سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
با پیشرفت روزافزون تکنولوژی، نیاز به ساخت و توسعه ابزارهای الکترونیک با ابعاد کوچکتر، سرعت بیشتر، مشخصات مطلوب تر و کارایی بهتر افزایش یافته است. در این راستا تحقیقات فراوانی جهت پیشرفت روش‌های ساخت بر پایه فناوری نانو صورت گرفته است.
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

شکستن اندازه ها تا ابعاد نانومتری

(قسمت دوم)


با پیشرفت روزافزون تکنولوژی، نیاز به ساخت و توسعه ابزارهای الکترونیک با ابعاد کوچکتر، سرعت بیشتر، مشخصات مطلوب تر و کارایی بهتر افزایش یافته است. در این راستا تحقیقات فراوانی جهت پیشرفت روش‌های ساخت بر پایه فناوری نانو صورت گرفته است.

قسمت اول

رایج‌ترین روش تولید قطعات نانومقیاس مربوط به فناوری‌هایی با راهبرد بالا به پایین می‌شود، نظیر لیتوگرافی، که در آنها از مواد اولیه بزرگ می‌توان قطعات بسیار کوچک ساخت. این روش‌ها در حال حاضر در صنعت نیمه‌هادی مورد استفاده قرار می‌گیرد اما رویای فناوری نانو آن است که بتوان با راهبرد پایین به بالا قطعات کوچکی را تولید کرد.

شکستن اندازه ها تا ابعاد نانومتری

روش لیتو گرافی

روش لیتوگرافی یکی از روش های متداول برای ساخت مدارهای الکترونیک می باشد که با گسترش و ظهور ابزارهایی نظیر میکروسکوپ های الکترونی و میکروسکوپ‌های پروب روبشی توسعه یافته و امروزه ساختارهایی به اندازه 10 نانومتر با دقت و کیفیت بالا، با استفاده از این روش ساخته می شوند. از این فناوری پر محصول در الکترونیک برای به حرکت در آوردن سه بیلیون ترانزیستور در ثانیه استفاده می شود.

 

امروزه با رشد اکثر صنایع از جمله صنعت میکروالکترونیک (Microelectronic)، ابعاد اجزا در این سیستم‌ها و به خصوص در مدارهای میکروالکترونیک به طور مداوم در حال کوچک شدن است. این پدیده می‌تواند مزایایی از جمله کاهش مصرف مواد اولیه و انرژی، کاهش قیمت تمام شده قطعات و مینیاتوریزه کردن قطعات را شامل شود. همچنین گرایش به کاهش ابعاد، منافع دیگری از جمله افزایش سرعت و راندمان قطعات الکترونیکی را نیز به دنبال دارد .

از زمان ساخت مدار مجتمع، تعداد ترانزیستورهای موجود در واحد سطح تراشه های نیمه هادی هر 18 ماه دو برابر می شود. این پیشگویی توسط مور (Moor) در دهه 80 میلادی بیان گردید که طی دو دهه اخیر رخ داده است. از این رو صنعت، نیازمند استفاده از روش هایی جهت ساخت قطعات در ابعاد نانو می باشد.

شکستن اندازه ها تا ابعاد نانومتری

 

لیتوگرافی یک واژه یونانی است که از دو قسمت لیتوس (Lithos) به معنای سنگ و گرافی  (Graphia)به معنای نوشتن و حکاکی کردن، تشکیل شده است. با ترجمه کلمه به کلمه این واژه به صورت حکاکی بر روی سنگ معنی می شود. این روش شامل تشکیل یک طرح لیتوگرافی از یک الگو روی یک ماده الکترونیک و انتقال آن طرح به ماده‌ای دیگر جهت تولید یک ابزار الکترونیکی یا نوری می باشد.

 

تقسیم بندی روش های لیتوگرافی

تکنیک‌های لیتوگرافی را می‌توان به شیوه‌های گوناگون دسته‌بندی کرد. البته در طول زمان با پیشرفت ابزارها و ظهور فناوری‌های جدید، این تکنیک به صورت روش‌های بسیار پیچیده و دقیق به تحت عنوان نانولیتوگرافی، برای معماری در ابعاد مولکولی و نانو توسعه داده شده‌اند؛ به طوری که در دهه های اخیر از این روش به طور وسیع برای ساخت مدارهای مجتمع، ابزارهای ذخیره اطلاعات، سنسورهای مینیاتوریزه شده، سیستم های میکروالکترومکانیک (MEMS) و نانوالکترومکانیک (NEMS)  تراشه های زیستی استفاده می شود .

تکنیک های لیتوگرافی بر اساس ابزار مورد نیاز، روش انتقال تصویر و استراتژی الگوگذاری به دو روش تقسیم می‌شوند، که شامل نوشتن (حکاکی) مستقیم و یا انتقال طرح با استفاده از ماسک نوری با روش های متداول تابش و برخی روش های توسعه یافته می باشد.

روش اول تحت عنوان حکاکی ردیفی (Serial Writing) و روش دوم به عنوان روش های تکرار موازی (Parallel Replication) شناخته می شوند.

وقتی اشعه ماوراء بنفش به ماسک می خورد، نور از فواصل بین کروم رد می شود. عدسی طرح را روی یک لایه مقاوم نوری از جنس سیلیکون منعکس و کوچک می کند

روش فوتولیتوگرافی

فوتولیتوگرافی اساساً از عکاسی برگرفته شده است. در ابتدا باید فیلمی که هم اندازه با طرح نهایی برای ساخت است آماده شود. این طرح نقشه بخشی از مدارهای ریزتراشه را در خود دارد. فیلم به منزله یک ماسک یا نقاب است که برای انتقال طرح به فلزات و نیمه رساناهای یک ریزتراشه استفاده می شود. اما این کار چگونه ممکن است انجام شود؟ روزانه هزاران مهر برای تایید انجام یک کار روی کاغذ می خورد. اگر لایه رنگی مهر روی کاغذ را به منزله یک ساختار ظریف نانومتری در نظر بگیریم، این مهر می تواند برای تولید یک صفحه نانومتری بارها روی یک سطح مناسب بخورد. این تشریح ساده ای از روش نانولیتوگرافی است. همان طور که در مورد عکاسی صادق است، ساخت یک فیلم ممکن است دشوار باشد، اما تکثیر آن راحت است، چون فیلم می تواند بارها استفاده شود. بنابراین چنین فرآیندی به دو مرحله تفکیک می شود: آماده سازی فیلم که یک بار انجام می شود اما کند و گران است و استفاده از فیلم برای ساخت نمونه های تکراری که سریع و ارزان است.

شکستن اندازه ها تا ابعاد نانومتری

مراحل استفاده از این روش

1. اشعه لیزر طرح مدار را روی لایه حساس به نور پلیمری که روی یک لایه کرومی و یک بستر شیشه ای قرار دارد می نویسد بخش هایی از پلیمر توسط لیزر برداشته می شود.

2. بخش هایی از لایه کرومی نیز با برداشتن پلیمر برداشته می شود. به این ترتیب فیلم یا ماسک ساخته می شود که شبیه نگاتیو در فیلم عکاسی است.

3. وقتی اشعه ماوراء بنفش به ماسک می خورد، نور از فواصل بین کروم رد می شود. عدسی طرح را روی یک لایه مقاوم نوری از جنس سیلیکون منعکس و کوچک می کند.

4.  بخش های در معرض نور از ماده حساس به نور برداشته می شود. این طرح مینیاتوری روی صفحات سیلیکونی قابل تکرار است.

 

   ادامه دارد...

 

مریم نایب زاده

بخش دانش و زندگی تبیان


منبع: edu.nano،  nanoscience، azonano،nano

کتاب آشنایی با فناوری نانو (کاربردها)2، سلیمی، طاهری، احمدوند

کتاب کاربرد نانوتکنولوژی در بیولوژی و علوم پزشکی، طهماسب پور، بی پروا، اصفهانیان

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین