Unter Verwendung eines Helium-IonenMikroskops, zum von Lithographischen Mustern Nanoscale Zu Erstellen

Durch AZoNano-Herausgeber stellten Experimentelle Sonderkommandos von Donny Winston des NanoStructures-Labors bei Massachusetts Institute of Technology zur Verfügung

Inhaltsverzeichnis

Einleitung
Materialien und Gerät
Probenaufbereitung
Vorbereitung Verdünnten HSQ
Vorbereitung von Sauberen Siliziumscheiben
Spinnendes HSQ auf Silikon
Berührung im ORION PLUS
Vorbereitung „des Salzigen“ Entwicklers
Entwicklung
Inspektion von Ergebnissen
Über Carl Zeiss

Einleitung

Um Elektron oder Ionenbündel zu verwenden um Nano-muster zu erstellen umfassen die drei Methoden die gewöhnlich angewendet werden das Ionenträgermahlen, Träger verursachte Chemie (Absetzung und Ätzung) und Träger verursachte Lithographie. Strahlen Sie verursachte Lithographie ist allgemein am verwendetsten für das Erstellen von nützlichen Schablonen für die Fertigung einer Reichweite der Einheiten.

Diese Anwendungsanmerkung stellt Ausbildung für das Schreiben, das Vorbereiten und sich entwickelnden Muster in Wasserstoff silsesquioxane (HSQ) Filmen zur Verfügung. Dieses ist ein breit verwendetes negatives TonElektronenstrahlphotoresist. Diese kopierenden Prozeduren können in einem gut ausgerüsteten Labor leicht durchgeführt werden, sogar in dem dann es keine ausführlichen erhältlichen Lithographiehilfsmittel gibt. Die beschriebene Prozedur wird in einem Heliumionenmikroskop verwendet (HIM). Die Entwicklung und die Dokumentation der Schritte, die unten gegeben werden, sind von Donny Winston des NanoStructures-Labors bei Massachusetts Institute of Technology zur Verfügung gestellt worden.

Materialien und Gerät

Um eine Probe von HSQ auf Silikon vorzubereiten, sind die Materialien, die benötigt werden unten aufgeführt:

  • Eine Siliziumscheibe. Die Prozedur, die in diesem Experiment entwickelt wurde, war mit den Wafers, welche die folgenden Bedingungen haben:
  • 3" (75mm) Durchmesser
  • 356-406 μm Stärke
  • 1-100 Widerstandskraft Ω-Cm
  • <100> Orientierung
  • Entweder neue oder zurückgeforderte Wafers können verwendet werden
  • HSQ in MIBK-Lösungsmittel. Ein solches Produkt ist XR-1541-006 (Dow Corning).
  • Zusätzliches MIBK, wenn Verdünnung gewünscht wird. Mehr verdünnte HSQ-Lösung ergibt einen Dünnfilm (z.B. Halbleitergrad-Spülenlösungsmittel Dow MIBK, Dow Corning).
  • Laborkühlraum
  • Dampfhaube
  • Drehbeschleunigungsauftragmaschine
  • Ellipsometer
  • Standardchemielaborwaren und -lösungsmittel, wie weiter unten erwaehnt
  • Zusätzliche Einrichtungen sind möglicherweise erforderlich, wenn Waferreklamation ein Teil der Prozedur ist.

Probenaufbereitung

Um den fotobeschichteten Wafer für Lithographie vorzubereiten, sind die drei gefolgt zu werden Schritte unten ausführlich:

Vorbereitung Verdünnten HSQ

Gemäß dieser Prozedur wird 10 ml einer 10:1verdünnung einer Lösung 6% Körper HSQ vorbereitet. Die resultierende Verdünnung erlaubt den Schichtstärken, die nm so niedrig sind wie 12. Alle chemische Arbeit muss in einer Dampfhaube erledigt werden, um Einatmung zu vermeiden und die Gefahren zu verschütten, die mit Lösungsmitteln wie MIBK verbunden sind.

  1. Löschen Sie HSQ vom Kühlraum.
  2. Erhalten Sie MIBK für Verdünnung.
  3. Erfassen Sie zusammen einen abgestuften Plastikzylinder wie ein 10 ml Nalgene CAT-Nr. 3663-0010, ein Plastiktrichter für das Gießen von HSQ-Lösung und von MIBK in den abgestuften Zylinder, eine Plastikflasche, um die Verdünnung wie eine 30 ml Nalgene LDPE-Flasche mit Tropfenzählerschutzkappe und eine Lösungsmittelabfallflasche mit funnel6 zu speichern.
  4. Der abgestufte Zylinder und der Trichter muss mit Aceton, dann Methanol, dann Isopropylalkohol (IPA) gesäubert werden und trocknet es dann mit einem Stickstoffgewehr. Aceton ist ein aggressives Lösungsmittel von organischen Produkten. Methanol ist im Aceton löslich, und IPA ist im Methanol löslich. IPA verdunstet schnell und sauber. Falls der Zylinder und der Trichter vorher gesäubert worden sind, ist ein IPA-Spülen, das von Stickstoffgewehr Abdampfen gefolgt wird, genügend.
  5. Die Flasche muss durch aufeinander folgendes gesäubert werden, das ausspülend, umfaßt das kräftige Rütteln der gedichteten Flasche mit Aceton, Methanol und IPA. Schließlich Spülen mit MIBK.
  6. Messen Sie heraus 1 ml der HSQ-Lösung und gießen Sie es dann in der Flasche.
  7. Messen Sie 9 ml des MIBK und gießen Sie es dann in der Flasche. Wieder können Streuungen abgeschwächt werden, indem man einen tollen Wischer als Schellfisch für die Flasche verwendet.
  8. Wirbeln die Flasche leicht, damit 1 Minute die 0.6% Körperlösung mischt.
  9. Spülen Sie den Trichter und den abgestuften Zylinder mit IPA aus.
  10. Legen Sie die das HSQ-Lösung des Herstellers in den Kühlraum.
  11. Legen Sie die Probe in den Kühlraum bis, Protokoll 10 bevor Sie planen, ihn zu verwenden. Die Lösung muss bei Zimmertemperatur gehalten werden, bevor man spinnt.

Vorbereitung von Sauberen Siliziumscheiben

Für den Lithographieschritt kann ein zurückgeforderter oder neuer Wafer verwendet werden. Zu zu säubern forderte Siliziumscheiben, das „RCA-Säubern zurück: “ Prozess SC1 + SC2 wird empfohlen.

Falls ein sauberer Wafer im fluoroware für mehr als einige Stunden gespeichert worden ist, oder wenn Oberflächenverunreinigung vermutet wird, können solche Verunreinigungen durch die Sauerstoffplasmaradierung gelöscht werden, geläufig gekennzeichnet als „veraschend“.

Es ist wünschenswerte wieder-saubere Chips eher, als ein ganzer Wafer möglicherweise, ein Transportunternehmerwafer benötigt wird, um die Chips im Asher abhängig von der Auslegung des Asher zu unterstützen. Ein Mikrowelle Asher, der bei 2,45 Gigahertz funktioniert, ist vorher verwendet worden. Ein Asher, der HF-Leistung verwendet, kann auch tadellos arbeiten. Die Veraschungsparameter sind Sauerstofffluß bei 500 mL/min, W-Leistung 1000 für 5 Min.

Wenn es keine Anforderung für ein Bereich größeres als ungefähr 1  ~ 1 mm für die Lithographie gibt, wird es empfohlen, um den Wafer in 1  ~ zu zerspalten 1 cm-Chips. Zerspaltendes Dieses kann unter Verwendung eines Diamantschreibers manuell getan werden, aber der Benutzer sollte die Oberfläche trocken durchbrennen mit einem Stickstoffgewehr, um restliche Silikonpartikel von der Oberfläche zu löschen.

Spinnendes HSQ auf Silikon

  1. Der Silizium-Chip wird am Drehbeschleunigungsfutter montiert. Eine Auftragmaschine der Drehbeschleunigung 100CB von den Brauer-Wissenschaften ist verwendet worden. Das Gerät wird in Abbildung 1. gezeigt.
  2. Die Winkelbeschleunigung wird ausgewählt. Ein Wert von 10 krpm/von sek stellt eine Zunahme zur abschließenden Winkelgeschwindigkeit innerhalb 1 sek sicher. Hohe Winkelbeschleunigungsergebnisse in den Dünnfilmen.
  3. Wählen Sie die Winkelgeschwindigkeit oder spinnen Sie Drehzahl und Gesamtdauer des Spinners. Zu einen Bezugspunkt, spinnend bei krpm 6 für sek 31, unter Verwendung einer 10 krpm/sekanfangsrampe und eine 0.6% HSQ Lösung verwendend zu geben wie in der oben genannten Prozedur auf einem ~1 cm spezifiziert2 Sichip, ergibt eine 12 nm Dicke.
  4. Nachdem Sie gelufttrocknet haben messen Sie die Dicke. Ein mögliches Hilfsmittel für dieses ist ein Woollam M-2000 H Spektralanalytisches Ellipsometer (λ= 240-1000 nm), bedient bei 70  ‹Vorkommen. Dieses Gerät wird in Abbildung 2. gezeigt.

Abbildung 1. Auftragmaschine der Drehbeschleunigungs-CEE100.

Abbildung 2. Spektral-Ellipsometer.

Berührung im ORION PLUS

Korrekturlinien für das Montieren einer lithographischen Berührung in ER werden unten erstellt. Diese Korrekturlinien können an jeder möglicher Lithographieaufgabe angewendet werden.

  1. Überprüfen Sie, ob es ein Ziel für Träger Fokussierung und stigmation nahe dem Berührungsbereich gibt. Zum Beispiel kann ein Diamantschreiber verwendet werden, um ein Kratzerkennzeichen nahe einer Ecke des Chips zu setzen.
  2. Die Probe wird zu einem Bereich des Fokussierungsziels neben dem gewünschten Berührungsbereich belastet und gesteuert. Dieses konnte das Ende eines Schreiberkratzers nahe der Mitte des Chips sehr sein. Fokus und stigmate.
  3. Bei der Anwendung eines externen Mustergenerators, schalten Sie zur externen Regelung aus dem ORION PLUS Benutzerschnittstelle (UI) wie in Abbildungen 3 und 4. gezeigt. Überprüfen Sie die Spannungspolarität auf blanker Aktivierung auf dem Mustergenerator, um zu entscheiden, ob man blanker aktives Hoch oder blanker aktives Tief im ORION PLUS UI auswählt.
  4. Basiert auf dem Mustergenerator, gibt möglicherweise es auch die zusätzlichen Parameter, zum einzustellen. Mit dem Nabity NPGS zum Beispiel muss man einen „Mag-Schuppen“ Parameter gleich einstellen dem ORION PLUS Vergrößerung  ~ Blickfeld (im μm). Zum Beispiel wenn das Blickfeld bei X 1000 μm 127 ist, ist die NPGS Mag-Schuppe 127000. Auch bei der Anwendung der maximalen Dynamikwerte der Strahlauslenkung in NGPS, d.h. } 10 V, es wesentlich ist, den ORION PLUS Blickfeld einzustellen, um Doppeltes zu sein das, das durch die Musterfeile in NPGS erwartet wird. Andernfalls wird das Muster bei 50% Schuppe geschrieben. Der Kalibrierungswert unterscheidet auch sich auf dem Baumuster von Ausschlagverstärkern in IHN basiert.
  5. Das erste Muster muss eine Dosisreihe umfassen. Die kritische Dosis für Berührung kann mit HSQ-Verdünnung schwanken und Stärke spinnen. Eine Beispielflächendosis ist 30 μC/cm2. Eine Beispielzeile Dosis ist 0,25 nC/cm. Eine Beispielpunktdosis ist 0,25 fC.

Abbildung 3. Scan-Steuerbefehl, unter dem Anlagenmenü im ORION PLUS UI.

Abbildung 4. Scan-Steuer-Knall-oben und Benutzermitteilung.

Vorbereitung „des Salzigen“ Entwicklers

Unter Verwendung dieser Prozedur wird eine 500-ml-wässerige Lösung von 1 WT % NaOH und von 4 WT % NaCl erreicht. Diese Lösung ist ein kontrastreicher Entwickler für HSQ. Das Rezept benötigt entionisiertes (DI) Wasser, NaOH-Kugeln, granuliertes NaCl in Form von Tafelsalz und eine Milligrammschuppe.

  1. Spülen Sie ein 1 L Plastikflasche mit Isopropylalkohol (IPA) und dann DI water aus.
  2. Gießen Sie herein 500 ml (500 g) DI water.
  3. Messen Sie und gießen Sie herein 5 g der NaOH-Kugeln. NaOH ist eine Hochkonzentration Basis und muss sorgfältig gehandhabt werden.
  4. Messen Sie heraus und gießen Sie herein 20 g NaCl. Rühren Sie die Mischung, bis Gesamtauflösung erzielt wird.

Entwicklung

Um eine kleine (~1  ~1 cm)2 Probe zu entwickeln, nur ein kleines Entwicklervolumen ist erforderlich. Dieses ist eine einfache und Geradeausprozedur und nimmt gerade einig Protokoll.

  1. Füllen Sie Fast einen Becher mit 10 ml-Jenaer Gläsern mit salzigem Entwickler.
  2. Tauchen Sie ein und halten Sie die Probe mit Pinzette im Entwickler für 4 Min.-Strudel leicht an.
  3. Spülen für sek ungefähr 30, wenn DI water ausgeführt wird.
  4. Spülen für sek ungefähr 30 mit Isopropylalkohol.
  5. Trocknen Sie mit einem Stickstoffgewehr.

Inspektion von Ergebnissen

Inspektion muss in SEM durchgeführt werden. Dieses liefert einen guten Kontrast zwischen dem Silikon und HSQ-Material. Darstellung die Probe in ER kann die kleinsten Merkmale ändern, also muss Metrologie von kopierenden Ergebnissen unter Verwendung ER sorgfältig erfolgt sein.

Abbildung 5 Showrepräsentativergebnisse für eine Säulenreihe kopiert in 30 nm von HSQ. Fig. 5 (A) zeigt eine unterbelichtete Reihe, in der nur ein Teil der entwickelten Säulen stehend bleiben. Abbildung (b) zeigt eine richtig freigelegte Reihe und Abbildung (c) zeigt eine überbelichtete Reihe, in der die Kenngröße gewachsen ist.

Abbildung 5 (A). Säulenreihe freigelegt bei 0,25 fC pro Säule.

Abbildung 5 (B). Säulenreihe freigelegt bei 0,42 fC pro Säule.

Abbildung 5 (c). Säulenreihe freigelegt bei 0,70 fC pro Säule.

Ein illustrativer Vergleich dieses Lithographieergebnisses zu EBL. Abbildung 6 Shows eine Säulenreihe erstellt durch 10 Kev EBL9.

Abbildung 6. Elektronenstrahl produzierte die Säulenreihe, die bei fC 24,88 pro Säule freigelegt wurde.

Während diese Säulen in einer stärkeren (70 nm) HSQ-Schicht hergestellt wurden, gibt es die Unterschiede, zu markieren. Zuerst ist die minimale Dosis, zum der gesamten Reihe freizulegen 25mal höher für EBL normalisiert für den Höhenunterschied. Am beträchtlichsten, gibt es eine starke Abhängigkeit der Säulengrößenarbeitsstellung innerhalb der Reihe. Säulen nahe der Rand der Reihe sind schmaler. Dieses findet wegen des EBL-Näherungseffektes statt, in dem Trägerschreiben in einer Stelle eine Dosis auf benachbarten Bereichen zuteilt. Das Histogramm in Abbildung 7 stellt dar, dass die festere Verteilung an Größe von ER Säulen herstellte.

Abbildung 7. Histogramme von SäulenKorngrößenverteilungen in IHM und in EBL

Über Carl Zeiss

Die Abteilung Carl Zeisss NTS (Nanotechnologie-Anlagen) ist ein Wert, der den wesentlichen Bestandteil von Carl Zeiss sich entwickelnd hinzufügt, die produzierend, verkaufend und instandhalten SEM, TEM und Partikel-Trägerinstrumente, die, um eindeutige Standards der hohen Qualität einzustellen konstruiert werden und Abnehmer fokussierte Lösungen für den Halbleiter, die Materialverbrauchsanalyse und die Biowissenschaftseinsatzbereiche zur Verfügung zu stellen weltweit sind. Entwicklung und Produktionsanlagen werden in Oberkochen (Deutschland), in Peabody, in MA (USA) und in Cambridge (GROSSBRITANNIEN) angesiedelt.

Diese Informationen sind Ursprungs- angepasst gewesen, wiederholt und von den Materialien, die von Carl Zeiss NTS zur Verfügung gestellt werden.

Zu mehr Information über diese Quelle, besuchen Sie bitte Carl Zeiss NTS.

Date Added: Sep 26, 2011 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 09:21

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