• risoluzione: minimi caratteristica riportata sul substrato
• registrazione: registrare i pattern per replicarli
• volume di produzione: numero di dispositivi o area lavorata all'ora
  Per avere volumi di produzione maggiori devo avere risoluzioni minori e viceversa.

• resist positivi: aumentano la solubilità nelle zone irraggiate, che vengono poi rimosse
• resist negativi: vengono induriti dalla radiazione, viene tolta la parte non irraggiata.

2: Deposizione del resist

• SPIN COATING: utilizza una spin coater; il wafer viene ancorato al supporto tramite il vuoto, si inserisce il resist e si mette in rotazione il supporto (prima più piano per spargere il resist e poi veloce per appiattire il film); lo spessore del resist dipende da quanto viene depositato, dal tipo di solvente e dal tempo di rotazione; se il volume deposto è troppo si creano effetti di bordo.
• SPRAY COATING: il substrato viene messo sotto un ugello ad ultrasuoni da cui escono droplet di resist; permette rivestimenti più omogenei, si hanno meno stress residui e si spreca meno materiale ma sono più spessi; esiste la variante dell' electro spray coating che prevede una tensione tra substrato e ugello
  -MENISCUS COATING: sfrutta il menisco che si crea quando l'adesione del liquido al substrato è maggiore della forze di coesione del liquido stesso; il fotoresist viene fatto passare attraverso un tubo poroso con flusso laminare; si possono rivestire grandi aree, no difetti di bordo, ricircolo del resist.
• ELECTRODEPOSITION: permette di rivestire totalmente il wafer, che viene immerso in una soluzione con particelle cariche di fotoresist; viene applicata una tensione e le particelle si muovono verso il substrato di carica opposta.
• DIP COATING: immersione del substrato nella soluzione del resist e poi tolto con velocità costante; si possono rivestire substati di ogni forma ma è poco controllabile
• ROLLER COATING: il rivestimento può avvenire su un solo lato o su entrambi, si ha il roller di supporto (che muove il substrato), l'application roller (che deposita il resist) e il doctor roller; più utilizzata a livello industriale.
• CURTAIN COATING: il reservoir di resist viene fatto passare attraverso una fessura e il substrato viene messo in movimento; si riveste solo un lato e la distanza tra fessura e substrato è tale da permettere un'evaporazione del solvente
• EXTRUSION COATING: il resist passa per la testa di estrusione e un ugello, che viene posizionato molto vicino al substrato; permette di rivestire substrati di grandi dimensione e un range di spessori elevato.

3: Soft baking
Trattamento termico leggero per stabilizzare il resist, per 3 motivi:

• eliminare il solvente lesivo (riduzione spessore)
• eliminare eventuali tensioni residue
• aumentare l'adesione tra resist e substrato
  Bisogna fare attenzione a non essere troppo aggressivi altrimenti si danneggia il materiale fotosensibile

5: Sviluppo
Questo step serve per rimuovere una parte del resist:

• processi di sviluppo bagnati - si immerge il campione in soluzione, eventualmente con agitazione meccanica o termica
• sviluppo a secco - all'interno di un reattore al plasma vuoto, in cui si utilizza l'ossigeno, che impattando con il resist lo rende volatile

6: Post baking
trattamento termico più aggressivo per eliminare il solvente residuo. Aumenta la resistenza del resist agli attacchi chimico-fisici a cui può essere sottoposto nelle fasi successive. Anche in questo caso può causare una riduzione dello spessore.

7: Deposizione/Etching
L'etching prevede asportazione di materiale dal substrato.
La deposizione invece comporta un'aggiunta di materiale.
i trattamenti hanno efficacia solo dove non è presente il resist.
Nell'ultima fase, detta di stripping viene tolto il resist

• stripping wet: si immerge il campione in soluzioni di acidi forti o nella soluzione piragna.
• stripping da asciutto: plasma a vuoto con ossigeno.

1: Pulizia del wafer
Le litografie vengono effetuate in camere bianche, con atmosfera controllata. La pulizia serve ad evitare residui di solvente e organici che riducono poi l'adesione tra resist e substrato.

• dry cleaning: si utilizzano gas, plasma, trattamenti termici o meccanici (meno scalabili a livello industriale)
• wet cleaning: più utilizzati ma le soluzioni sono tossiche e lo smaltimenti è problematico (RCA1 RCA2)

Maschera e resist dovranno essere sensibili ai raggi X; essi hanno una lunghezza tra 10nm e 1 pm e sono radiazioni ionizzanti

• raggi X molli: lunghezza d'onda > 0,1 nm (diagnostica)
• raggi X duri: lunghezza < 0,1 nm (terapia oncologica)

Differenze dalla tradizionale

• i raggi X hanno lunghezza d'onda minore
• effetti di diffrazione minori e risoluzione maggiore
• tencica di produzione 1:1 (si usa solo in prossimità)
• richiede maschere ad alta precisione
• esistono 3 sorgenti di raggi X: tubi radiogeni, laser plasma, sincrotroni.

Caratteristiche ideali del resist

• elevata sensibilità ai raggi X
• garaantire elevata risoluzione
• essere resistente all'etching
• avere stabilità termica

• il più utilizzato è il PMMA (plexiglass) che è un resist positivo

  
  

• generalmente i resist negativi per litografia a raggi X hanno sensibilità maggiore

Fabbricazione della maschera

• zona assorbente: materiali con elevato numero atomico (oro, tungsteno)
• zone trasparenti: titanio o silicio
  Sono solitamente con litografia a particelle cariche.
  C'è un wafer di silicio, trasparente ai raggi X, che viene rivestito da uno strato d'oro a sua volta rivestito da un resist (PMMA); attraverso un fascio di elettromi si scolpisce lo strato di PMMA; si passa a un etching ionico (sistema al plasma con ioni di Argon), l'etching fisico fa sì che l'oro venga rimosso solo dove prima era stato asportato il resist; fase di stripping in cui si toglie il PMMA; si ottiene la maschera composta da uno strato di silicio e varie zone di oro

hot embossing
Stampaggio per compressione in cui si scalda uno strato di materiale polimerico sopra la sua temperatura di transizione vetrosa Tg e viene compresso tra lo stampo e un supporto; il sistema viene poi raffreddato.

injection molding
Il materiale viene fuso e iniettato con velocità e pressione costanti all'interno dello stampo che è stato scaldato; viene poi raffreddato e rimosso dallo stampo.

• utilizzata principalmente con i sistemi di direct writing
• crea pattern e geometrie estramamente precise usando elettroni ad alta energia
• elevata risoluzione
• è un'implementazione del microscopio a scansione elettronica SEM
• si hs una serie di condensatori e lenti che cinvogliano il fascio alla maschera
• gli elettroni di scattering fanno sì che il resist non si tagli in modo netto (proximity effect)

• direct writing: la geometria disegnata sul CAD viene riportata dal fascio sul resist, senza usare maschere
• projection system: si utilizza una maschera
• sia per ioni che elettroni serve il vuoto per funzionare

• raster scanning: il fascio di elettroni scansiona tutto il substrato e viene schermato nelle zone in cui non deve colpirlo
• vector scanning: il fascio viene movimentato, si ha un tempo inferiore perché impatta solo nelle zone richieste

col fascio di ioni si può fare anche imaging; quando il fascio di ioni convoglia sul campione si producono particelle che possono essere rilevate dal detector per ottenere l'immagine

Focused-ion-beam chemical-vapor-deposition (FIB-CVD)
Combina il fascio ionico con la deposizione chimica a vapore per depositare materiale.

• parte che rilascia il fascio ionico
• parte relativa al SEM
• dispositivo che permette di inserire un precursore di un gas
  
  

Con l'aggiunta della fase gassosa:

• miglioramento dell'etching, velocizzandolo
• etching selettivo (in base al gas)
• deposizione di materiali

Nanomanipolatori
Il sistema FIB può esssere unito al SEM: il fascio ionico crea il substratoe il sem permette di ottenere un'immagine in tempo reale di cosa sta succedendo al campione