Nanolitografie je technický obor v nanotechnologii související s vývojem (leptání, psaní, tisk) struktur v nanoměřítku. V překladu z řečtiny lze toto slovo rozdělit do tří částí: "nano" - trpaslík, "rozsvícený" - kámen a "grafický" - psát nebo "malá písmena na kámen." Dnes se toto slovo rozšířilo na navrhování konstrukcí v rozsahu 10 −9 až 10 −6 metrů nebo konstrukcí v rozsahu nanometrů. Ve skutečnosti je tento obor derivátem litografie, pokrývající pouze mnohem menší struktury. Všechny nanolitografické metody lze rozdělit do dvou kategorií: ty, které leptají molekuly a zanechávají požadovanou strukturu, a ty, které přímo zapisují požadovanou strukturu na povrch (podobně jako 3D tiskárna vytváří strukturu).
Oblast nanolitografie vznikla z potřeby zvýšit počet tranzistorů v integrovaném obvodu, aby vyhovoval Moorovu zákonu . Přestože se litografické techniky používaly již od konce 18. století, žádná z nich nebyla aplikována na nanočástice až do poloviny 50. let 20. století. S rozvojem polovodičového průmyslu prudce vzrostla poptávka po technologiích, které umožňují vytvářet mikro- a nano-struktury. Fotolitografie byla na tyto struktury poprvé aplikována v roce 1958, kdy přišla éra nanolitografie [1] . Od té doby se fotolitografie stala komerčně nejúspěšnější technikou, schopnou vytvářet vzory s vlastnostmi menšími než 100 nanometrů [2] . Existuje několik metod spojených s touto oblastí, každá pro jiné účely v lékařském a polovodičovém průmyslu. Průlomy v této oblasti významně přispívají k rozvoji nanotechnologií a mají stále větší význam v dnešní době, kdy roste poptávka po stále menších počítačových čipech. Další oblasti výzkumu jsou fyzikální omezení pole, získávání energie a fotonika .
Optická litografie (neboli fotolitografie) je jednou z nejdůležitějších a nejrozšířenějších metod v oblasti nanolitografie. Optická litografie obsahuje několik důležitých derivačních technik, z nichž všechny používají velmi krátké vlnové délky světla ke změně rozpustnosti určitých molekul, což způsobí, že se vylouhují do roztoku a zanechávají požadovanou strukturu. Některé techniky optické litografie vyžadují použití kapalinové imerze a různých technik pro zvýšení rozlišení , jako jsou masky fázového posunu (PSM) a korekce blízkosti . Některé z technik obsažených v této sadě využívají multifotonovou litografii , rentgenovou litografii , nanolitografii se světelnou interakcí (LCM) a extrémní ultrafialovou litografii (EUVL) [2] . Tato druhá technika je považována za nejdůležitější litografickou techniku příští generace díky své schopnosti vytvářet struktury s přesností 30 nanometrů.
Elektronová litografie (EBL) nebo elektronová litografie s přímým zápisem (EBDW) skenuje povrch potažený filmem nebo rezistem citlivým na elektrony ( jako je PMMA nebo HSQ ) pomocí zaostřeného elektronového paprsku za účelem kreslení vlastních 3D tvarů. Změnou rozpustnosti rezistu a následným selektivním odstraněním materiálu ponořením do rozpouštědla bylo dosaženo rozlišení menšího než 10 nm. Tato forma bezmaskové litografie s přímým zápisem má vysoké rozlišení a malou šířku pásma, což omezuje použití jednosloupcových elektronových paprsků pro výrobu fotomasky , výrobu polovodičových zařízení s malým objemem a výzkum a vývoj. Přístupy s více elektronovými svazky mají za cíl zvýšit produktivitu hromadné výroby polovodičů.
EBL lze použít pro selektivní proteinové nanopatterning na pevném substrátu, určeném pro ultrasenzitivní senzory [3] .
Skenovací sondová litografie (SPL) je další soubor technik pro vytváření vzoru v nanometrovém měřítku až na jednotlivé atomy pomocí skenovacích sond , buď odleptáním nežádoucího materiálu nebo přímým zápisem nového materiálu na substrát. Některé z důležitých technik v této kategorii zahrnují perovou nanolitografii , termochemickou nanolitografii , termální skenovací sondovou litografii a lokální oxidační nanolitografii . Nejpoužívanější z těchto metod je perová nanolitografie [4] .
Nanoimprintová litografie (NIL) a její varianty jako Step-and-Flash Imprint Lithography a Laser Assisted Directed Imprint (LADI) jsou slibné technologie replikace nanoměřítek, ve kterých jsou vzory vytvářeny mechanickou deformací otiskových rezistorů, obvykle monomerních nebo polymerních entit. polymerují vlivem tepla nebo ultrafialového záření během tisku. Tuto metodu lze kombinovat s kontaktním tiskem a studeným svařováním . Nanoimprint litografie umožňuje vytvářet šablony s přesností až 10 nm.