Щамповането на функционални модели, по-малки от дължината на вълната на видимата светлина, изисква ниво на плоскост и термична стабилност, което конвенционалните етапи на метално нагряване не могат да поддържат. При литографията с наноотпечатък дори разширяването или изкривяването на нанометров-мащаб може да изкриви критичните характеристики на формата. Астъклокерамична нагревателна плоча наноимпринт литографиясистемата осигурява необходимата стабилност на размерите чрез комбиниране на материали с ултра-ниско термично разширение с прецизно контролирани архитектури за отопление.
Ултра{0}}стъкло-керамика с ниско разширение
Почти-промяна на измерението при топлина
Усъвършенстваните стъклокерамични -материали като Zerodur и Clearceram са проектирани специално за изключителна стабилност на размерите. Тези литиево-алумосиликатни стъклени-керамики са обработени за постигане на коефициент на топлинно разширение (CTE), близък до нула в определен работен диапазон.
За Zerodur (Schott) коефициентът на топлинно разширение обикновено е:
CTE=0±0,007×10−6 /∘C\\mathrm{CTE}=0 \\pm 0,007 \\пъти 10^{-6} \\, /^{\\circ}\\mathrm{C}CTE=0±0,007×10−6/∘C
Това свръх-поведение на разширение гарантира, че дори при нагряване до температури на процеса на наноотпечатване, обикновено в диапазона 100–200 градуса, отклонението на размерите остава почти незначително.
Плочата е твърд блок с почти-перфектна термична неподвижност, запазвайки геометрията си дори при термични цикли.
Роля в наноимпринтната литография
Запазване на прецизността на суб{0}}микронния шаблон
Наноимпринт литографията разчита на механично натискане на шарена форма в резистентния слой върху силиконова пластина. Всяко термично изкривяване в етапа на поддържане на матрицата директно се превръща в несъответствие на модела или деформация на характеристиките.
Стъклокерамичните нагревателни плочи осигуряват:
Изключителна плоскост на повърхността (част от дължината на вълната на светлината)
Минимална термична деформация по време на цикли на нагряване
Стабилна механична опора за отпечатъчни форми
Равномерно разпределение на топлината по повърхностите- на вафли
Тази стабилност е от съществено значение за поддържане на точността на характеристиките в суб{0}}микронен и нанометров-мащаб.
Методи за интегриране на отопление
Вградени системи за термичен контрол
Въпреки че основният материал е присъщо термично стабилен, все пак трябва да се приложи контролирано нагряване за обработка на отпечатъка.
Обичайните реализации за отопление включват:
Тънко{0}}резистивни нагреватели, интегрирани в керамичната повърхност
Залепени метални задни-плочи с патронни нагреватели
Много{0}}зонални отоплителни масиви за равномерно регулиране на температурата
Тези системи са предназначени да гарантират:
Хомогенно разпределение на температурата
Ниски термични градиенти през плочата
Минимално механично изкривяване по време на цикли на нагряване
Комбинацията от прецизно нагряване и ултра{0}}стабилен субстратен материал позволява повтаряща се репликация на наноструктура.
Оптичен-степен плоскост на повърхността
Критичен за еднородността на контакта с вафли
Стъклокерамичните нагревателни плочи могат да бъдат полирани до изключително високи спецификации за плоскост, често доближаващи оптична{1}}прецизност.
Това ниво на плоскост гарантира:
Равномерно разпределение на налягането по време на отпечатване
Постоянна устойчивост на деформация през пластината
Намалена плътност на дефектите в шарени слоеве
Подобрена точност на подравняване между формата и субстрата
Дори дребни повърхностни неравности биха могли да доведат до промени в дълбочината на отпечатъка, правейки ултра-плоските субстрати от съществено значение за-нанопроизводството с висок добив.
Бележка за процеса: Чистота на повърхността
Изискване-за работа без частици
Наноимпринт литографията е силно чувствителна към повърхностно замърсяване.
Всички частици, уловени между формата и вафлата, могат да доведат до:
Локализирани дефекти на отпечатъка
Изкривяване на модела
Повреда на субстрата
Загуба на добив при производството на полупроводници
Следователно са необходими строги протоколи за работа в чисти помещения. Процесите за почистване на повърхността обикновено включват:
Изключително чисто почистване с разтворител
Плазмено почистване за отстраняване на органични остатъци
Филтриране на частици в производствени среди
Поддържането на чиста повърхност-без дефекти е също толкова важно, колкото поддържането на термична стабилност.
Топлинни и механични предимства
Стабилност чрез термичен цикъл
По време на повтарящи се цикли на нагряване и охлаждане стъкло{0}}керамичните нагревателни плочи поддържат структурната цялост много по-добре от металните алтернативи.
Основните предимства включват:
Незначително несъответствие на топлинното разширение с инструменталната екипировка
Намалено механично напрежение по време на цикли на нагряване
Дългосрочна повторяемост на размерите-
Минимално отклонение на калибрирането във времето
Тези свойства са особено важни в среда за високо-прецизно производство на полупроводници, където повторяемостта на процеса е от съществено значение.
Произход и материално наследство
От телескопични огледала до нанофабрикации
Материали като Zerodur първоначално са разработени за огледала на астрономически телескопи, където стабилността на размерите при температурни промени е от съществено значение за поддържане на оптична точност върху големи структури.
Това наследство се превръща директно в литография с наноотпечатъци, където подобни изисквания съществуват в много по-малък мащаб:
Изключителна плоскост
Топлинна неутралност
Дългосрочна стабилност на размерите-
Същите принципи на науката за материалите, които поддържат-наблюдение в дълбокия космос, сега поддържат репликация на наномащабни модели.
Заключение
Ултра{0}}плоските стъклени-керамични нагревателни плочи с ниско-разширяване представляват основополагаща позволяваща технология за литография с нанопечат. Чрез комбиниране на почти-нулево топлинно разширение с оптична-плоскост на повърхността и прецизно контролирани системи за нагряване, тези субстрати осигуряват изключително стабилна платформа за възпроизвеждане на наномащабни модели с висока прецизност.
При нанопроизводството на полупроводници, литографската система за наноотпечатване на стъклокерамична нагревателна плоча функционира като най-добрата термично безшумна наковалня, гарантираща, че механичните и термичните изкривявания не компрометират точността на модела.
Тъй като геометрията на устройството продължава да се свива, значението на стабилността на размерите продължава да нараства. Най-малките структури в съвременната технология зависят от инструментите с най-стабилни размери, а стъклокерамиката с ултра-ниско разширение-се позиционира в основата на това изискване.
