Stencil lithography
स्टैंसिल लिथोग्राफी नैनोमीटर आकार के छिद्रों के साथ नैनोस्टैंसिल, स्टैंसिल (छाया मुखौटा) का उपयोग करके नैनोमीटर पैमाने के पैटर्न बनाने की एक नई विधि है। यह एक प्रतिरोध-रहित, सरल, समानांतर नैनोलिथोग्राफी प्रक्रिया है, और इसमें सब्सट्रेट का कोई गर्मी या रासायनिक उपचार शामिल नहीं है (प्रतिरोध-आधारित तकनीकों के विपरीत)। स्टैंसिल लिथोग्राफी को पहली बार 1959 में एस. ग्रे और पी. के. वेइमर द्वारा एक सूक्ष्म-संरचना तकनीक के रूप में एक वैज्ञानिक पत्रिका में रिपोर्ट किया गया था। उन्होंने धातु के जमाव के दौरान छाया मास्क के रूप में लंबे फैले धातु के तारों का उपयोग किया। विभिन्न सामग्रियों का उपयोग झिल्ली के रूप में किया जा सकता है, जैसे धातु, सी, सिक्सएनवाई और पॉलिमर। आज स्टैंसिल एपर्चर को पूर्ण 4 "वेफर पैमाने पर उप-माइक्रोमीटर आकार तक बढ़ाया जा सकता है। इसे नैनोस्टैंसिल कहा जाता है। नैनो-स्केल स्टैंसिल एपर्चर को लेजर इंटरफेरेंस लिथोग्राफी (एल. आई. एल.), इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी और केंद्रित आयन बीम लिथोग्राफी का उपयोग करके बनाया गया है। प्रक्रियाएं स्टैंसिल लिथोग्राफी का उपयोग करके कई प्रक्रियाएं उपलब्ध हैंः सामग्री निक्षेपण और नक़्क़ाशी, साथ ही आयनों का प्रत्यारोपण। विभिन्न प्रक्रियाओं के लिए अलग-अलग स्टैंसिल की आवश्यकताएं आवश्यक हैं, जैसे कि नक्काशी के लिए स्टैंसिल के पीछे की ओर एक अतिरिक्त नक्काशी प्रतिरोधी परत (यदि झिल्ली सामग्री नक्काशी प्रक्रिया के प्रति संवेदनशील है) या आयन प्रत्यारोपण के लिए स्टैंसिल के पीछे की ओर एक प्रवाहकीय परत। निक्षेपण स्टैंसिल लिथोग्राफी के साथ उपयोग की जाने वाली मुख्य निक्षेपण विधि भौतिक वाष्प निक्षेपण है। इसमें थर्मल और इलेक्ट्रॉन बीम भौतिक वाष्प निक्षेपण, आणविक बीम एपिटैक्सी, स्पटरिंग और स्पंदित लेजर निक्षेपण शामिल हैं। सामग्री का प्रवाह जितना अधिक दिशात्मक होता है, उतना ही सटीक पैटर्न को स्टैंसिल से सब्सट्रेट में स्थानांतरित किया जाता है। इचिंग प्रतिक्रियाशील आयन इचिंग आयनित, त्वरित कणों पर आधारित है जो रासायनिक और भौतिक रूप से सब्सट्रेट दोनों को खोदते हैं। इस मामले में स्टैंसिल का उपयोग एक कठोर मास्क के रूप में किया जाता है, जो सब्सट्रेट के ढके हुए क्षेत्रों की रक्षा करता है, जबकि स्टैंसिल एपर्चर के नीचे सब्सट्रेट को तराशने की अनुमति देता है। आयन प्रत्यारोपण यहाँ झिल्ली की मोटाई झिल्ली सामग्री में आयनों के प्रवेश की लंबाई से अधिक होनी चाहिए। आयनों को तब केवल स्टैंसिल एपर्चर के नीचे, सब्सट्रेट में प्रत्यारोपित किया जाएगा। स्टैंसिल लिथोग्राफी के संचालन के तीन मुख्य तरीके हैंः स्थिर, अर्ध-गतिशील और गतिशील। जबकि उपरोक्त सभी वर्णित प्रक्रियाओं को स्थिर मोड का उपयोग करके साबित किया गया है (स्टैंसिल सामग्री या आयन प्रसंस्करण के दौरान सब्सटेट के सापेक्ष नहीं चलता है), गैर-स्थिर मोड (अर्ध-गतिशील) के लिए केवल आयन प्रत्यारोपण दिखाया गया है। स्थिर स्टैंसिल स्थिर मोड में, स्टैंसिल को संरेखित किया जाता है (यदि आवश्यक हो) और एक सब्सट्रेट पर स्थिर किया जाता है। स्टैंसिल-सब्सट्रेट जोड़ी को वाष्पीकरण/इचिंग/आयन प्रत्यारोपण मशीन में रखा जाता है, और प्रसंस्करण के बाद, स्टैंसिल को अब पैटर्न वाले सब्सट्रेट से हटा दिया जाता है। अर्ध-गतिशील स्टैंसिल अर्ध-गतिशील मोड (या चरण-और-दोहराव) में, स्टैंसिल निर्वात को तोड़े बिना, जमाओं के बीच में सब्सट्रेट के सापेक्ष चलता है। गतिशील स्टैंसिल गतिशील मोड में, स्टैंसिल निक्षेपण के दौरान सब्सट्रेट के सापेक्ष चलता है, जो एक स्थिर सामग्री निक्षेपण दर के दौरान स्टैंसिल की गति को बदलकर परिवर्तनीय ऊंचाई प्रोफाइल के साथ पैटर्न के निर्माण की अनुमति देता है। एक-आयाम में गति के लिए, जमा की गई सामग्री में कन्वोलुशन द्वारा दी गई ऊंचाई प्रोफ़ाइल होती है जहां मास्क अनुदैर्ध्य स्थिति में रहने का समय होता है, और यह निरंतर निक्षेपण दर होती है। यह उस ऊंचाई प्रोफ़ाइल का प्रतिनिधित्व करता है जो एक स्थिर अचल मुखौटा (किसी भी धुंधलापन सहित) द्वारा उत्पादित किया जाएगा। प्रोग्रामेबल-हाइट नैनोस्ट्रक्चर 10एनएम जितना छोटा बनाया जा सकता है। चुनौती यह एक बहुमुखी तकनीक होने के बावजूद, स्टैंसिल लिथोग्राफी द्वारा अभी भी कई चुनौतियों का समाधान किया जाना बाकी है। स्टैंसिल के माध्यम से निक्षेपण के दौरान, सामग्री न केवल एपर्चर के माध्यम से सब्सट्रेट पर जमा होती है, बल्कि एपर्चर के आसपास और अंदर सहित स्टैंसिल के पीछे की ओर भी जमा होती है। यह प्रभावी छिद्र के आकार को जमा की गई सामग्री के समानुपाती मात्रा में कम कर देता है, जिससे अंततः छिद्र बंद हो जाता है। स्टैंसिल से सब्सट्रेट में पैटर्न हस्तांतरण की सटीकता कई मापदंडों पर निर्भर करती है। सब्सट्रेट पर सामग्री का प्रसार (तापमान, सामग्री के प्रकार, वाष्पीकरण कोण के कार्य के रूप में) और वाष्पीकरण की ज्यामितीय संरचना मुख्य कारक हैं। दोनों प्रारंभिक पैटर्न के विस्तार की ओर ले जाते हैं, जिसे ब्लरिंग कहा जाता है। माइक्रोसिस्टेमस खंड में लिथोग्राफी संदर्भ श्रृंखला भी देखें। 20: मार्क एंटोनियस फ्रेडरिक वैन डेन बूगार्ट, "स्टैंसिल लिथोग्राफीः उन्नत माइक्रो-और नैनोपैटर्निंग के लिए एक प्राचीन तकनीक", 2006,8,182 पी.; बाहरी लिंक http://lmis1.epfl.ch/page-34708-en.html http://www.advantechus.com http://www.microlitho.com लिथोग्राफी (माइक्रोफैब्रिकेशन)