Nanoscale の石版パターンを作成するヘリウムイオン顕微鏡を使用して

AZoNano エディターによって、実験細部はマサチューセッツ工科大学で NanoStructures の実験室の Donny Winston によって提供しました

目録

導入
材料および装置
サンプル準備
希薄な HSQ の準備
きれいなシリコンの薄片の準備
ケイ素の回転 HSQ
オリオンの露出と
「塩辛い」開発者の準備
開発
結果の点検
カールツァイスについて

導入

nano パターンを作成するのに電子かイオンビームを使用するためには普通使用される 3 つの方法はイオンビームの製粉、ビームによって誘導される化学 (沈殿および腐食)、およびビームによって誘導される石版印刷が含まれています。 誘導された石版印刷を装置の範囲の製造のための有用なテンプレートを作成するために最も広く使われています発して下さい。

このアプリケーションノートは水素の silsesquioxane のフィルムに書くこと、準備、および成長パターンに命令を (HSQ)提供します。 これは広く使用された否定的な調子の電子ビームの光硬化性樹脂です。 これらの模造プロシージャは設備が整っている実験室でそれから使用できる詳しい石版印刷のツールがない場合でも容易に行うことができます。 記述されているプロシージャはヘリウムイオン顕微鏡で使用されます (HIM)。 次与えられるマサチューセッツ工科大学の NanoStructures の実験室の Donny Winston によってステップの開発そしてドキュメンテーションは提供されました。

材料および装置

ケイ素の HSQ のサンプルを準備するため、必要な材料は下記のようにリストされている:

  • シリコンの薄片。 この実験で開発されたプロシージャは次の指定を持っているウエファーとありました:
  • 3" (75mm の) 直径
  • 356-406 μm の厚さ
  • 1-100 Ω Cm 抵抗
  • <100> オリエンテーション
  • 新しいですか開拓されたウエファーは利用することができます
  • MIBK の溶媒の HSQ。 1 つのそのような製品は XR-1541-006 (Dow Corning) です。
  • 希薄が望まれれば追加 MIBK。 多くは薄膜 (例えばダウ MIBK の半導体の等級の洗浄の溶媒、 Dow Corning) で希薄な HSQ の解決起因します。
  • 実験室冷却装置
  • 発煙のフード
  • 回転のコーター
  • Ellipsometer
  • 次述べられる標準化学実験室製品そして溶媒、
  • 追加設備はウエファーの再生利用がプロシージャの部分なら必要かもしれません。

サンプル準備

抵抗を準備することは石版印刷のためのウエファーに、続かれるべき 3 つのステップ下記のように詳しいです塗りました:

希薄な HSQ の準備

このプロシージャによって、 6% の 10:1 の希薄の 10 の mL - 固体 HSQ 解決は準備されます。 生じる希薄は 12 低いフィルム厚さに nm を与えます。 すべての化学作業は発煙のフードで吸入を避け、 MIBK のような溶媒と関連付けられる危険をこぼすためにされなければなりません。

  1. 冷却装置から HSQ を除去して下さい。
  2. 希薄のための MIBK を得て下さい。
  3. 累進的なシリンダーに 10 の mL Nalgene CAT 第 3663-0010、 HSQ の解決および MIBK を点滴器の帽子が付いている 30 の mL Nalgene LDPE のびん、および funnel6 の溶媒無駄のびんのような希薄を保存するために注ぐためのプラスチック漏斗、プラスチックびんのようなプラスチック累進的なシリンダーを一緒に集めて下さい。
  4. 累進的なシリンダーおよび漏斗はアセトン、そしてメタノール、そしてイソプロピル・アルコール (IPA) ときれいにならなければなり次に窒素銃とのそれを乾燥します。 アセトンは有機物の積極的な溶媒です。 メタノールはアセトンで溶け、 IPA はメタノールで溶けます。 IPA は急速そしてきれいに蒸発します。 シリンダーおよび漏斗が前にきれいになったら、窒素銃の乾燥に先行している IPA の洗浄は十分です。
  5. びんは連続的によってきれいにならなければなりそれを含んでいますアセトン、メタノールおよび IPA の密封されたびんの活発な動揺を洗います。 最後に、 MIBK の洗浄。
  6. HSQ の解決の 1 つの mL を測定し、次にびんの注いで下さい。
  7. MIBK の 9 つの mL を測定し、次にびんの注いで下さい。 再度、こぼれは胸当てとしてによって使用することびんのためにすてきなワイプを軽減することができます。
  8. 0.6% の堅実なソリューションを混合する 1 分の間穏やかにびんは渦巻きます。
  9. IPA の漏斗そして累進的なシリンダーを洗って下さい。
  10. 冷却装置に製造業者の HSQ の解決を置いて下さい。
  11. それを使用するために計画する 10 が分前に冷却装置にサンプルをまでの置いて下さい。 解決は回る前の室温で保たれなければなりません。

きれいなシリコンの薄片の準備

石版印刷のステップのために、開拓されるか、または新しいウエファーは使用することができます。 きれいになることはシリコンの薄片、 「RCA のクリーニングを開拓しました: SC1 + SC2」プロセスは推薦されます。

きれいなウエファーが少数の時間以上のための fluoroware で保存されたらまたは表面汚染が疑われれば、そのような汚染は一般に 「ことができま」灰を振りかけますと言われる酸素血しょうエッチングによって、取除く。

それはアセルのデザインに応じてアセルのチップを、サポートするために全ウエファーが、キャリアのウエファー必要となるかもしれないよりもむしろ好ましい再きれいなチップです。 2.45 GHz で動作するマイクロウェーブアセルは前に使用されてしまいました。 RF 力を使用するアセルはまた完全に働くことができます。 灰を振りかけるパラメータは 500 mL/min の酸素の流れ、 5 Min. の 1000 の W 力です。

領域の大きい  の ~ より約 1 つのための条件が石版印刷のための 1 つの mm なければ、 1 cm チップ 1 つの  の ~ にウエファーを裂くことを推薦します。 裂くこれはダイヤモンドの筆記者を使用して手動ですることができますユーザーは表面から残りのケイ素の粒子を除去するために表面を窒素銃と乾燥した吹くべきです。

ケイ素の回転 HSQ

  1. シリコンチップは回転のチャックに取付けられます。 醸造業者科学からの 100CB 回転のコーターは使用されました。 装置は図 1. で示されています。
  2. 角加速は選ばれます。 10 の krpm/秒の値は 1 秒以内の最終的な角速度に増加を保障します。 薄膜の高い角加速結果。
  3. 角速度を選択するか、または紡績工の速度そして総持続期間を回して下さい。 31 秒の 6 krpm で与えることは、 12 nm フィルム厚さで krpm/秒の最初の傾斜路 10 を使用して回り、 ~1 cm Si チップの上記のプロシージャで指定どおりに 0.6% HSQ の2 解決を使用するリファレンス・ポイントを起因します。
  4. 空気乾燥の後で、フィルム厚さを測定して下さい。 これのための 1 つの可能なツールは 70 の  の‹の発生で作動する Woollam M-2000 H 分光 Ellipsometer (λ= 240-1000 nm) です。 この装置は図 2. で示されています。

図 1. CEE100 回転のコーター。

図 2. 分光 Ellipsometer。

オリオンの露出と

の石版露出をセットアップするための指針は次提供されます。 これらの指針はあらゆる石版印刷タスクに加えることができます。

  1. ビーム集中および stigmation のためのターゲットが焼き付け領域の近くにあることを確かめて下さい。 チップの 1 つのコーナーの近くに引っかき傷を置くのに例えば、ダイヤモンドの筆記者が利用することができます。
  2. サンプルは望ましい焼き付け領域に隣接して集中ターゲットの領域にロードされ、ナビゲートされます。 これはチップの中心の近くに筆記者スクラッチの非常に端であることができます。 焦点および stigmate。
  3. 外部パターン・ジェネレータを使用している間、図 3 および 4. に示すようにユーザー・インターフェースとオリオン内の (UI)からの外部制御に切替えて下さい。 決定するためにパターン・ジェネレータがあるように blanker のアクティブ化の電圧極性を UI とオリオンの blanker の実行中の最高か blanker の実行中の低速を選ぶためにかどうか確認して下さい。
  4. パターン・ジェネレータに基づいて、またセットするべき追加パラメータがあるかもしれません。 Nabity NPGS によって、例えば、 1 つは 「mag スケール」のパラメータを拡大の  の ~ の視野とオリオンと等しくセットしなければなりません (μm で)。 例えば、 1000 の X の視野が 127 μm なら、 NPGS mag のスケールは 127000 です。 またビーム偏向、すなわち  の最大ダイナミックレンジを} 10 ボルト NGPS で使用している間のそれが倍 NPGS のパターンファイルによって期待されるであるために視野とオリオンをセットして必要それである。 さもなければ、パターンは 50% のスケールで書かれます。 口径測定値はまた彼をの偏向のアンプの種類に基づいて変わります
  5. 最初のパターンは線量のアレイを含まなければなりません。 露出のための重大な線量は HSQ の希薄と変わり、厚さを回すことができます。 例の面積線量は 30 のμC/cm です2。 例ライン線量は 0.25 NC/cm です。 例ポイント線量は 0.25 の fC です。

UI とオリオンのシステムメニューの下の図 3. スキャン制御指令。

ポップアップ図 4. スキャン制御およびユーザーの通告。

「塩辛い」開発者の準備

このプロシージャを使用して、 NaOH 1 つの wt % および NaCl 4 つの wt % のの 500 の mL の水溶液は得られます。 この解決は HSQ のためのハイコントラストの開発者です。 調理法は表塩 (DI)の形で脱イオンされた水、 NaOH の餌、粒状 NaCl およびミリグラムのスケールを必要とします。

  1. 次にイソプロピル・アルコール (IPA) および DI water が付いている 1 つの L プラスチックびんを洗って下さい。
  2. 500 の mL (500 g) DI water を注いで下さい。
  3. NaOH の餌の 5 つ g を測定し、注いで下さい。 NaOH は高集中ベースで、心配と扱われる必要があります。
  4. 測定し、 20 g NaCl を注いで下さい。 総分解が達成されるまで混合物をかき混ぜて下さい。

開発

小さい (~1  ~1 cm)2 サンプルを開発するため、小さい開発者ボリュームだけ必要です。 これはちょうど数分かかる簡単で、簡単なプロシージャです。

  1. ほぼ塩辛い開発者で 10 の mL Pyrex のビーカーを満たして下さい。
  2. 4 Min. の渦巻のための開発者のピンセットが付いているサンプルを穏やかに浸し、保持して下さい。
  3. DI water の実行のおよそ 30 秒の洗浄。
  4. イソプロピル・アルコールとのおよそ 30 秒の洗浄。
  5. 窒素銃によって乾燥して下さい。

結果の点検

点検は SEM で行われなければなりません。 これはケイ素と HSQ 材料間のよい対照を提供します。 イメージ投射はのサンプル彼最も小さい機能を修正できます従ってを使用して模造の結果の度量衡学は注意深くされなければなりません。

HSQ の 30 nm に模造される柱のアレイのための図 5 ショーの代表的な結果。 図 5 (a) は開発された柱の部分だけ残る露光不足にされたアレイを示しま、立ちます。 図 (b) はきちんと露出されたアレイおよび図 (c) を示します形状が育った露出過度にされたアレイを示します。

図 5 (a)。 柱 1 本あたりの 0.25 の fC で露出される柱のアレイ。

図 5 (b)。 柱 1 本あたりの 0.42 の fC で露出される柱のアレイ。

図 5 (c)。 柱 1 本あたりの 0.70 の fC で露出される柱のアレイ。

EBL へのこの石版印刷の結果のイラストラティブ比較。 図 6 ショー 10 の keV EBL9 作成される柱のアレイ。

図 6. 電子ビームは柱 1 本あたりの 24.88 fC で露出された柱のアレイを作り出しました。

これらの柱がより厚い (70 nm) HSQ の層で作成される間、強調するべき相違があります。 最初に、高さの相違のために正規化する全体のアレイを EBL のための 25 倍より高く露出する最小の線量はです。 最もかなり、アレイ内の柱のサイズのオンの位置の強い依存があります。 近の柱はアレイの端より狭いです。 これは 1 つの点のビーム執筆が近隣領域の線量を与える EBL の近さ効果が原因で起こります。 図 7 のヒストグラムはのより堅い分布が柱を作成したことを示します。

彼および EBL の柱のサイズ分布の図 7. ヒストグラム

カールツァイスについて

カールツァイス NTS (ナノテクノロジーシステム) の部分はで、作り出し成長している、カールツァイスの重要部分を追加し、 SEM、 TEM および一義的な良質の標準をセットし、世界的な半導体、物質的な分析および生命科学アプリケーションフィールドに顧客によって集中される解決を提供するように設計されている粒子線の器械整備する値販売します。 開発および生産設備は Oberkochen (ドイツ)、ピーボディ、 MA (米国) およびケンブリッジ (イギリス) で基づいています。

この情報はカールツァイス NTS が提供する材料から供給され、見直され、そして適応させて。

このソースのより多くの情報のために、カールツァイス NTS を訪問して下さい

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

Last Update: 14. June 2013 09:28

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