Risultati conseguiti, Avvio e sviluppo della ricerca, Prospettive e

e 2 – Eccellenze ENEA 2008
Nanotecnologie
menzione
Apparato di litografia nell’estremo ultravioletto MET-EGERIA
per applicazioni in microelettronica, nanobiologia, fotonica
e anticontraffazione
primo piano
Sarah Bollanti
Paolo Di Lazzaro
Francesco Flora
Luca Mezi
Daniele Murra
Raffaele Scafè
Amalia Torre
20
ENEA, Dipartimento Tecnologie
Fisiche e Nuovi Materiali
Da sinistra:
S. Bollanti, D. Murra, P. Di Lazzaro, A. Torre, L. Mezi, F. Flora
Per informazioni: [email protected]
Risultati conseguiti
Presso il Laboratorio Eccimeri del Centro Ricerche
ENEA di Frascati è stato realizzato un apparato
di litografia nell’estremo ultravioletto (EUV) denominato Micro Exposure Tool (MET) EGERIA.
È il primo apparato italiano di litografia nell’estremo ultravioletto (EUV) e uno dei pochissimi
sistemi laboratory-scale (compatti e a basso costo) a livello internazionale in grado di riprodurre un disegno arbitrario su supporto plastico
o luminescente tramite un sistema di proiezione/riduzione ad elevatissima risoluzione spaziale. In particolare, il MET-EGERIA ha realizzato disegni litografici con 90 nanometri di risoluzione spaziale. Si tratta di un risultato di assoluta rilevanza internazionale, che supera i risultati ottenuti dal Fraunhofer Institut di Jena
(Germania) e dal CEA-LETI a Grenoble (Francia).
Avvio e sviluppo della ricerca
Il lavoro di ricerca su sorgenti di radiazione EUV
e raggi X basate su plasma prodotto da Laser
ad eccimeri risale all’inizio degli anni ’90. Già
nel 1994 era operativa nel Laboratorio Eccimeri la sorgente EGERIA (Extreme ultraviolet-ra-
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diation Generation for Experimental Research
and Industrial Applications). Dopo numerosi
esperimenti e applicazioni in campo biologico
(imaging di batteri e micro-organismi in vivo,
DNA repair, micro-radiografie), ci siamo resi
conto che l’elevata efficienza della sorgente
nell’EUV ben si accoppiava con il crescente interesse scientifico ed industriale per la litografia
di nuova generazione nell’ambito della microelettronica, in grado di superare i limiti di risoluzione della litografa ottica.
Nel 2001 un bando di finanziamento nel campo delle nanotecnologie del Ministero dell’Università e della Ricerca ha consentito di riunire in
un unico progetto nazionale FIRB le competenze sviluppate in ENEA con quelle presenti in Università, altri Centri di ricerca e industrie italiane:
Università de L’Aquila, Università di Padova, Laboratori INFN di Legnaro, El.En. SpA di Firenze,
Media Lario srl di Lecco. L’obiettivo principale
del progetto è stato raggiunto nel dicembre
2007 con la messa in opera del primo apparato
italiano per litografia nell’estremo ultravioletto denominato MET-EGERIA. Parallelamente, le
competenze e la visibilità acquisite hanno consentito all’ENEA di partecipare ad un progetto
integrato europeo nell’ambito del VI Programma Quadro, coordinato dalla ditta ASML, leader mondiale di impianti per microlitografia,
avente come obiettivo lo sviluppo di un apparato industriale di litografia nell’EUV atto a produrre microchips per l’elettronica di consumo.
Al termine del progetto FIRB è nata l’idea di unire la litografia EUV con le tecniche watermarking per sviluppare un metodo originale di scrittura invisibile tramite litografia su film luminescenti, da utilizzarsi nel campo dell’anticontraffazione, e il metodo è stato sottoposto ad esame
brevettuale con estensione internazionale.
Prospettive e possibili applicazioni
Il MET-EGERIA è completo, operativo e funzionante. Si prevedono a breve termine ulteriori
miglioramenti per alcune parti dell’apparato:
il perfezionamento del sistema di mitigazione
dei detriti applicando un brevetto ENEA e un
nuovo obiettivo ottico per migliorare la risoluzione spaziale del pattern stampato. Sarà inoltre attivata una linea dimostrativa di produzione di etichette anticontraffazione e relativi sistemi di lettura. L’apparato trova applicazione
in diversi ambiti strategici nel campo delle nanotecnologie, come la litografia di prossima generazione per l’elettronica, la fotonica, le nano-biotecnologie e, non ultima, l’anticontraffazione tramite una tecnica di marchiatura invisibile di tipo watermarking.
Il MET-EGERIA può, infatti, imprimere su un film
un disegno invisibile, leggibile solo tramite uno
speciale apparecchio portatile. Un tale dispositivo, applicato alla marchiatura anticontraffazione, ha un impatto potenzialmente importante in campo industriale e della sicurezza. I
prodotti contraffatti rappresentano un’ampia
fascia di mercato che include, per esempio, prodotti farmaceutici, gioielli, opere d’arte, parti
di ricambio di veicoli, carte di pagamento e documenti riservati. Le etichette anticontraffazione prodotte con la tecnica brevettata dall’ENEA
possono essere applicate a tutti gli oggetti che
necessitano di essere tracciati o protetti dal mercato parallelo degli oggetti contraffatti.
La versatilità della tecnologia ENEA consente
anche di tracciare sostanze pericolose come i
rifiuti radioattivi nelle discariche, onde contrastare lo smaltimento non autorizzato e/o non
conforme alla legge di tali sostanze: è stato, in-
Figura 1
Camera di proiezione del Micro Exposure Tool
EGERIA
fatti, provato sperimentalmente che le etichette anticontraffazione prodotte con il metodo
brevettato resistono a dosi massicce di irraggiamento radioattivo.
Collaborazioni
Nell’ambito del progetto nazionale FIRB: Università de L’Aquila, Università di Padova, Laboratori INFN di Legnaro, El.En. SpA di Firenze,
Media Lario srl di Lecco, Università di Roma Tor
Vergata, CNR IFN di Roma. Nell’ambito del progetto integrato europeo del VI Programma
Quadro: ASML, leader mondiale di impianti per
microlitografia, Phystex, Zeiss, AMTC, Philips,
XTREME technologies, Schott Lithotec, Sagem
Defense Securite e altri 18 partners.
Si sono dichiarati interessati all’apparecchiatura:
• Institute of Applied Physics, Johannes-KeplerUniversity, Linz (Austria) per utilizzarla in irraggiamenti ed esperimenti nel campo delle
nano-biotecnologie (interazione tra strutture
periodiche nanometriche e crescita cellulare);
• Brigham Young University, Provo, Utah (USA),
per applicazioni nel campo della spettroscopia nell’estremo ultravioletto (test di ottiche,
filtri e nuovi fotoresist).
Sono, inoltre, in corso contatti con Ditte internazionali leader nel campo di sistemi anticontraffazione.
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