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Utiliser des faisceaux d’électrons pour dessiner de minuscules formes sur du silicium

Au cours des dernières années, nous avons vu plusieurs projets impressionnants où les gens essaient de fabriquer des circuits intégrés à l’aide d’outils d’amateur. L’une des parties les plus complexes de ce processus est la lithographie : l’étape au cours de laquelle des formes sont dessinées sur une tranche de silicium. Il existe plusieurs façons de procéder, toutes assez compliquées, mais [Zachary Tong] chez Breaking Taps a réussi à faire fonctionner l’un d’entre eux assez bien. Il partage les résultats de ses expériences de lithographie par faisceau d’électrons dans sa dernière vidéo (intégrée ci-dessous).

Dans la lithographie par faisceau d’électrons, ou EBL, des formes sont dessinées sur une plaquette à l’aide d’un faisceau d’électrons dans une chambre à vide. Il s’agit d’un processus lent par rapport à la lithographie optique, telle qu’utilisée dans la production de masse, mais il est raisonnablement simple et très flexible. [Zach] a décidé d’utiliser son microscope électronique comme machine lithographique à faisceau électronique; bien qu’il ne soit pas conçu pour la lithographie, il possède les mêmes composants de base qu’une véritable machine EBL et peut servir de substitut avec quelques ajustements logiciels.

Une image AFM de Rick Astley
[Zach] a également un microscope à force atomique, qu’il a utilisé pour faire ces belles images.

La première étape consiste à revêtir une plaquette d’une couche de réserve de faisceau d’électrons. [Zach] utilisé du PMMA, communément appelé plastique acrylique, et l’a appliqué à l’aide d’un revêtement par centrifugation après l’avoir dissous dans de l’anisole. Il a ensuite placé la plaquette dans le microscope électronique et l’a utilisé pour numériser une image. L’image a ensuite été développée en rinçant la tranche dans de l’alcool isopropylique froid.

[Zach] explique l’ensemble du processus en détail dans sa vidéo, y compris comment il a réglé tous les paramètres tels que l’épaisseur de la réserve, la force du faisceau, le temps d’exposition et le temps de développement, ainsi que les astuces logicielles nécessaires pour persuader le microscope de fonctionner comme une machine lithographique. Dans ses meilleures courses, il a réussi à tracer des lignes d’une largeur d’environ 100 nanomètres, ce qui est vraiment impressionnant pour une configuration aussi simple.

Ces expériences de lithographie par faisceau d’électrons font suite à [Zach]recherches antérieures utilisant des lasers. L’expert Homebrew IC Sam Zeloof a également utilisé des faisceaux d’électrons dans son travail. Merci pour le conseil, [smellsofbikes]!


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