Nanolitografi är ett tekniskt område inom nanoteknik relaterat till utvecklingen (etsning, skrivning, tryckning) av strukturer i nanoskala. Översatt från grekiska kan detta ord delas in i tre delar: "nano" - en dvärg, "lit" - en sten och "grafisk" - att skriva eller "små bokstäver på en sten." Idag har ordet utvidgats till att omfatta design av strukturer i intervallet 10 −9 till 10 −6 meter eller strukturer i nanometerområdet. Faktum är att detta fält är ett derivat av litografi, som endast täcker mycket mindre strukturer. Alla nanolitografiska metoder kan delas in i två kategorier: de som etsar bort molekyler och lämnar den önskade strukturen, och de som direkt skriver den önskade strukturen på ytan (liknande hur en 3D-skrivare skapar en struktur).
Området nanolitografi uppstod från behovet av att öka antalet transistorer i en integrerad krets för att följa Moores lag . Även om litografiska tekniker har använts sedan slutet av 1700-talet, tillämpades ingen av dem på strukturer i nanoskala förrän i mitten av 1950-talet. Med utvecklingen av halvledarindustrin har efterfrågan på teknologier som gör det möjligt att skapa strukturer i mikro- och nanoskala ökat kraftigt. Fotolitografi tillämpades först på dessa strukturer 1958, när nanolitografins era anlände [1] . Sedan dess har fotolitografi blivit den mest kommersiellt framgångsrika tekniken, som kan producera mönster med egenskaper som är mindre än 100 nanometer [2] . Det finns flera metoder förknippade med detta område, var och en för olika ändamål inom medicin- och halvledarindustrin. Genombrott inom detta område bidrar avsevärt till utvecklingen av nanoteknik och är av allt större betydelse idag, när efterfrågan på allt mindre datachips växer. Ytterligare forskningsområden är fältets fysiska begränsningar, energiskörd och fotonik .
Optisk litografi (eller fotolitografi) är en av de viktigaste och mest utbredda metoderna inom nanolitografi. Optisk litografi innehåller flera viktiga derivattekniker, som alla använder mycket korta våglängder av ljus för att ändra lösligheten hos vissa molekyler, vilket får dem att läcka ut i lösning och lämna den önskade strukturen. Vissa optiska litografitekniker kräver användning av vätskesänkning och en mängd olika upplösningsförbättringstekniker såsom fasskiftmasker (PSM) och närhetskorrigering . Några av teknikerna som ingår i denna svit använder multifotonlitografi , röntgenlitografi , ljusinteraktionsnanolithografi (LCM) och extrem ultraviolett litografi (EUVL) [2] . Denna senare teknik anses vara den viktigaste nästa generationens litografiteknik på grund av dess förmåga att skapa strukturer med 30 nanometer precision.
Elektronstrålelitografi (EBL) eller Direct Write Electron Beam Lithography (EBDW) skannar en yta belagd med en elektronkänslig film eller resist (som PMMA eller HSQ ) med en fokuserad elektronstråle för att rita anpassade 3D-former. Genom att variera resistens löslighet och sedan selektivt avlägsna materialet genom nedsänkning i lösningsmedel uppnåddes upplösningar på mindre än 10 nm. Denna form av direktskrivande masklös litografi har hög upplösning och låg bandbredd, vilket begränsar användningen av elektronstrålar med en kolumn för fotomasktillverkning , tillverkning av halvledarenheter med låg volym samt forskning och utveckling. Flerelektronstrålemetoder syftar till att öka produktiviteten vid massproduktion av halvledare.
EBL kan användas för selektiv proteinnanomönster på ett fast substrat, designat för ultrakänsliga sensorer [3] .
Skanningsproblitografi (SPL) är en annan uppsättning tekniker för att skapa ett mönster på nanometerskala ner till enskilda atomer med hjälp av skanningssonder , antingen genom att etsa bort oönskat material eller genom att direkt skriva nytt material på ett substrat. Några av de viktiga teknikerna i denna kategori inkluderar pennanolitografi , termokemisk nanolitografi , termisk avsökningssondlitografi och lokal oxidationsnanolithografi . Pennanolitografi är den mest använda av dessa metoder [4] .
Nanoimprint lithography (NIL) och dess varianter såsom Step-and-Flash Imprint Lithography och Laser Assisted Directed Imprint (LADI) är lovande replikeringstekniker i nanoskala där mönster skapas genom mekanisk deformation av imprint-resist, vanligtvis monomera eller polymera enheter. polymerisera under inverkan av värme eller ultraviolett strålning under utskrift. Denna metod kan kombineras med kontakttryck och kallsvetsning . Nanoimprint litografi gör det möjligt att skapa mallar med en noggrannhet på upp till 10 nm.