Nanolitografi er et teknisk felt inden for nanoteknologi relateret til udviklingen (ætsning, skrivning, trykning) af strukturer i nanoskala. Oversat fra græsk kan dette ord opdeles i tre dele: "nano" - en dværg, "lit" - en sten og "grafisk" - at skrive eller "små bogstaver på en sten." I dag er ordet udvidet til at dække design af strukturer i intervallet 10 -9 til 10 -6 meter eller strukturer i nanometerområdet. Faktisk er dette felt et afledt af litografi, der kun dækker meget mindre strukturer. Alle nanolitografiske metoder kan opdeles i to kategorier: dem, der ætser molekyler væk og efterlader den ønskede struktur, og dem, der direkte skriver den ønskede struktur på overfladen (svarende til hvordan en 3D-printer skaber en struktur).
Området for nanolitografi opstod fra behovet for at øge antallet af transistorer i et integreret kredsløb for at overholde Moores lov . Selvom litografiske teknikker er blevet brugt siden slutningen af det 18. århundrede, blev ingen af dem anvendt på nanoskalastrukturer indtil midten af 1950'erne. Med udviklingen af halvlederindustrien er efterspørgslen efter teknologier, der gør det muligt at skabe mikro- og nanoskalastrukturer, steget markant. Fotolitografi blev første gang anvendt på disse strukturer i 1958, da nanolitografiens æra ankom [1] . Siden da er fotolitografi blevet den mest kommercielt succesrige teknik, der er i stand til at producere mønstre med funktioner på mindre end 100 nanometer [2] . Der er flere metoder forbundet med dette område, hver til forskellige formål i medicin- og halvlederindustrien. Gennembrud på dette område bidrager væsentligt til udviklingen af nanoteknologi og er af stigende betydning i dag, hvor efterspørgslen efter mindre og mindre computerchips vokser. Yderligere forskningsområder er inden for feltets fysiske begrænsninger, energihøst og fotonik .
Optisk litografi (eller fotolitografi) er en af de vigtigste og mest udbredte metoder inden for nanolitografi. Optisk litografi indeholder flere vigtige afledte teknikker, som alle bruger meget korte bølgelængder af lys til at ændre opløseligheden af visse molekyler, hvilket får dem til at udvaskes i opløsning og efterlade den ønskede struktur. Nogle optiske litografiteknikker kræver brug af væskenedsænkning og en række forskellige opløsningsforbedringsteknikker, såsom faseskiftmasker (PSM'er) og nærhedskorrektion . Nogle af teknikkerne inkluderet i denne suite bruger multi- fotonlitografi , røntgenlitografi , lysinteraktionsnanolithografi (LCM) og ekstrem ultraviolet litografi (EUVL) [2] . Denne sidstnævnte teknik betragtes som den vigtigste næste generations litografiteknik på grund af dens evne til at skabe strukturer med 30 nanometer præcision.
Elektronstrålelitografi (EBL) eller Direct Write Electron Beam Lithography (EBDW) scanner en overflade belagt med en elektronfølsom film eller resist (såsom PMMA eller HSQ ) med en fokuseret elektronstråle for at tegne brugerdefinerede 3D-former. Ved at variere resistens opløselighed og derefter selektivt at fjerne materialet ved nedsænkning i opløsningsmiddel opnåedes opløsninger på mindre end 10 nm. Denne form for maskeløs litografi med direkte skrivning har høj opløsning og lav båndbredde, hvilket begrænser brugen af enkeltsøjlede elektronstråler til fremstilling af fotomasker , fremstilling af halvlederenheder med lavt volumen og forskning og udvikling. Multi-elektronstråletilgange sigter mod at øge produktiviteten i masseproduktionen af halvledere.
EBL kan bruges til selektiv protein nanomønster på et fast underlag, designet til ultrafølsomme sensorer [3] .
Scanning probe litografi (SPL) er et andet sæt af teknikker til at skabe et mønster på nanometer skala ned til individuelle atomer ved hjælp af scanning prober , enten ved at ætse uønsket materiale væk eller ved direkte at skrive nyt materiale på et substrat. Nogle af de vigtige teknikker i denne kategori omfatter pen-nanolithografi , termokemisk nanolitografi , termisk scanning probelitografi og lokal oxidationsnanolithografi . Pennanolithografi er den mest udbredte af disse metoder [4] .
Nanoimprint lithography (NIL) og dens varianter såsom Step-and-Flash Imprint Lithography og Laser Assisted Directed Imprint (LADI) er lovende nanoskala replikationsteknologier, hvor mønstre skabes ved mekanisk deformation af imprint resists, normalt monomere eller polymere enheder. , som polymerisere under påvirkning af varme eller ultraviolet stråling under udskrivning. Denne metode kan kombineres med kontakttryk og koldsvejsning . Nanoimprint litografi gør det muligt at skabe skabeloner med en nøjagtighed på op til 10 nm.