النانوية على تلك النمذج عبر استخدام التبخر المنحرف.

اطلع أيضاً

• الطباعة الحجرية بالبصمة النانوية إنج Nanoimprint lithography
• الطباعة الحجرية بالاحتكاك إنج contact printing .
• زخرفة نانوية إنج Nanopatterning
• طباعة حجرية ضوئية إنج Photolithography
• طبعة حجرية ناعمة إنج Photolithography
• تصوير سائل إنج Liquid imaging
• إنج LIGA
• زخرفة بالحفر النانوي إنج Patterning by etching at the nanoscale
• طباعة نانوية مغناطيسية إنج Magnetolithography

الكترونيات نانوية يشير مصطلح الطباعة الحجرية النانوية إنج Nanolithography إلى عملية تصنيع الهياكل والأجسام على المستوى النانوي، ونقصد بتلك الهياكل كل النماذج ذات أحد الأبعاد الجانبية على الأقل يتراوح حجمها بين ذرةٍ واحدةٍ و100 نانومتراً تقريباً. حيث تستخدم الطباعة الحجرية النانوية في أثناء عملية تصنيع دارة متكاملة دارات أشباه الموصلات المتكاملة إنج s iconductor integrated circuits ( دائرة النانو دوائر النانو ) إنج nanocircuitry أو في تصنيع نظم كهروميكانيكية نانوية الأنظمة النانوية الكهروميكانيكية إنج nanoelectromechanical syst s . ومن ثم تمثل الطباعة الحجرية النانوية ذلك الفرع من تقانة الصغائر ، والذي يتناول دراسة وتطبيق الهياكل النانوية ومنها دارات أشباه الموصلات إنج s iconductor circuit . حيث أصبح مجال الطباعة النانوية الحجرية مجالاً خصباً وثرياً للبحث الأكاديمي والصناعي منذ عام م.