Introduzione 1

Introduzione

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Introduzione

Il progressivo sviluppo delle tecnologie e dei processi in campo elettronico, ha permesso negli ultimi vent’anni, l’integrazione di sistemi via via più complessi senza un conseguente aumento proporzionale delle dimensioni; Si producono oggi sistemi con lunghezze di canale dei singoli transistori che vanno da 3-400nm fino a 140nm. Il passo successivo, a cui sono dedicate attività di ricerca in ambito accademico e industriale, è a questo punto, quello dei dispositivi nanoelettronici, ovvero la produzione di dispositivi le cui geometrie sono dell’ordine di grandezza dei nanometri.

Questa nuova classe di dispositivi stravolge completamente sia l’approccio dello studio che quello realizzativo, dal momento che la classica litografia ottica (la cui lunghezza d’onda non scende al di sotto delle centinaia di nanometri), non permette la definizione di strutture così piccole. Per aumentare la risoluzione si rende necessario l’uso di tecniche più raffinate quale la litografia a fascio elettronico (electron beam lithography), in cui un pennello di elettroni percorre, secondo le geometrie dettate dalla maschera, la superficie di un campione trattato con un resist opportuno.

Questo tipo di litografia si differenzia da quella ottica per due particolarità. La prima è che definendo le geometrie con gli elettroni, si possono ridurre drasticamente le dimensioni delle strutture ottenibili, in quanto la massima risoluzione ottenibile non è più legata alla lunghezza d’onda della luce che impressiona il fotoresist ma, in prima approssimazione alla dimensione del fascio di elettroni del SEM; la seconda è che non si usano maschere fisiche, ma maschere software elaborate al computer e da esso generate tramite il controllo del fascio in fase di scrittura. Chiaramente tale processo è ottenibile soltanto grazie allo sviluppo e all’ottimizzazione di un resist non più fotosensibile, ma sensibile agli elettroni (PMMA, polimetilmetacrilato).

Il sistema per la litografia a fascio elettronico presente presso il Dipartimento è costituito da un microscopio elettronico a scansione del tipo ad emissione di campo e da un sistema di pattern generator (progettato e sviluppato presso il Dipartimento) composto a sua volta da un’unità di controllo esterno del fascio elettronico del microscopio, da un sistema di acquisizione (necessario per l’allineamento del campione

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sottoposto a più passi di processo) e da due computer collegati punto-punto in configurazione master-slave che gestiscono la creazione delle maschere e la loro scrittura sul campione.

Questo lavoro di Tesi si prefigge lo scopo di evolvere il pattern generator attuale sotto il punto di vista della velocità di scrittura, della risoluzione e della gestione software.