Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ», Санкт-Петербург, Россия

В. А. Тупик, профессор, проректор по научной работе, заведующий кафедрой микрорадиоэлектроники и технологии радиоаппаратуры, докт. техн. наук
В. И. Марголин, профессор кафедры микрорадиоэлектроники и технологии радиоаппаратуры, академик Академии инженерных наук им. А. М. Прохорова, докт. техн. наук, эл. почта: v.margolin@mail.ru

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ», Санкт-Петербург, Россия¹ ; НИЦ «Курчатовский институт», ФГУП ЦНИИ КМ «Прометей» им. И. В. Горынина, Санкт-Петербург, Россия²

Д. К. Кострин, доцент, заместитель заведующего кафедрой электронных приборов и устройств¹, докт. техн. наук Б. Ф. Фармаковский, доцент, ученый секретарь², канд. техн. наук

Обсуждены вопросы, связанные с групповыми методами создания защитной маски на подложке в процессах прецизионной высокоразрешающей проекционной электронной литографии, использующей бинарные потоки эмиттированных электронов с разных участков катода-маски. Такая технология позволяет получать защитную структурированную маску либо на всей поверхности подложки, либо на значительной ее части. Разработаны технологические особенности создания методами электронно-ионной литографии маскирующих рисунков (топологий) в тонких наноразмерных структурированных пленках, позволяющих купировать эмиссию электронов с участков с низким коэффициентом вторичной ионно-электронной эмиссии. Для обеспечения бинарности электронного потока по плотности необходимо реализовать вторичную ионно-электронную эмиссию с поверхности катода с максимально возможным перепадом. Это требование можно обеспечить применением материалов с различными коэффициентами вторичной ионно-электронной эмиссии. Бомбардировку поверхности подложки с такой структурой целесообразно обеспечить за счет ионов, вытягиваемых из области тлеющего газового разряда, горящего в пространстве прикатодной области, заполненной нейтральным или инертным газом. Разряд зажигается за счет приложения потенциала к добавочному электроду, который электрически соединен с анодом. Технологические параметры (давление газа, потенциал добавочного электрода, размеры конструкционных элементов и их конфигурация) чаще всего определяют эмпирическим путем. Вытягиваемые из плазмы под действием потенциала ионы газа пересекают границу прикатодной области, ускоряются и бомбардируют катод. Вследствие различия в коэффициентах эмиссии в разных участках поверхности катода потоки эмиттированных с поверхности подложки электронов неодинаковы по плотности. Металлический подслой на подложке, кроме основных функций удаления заряда, возникающего в резисте при облучении электронами, характеризуется тем, что коэффициент эмиссии у металлической пленки является минимальным, но не нулевым, и поток электронов генерирует, хотя и слабый. Вещество с нулевым коэффициентом эмиссии пока неизвестно, и исключить эти электроны необходимо. Для этой цели в вакуумной камере на определенном расстоянии от подложки и технологической камеры, определяемом экспериментально, расположена металлическая прозрачная для электронов сетка, подключенная к дополнительному источнику питания. Такая система позволяет отсекать паразитные электроны из области с низким коэффициентом эмиссии.

Работа рекомендована к публикации оргкомитетом Международного семинара «Нанофизика и наноматериалы» (22–23 ноября 2023 г., Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II).

1. Грачев В. И., Жабрев В. А., Марголин В. И., Тупик В. А. Основы синтеза наноразмерных частиц и пленок. — Ижевск : Изд-во «Удмуртия», 2014. — 480 с.
2. Грачев В. И., Марголин В. И., Тупик В. А. Основы технологии производства элементов радиоэлектроники на основе тлеющего разряда // Norwegian Journal of Development of the International Science. 2017. Vol. 6. P. 88–91.
3. Pleskunov I. V., Syrkov A. G., Yachmenova L. A., Mustafaev A. S. Innovative methods of processing and analysis of metalcontaining raw materials based on adsorption phenomenon //
Innovation-Based Development of the Mineral Resources Sector: Challenges and Prospects. — London : Taylor and Francis Group, 2019. P. 341–351.
4. Сырков А. Г., Кабиров В. Р., Помогайбин А. П., Кхань Н. К. Электрофильно-нуклеофильные свойства как фактор формирования антифрикционных и гидрофобных свойств металлов, поверхностно-модифицированных аммониевыми и кремнийорганическими соединениями // Конденсированные среды и межфазные границы. 2021. Т. 23, № 2. С. 282–290.
5. Фридкин В. М., Дюшарм С. Сегнетоэлектричество в наноразмерной области // Успехи физических наук. 2014. Т. 184, № 6. С. 645–651.

6. Пат. 194223 РФ. Устройство для нанесения тонкопленочных покрытий / Марголин В. И., Тоисев В. Н., Тупик В. А. и др. ; заявл. 05.08.2019 ; опубл. 03.12.2019.
7. Мельников С. Н., Голосов Д. А., Кундас С. П. Моделирование процессов магнетронного нанесения пленочных покрытий на стационарные и перемещаемые подложки // 9-я Международная конференция «Взаимодействие излучений с твердым телом». — Минск : Белорусский государственный университет, 2011. С. 429–431.
8. Гасанов И. С. Плазменная и пучковая технология. — Баку : Изд-во «Элм», 2007. — 174 с.
9. Аль Аззави Х. С. М., Королев К. Г., Макагонов В. А. и др. Структура и электрические свойства многослойных пленок на основе композитов ферромагнетик-диэлектрик // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2015. Т. 18, № 5. С. 100–107.
10. Кузнецов Н. Т., Новоторцев В. М., Жабрев В. А., Марголин В. И. Основы нанотехнологии : учебник. — М. : Изд-во «Бином. Лаборатория знаний», 2014. — 397 с.
11. Рогов А. В., Капустин Ю. В., Мартыненко Ю. В. Факторы, определяющие эффективность магнетронного распыления. Критерии оптимизации // Журнал технической физики. 2015. Т. 85, № 2. С. 126–134.
12. Загидуллин А. И., Гарипов Р. М., Хасанов А. И., Ефремова А. А. Влияние структуры многослойной пленки на барьерные свойства полимерного пленочного материала // Вестник Казанского технологического университета. 2014. № 14. С. 151–153.
13. Montejo-Alvaro F., Alfaro-López H. M., Salinas-Juárez M. G. et al. Metal clusters/modified graphene composites with enhanced CO adsorption: a density functional theory approach // J. Nanopart. Res. 2022. Vol. 25, No. 11. 05656-4.
14. Applied aspects of nanophysics and nano-engineering / ed. Levine K., Syrkov A. G. — N.Y. : Nova Science Publishers, 2019. — 308 p.
15. New materials. Preparation, properties and applications in the aspect of nanotechnology / ed. Levine K., Syrkov A. G. — New York : Nova Science Publishers, 2020. — 248 p.
16. Xin Y., Chen L., Li Y. et al. Highly selective electrosynthesis of 3,4-dihydroisoquinoline accompanied with hydrogen production over three-dimensional hollow CoNi-based microarray electrocatalysts // Nano Research. 2024. Vol. 17. P. 2509–2519.
17. Кущенко А. Н., Сырков А. Г., Нго К. К. Особенности технологии неорганического синтеза высокогидрофобных металлов, содержащих поверхностные соединения с электроно-акцепторными модификаторами // Цветные металлы. 2023. № 8. С. 62–72.
18. Yachmenova L. A., Syrkov A. G., Kabirov V. R. Features of obtaining surface-modified metals with minimal carbon footprint // Non-ferrous Мetals. 2023. No. 2. P. 33–40.
19. Валиев К. А., Раков А. В. Физические основы субмикронной литографии в микроэлектронике. — М. : Радио и Связь, 1984. — 352 с.
20. Одиноков В. В., Каракулов Р. А., Панин В. В., Качан Н. О. Нанесение многослойных покрытий в технологии изготовления узлов вывода энергии СВЧ приборов с применением вакуумных установок типа «МАГНА ТМ» // Вакуумная техника и технологии – 2022 : сб. трудов. — СПб. : Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2022. С. 244–248.
21. Иванов А. А. Многослойные нанокомпозитные сегнетоэлектрические пленки в устройствах СВЧ : автореф. дис. … докт. техн. наук. — СПб. : Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина), 2018. — 30 с.
22. Зиновьев А. В., Пискарев М. С., Скрылева Е. А. и др. Влияние обработки в плазме на свойства и структуру пленок поливинилтриметилсилана // Вакуумная техника и технологии – 2022 : сб. трудов. — СПб. : Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2022. С. 183–186.
23. Балашов В. М., Мироненко И. Г., Иванов А. А. и др. Технология и диэлектрические свойства многослойных нанокомпозитных сегнетоэлектрических пленок // Вопросы радиоэлектроники. 2018. № 1. С. 62–67.
24. Сырков А. Г., Маховиков А. Б., Томаев В. В., Тарабан В. В. Приоритет в области нанотехнологий Горного университета в Санкт-Петербурге — современного центра разработки новых наноструктурированных металлических материалов // Цветные металлы. 2023. № 8. С. 5–13.
25. Пат. 218186 РФ. Устройство электронной литографии / Тупик В. А., Марголин В. И., Кострин Д. К., Фармаковский Б. В. ; заявл. 27.02.2023 ; опубл. 16.05.2023.
26. Евразийский патент 043872. Устройство для нанесения металлического покрытия на пьезопленку вакуумно-плазменным методом / Тупик В. А., Тоисев В. М., Старобинец И. М., Марголин В. И. и др. ; заявл. 25.07.2022 ; опубл. 30.06.2023.