Φυσική: Κρούσεις και Ιοντισμός

139 Questions

Ποια είναι η χημική αντίδραση που συμβαίνει όταν έχουμε επανασύνδεση-διασπαστική επανασύνδεση;

𝑒 − + 𝑆𝐹6 → 𝑆𝐹6 −

Ποια από τις παρακάτω είναι εφαρμογή του CVD με την βοήθεια πλάσματος;

PECVD –το παράδειγμα των λεπτών υμενίων Si

Ποια είναι η θερμοκρασία υποστρώματος κατά τη διαδικασία του PECVD;

200 oC

Ποια είναι η χημική ουσσία που χρησιμοποιείται ως πρόδρομη ένωση στο PECVD;

Σιλάνιο (SiH4)

Ποια είναι η επίδραση της προσθήκης διβοράνης (B2H6) στο ρυθμό εναπόθεσης;

Μεγάλη αύξηση

Ποια είναι η διαδικασία που λαμβάνει χώρα κατά τη διαδικασία εναπόθεσης;

Συνέχιση πυρηνοποίησης και επώασης

Ποια είναι η επιφανειακή μεταβολή που μπορεί να συμβεί σε ένα υλικό κατά τη διαδικασία sputtering;

Αμορφοποίηση

Ποια είναι η χρήση της τεχνικής sputtering;

Καθαρισμό επιφανειών και εναπόθεση υμενίων

Ποια είναι η διαδικασία που λαμβάνει χώρα όταν οι ιόντες βομβαρδίζουν το στόχο;

Απελευθέρωση ουδετέρων ατόμων

Ποια είναι η εκπομπή που λαμβάνει χώρα κατά τη διαδικασία sputtering;

Εκπομπή δευτεροετών ηλεκτρονίων

Ποια είναι η χαρακτηριστική ιδιότητα του υλικού που προκύπτει από τη διαδικασία εναπόθεσης;

Κρυσταλλικότητα

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ DC sputtering και RF sputtering;

Η χρήση διαφορετικού είδους υλικών λόγω αγωγιμότητας

Ποια είναι η λειτουργία του πλάσματος στο DC sputtering;

Το πλάσμα δημιουργεί ιόντα, ηλεκτρόνια και άτομα

Ποια είναι η λειτουργία των θετικών ιόντων στο DC sputtering;

Προσπίπτουν στη άνοδο

Ποια είναι η χρήση του αδρανή αερίου στο DC sputtering;

Για την δημιουργία του πλάσματος

Ποια είναι η χρήση της τεχνικής DC sputtering;

Για την εναπόθεση αγώ gimων υλικών

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του στόχου και του υποστρώματος;

Το στόχο είναι το υλικό προς εναπόθεση

Ποια από τις παρακάτω εκκενώσεις χρησιμοποιείται για την παραγωγή πλάσμματος;

Ολες οι παραπάνω

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ χωρικής σύζευξης και επαγωγικής σύζευξης;

Η χωρική σύζευξη χρησιμοποιείται για υψηλής πίεσης ενώ η επαγωγική σύζευξη χρησιμοποιείται για χαμηλής πίεσης

Ποια είναι η αιτία για την έναρξη μιας εκκένωσης ή ηλεκτρικού τόξου;

Η ιονίωση του αερίου

Ποια είναι η σχέση μεταξύ της πίεσης και του μήκους του διακένου στην εξίσωση του Paschen;

Η τάση διάσπασης είναι ανάλογη της πίεσης και αντιστρόφου του μήκους του διακένου

Ποια είναι η συνθήκη για την αυτοσυντηρούμενη εκκένωση;

Ο ρυθμός ιονισμού του αερίου είναι ίσος με τις απώλειες τους στα τοιχώματα

Ποια είναι η εφαρμογή των εκκενώσεων;

Παραγωγή πλάσμματος για χρήση σε βιομηχανικές εφαρμογές

Πώς επηρεάζει η συνολική πίεση τη σύσταση της αέριας φάσης;

Ενισχύει τις δευτερογενείς αντιδράσεις

Ποια ρίζα οδηγεί συνήθως σε άμορφα υλικά με πολλές ατέλειες;

SiH2

Τι συμβαίνει όταν στο υμένιο δίνονται ενέργεια;

Ευνοείται η κρυσταλλικότητα

Πώς ονομάζεται η φάση επώασης πριν από τη φάση κρυσταλλοποίησης;

Incubation phase

Ποια είναι η διαδικασία που λείπει στην επιφάνεια;

Θέρμανση

Ποια είναι η κατάσταση του υδρογονωμένου πυριτίου;

Άμορφη

Ποιο είναι το βασικό χαρακτηριστικό της Λιθογραφίας Ακτίνων Χ;

Η χρήση μιας μάσκας που απορροφά τις ακτίνες Χ

Ποια είναι η περιοριστική παράμετρος της φωτολιθογραφίας;

Η ανάλυση

Ποια είναι η διαδικασία που χρησιμοποιείται στη Λιθογραφία Ακτίνων Χ;

Η διαδικασία υπό κενό

Ποια είναι η εφαρμογή της Λιθογραφίας Ακτίνων Χ;

Όλες οι παραπάνω

Ποια είναι η πηγή ακτίνων Χ που χρησιμοποιείται στη Λιθογραφία Ακτίνων Χ;

Πηγή Laser που προσπίπτει πάνω σε μια σταγόνα κασσιτέρου

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της Λιθογραφίας Ακτίνων Χ και της Λιθογραφίας Ακραίου Υπεριώδους;

Το μήκος κύματος των ακτίνων

Ποιος είναι ο τρόποςfuncτίων της νανολιθογραφίας Dip-pen (NDP);

Μικροσκοπία ατομικής δύναμης (AFM)

Ποια είναι η ιδιότητα της νανολιθογραφίας Dip-pen (NDP) που επιτρέπει τη χρήση πολλών μελανιών;

Μεγάλο πλήθος μελανιών

Ποια είναι η διαδικασία που χρησιμοποιείται για την εγγραφή μοτίβων στο υπόστρωμα;

Νανολιθογραφία Dip-pen (NDP)

Ποια είναι η ιδιότητα της εστιασμένης λιθογραφίας δέσμης ιόντων (FIBL);

Δημιουργεί μοτίβα στο υπόστρωμα ή απευθείας στο υλικό

Ποια είναι η διαδικασία εγχάραξης που πραγματοποιείται με έμβαψη σε υγρό διάλυμα;

Υγρή εγχάραξη

Ποια είναι η διαδικασία που χρησιμοποιείται για την δημιουργία βιουλικών;

Νανολιθογραφία Dip-pen (NDP)

Ποια είναι η διαδικασία που συμβαίνει όταν έχουμε χημική αντίδραση;

Χημική προσβολή

Ποια είναι η μονάδα του χρόνου στην οποία μετριέται ο ρυθμός εγχάραξης;

μm/min

Ποια είναι η μειονέκτημα της νανολιθογραφίας Dip-pen (NDP);

Ταχύτητα εγγραφής σειριακά

Ποια είναι η διαδικασία εγχάραξης που πραγματοποιείται με έκθεση σε πλάσμα;

Ξηρή εγχάραξη

Ποια είναι η διαδικασία που χρησιμοποιείται για εγχαράξεις πλήρους κάλυψης σε στρώματα πολυκρυσταλλικού Si;

Υγρή εγχάραξη

Ποια είναι η μονάδα του βαθμού ανισοτροπίας;

无

Ποια είναι η χημική αντίδραση που συμβαίνει κατά τη διάλυση του οξειδίου του πυριτίου;

𝑆𝑖 + 4𝐻𝑁𝑂3 → 𝑆𝑖𝑂2 + 2𝐻2 𝑂 + 4𝑁𝑂2

Πώς υπολογίζουμε τον μεσοσταθμικό ρυθμό εγχάραξης στρώματος Al;

Με τη μέση τιμή των ρυθμών εγχάραξης στο κέντρο και στα άκρα του δيسκίου

Ποιο είναι το αποτέλεσμα της υγρής χημικής εγχάραξης σε polisκρυσταλλικά υλικά;

Ανισότροπη εγχάραξη

Ποια είναι η χρησιμοποιούμενη χημική ουσσία για την διάλυση του στρώματος SiO2;

Υδροφθορικό οξύ (HF)

Ποια είναι η ομοιομορφία ρυθμού εγχάραξης για ένα δίσκο Si διαμέτρου 300nm;

4,4%

Ποια είναι η χημική αντίδραση που συμβαίνει όταν το νιτρικό οξύ οξειδώνει το Si;

𝑆𝑖 + 4𝐻𝑁𝑂3 → 𝑆𝑖𝑂2 + 2𝐻2 𝑂 + 4𝑁𝑂2

Ποια είναι η χημική αντίδραση που πραγματοποιείται κατά τη διαδικασία εναπόθεσης του SiO2;

SiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της υγρής και της ξηρής εγχάραξης;

Η υγρή εγχάραξη χρησιμοποιεί χημικά ενώσεων, ενώ η ξηρή εγχάραξη χρησιμοποιεί πλάσμα

Ποια είναι η εν tlakτική εγχάραξη;

Ανισοτροπική εγχάραξη

Ποια είναι η σχέση μεταξύ της ταχύτητας εγχάραξης και του μήκους των υποκοπών;

Η ταχύτητα εγχάραξης είναι αντιστρόφως ανάλογη του μήκους των υποκοπών

Ποια είναι η ένωση που δημιουργείται κατά τη διαδικασία εναπόθεσης του SiO2;

H2SiF6

Ποια είναι η χαρακτηριστική ιδιότητα της υγρής εγχάραξης;

Ισοτροπική εγχάραξη

Ποια είναι η περιοριστική παράμετρος της φωτολιθογραφίας;

Το αριθμητικό άνοιγμα του οπτικού συστήματος

Ποια είναι η μέθοδος λιθογραφίας η οποία χρησιμοποιεί δέσμη ηλεκτρονίων;

Λιθογραφία με δέσμη ηλεκτρονίων

Ποιός είναι ο τρόπος λει;oυργίας της Λιθογραφίας Ακτίνων Χ;

Ελεγχόμενη δέσμη ηλεκτρονίων

Ποια είναι η διαδικασία η οποία επαživει το πρόβλημα των μικρότερων δομών σε υποστρώματα;

Λιθογραφία με δέσμη ηλεκτρονίων

Ποια είναι η ιδιότητα των ηλεκτρονίων που τους επιτρέπει να έχουν υψηλότερη ανάλυση;

Το μικρότερο μήκος κύματος

Ποια είναι η πλεονεκτήματα της Λιθογραφίας Ακτίνων Χ;

Μπορεί να δημιουργήσει σχέδια με μικρά χαρακτηριστικά

Ποια είναι η διαδικασία η οποία χρησιμοποιεί μικρότερα μήκη κύματος φωτός;

Λιθογραφία Ακραίου Υπεριώδους

Ποια είναι η διαδικασία που χρησιμοποιείται στη Λιθογραφία Ακτίνων Χ;

Ελεγχόμενη δέσμη ηλεκτρονίων

Ποια είναι η εφαρμογή της Λιθογραφίας Ακτίνων Χ;

Δημιουργία μικροσκοπικών σχεδίων

Ποια είναι η μέθοδος η οποία χρησιμοποιεί ένα υγρό μεταξύ του φακού και wafer;

Φωτολιθογραφία

Ποια είναι η διαδικασία η οποία περιορίζει την ανάλυση-διακριτική ικανότητα;

Η περίθλαση του φωτός

Ποια είναι η πηγή ακτίνων Χ που χρησιμοποιείται στη Λιθογραφία Ακτίνων Χ;

Ελεγχόμενη δέσμη ηλεκτρονίων

Ποια είναι η διαδικασία η οποία δημιουργεί την επιθυμητή δομή;

Φωτολιθογραφία

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της Λιθογραφίας Ακτίνων Χ και της Λιθογραφίας Ακραίου Υπεριώδους;

Η μία χρησιμοποιεί ακτίνες Χ και η άλλη υπервiolet ακτίνες

Ποια είναι η διαδικασία του Nanoimprint Lithography;

Μεταφορά σχεδίου από ένα πρότυπο στο υπόστρωμα

Ποια είναι το πλεονέκτημα του Nanoimprint Lithography;

Δημιουργεί σχέδια με μικρά χαρακτηριστικά

Ποια είναι η διαδικασία εγχάραξης που πραγματοποιείται με έμβαψη σε υγρό διάλυμα;

Υγρή χημική εγχάραξη

Ποια είναι η μονάδα του χρόνου στην οποία μετριέται ο ρυθμός εγχάραξης;

λεπτά ανά.MinValue

Ποια είναι η χημική αντίδραση που συμβαίνει όταν έχουμε οξειδωσί;

Σί + 4ΗΝΟ3 → ΣίΟ2 + 2Η2Ο + 4ΝΟ2

Ποια είναι η διαδικασία εγχάραξης που πραγματοποιείται με έκθεση σε πλάσμα;

Εγχάραξη με πλάσμα

Ποια είναι η μονάδα του βαθμού ανισοτροπίας;

Ποια είναι η χημική αντίδραση που συμβαίνει κατά τη διάλυση του οξειδίου του πυριτίου;

ΣίΟ2 + HF → Σί + 2HF

Ποια είναι η διαδικασία εγχάραξης που χρησιμοποιείται για εγχαράξεις πλήρους κάλυψης σε στρώματα πολυκρυσταλλικού Si;

Εγχάραξη με πλάσμα

Ποια είναι η ομοιμορφία ρυθμού εγχάραξης;

(812 − 743) × 100% / (812 + 743)

Ποια είναι η διαδικασία εγχάραξης που πραγματοποιείται με έμβαψη σε υγρό διάλυμα;

Υγρή εγχάραξη

Ποια είναι η μονάδα του χρόνου στην οποία μετριέται ο ρυθμός εγχάραξης;

Διάρκεια (s)

Ποια είναι η διαδικασία που χρησιμοποιείται για εγχαράξεις πλήρους κάλυψης σε στρώματα πολυκρυσταλλικού Si;

Υγρή χημική εγχάραξη

Ποια είναι η μονάδα του βαθμού ανισοτροπίας;

Ενότητα

Ποια είναι η διαδικασία εγχάραξης που πραγματοποιείται με έκθεση σε πλάσμα;

Ξηρή εγχάραξη

Ποια είναι η χαρακτηριστική του υλικού κατά τη διαδικασία της υγρής εγχάραξης;

Ισότροπη

Ποια είναι η διαδικασία που λαμβάνει χώρα κατά τη διαδικασία της υγρής χημικής εγχάραξης;

Όλες οι παραπάνω

Ποια είναι η διαδικασία που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία βιουλικών;

Δεν αναφέρεται

Ποια είναι η χημική αντίδραση που συμβαίνει όταν έχουμε SiO2 + 6HF;

H2SiF6 + 2H2O + 2HF

Ποιος είναι ο ρόλος των εγχαράκτων;

Διάλυση των στρωμάτων εγχαράκτησης

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της υγρής και ξηρής εγχάραξης;

Η υγρή εγχάραξη είναι κατά κανόνα ισοτροπική

Ποια είναι η επιστημονική οντότητα που περιγράφει το βαθμό ανισοτροπίας της εγχάραξης;

Βαθμός ανισοτροπίας (Af)

Ποια είναι η εξίσωση που περιγράφει το βαθμό ανισοτροπίας της εγχάραξης;

Af = 1 - (Rl/Rυ)

Ποια είναι η μονάδα του χρόνου στην οποία μετριέται ο ρυθμός εγχάραξης;

секούνδες (s)

Ποια είναι η διαδικασία εγχάραξης που πραγματοποιείται με έκθεση σε πλάσμα;

Εγχάραξη με πλάσμα

Ποια είναι η μονάδα του βαθμού ανισοτροπίας;

.Dimensionless

Το υλικό του στόχου πρέπει να είναι αγώγιμο για να χρησιμοποιηθεί η τεχνική DC sputtering.

True

Η τεχνική RF sputtering χρησιμοποιείται για την εναπόθεση υλικών που são αγώγιμα.

False

Το αδρανές αέριο χρησιμοποιείται για να δημιουργήσει πλάσμα κατά τη διαδικασία DC sputtering.

True

Τα θετικά ιόντα κατευθύνονται προς το θετικά πολωμένο ηλεκτρόδιο κατά τη διαδικασία DC sputtering.

False

Η τεχνική Sputtering χρησιμοποιείται μόνο για την εναπόθεση μετριαζόντων υλικών.

False

Το πλάσμα είναι μια κατάσταση της ύλης που σχηματίζεται όταν ένα αέριο ιοντίζεται.

True

Η τεχνική DC sputtering είναι η ίδια με τη τεχνική RF sputtering.

False

Το υπόστρωμα όπου εναποτίθεται το υλικό πρέπει να είναι αγώγιμο.

False

Η τεχνική Sputtering χρησιμοποιείται μόνο για την εναπόθεση μεταλλικών υλικών.

False

Το υλικό του στόχου πρέπει να έχει υψηλό σημείο τήξης για να χρησιμοποιηθεί η τεχνική Sputtering.

True

Στην τεχνική DC Sputtering, το υλικό του στόχου πρέπει να είναι αγώγιμο.

True

Η τεχνική RF Sputtering χρησιμοποιείται μόνο για υλικά που είναι αγώγιμα.

False

Τα θετικά ιόντα κατευθύνονται προς το θετικά πολωμένο ηλεκτρόδιο στην τεχνική DC Sputtering.

False

Η τεχνική Sputtering χρησιμοποιείται μόνο για την εναπόθεση υλικών με υψηλό σημείο τήξης.

False

Στην τεχνική DC Sputtering, το πλάσμα δημιουργείται λόγω ιοντισμού των ιόντων αερίου.

True

Το υπόστρωμα πρέπει να είναι αγώγιμο για να χρησιμοποιηθεί στην τεχνική RF Sputtering.

False

Η τεχνική Sputtering χρησιμοποιείται μόνο για την εναπόθεση μεταλλικών υλικών.

False

Τα άτομα του στόχου μπορούν να κινηθούν μέσα στο πλάσμα και να συμπυκνωθούν στην επιφάνεια του υποστρώματος.

True

Η τεχνική Sputtering χρησιμοποιείται μόνο για την εναπόθεση λεπτών υλικών.

False

Το αδρανή αέριο χρησιμοποιείται για να δημιουργήσει ένα πλάσμα με ιόντα και ηλεκτρόνια.

True

Η χημική αντίδραση ΣiO2 + 6HF → H2SiF6 + 2H2O είναι χημική αντίδραση οξειδίου του πυριτίου.

True

Τα υλικά εγχάραξης για μονωτικά και αγώγιμα στρώματα διαλύονται όπως τα ογκώδη υλικά.

False

Η υγρή εγχάραξη είναι κατά κανόνα ισοτροπική.

True

Ο συμβολισμός Rl και Rυ υποδηλώνει τους πλευρικούς και κατακόρυφους ρυθμούς εγχάραξης, αντίστοιχα.

True

Για ισοτροπική εγχάραξη Rl ≠ Rυ.

False

Ο χρόνος t είναι βασικό στοιχείο του λόγου ανισοτροπίας Af.

True

Η ξηρή εγχάραξη χρησιμοποιείται για εγχαράξεις πλήρους κάλυψης σε στρώματα πολυκρυσταλλικού Si.

False

Η υγρή εγχάραξη χρησιμοποιείται για εγχαράξεις πλήρους κάλυψης σε στρώματα πολυκρυσταλλικού Si.

True

Ο βαθμός ανισοτροπίας Af υπολογίζεται ως Af = 1 - l/hf.

True

Τα στρώματα εγχαράσονται ταχύτερα από τα ογκώδη υλικά του ίδιου υλικού.

True

Η παραπάνω χημική αντίδραση περιγράφει τη διαδικασία della εμβάπτισης.

False

Τα στρώματα εγχαράσονται ταχύτερα από τα ογκώδη υλικά του ίδιου υλικού.

True

Η υγρή εγχάραξη είναι κατά κανόνα ισοτροπική.

True

Ο βαθμός ανισοτροπίας της εγχάραξης Αf μπορεί να είναι μικρότερος του 0.

False

Η ξηρή εγχάραξη χρησιμοποιείται μόνο για τη δημιουργία μοτίβων.

False

Η εισαγωγή ψευδοδιαλυτών στο υγρό διάλυμα δεν επηρεάζει τη διαδικασία εγχάραξης.

False

Τα ογκώδη υλικά έχουν μεγαλύτερη επιφάνεια από τα στρώματα.

False

Η χημική αντίδραση που περιγράφεται κατά την εισαγωγή είναι αναστρέψιμη.

False

Η υγρή εγχάραξη χρησιμοποιείται μόνο για τη δημιουργία στρωμάτων.

False

Ο χρόνος εγχάραξης είναι ανάλογος του ρυθμού εγχάραξης.

True

Study Notes

Εισαγωγή στις Εκκενώσεις

Οι εκκενώσεις που χρησιμοποιούνται στην ποιοτική έρευνα και ανάπτυξη υλικών είναι τα ακόλουθα:
- Εκκενώσεις DC (DIRECT CURRENT)
- Εκκενώσεις RF (RADIO FREQUENCY)
- Εκκενώσεις μιクロκυμάτων (MICROWAVE)
- Εκκενώσεις χαμηλής πίεσης (LOW PRESSURE)
- Εκκενώσεις ατμοσφαιρικής πίεσης (ATMOSPHERIC PRESSURE)

Πλάσμα στο Εργαστήριο/Βιομηχανία

Když ένα αέριο βρίσκεται εντός ηλεκτρικού πεδίου, τα ελεύθερα ηλεκτρόνιαjím τους επιταχύνουν και κερδίζουν ενέργεια.
Όταν τα ηλεκτρόνια κερδίσουν αρκετή ενέργεια, ιονίζουν το αέριο παράγοντας επιπλέον ηλεκτρόνια.
Η αυτοσυντηρούμενη εκκένωση αποκαθίσταται όταν ο ρυθμός ιονισμού του αερίου και άρα ο ρυθμός παραγωγής φορτίων αντισταθμίζεται από τις απώλειες τους στα τοιχώματα.

Ο Νόμος του Paschen

Ο νόμος του Paschen είναι μια εξίσωση που δίνει την τάση διάσπασης δηλαδή την τάση που απαιτείται για την έναρξη μιας εκκένωσης ή ηλεκτρικού τόξου.
Ο νόμος του Paschen δίνει την τάση που απαιτείται για την έναρξη μιας εκκένωσης ως συνάρτηση της πίεσης και του μήκους του διακένου.

Μη Ελαστική Κρούση Ηλεκτρονίων

Ιοντισμός-Διασπαστικός ιονισμός: e- + Ar → Ar+ + 2e-
Διέγερση: e- + Ar → Ar* + e-
Διάσπαση: e- + SiH4 → SiH3 + H + e-
Επανασύνδεση-διασπαστική επανασύνδεση: e- + SF6 → SF6-

PECVD με την βοήθεια Πλάσματος

Χρησιμοποιείται για την παραγωγή οξειδίων του πυριτίου, νιτριδίων του πυριτίου, καρβιδίων του πυριτίου και υδρογονωμένου πυριτίου.
Οι ουσίες χρησιμοποιούνται ως πρόδρομες ενώσεις για την παραγωγή των υλικών.

CVD με την βοήθεια Πλάσματος

Χρησιμοποιείται για την παραγωγή υλικών με ειδικές ιδιότητες.
Οι ουσίες χρησιμοποιούνται ως πρόδρομες ενώσεις για την παραγωγή των υλικών.
Ο ρυθμός εναπόθεσης και η κρυσταλλικότητα του υλικού εξαρτώνται από τις συνθήκες εναπόθεσης.

Επίπεδα Εναπόθεσης

Οι διεργασίες στην επιφάνεια είναι όμοιες με αυτές στο thermal CVD δηλαδή προσρόφηση, διάχυση, ενσωμάτωση ή εκρόφηση.
Τα είδη των ριζών αλλά και ο ρυθμός με τον οποίο αυτές φτάνουν στην επιφάνεια καθορίζουν τον ρυθμό εναπόθεσης και την κρυσταλλικότητα.

Sputtering

Χρησιμοποιείται για την εναπόθεση υλικών και για το καθαρισμό επιφανειών.
Στο βομβαρδισμό του στόχου με ιόντα, λαμβάνουν χώρα οι εξής διαδικασίες:
- Απελευθέρωση ουδετέρων ατόμων
- Ουδετεροποίηση και οπισθοσκεδαση των προσπιπτοντων ιόντων (backscattered particles)
- Εκπομπή ακτίνων X
- Παραγωγή γένεση Φωτονίων (photon generation)
- Εκπομπή δευτερογενών ηλεκτρονίων (secondary electron emission)
- Διασκορπισμός των ατόμων αερίου που βρίσκονται στην επιφάνεια του στόχου

Τεχνολογία Λιθογραφίας

Η λιθογραφία είναι μια τεχνική για την κατασκευή μικροσυσκευών και μεγάλες πλάκες
Χρησιμοποιείται σε διάφορους τομείς όπως η μικροηλεκτρονική, φωτονική και αποθήκευση δεδομένων
Οι περιορισμοί της φωτολιθογραφίας οδήγησαν σε εναλλακτικές τεχνικές λιθογραφίας

Λιθογραφία Ακτίνων Χ

Χρησιμοποιείται μικρότερο μήκος κύματος (13,5 nm) από την παραδοσιακή φωτολιθογραφία
Επίσης χρησιμοποιείται για μικροσυσκευές και μεγάλες πλάκες
Έχει εφαρμογή σε πολλές μικροηλεκτρονικές διατάξεις, διατάξεις ισχύος και συσκευές υψηλής τεχνολογίας

Νανολιθογραφία Dip-pen (NDP)

Τεχνική άμεσης εγγραφής για την δημιουργία νανοδομών
Χρησιμοποιείται ένα μοριακό «μελάνι» και ένα μικροσκοπικό όργανο ΑΤΜ
Έχει εφαρμογή στην δημιουργία βιολογικών και χημικών υλικών

Εστιασμένη Λιθογραφία Δέσμης Ιόντων (FIBL)

Χρησιμοποιείται για τη δημιουργία μοτίβων στο υπόστρωμα ή απευθείας στο υλικό
Τύποι εγχάραξης:
- Υγρή εγχάραξη
- Ξηρή εγχάραξη
Έχει εφαρμογή στην μικροηλεκτρονική και άλλες τεχνολογίες

Εγχάραξη

Ορισμοί:
- Ισότροπη εγχάραξη: η εγχάραξη πραγματοποιείται προς όλες τις κατευθύνσεις
- Ανισότροπη εγχάραξη: η εγχάραξη πραγματοποιείται προς μια κατεύθυνση
Ρυθμός εγχάραξης: εύρος (διαστάσεις μήκους) του υλικού που απομακρύνεται στη μονάδα του χρόνου
Βαθμός ανισοτροπίας: 𝐴 = 1 − (ρυθμός εγχάραξης πλευρικός / ρυθμός εγχάραξης κατακόρυφος)

Υγρή Εγχάραξη

Χρησιμοποιείται για εγχαράξεις πλήρους κάλυψης σε στρώματα πολυκρυσταλλικού Si, οξειδίων, νιτριδίων, μετάλλων και άλλων ημιαγωγών
Διεργασία υγρής χημικής εγχάραξης:
1. Μεταφορά αντιδρώντων, μέσω διάχυσης, στην επιφάνεια-στόχο
2. Πραγματοποίηση των προβλεπόμενων χημικών αντιδράσεων στην επιφάνεια-στόχο
3. Απομάκρυνση των προϊόντων αντίδρασης από την επιφάνεια, μέσω διάχυσης

Εγχάραξη Πυριτίου

Χρησιμοποιείται για την υγρή χημική εγχάραξη πυριτίου
Διεργασία εγχάραξης:
1. Οξείδωση του πυριτίου με νιτρικό οξύ (HNO3)
2. Διάλυση του σχηματιζόμενου οξειδίου μέσω χημικής αντίδρασης
Χρησιμοποιείται και για εγχαράξεις μετάλλων και αγωγίμων υλικών

Οπτική Λιθογραφία

Το φως περνάει μέσα από την μάσκα και προσπίπτει πάνω στο σχέδιο-φωτοανθεκτικό υλικό, δημιουργώντας την επιθυμητή δομή.
Το υπόστρωμα μπορεί να υποβληθεί και σε άλλες διεργασίες όπως εγχάραξη ή εμφύτευση ιόντων για την δημιουργία της τελικής δομής.

Οπτική Λιθογραφία, Πρόβλημα –μειονέκτημα

Το μικρότερο μέγεθος που μπορεί να δημιουργήσει περιορίζεται στο μήκος κύματος του φωτός που χρησιμοποιείται και το αριθμητικό άνοιγμα του οπτικού συστήματος, μια σχέση που περιγράφεται από το κριτήριο Rayleigh.
Η περίθλαση περιορίζει την ανάλυση-διακριτική ικανότητα.

Προσπάθεια για μείωση του προβλήματος

Χρησιμοποιούνται μικρότερα μήκη κύματος λιθογραφίας φωτός και εμβάπτισης, παρεμβάλλοντας ένα υγρό μεταξύ του φακού και wafer (μεταβάλλεται ο δείκτης διάθλασης).
Ανάπτυξη τεχνικών λιθογραφίας επόμενης γενιάς, όπως η ακραία υπεριώδης λιθογραφία (EUVL), η οποία χρησιμοποιεί ακόμη μικρότερα μήκη κύματος φωτός για να επιτύχει μικρότερα χαρακτηριστικά.

Electron Beam Lithography (Λιθογραφία με δέσμη ηλεκτρονίων)

Εξελιγμένη μέθοδος λιθογραφίας που ξεκίνησε το 1960, ως εναλλακτική λύση στη φωτολιθογραφίας.
Έλυνε το πρόβλημα των μικρότερων δομών σε υποστρώματα.
Αντί για φώς είχε εστιασμένη δέσμη ηλεκτρονίων, τα οποία έχουν σημαντικά μικρότερο μήκος κύματος από το φώς, δίνοντας μοτίβο υψηλότερης ανάλυσης.
Δίνει χαρακτηρίστηκα μικρότερα από 10nm.

Πλεονεκτήματα Electron Beam Lithography

Η ικανότητα να δημιουργεί εξαιρετικά περίπλοκα και προσαρμοσμένα σχέδια-μοτίβα με υψηλή ανάλυση.
Απουσία φυσική μάσκας παρέχει μεγαλύτερη ευελιξία για αλλαγές σχεδιασμού.
Έλεγχος της δέσμης ηλεκτρονίων.

Μειονεκτήματα Electron Beam Lithography

Αργή τεχνική.
Δέσμη ηλεκτρονίων σαρώνει γραμμή προς γραμμή.
Υψηλό κόστος εξοπλισμού.
Πηγή ηλεκτρονίων υψηλής τάσης.
Συνθήκες εξαιρετικά υψηλού κενού.
Προηγμένη οπτική ηλεκτρονίων.

Nanoimprint Lithography (Λιθογραφία εμβάπτισης)

Λιθογραφία επαφής που μεταφέρει απευθείας ένα σχέδιο από ένα πρότυπο πάνω σε ένα υπόστρωμα το οποίο έχει επικαλυφθεί με ένα στρώμα μονομερούς ή πολυμερούς.
Μηχανική παραμόρφωση στο υπόστρωμα, χρησιμοποιώντας ένα καλούπι για την διαμόρφωση του επιθυμητού σχεδίου.

Πλεονεκτήματα Nanoimprint Lithography

Δημιουργεί σχέδια με μικρά χαρακτηριστικά κάτω των 10nm με υψηλή απόδοση και χαμηλό κόστος.
Δεν περιορίζει το φαινόμενο περίθλασης.
Μπορείς να έχεις μεγάλες περιοχές με ένα μονο βήμα, καθιστώντας το μια γρήγορη διαδικασία για την δημιουργία επαναλαμβανόμενων μοτίβων.

Μειονεκτήματα Nanoimprint Lithography

Η φυσική επαφή μεταξύ υποστρώματος και καλουπιού μπορεί να οδηγήσει σε ατέλειες εξαιτίας των σωματιδίων στην επιφάνεια του υποστρώματος ή του καλουπιού.
Τα καλούπια φθείρονται με την πάροδο του χρόνου.

Εκκενώσεις Plasma

Οι εκκενώσεις plasma διακρίνονται σε trois κατηγορίες: RF, DC και Microwave
Οι εκκενώσεις RF και Microwave χρησιμοποιούνται για την εναπόθεση υμενίων

Πλάσμα στο Εργαστήριο/Βιομηχανία

Στο εργαστήριο/βιομηχανία, το πλάσμα δημιουργείται όταν ένα αέριο βρίσκεται εντός ηλεκτρικού πεδίου
Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια στο αέριο επιταχύνονται και κερδίζουν συνεχώς ενέργεια
Όταν τα ηλεκτρόνια κερδίσουν αρκετή ενέργεια, ιονίζουν το αέριο παράγοντας επιπλέον ηλεκτρόνια

Νόμος του Paschen

Ο νόμος του Paschen είναι μια εξίσωση που δίνει την τάση διάσπασης μεταξύ δύο ηλεκτροδίων σε ένα αέριο ως συνάρτηση της πίεσης και του μήκους του διακένου

Μη Ελαστική Κρούση Ηλεκτρονίων

Η μη ελαστική κρούση ηλεκτρονίων μπορεί να οδηγήσει σε ιοντισμό, διέγερση, διάσπαση ή επανασύνδεση

CVD με Πλάσμα

Το CVD με πλάσμα χρησιμοποιείται για την εναπόθεση υμενίων όπως οξείδια του πυριτίου, νιτρίδια του πυριτίου, καρβίδια του πυριτίου και υδρογονωμένο πυρίτιο
Το PECVD είναι μία τεχνική CVD που χρησιμοποιείται για την εναπόθεση υμενίων όπως SiH4 και H2

Εναπόθεση SiH4- H2

Η εναπόθεση SiH4-H2 μπορεί να οδηγήσει σε υλικά με διαφορετικές ιδιότητες ανάλογα με τις συνθήκες εναπόθεσης
Η συνολική πίεση καθορίζει τη σύσταση της αέριας φάσης
Οι διεργασίες στην επιφάνεια είναι όμοιες με αυτές στο thermal CVD

Sputtering

Το sputtering είναι μία τεχνική εναπόθεσης υλικών που χρησιμοποιείται για την εναπόθεση υμενίων όπως κεραμικά και ημιαγωγικά υλικά
Κατά τον βομβαρδισμό του στόχου με ιόντα, λαμβάνουν χώρα οι εξής διαδικασίες:
- Απελευθέρωση ουδετέρων ατόμων
- Ουδετεροποίηση και οπισθοσκεδαση των προσπιπτοντων ιόντων
- Εκπομπή ακτίνων X
- Παραγωγή γένεση Φωτονίων
- Εκπομπή δευτεροετών ηλεκτρονίων
- Διασκορπισμός των ατόμων αερίου που βρίσκονται στην επιφάνεια του στόχου

Τεχνικές Sputtering

DC Sputtering: χρησιμοποιείται για την εναπόθεση υμενίων από αγώγιμα υλικά
RF Sputtering: χρησιμοποιείται για την εναπόθεση υμενίων από μη αγώγιμα υλικά

Πλάσμα

Το πλάσμα είναι ένα ιονισμένο αέριο που αποτελείται από θετικά και αρνητικά φορτισμένα σωματίδια (ιόντα, ηλεκτρόνια, αρνητικά ιόντα), ουδέτερα σωματίδια (μόρια, ελεύθερες ρίζες, διεγερμένα ουδέτερα σωματίδια και φωτόνια)
Ο βαθμός ιονισμού ποικίλλει
Το πλάσμα αποτελεί την τέταρτη και πλέον διαδεδομένη κατάσταση της ύλης στο σύμπαν (99%)
Για την μετάβαση από τη μια κατάσταση της ύλης σε μια άλλη απαιτείται ενέργεια περίπου 10-2 eV/σωματίδιο

Τύποι Πλάσματος

Το πλάσμα κατηγοριοποιείται με βάση δυο μεγέθη: την πυκνότητα των ηλεκτρονίων και τη θερμοκρασία των ηλεκτρονίων

Εφαρμογές της Διεργασίας Πλάσματος

Εναπόθεση υλικών (Plasma enhanced CVD, sputtering)
Εγχάραξη υλικών (Plasma Etching)
Τροποποίηση επιφανειών (Plasma surface modification)
Τομείς εφαρμογής:
- Μικροηλεκτρονική
- Βιουλικά
- Ιατρική-Βιοιατρική
- Προστασία περιβάλλοντος
- Μεταβολή επιφανειακών ιδιοτήτων
- Προστασία υλικών

Διεργασίες Πλάσματος

Το πλάσμα που χρησιμοποιείται στην εναπόθεση και την επεξεργασία υλικών είναι μια αυτοσυντηρούμενη ηλεκτρική εκκένωση ανάμεσα σε δυο ηλεκτρόδια, την κάθοδο και την άνοδο
Εκκενώσεις dc, rf, microwave, χαμηλής πίεσης, ατμοσφαιρικής πίεσης

Το Πλάσμα στο Εργαστήριο/Βιομηχανία

Όταν ένα αέριο βρεθεί εντός ηλεκτρικού πεδίου τα ελεύθερα ηλεκτρόνια που βρίσκονται στο αέριο επιταχύνονται κερδίζοντας συνεχώς ενέργεια
Η αυτοσυντηρούμενη εκκένωση αποκαθίσταται όταν ο ρυθμός ιονισμού του αερίου και άρα ο ρυθμός παραγωγής φορτίων αντισταθμίζεται από τις απώλειες τους στα τοιχώματα

Νόμος του Paschen

Ο νομος του Paschen είναι μια εξίσωση που δίνει την τάση διάσπασης δηλαδή την τάση που απαιτείται για την έναρξη μιας εκκένωσης ή ηλεκτρικού τόξου, μεταξύ δύο ηλεκτροδίων σε ένα αέριο ως συνάρτηση της πίεσης και του μήκους του διακένου

Sputtering

Ο βομβαρδισμός ιόντων μπορεί να δημιουργήσει μια σειρά από συγκρούσεις μεταξύ των ατόμων του στόχου, οδηγώντας πιθανώς σε εκτοπισμό ορισμένων από αυτά τα άτομα
Μπορεί να γίνει εναπόθεση υλικού
Μπορεί να γίνει εγχάραξη

Χρησιμότητα Sputtering

Χρησιμοποιείται:
- Καθαρισμό επιφανειών
- Εναπόθεση υμενίων
- Παραγωγή ημιαγωγών
- Φωτοβολταικές διατάξεις
- Υλικά με υψηλό σημείο τήξης όπως κεραμικά

Λιθογραφία

Δημιουργία δομών σε μια επιφάνεια μέσω αφαίρεσης, προσθήκης υλικού ή χειραγώγησης ατόμων.
Τύποι λιθογραφίας:
- Φωτολιθογραφία (UV, EUV)
- Λιθογραφία δέσμης ηλεκτρονίων (E-beam)
- Λιθογραφία δέσμης ιόντων (Ion-beam)
- Λιθογραφία με ακτίνα X (X-ray)
- Λιθογραφία με δέσμη νετρόνιου (Neutron beam)
Εργαλεία εγγραφής:
- Δέσμες: Ακίδες SPM (Scanning probe microscopes)
- Φωτολιθογραφία: Οπτικές λίθοι, E-beam, X-ray
- Λιθογραφία με δέσμη ηλεκτρονίων: E-beam lithography
- Λιθογραφία με δέσμη ιόντων: FIBL (Focused Ion Beam Lithography)

Οπτική Λιθογραφία

Επίστρωση ενός υποστρώματος με στρώμα φωτοευαίσθητου υλικού (αντίσταση)
Θετικό αντίσταση: διαλύεται όταν εκτίθεται στο φως και σχηματίζει το επιθυμητό σχέδιο
Αρνητικό αντίσταση: αντιδρά «αντίθετα», οι εκτεθειμένες στο φως περιοχές σκληραίνουν και σχηματίζουν το σχέδιο
Χρήση ρητινών ευαισθητοποιημένων στο επιθυμητό μήκος κύματος
Τοποθέτηση μάσκας με το επιθυμητό σχέδιο μεταξύ φωτεινής πηγής και υποστρώματος

Μειονέκτημα της Οπτικής Λιθογραφίας

Το μικρότερο μέγεθος που μπορεί να δημιουργήσει περιορίζεται στο μήκος κύματος του φωτός
Η περίθλαση περιορίζει την ανάλυση-διακριτική ικανότητα

Λιθογραφία με Δέσμη Ηλεκτρονίων (EBL)

Εξελιγμένη μέθοδος λιθογραφίας που ξεκίνησε το 1960
Λιθογραφία με δέσμη ηλεκτρονίων χωρίς χρήση μάσκας
Πλεονέκτημα: δημιουργεί σχέδια με υψηλή ανάλυση και μικρά χαρακτηριστικά (<10nm)
Μειονέκτημα: αργή τεχνική, υψηλό κόστος εξοπλισμού

Νανολιθογραφία (NIL)

Λιθογραφία επαφής που μεταφέρει ένα σχέδιο από ένα πρότυπο στο υπόστρωμα
Χρησιμοποιείται θερμοπλαστικό υπόστρωμα
Πλεονεκτήματα: δημιουργεί σχέδια με μικρά χαρακτηριστικά (<10nm), μπορεί να έχεις μεγάλες περιοχές με ένα μονο βήμα
Μειονεκτήματα: φυσική επαφή μεταξύ υποστρώματος και καλουπιού μπορεί να οδηγήσει σε ατέλειες

Νανολιθογραφία Dip-pen (NDP)

Τεχνική άμεσης εγγραφής με χρήση ακίδας μικροσκοπίου σάρωσης και μελάνης
Πλεονεκτήματα: μπορεί να χρησιμοποιηθεί μεγάλο πλήθος μελανιών, εναπόθεση σε ποικιλία υποστρωμάτων, λειτουργία σε θερμοκρασία δωματίου, άμεση εγγραφή χωρίς μάσκες
Μειονεκτήματα: ταχύτητα εγγραφής, η ανάλυση εξαρτάται από την ακίδα (AFM), η επίτευξη ομοιομορφίας σε μεγάλες επιφάνειες

Οπτική Λιθογραφία

Το φως περνάει μέσα από την μάσκα και προσπίπτει πάνω στο σχέδιο, δημιουργώντας την επιθυμητή δομή.
Το υπόστρωμα μπορεί να υποβληθεί και σε άλλες διεργασίες όπως εγχάραξη ή εμφύτευση ιόντων για την δημιουργία της τελικής δομής.
Το μικρότερο μέγεθος που μπορεί να δημιουργήσει περιορίζεται στο μήκος κύματος του φωτός που χρησιμοποιείται και το αριθμητικό άνοιγμα του οπτικού συστήματος, μια σχέση που περιγράφεται από το κριτήριο Rayleigh.
Η περίθλαση περιορίζει την ανάλυση-διακριτική ικανότητα.

Μειονέκτημα της Οπτικής Λιθογραφίας

Το μικρότερο μέγεθος που μπορεί να δημιουργήσει περιορίζεται στο μήκος κύματος του φωτός που χρησιμοποιείται και το αριθμητικό άνοιγμα του οπτικού συστήματος.

Λύσεις για το Μειονέκτημα της Οπτικής Λιθογραφίας

Χρήση μικρότερων μηκών κύματος φωτός και εμβάπτισης, παρεμβάλλοντας ένα υγρό μεταξύ του φακού και wafer (μεταβάλλεται ο δείκτης διάθλασης).
Ανάπτυξη τεχνικών λιθογραφίας επόμενης γενιάς, όπως η ακραία υπεριώδης λιθογραφία (EUVL), η οποία χρησιμοποιεί ακόμη μικρότερα μήκη κύματος φωτός για να επιτύχει μικρότερα χαρακτηριστικά.

Λιθογραφία με Δέσμη Ηλεκτρονίων

Εξελιγμένη μέθοδος λιθογραφίας που ξεκίνησε το 1960, ως εναλλακτική λύση στη φωτολιθογραφίας.
Έλυνε το πρόβλημα των μικρότερων δομών σε υποστρώματα.
Αντί για φώς είχε εστιασμένη δέσμη ηλεκτρονίων.
Τα ηλεκτρόνια έχουν σημαντικά μικρότερο μήκος κύματος από το φώς, δίνοντας μοτίβο υψηλότερης ανάλυσης.

Νανολιθογραφία Dip-pen (NDP)

Τεχνική άμεσης εγγραφής για την δημιουργία νανοδομών.
Η πένα είναι μια ακίδα μικροσκοπίου σάρωσης και το μελάνι αποτελείται από μόρια σχεδιασμένα να σχηματίζουν μια συγκεκριμένη δομή στο υπόστρωμα.
Έρχεται σε επαφή, με το υπόστρωμα, σχηματίζοντας ένα υδατικό μηνίσκο και μέσω αυτού τα μόρια μεταφέρονται πάνω σε αυτό με την βοήθεια τριχοειδούς σωλήνα.

Εστιασμένη Λιθογραφία Δέσμης Ιόντων (FIBL)

Συμπληρωματική της λιθογραφίας δέσμης ηλεκτρονίων (ιόντα αντί избронίων ή φωτονίων).
Δημιουργεί μοτίβα στο υπόστρωμα ή απευθείας στο υλικό.
Υπόστρωμα ανθεκτικό ή ευαίσθητο στα ιόντα.

Εγχάραξη

Απομάκρυνση μέρους του υλικού ώστε να φτιάξουμε «αυλάκια», «κοιλότητες» κλπ στην επιφάνεια μέσα στα οποία σε ένα επόμενο στάδιο μπορούμε να εναποθέσουμε ένα άλλο υλικό.
Τύποι εγχάραξης:
- Υγρή εγχάραξη
- Ξηρή εγχάραξη

Υγρή Εγχάραξη

Κατά την κοπή των ράβδων είχε αναφερθεί ο χημικός τρόπος εγχάραξης.
Χημικός καθαρισμός από ρύπους πριν την εναπόθεση του υλικού.
Η διαδικασία υγρής χημικής εγχάραξης περιλαμβάνει τρία βασικά βήματα:
1. Μεταφορά αντιδρώντων, μέσω διάχυσης, στην επιφάνεια-στόχο
2. Πραγματοποίηση των προβλεπόμενων χημικών αντιδράσεων στην επιφάνεια-στόχο
3. Απομάκρυνση των προϊόντων αντίδρασης από την επιφάνεια, μέσω διάχυσης

Συγκρούσεις ηλεκτρονίων, ιοντισμός και διέγερση. Παραγωγή δευτερογενών και ελεύθερη διαδρομή.

Make Your Own Quizzes and Flashcards

Convert your notes into interactive study material.