Facendo Uso di un Microscopio Ionico dell'Elio Per Creare i Reticoli Litografici di Nanoscale

Dagli Editori di AZoNano, i Dettagli Sperimentali hanno fornito da Donny Winston del Laboratorio di NanoStructures a Massachusetts Institute of Technology

Indice

Introduzione
Materiali ed Attrezzature
Preparato del Campione
Preparato di HSQ Diluito
Preparato delle Lastre Di Silicio Pulite
HSQ di Filatura su Silicio
Esposizione in ORIONE PIÙ
Preparato di Rivelatore “Salato„
Sviluppo
Ispezione dei Risultati
Circa Carl Zeiss

Introduzione

Per utilizzare l'elettrone o i raggi ionici per creare i nano-reticoli che i tre metodi che sono usati tipicamente comprendono la fresatura del raggio ionico, che irradi la chimica indotta (deposito ed incissione all'acquaforte) e che irradi la litografia indotta. La litografia indotta Raggio è più comunemente usata per la creazione dei modelli utili per la lavorazione di intervallo delle unità.

Questa nota di applicazione fornisce le istruzioni per la scrittura, la preparazione ed i reticoli di sviluppo in pellicole del silsesquioxane (HSQ) dell'idrogeno. Ciò è un photoresist negativo largamente usato del fascio di elettroni del tono. Queste procedure di modello possono essere eseguite facilmente in un laboratorio ben attrezzato anche in cui poi non ci sono strumenti dettagliati della litografia disponibili. La procedura descritta è utilizzata in un microscopio ionico dell'elio (HIM). Lo sviluppo e la documentazione dei punti dati sotto sono stati forniti da Donny Winston del Laboratorio di NanoStructures a Massachusetts Institute of Technology.

Materiali ed Attrezzature

Per preparare un campione di HSQ su silicio, i materiali richiesti sono elencati qui sotto:

  • Una lastra di silicio. La procedura elaborata in questo esperimento era con i wafer che hanno le seguenti specifiche:
  • 3" diametro (di 75mm)
  • 356-406 spessore del μm
  • 1-100 resistività Ω-Cm
  • <100> orientamento
  • I nuovi o wafer ripresi possono essere utilizzati
  • HSQ nel solvente di MIBK. Un tale prodotto è XR-1541-006 (Dow Corning).
  • MIBK Supplementare se la diluizione è desiderata. Un più soluzione diluita di HSQ provocherà una pellicola più sottile (per esempio solvente, Dow Corning del risciacquo del grado a semiconduttore di Dow MIBK).
  • Frigorifero del Laboratorio
  • Cappa del Vapore
  • Dispositivo a induzione di Rotazione
  • Ellipsometer
  • Laboratorio-articoli e solventi Standard di chimica, come citato sotto
  • La strumentazione Supplementare può essere necessaria se il recupero del wafer fa parte della procedura.

Preparato del Campione

Per preparare la resistenza ha ricoperto il wafer per la litografia, i tre punti da seguire è dettagliata qui sotto:

Preparato di HSQ Diluito

Secondo questa procedura, 10 ml di diluizione di 10:1 di una soluzione dei solidi HSQ di 6% sono preparati. La diluizione risultante concederà a spessori di pellicola bassi quanto 12 il nanometro. Tutto Il lavoro chimico deve essere fatto in una cappa del vapore per evitare l'inalazione e rovesciare i rischi connessi con i solventi quale MIBK.

  1. Rimuova HSQ dal frigorifero.
  2. Ottenga MIBK per diluizione.
  3. Riunisca insieme un cilindro graduato di plastica quali No. 3663-0010 del CAPONE da 10 ml Nalgene, un imbuto di plastica per il versamento la soluzione di HSQ e del MIBK nel cilindro graduato, una bottiglia di plastica per memorizzare la diluizione quali una bottiglia del LDPE da 30 ml Nalgene con il cappuccio del contagoccia e una bottiglia dello spreco del solvente con funnel6.
  4. Il cilindro graduato e l'imbuto deve essere pulito con l'acetone, poi il metanolo, poi l'alcool di isopropile (IPA) e poi lo asciugano con una pistola dell'azoto. L'Acetone è un solvente aggressivo dei prodotti organici. Il Metanolo è solubile in acetone e IPA è solubile in metanolo. IPA evapora rapido ed in modo pulito. Nel caso il cilindro e l'imbuto siano stati puliti precedentemente, un risciacquo di IPA seguito dall'essiccamento della azoto-pistola è sufficiente.
  5. La bottiglia deve essere pulita con successivo risciacquando quello comprende l'agitazione vigorosa della bottiglia sigillata con l'acetone, il metanolo e IPA. Per Concludere, risciacquo con MIBK.
  6. Dosi 1 ml della soluzione di HSQ e poi versilo nella bottiglia.
  7. Misuri 9 ml del MIBK e poi versilo nella bottiglia. Di Nuovo, le cadute possono attenuarsi usando una strofinata favolosa come busbana francese per la bottiglia.
  8. Turbina delicatamente la bottiglia affinchè 1 minuto mescoli la soluzione di solidi di 0.6%.
  9. Risciacqui l'imbuto ed il cilindro graduato con IPA.
  10. Collochi la soluzione del HSQ del produttore nel frigorifero.
  11. Collochi il campione nel frigorifero fino a minuto 10 prima che voi pianificazione usarlo. La soluzione deve essere tenuta alla temperatura ambiente prima della filatura.

Preparato delle Lastre Di Silicio Pulite

Per il punto della litografia, un wafer ripreso o nuovo può essere usato. Per pulire ha ripreso le lastre di silicio, “la pulizia di RCA: „ Il trattamento SC1 + SC2 è raccomandato.

Nel caso un wafer pulito sia stato memorizzato nel fluoroware per più di alcune ore o se la contaminazione di superficie è sospettata, tali contaminazioni possono essere rimosse incisione del plasma dell'ossigeno, citata comunemente come “incenerendo„.

È chip ri-puliti desiderabili piuttosto che un intero wafer, un wafer dei portafili può essere richiesto per supportare i chip nel asher salvo progettazione del asher. Un asher di microonda che funziona a 2,45 Gigahertz è stato usato precedentemente. Un asher che usando la potenza di RF può anche lavorare perfettamente. I parametri d'incenerimento sono flusso a 500 mL/min, dell'ossigeno la potenza 1000 di W per 5 Min.

Se non c'è requisito di più grande circa 1 ~ del  di area 1 millimetro per la litografia, è raccomandato per fendere il wafer in 1 ~ del  i chip da 1 cm. Ciò che si fende può essere fatta manualmente facendo uso di uno scrivano del diamante, ma l'utente dovrebbe soffiare la superficie asciutta con una pistola dell'azoto per rimuovere le particelle restanti del silicio dalla superficie.

HSQ di Filatura su Silicio

  1. Il chip di silicio è montato sul mandrino della rotazione. Un dispositivo a induzione della rotazione 100CB dalle Scienze del Fabbricante Di Birra è stato utilizzato. La strumentazione è indicata nella Figura 1.
  2. L'accelerazione angolare è selezionata. Un valore di 10 krpm/sec assicurerà un aumento alla velocità angolare definitiva entro 1 sec. Risultati angolari Elevati di accelerazione in pellicole più sottili.
  3. Scelga la velocità angolare o fili la velocità e la durata totale del filatore. Per dare un punto di riferimento, filante al krpm 6 per sec 31, facendo uso delle 10 rampe di iniziale sec/del krpm ed usando una soluzione di 0.6% HSQ come specificato nella procedura di cui sopra su un chip di Si2 di ~1 cm, provoca uno spessore di pellicola di 12 nanometro.
  4. Dopo l'essiccamento ad aria, misuri lo spessore di pellicola. Uno strumento possibile per questo è un Woollam M-2000 la H Ellipsometer (λ= Spettroscopico 240-1000 nanometro), di gestione all'incidenza del ‹di 70 . Questa strumentazione è indicata nella Figura 2.

Figura 1. Dispositivo A Induzione di Rotazione CEE100.

Figura 2. Ellipsometer Spettrale.

Esposizione in ORIONE PIÙ

Le Linee guida per l'installazione dell'esposizione litografica in LUI sono fornite sotto. Queste linee guida possono applicarsi a tutto il compito della litografia.

  1. Assicuri che ci sia un obiettivo per messa a fuoco e lo stigmation del raggio vicino all'area di esposizione. Per esempio, uno scrivano del diamante può essere utilizzato per mettere un segno di graffio vicino ad un angolo del chip.
  2. Il campione è caricato e traversato ad un'area dell'obiettivo di messa a fuoco adiacente all'area di esposizione desiderata. Ciò ha potuto essere l'estremità di un graffio dello scrivano molto vicino al centro del chip. Fuoco e stigmate.
  3. Mentre per mezzo di un generatore di sequenze esterno, passi a controllo esterno dall'interno di ORIONE PIÙ l'interfaccia utente (UI) secondo le indicazioni di Figure 3 e 4. Controlli la polarità di tensione sull'attivazione del blanker per vedere se c'è il generatore di sequenze per decidere se selezionare il livello attivo del blanker o il minimo attivo del blanker in ORIONE PIÙ UI.
  4. Sulla Base del generatore di sequenze, ci possono anche essere parametri supplementari da impostare. Con il Nabity NPGS, per esempio, uno deve fissare “un parametro del disgaggio di magnetico„ uguale ad ORIONE PIÙ campo visivo del ~ del  di ingrandimento (nel μm). Per esempio, se il campo visivo alla X 1000 è μm 127, il disgaggio di magnetico di NPGS è 127000. Inoltre, mentre utilizza la gamma dinamica massima di deformazione di raggio in NGPS, cioè } 10 V, sono essenziali per impostare ORIONE PIÙ campo visivo per essere doppio quello preveduto dal file del reticolo in NPGS. Altrimenti, il reticolo sarà scritto al disgaggio di 50%. Il valore di calibratura egualmente varia basato sul tipo di amplificatori di deformazione in LUI.
  5. Il primo reticolo deve comprendere una schiera della dose. La dose critica per l'esposizione può variare con diluizione di HSQ e filare lo spessore. Una dose areale di esempio è 30 μC/cm2. Una riga dose di esempio è 0,25 nC/cm. Una dose del punto di esempio è 0,25 fC.

Figura 3. comando di Controllo Scansione, Nell'ambito del menu di Sistema in ORIONE PIÙ UI.

Figura 4. controllo scansione A finestra e notifica dell'utente.

Preparato di Rivelatore “Salato„

Facendo Uso di questa procedura, una soluzione acquosa da 500 ml di 1 WT % di NaOH e di 4 WT % di NaCl è ottenuta. Questa soluzione è un rivelatore ad alto contrasto per HSQ. La ricetta richiede l'acqua (DI) deionizzata, le palline del NaOH, il NaCl granulare sotto forma di sale da tavola e un disgaggio di milligrammo.

  1. Risciacqui una 1 L bottiglia di plastica con l'alcool di isopropile (IPA) e poi DI l'water.
  2. Versi dentro 500 ml (500 g) DI water.
  3. Misuri e versi dentro 5 g delle palline del NaOH. Il NaOH è una base di alta concentrazione e deve essere trattato con attenzione.
  4. Dosi e versi dentro il NaCl di 20 g. Mescoli la miscela finché la dissoluzione totale è raggiunta.

Sviluppo

Per sviluppare un piccolo (~1  ~1 cm2) campione, soltanto un piccolo volume del rivelatore è necessario. Ciò è una procedura semplice e diretta, richiedente appena alcuni minuti.

  1. Quasi riempia un becher di 10 Pyrex di ml di rivelatore salato.
  2. Immerga delicatamente e tenga il campione con le pinzette nel rivelatore per un Turbinio di 4 Min.
  3. Risciacquo per sec circa 30 nell'esecuzione del DI water.
  4. Risciacquo per sec circa 30 con l'alcool di isopropile.
  5. Asciughi con una pistola dell'azoto.

Ispezione dei Risultati

L'Ispezione deve essere realizzata in SEM. Ciò fornisce un buon contrasto fra il silicio ed il materiale di HSQ. La Rappresentazione il campione in LUI può modificare le funzionalità più minuscole, in modo dalla metrologia dei risultati di modello facendo uso di LUI deve essere fatta con attenzione.

Figura 5 risultati rappresentativi di manifestazioni per una schiera della colonna modellata in 30 nanometro di HSQ. La Fig. 5 (a) mostra una schiera sottoesposta, dove soltanto una parte delle colonne sviluppate rimane stante. Figura (b) mostra una schiera correttamente esposta e la Figura (c) mostra una schiera sovraesposta, dove le feature size si sono sviluppate.

Figura 5 (a). Schiera della Colonna esposta a 0,25 fC per colonna.

Figura 5 (b). Schiera della Colonna esposta a 0,42 fC per colonna.

Figura 5 (c). Schiera della Colonna esposta a 0,70 fC per colonna.

Un confronto indicativo tra questo risultato di litografia e EBL. Figura 6 manifestazioni una schiera della colonna creata da 10 KeV EBL9.

La Figura 6. Fascio di Elettroni ha prodotto la schiera della colonna esposta a fC 24,88 per colonna.

Mentre queste colonne sono state create (70 nanometro) in un livello più spesso di HSQ, ci sono differenze da evidenziare. In Primo Luogo, la dose minima per esporre l'intera schiera è 25 volte più su per EBL normalizzata per la differenza di altezza. Il più significativamente, c'è una forte dipendenza della posizione di funzionamento di dimensione della colonna all'interno della schiera. Le Colonne più vicino la barriera della schiera sono più strette. Ciò ha luogo dovuto l'effetto di prossimità di EBL, dove la scrittura del raggio in un punto comunica una dose sulle aree vicine. L'istogramma nella Figura 7 mostra che la distribuzione più stretta della dimensione del LUI ha creato le colonne.

Figura 7. Istogrammi delle distribuzioni per ampiezza della colonna LUI e di EBL

Circa Carl Zeiss

La Divisione di Carl Zeiss il NTS (Sistemi di Nanotecnologia) è un valore che aggiunge la parte integrante di Carl Zeiss che si sviluppa, strumenti del Fascio di Particelle producente, vendente ed assistente SEM, TEM e destinati per fissare gli standard unici di alta qualità e per fornire le soluzioni messe a fuoco cliente per il Semiconduttore, l'Analisi Materiale ed i campi dell'applicazione di Scienze Biologiche Mondiali. Lo Sviluppo e le installazioni produttive sono basati a Oberkochen (Germania), Peabody, il MA (U.S.A.) e Cambridge (REGNO UNITO).

Questi informazioni sono state originarie, esaminate ed adattate dai materiali forniti da Carl Zeiss NTS.

Per ulteriori informazioni su questa sorgente, visualizzi prego Carl Zeiss NTS.

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

Last Update: 14. June 2013 09:25

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