Stencil lithography
સ્ટેન્સિલ લિથોગ્રાફી એ નેનોમીટર કદના છિદ્ર સાથે નેનોસ્ટેન્સિલ, સ્ટેન્સિલ (શેડો માસ્ક) નો ઉપયોગ કરીને નેનોમીટર સ્કેલ પેટર્ન બનાવવાની એક નવીન પદ્ધતિ છે. તે પ્રતિકાર વિનાની, સરળ, સમાંતર નેનોલિથોગ્રાફી પ્રક્રિયા છે, અને તેમાં સબસ્ટ્રેટ્સની કોઈ ગરમી અથવા રાસાયણિક સારવાર (પ્રતિકાર આધારિત તકનીકોથી વિપરીત) શામેલ નથી. સ્ટેન્સિલ લિથોગ્રાફીનો ઇતિહાસ સૌપ્રથમ 1959માં એસ. ગ્રે અને પી. કે. વેઇમર દ્વારા માઇક્રો-સ્ટ્રક્ચરિંગ તકનીક તરીકે વૈજ્ઞાનિક જર્નલમાં નોંધવામાં આવ્યો હતો. ધાતુના સંચય દરમિયાન તેઓ લાંબા ખેંચાયેલા ધાતુના વાયરનો છાયા માસ્ક તરીકે ઉપયોગ કરતા હતા. વિવિધ સામગ્રીઓનો પટલ તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે, જેમ કે ધાતુઓ, સી, સિક્સએનવાય અને પોલિમર. આજે સ્ટેન્સિલના છિદ્રને સંપૂર્ણ 4 "વેફર સ્કેલ પર પેટા-માઇક્રોમીટર કદ સુધી ઘટાડી શકાય છે. આને નેનોસ્ટેન્સિલ કહેવામાં આવે છે. લેસર ઇન્ટરફિયરન્સ લિથોગ્રાફી (એલઆઇએલ), ઇલેક્ટ્રોન બીમ લિથોગ્રાફી અને ફોકસ્ડ આયન બીમ લિથોગ્રાફીનો ઉપયોગ કરીને નેનો-સ્કેલ સ્ટેન્સિલ એપર્ચર બનાવવામાં આવ્યા છે. પ્રક્રિયાઓ સ્ટેન્સિલ લિથોગ્રાફીનો ઉપયોગ કરીને ઘણી પ્રક્રિયાઓ ઉપલબ્ધ છેઃ સામગ્રી જમા અને કોતરણી, તેમજ આયનોનું આરોપણ. વિવિધ પ્રક્રિયાઓ માટે વિવિધ સ્ટેન્સિલની જરૂરિયાતો જરૂરી છે, દા. ત. કોતરણી માટે સ્ટેન્સિલની પાછળની બાજુએ એક વધારાનું કોતરણી-પ્રતિરોધક સ્તર (જો પટલની સામગ્રી કોતરણીની પ્રક્રિયા પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોય તો) અથવા આયન પ્રત્યારોપણ માટે સ્ટેન્સિલની પાછળની બાજુએ વાહક સ્તર. સ્ટેન્સિલ લિથોગ્રાફી સાથે ઉપયોગમાં લેવાતી મુખ્ય જમા કરવાની પદ્ધતિ ભૌતિક વરાળ જમા કરવાની છે. આમાં થર્મલ અને ઇલેક્ટ્રોન બીમ ભૌતિક વરાળ જમા, મોલેક્યુલર બીમ એપિટેક્સ, સ્પટરિંગ અને પલ્સ્ડ લેસર જમા સામેલ છે. સામગ્રીનો પ્રવાહ જેટલો વધુ દિશાસૂચક હોય છે, તેટલું વધુ સચોટ પેટર્ન સ્ટેન્સિલમાંથી સબસ્ટ્રેટમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. ઈચિંગ પ્રતિક્રિયાશીલ આયન ઈચિંગ આયનીકૃત, ત્વરિત કણો પર આધારિત છે જે સબસ્ટ્રેટને રાસાયણિક અને ભૌતિક બંને રીતે ઈચિંગ કરે છે. આ કિસ્સામાં સ્ટેન્સિલનો ઉપયોગ સખત માસ્ક તરીકે થાય છે, જે સબસ્ટ્રેટના ઢંકાયેલા પ્રદેશોનું રક્ષણ કરે છે, જ્યારે સ્ટેન્સિલના છિદ્ર હેઠળના સબસ્ટ્રેટને કોતરવામાં આવે છે. આયન પ્રત્યારોપણ અહીં પટલની જાડાઈ પટલ સામગ્રીમાં આયનોના પ્રવેશની લંબાઈ કરતાં વધારે હોવી જોઈએ. આયનો પછી માત્ર સ્ટેન્સિલ એપર્ચર હેઠળ જ સબસ્ટ્રેટમાં રોપવામાં આવશે. સ્ટેન્સિલ લિથોગ્રાફીની કામગીરીના ત્રણ મુખ્ય પ્રકારો છેઃ સ્થિર, અર્ધ-ગતિશીલ અને ગતિશીલ. જ્યારે ઉપર વર્ણવેલ તમામ પ્રક્રિયાઓ સ્થિર પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને સાબિત કરવામાં આવી છે (સ્ટેન્સિલ સામગ્રી અથવા આયન પ્રક્રિયા દરમિયાન સબસ્ટેટની તુલનામાં આગળ વધતું નથી), બિન-સ્થિર સ્થિતિઓ (અર્ધ-ગતિશીલ) માટે માત્ર આયન પ્રત્યારોપણ દર્શાવવામાં આવ્યું છે. સ્થિર સ્ટેન્સિલ સ્થિર સ્થિતિમાં, સ્ટેન્સિલને સંરેખિત કરવામાં આવે છે (જો જરૂરી હોય તો) અને સબસ્ટ્રેટ સાથે નિશ્ચિત કરવામાં આવે છે. સ્ટેન્સિલ-સબસ્ટ્રેટ જોડી બાષ્પીભવન/કોતરણી/આયન પ્રત્યારોપણ મશીનમાં મૂકવામાં આવે છે, અને પ્રક્રિયા પૂર્ણ થયા પછી, સ્ટેન્સિલને હવે પેટર્નવાળા સબસ્ટ્રેટમાંથી સરળતાથી દૂર કરવામાં આવે છે. અર્ધ-ગતિશીલ સ્ટેન્સિલ અર્ધ-ગતિશીલ સ્થિતિમાં (અથવા પગલું-અને-પુનરાવર્તન), સ્ટેન્સિલ શૂન્યાવકાશને તોડ્યા વિના, થાપણો વચ્ચે સબસ્ટ્રેટની તુલનામાં આગળ વધે છે. ગતિશીલ સ્ટેન્સિલ ગતિશીલ સ્થિતિમાં, સ્ટેન્સિલ જમા દરમિયાન સબસ્ટ્રેટની સાપેક્ષમાં આગળ વધે છે, જે સ્થિર સામગ્રી જમા દર દરમિયાન સ્ટેન્સિલની ગતિને બદલીને ચલ ઊંચાઈ રૂપરેખાઓ સાથે પેટર્નના બનાવટને મંજૂરી આપે છે. એક-પરિમાણમાં ગતિ માટે, જમા થયેલ સામગ્રીમાં કન્વોલ્યુશન દ્વારા આપવામાં આવેલી ઊંચાઈ રૂપરેખા હોય છે જ્યાં માસ્ક સમાંતર સ્થિતિ પર રહે છે, અને તે સતત જમા થવાનો દર છે. તે ઊંચાઈની રૂપરેખા રજૂ કરે છે જે સ્થિર સ્થિર માસ્ક (કોઈપણ અસ્પષ્ટતા સહિત) દ્વારા ઉત્પન્ન થશે. 10nm જેટલા નાના પ્રોગ્રામેબલ-ઊંચાઈના નેનોસ્ટ્રક્ચરનું ઉત્પાદન કરી શકાય છે. પડકારો તે એક બહુમુખી તકનીક હોવા છતાં, સ્ટેન્સિલ લિથોગ્રાફી દ્વારા સંબોધવામાં આવતા હજુ પણ ઘણા પડકારો છે. સ્ટેન્સિલ દ્વારા ડિપોઝિશન દરમિયાન, સામગ્રી માત્ર છિદ્ર દ્વારા સબસ્ટ્રેટ પર જ નહીં પરંતુ છિદ્રની આસપાસ અને અંદર સહિત સ્ટેન્સિલની પાછળની બાજુ પર પણ જમા થાય છે. આ અસરકારક છિદ્રના કદને જમા કરેલી સામગ્રીના પ્રમાણસરની રકમ દ્વારા ઘટાડે છે, જે આખરે છિદ્ર બંધ થવા તરફ દોરી જાય છે. સ્ટેન્સિલથી સબસ્ટ્રેટમાં પેટર્ન ટ્રાન્સફરની ચોકસાઈ ઘણા પરિમાણો પર આધારિત છે. સબસ્ટ્રેટ પર સામગ્રીનો ફેલાવો (તાપમાન, સામગ્રીનો પ્રકાર, બાષ્પીભવન કોણના કાર્ય તરીકે) અને બાષ્પીભવનની ભૌમિતિક રચના એ મુખ્ય પરિબળો છે. બંને પ્રારંભિક પેટર્નના વિસ્તરણ તરફ દોરી જાય છે, જેને બ્લરિંગ કહેવાય છે. માઇક્રોસીસ્ટેમ્સ વોલ્યુમમાં લિથોગ્રાફી સંદર્ભ શ્રેણી પણ જુઓ. 20: માર્ક એન્ટોનિયસ ફ્રેડરિક વાન ડેન બૂગાર્ટ, "સ્ટેન્સિલ લિથોગ્રાફીઃ અદ્યતન માઇક્રો-અને નેનોપેટર્નિંગ માટે એક પ્રાચીન તકનીક", 2006,8,182 પી.; બાહ્ય કડીઓ http://lmis1.epfl.ch/page-34708-en.html http://www.advantechus.com http://www.microlitho.com લિથોગ્રાફી (માઇક્રોફેબ્રિકેશન)