Una nuova tecnica litografica supera i limiti di risoluzione
Secondo le leggi della scala di Rayleigh in quanto a risoluzione, gli effetti di diffrazione limitano la capacità di proiettare un’immagine chiara, relativa a una piccola caratteristica, su un wafer, fino alla metà della lunghezza d’onda della luce utilizzata. Nel caso della fotolitografia, wafer di silicio e modelli prendono forma mediante un polimero fotosensibile chiamato photoresist. L’uso della radiazione laser permette una strutturazione superficiale senza contatto con alta risoluzione temporale e spaziale. Le energie e le intensità fornite dagli impulsi laser ultracorti possono portare a un riscaldamento localizzato molto rapido, elevati gradienti termici e rapide velocità di raffreddamento e risolidificazione. La generazione di nano e microstrutture chiare e ben definite mediante tecniche di fotolitografia convenzionali costituisce un’operazione ardua, a causa di svariati di motivi; i controlli relativi a densità della resina fotoresistente, la distribuzione di intensità e la topografia del substrato possono sommarsi e generare delle difficoltà. Il finanziamento dell’UE per il progetto LILAC (Laser-initiated liquid-assisted colloidal lithography) ha consentito lo sviluppo di una tecnologia innovativa a basso costo con una sorprendente risoluzione. Gli scienziati hanno applicato un’innovativa tecnica di litografia colloidale innescata mediante laser e supportata da un fluido, allo scopo di controllare la formazione di nanostrutture 3D su una vasta gamma di superfici. Questa tecnica si basa sull’utilizzo di cristalli colloidali come maschere per l’incisione e la deposizione, consentendo la fabbricazione di varie nanostrutture su substrati planari e non planari. Gli scienziati sono riusciti a controllare la luce all’interno di modelli di distribuzione complessi relativi alle particelle colloidali, immergendo le particelle supportate dalla superficie all’interno di diversi liquidi. L’elaborazione mediante singoli impulsi laser intensi ha prodotto modelli 3D complessi su substrati di arseniuro di silicio e gallio. La tecnica di recente sviluppo comporta una complessa interazione di diffusione laser attraverso le particelle colloidali, il mezzo liquido e il substrato: tutti mezzi che possono essere modificati e controllati dall’utente. Tali specifiche caratteristiche aprono la strada verso il raggiungimento di una strutturazione limitata dalla sub-diffrazione delle superfici di una vasta gamma di materiali. La nanostrutturazione di superfici con questa tecnica di litografia colloidale costituisce un metodo complementare alla convenzionale litografia top-down. Con il progetto LILAC, si prevede che tale tecnologia consentirà una vasta gamma di nuove applicazioni su scala nanometrica, tra cui biosensori e nanofotonica.
Parole chiave
Litografia, risoluzione, diffrazione, fotolitografia, resina fotoresistente, litografia colloidale
