Litografi, bir
şablondan (templat) özel bir yüzeye (polimer levha, yarıiletken substrat, v.s.)
ışık emisyonu (fotolitografi), X-ışınları (X-ışını litografisi), elektron/iyon
akışı (elektron-demeti/iyon-demeti litografi) uygulayarak, veya doğrudan
taramalı prob mikroskopi, atomik kuvvet mikroskopi veya kontakt baskı
metotlarıyla imaj (görüntü) transfer tekniğidir.
Tarihsel olarak bakıldığında litografi, düz bir taş yüzeyde
önceden hazırlanmış bir imaj veya
yazının kağıt üzerine transferinde uygulanan bir metottur. Günümüzde
‘litigrafi’ terimi bir imaj transfer teknolojisi olarak geniş bir anlam içerir.
Nanoteknoloji yönünden bakıldığında litografi, genellikle
mikroelektronik teknolojiyi işaret eder; işlem birkaç aşama içerir:
·
Bir silikon wafer (silikon devre levhası)
üzerine bir fotohassas polimer film (fotorezist) uygulanır.
·
Waferdeki film kaplama kurutulur ve
ışınlandırılır (uygun bir maskeyle)
·
Işınlandırılmış kaplama özel bir çözeltide
develope edilir (etch’leme)
·
Substrat üzerinde bir elektronik komponentlerin
fiziksel yapısı oluşur.
Son on yılda, "litografi" terimi sadece elektronik
devrelerin oluşturulması yöntemlrini değil, aynı zamanda nanoyapıların (veya
nanometre çözünürlüğe sahip görüntülerin) oluşturulma yöntemlerini tanımlamak
için de, yani daha geniş anlamda kullanılmaktadır; tipik bir örnek, bir maske
veya kaşe kullanılarak veya numune yüzeyine doğrudan etki ile görüntülerin
transferiyle (STM veya AFM litografi) bir subtrat üzerinde nanoyapılar
oluşturulmasıdır.
Litografik teknikleri optik, ultraviyole, X-ışını, elektron
demeti ve iyon demeti litografisi, holografik girişim litografisidir (ışık,
ultraviyole veya sinkrotron X-ışını radyasyonu kullanılarak
gerçekleştirilebilir).
Taramalı tünelleme mikroskopisi (STM) ile bir dizi
nanolitografik işlem gerçekleştirilebilir; yüzey modifikasyonu, numune üzerine
prob malzeme transferi ve tersi gibi ve bu, nanometrik litografik desenler
oluşturmayı mümkün kılar.
Litografi, atomik kuvvet mikroskobu (AFM) kullanılarak da
yapılabilir. Bu yaklaşımda, mikroskop probu yeterince büyük bir baskı kuvveti
ile substrat yüzeyinde hareket eder, böylece substrat (veya üstte bulunan
rezist) üzerinde çukurluklar (çizikler) şeklinde bir desen oluşturulur. Prob
üzerine basılması, numuneye akım puls girişi ile değiştirilebilir (bu durumda
darbe alanı ergitilir veya kısmen buharlaştırılır). Bu litografi yöntemi (nano
aşındırma), elektron/iyon demeti litografisine göre birçok avantaja sahiptir; örneğin
ilave prosese adımlarına (aşındırma, v.s.) gerek yoktur. Aynı zamanda bazı dezavantajları da
vardır; probun statik hareketi altında manivelanın (cantilever) tesadüfi
burulma eğilimi, görüntüde kenar kesikliklerine neden olabilir ve tarama işlemi
(nano-litografik işlemden önce ve sonra) görüntünün kesilme distorsiyonlarına
yol açar.
Dinamik AFM litografisi durumunda, aralıklı temas modunda
tarama sırasında probun titreşimiyle çöküntüler oluşur. Bu metot, görüntü
bozulması sorununu çözer (ve desenin yüzey üzerinde belirgin bir etki
yaratmadan görselleştirilmesini sağlar). Bu litografi, vektör veya raster
taramayla yapılır; metot, yüksek proses hızı sağlar, ancak litografi esnasında substrat
üzerine darbe kuvvetini değiştirmez. AFM litografinin önemli çeşitlerinden biri
anodik oksidasyon litografidir; sadece yüzeyin geometrik özelliklerini değil
aynı zamanda yerel elektriksel özelliklerini de değiştirmeyi mümkün kılar;
metot, iletken cantilevere bias voltaj uygulanmasıyla, doğrudan numunenin
altındaki yüzeydeki elektrokimyasal proseslerin uyarılması ve metal
tabakalarının oksitlenmesine dayanır. Böyle bir proseste prob ve numune yüzeyi
bir katot ve bir anot gibi hareket eder; ve büyüyrn anodik oksidin kalınlığı,
uygulanan elektrik potansiyelinin değiştirilmesiyle değiştirilebilir.
Litografide popüler diğer bir tip imprint (baskı)
litografidir; burada, kontak optik litografideki şablon (templat) ile aynı rolü
oynayan, nano-rölyefli bir kaşe (stamp) kullanılır. Kaşe, elektron ışını
litografisi ve anizotropik plazma-oyma (etch’leme) yöntemiyle üretilir.
Nanorölyef, yüksek sıcaklık ve yüksek basınç koşullarında substratı kaplayan
polimere ‘baskılanır’. Nanorölyefle polimer daha sonraki işlemlerde (örn. Hing,
implante etme, vb.) bir maske gibi davranır.
(Diğer: Elektron Demet
Litografi, Holografik İnterferens Litografi, İyon Demet Litografi, Nanobaskı Litografi,
Optik Litografi, Ultraviyole Litografi, X-Işını Litografi)
