Однофотонный протокол улучшает разрешение фотолитографии

Техника фотолитографии используется для создания рельефного рисунка микроэлектронных схем на поверхности полупроводниковых пластин. Это достигается с помощью химической реакции в светочувствительном веществе – фоторезисте.

Общей проблемой фотолитографии является дифракция света. Это явление накладывает ограничение, предел Рэлея, на разрешающую способность метода, и приводит к размыванию границ проводящих дорожек.

В статье, опубликованной в European Physical Journal D, Георгий Мирошниченко, физик из Национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (НИУ ИТМО) в Санкт-Петербурге (Россия), рассказал о разработке протокола квантовой литографии, призванного улучшить разрешение этой технологии.

До сих пор протоколы квантовой литографии основывались на многофотонном поглощении. Частота падающего света, инициирующего многофотонное поглощение, должна была быть в несколько раз ниже, частоты, требующейся для поглощения одиночного фотона. Соответственно, длина световой волны при таком подходе получается больше, а разрешение – хуже.

Мирошниченко вывел формулу для вероятности перехода одиночного фотона из связанного состояния в состояние с непрерывным спектром, используя, так называемое марковское приближение. Она позволяет выбирать время экспозиции и интенсивность луча, нужные для получения максимально узкой полосы в фоторезисте на подложке.

Таким образом, в негативном фоторезисте этот протокол обеспечивает создание полосы с шириной, равной половине длины волны, и с высококонтрастными границами. Для позитивного (разрушаемого светом) фоторезиста, ширина полосок на подложке получается существенно меньше длины волны, но расстояние между этими полосками равно половине длины волны.