Nanoscale 석판 인쇄 패턴을 만드는 헬륨 이온 현미경 사용

AZoNano 편집자에 의하여, 실험적인 세부사항은 메사츄세스 공과대학에 NanoStructures 실험실의 Donny Winston에 의하여 제공했습니다

목차

소개
물자와 장비
견본 준비
묽게 한 HSQ의 준비
청결한 실리콘 박편의 준비
실리콘에 회전시키는 HSQ
오리온에 있는 노출 플러스
"짠" 개발자의 준비
발달
결과의 검사
칼 Zeiss에 관하여

소개

전자 또는 nano 패턴을 만들기 위하여 이온살을 이용하기 위하여는 전형적으로 사용되는 3개의 방법은 이온살 맷돌로 갈, 光速에 의하여 유도된 화학 (공술서와 식각), 그리고 光速에 의하여 유도된 석판인쇄술을 포함합니다. 유도한 석판인쇄술을 장치의 범위의 제조를 위한 유용한 템플렛을 만들기를 위해 통용됩니다 빛나십시오.

이 응용 주는 수소 silsesquioxane 필름에 쓰고는, 준비, 그리고 발전 패턴을 명령을 (HSQ) 제공합니다. 이것은 대체로 이용한 부정적인 음색 전자빔 감광저항입니다. 이 모방 절차는 시설이 좋은 실험실에서 그 때 유효한 상세한 석판인쇄술 공구가 없다 어디라도 쉽게 능력을 발휘할 수 있습니다. 기술된 절차는 헬륨 이온 현미경에서 이용됩니다 (HIM). 아래에 주어진 메사츄세스 공과대학에 NanoStructures 실험실의 Donny Winston에 의해 단계의 발달 그리고 문서는 제공되었습니다.

물자와 장비

실리콘에 HSQ의 견본을 준비하기 위하여, 요구된 물자는 아래와 같이 열거되:

  • 실리콘 박편. 이 실험에서 개발된 절차는 뒤에 오는 논고가 있는 웨이퍼로 이었습니다:
  • 3" (75mm) 직경
  • 356-406 μm 간격
  • 1-100 Ω Cm 저항력
  • <100> 오리엔테이션
  • 새로운 개선한 웨이퍼는 이용될 수 있습니다
  • MIBK 용매에 있는 HSQ. 1개의 그 같은 제품은 XR-1541-006 (다우 코닝)입니다.
  • 희석이 요구되는 경우에 추가 MIBK. 더 많은 것은 박막 (예를들면 Dow MIBK 반도체 급료 행구기 용매, 다우 코닝) 묽게 한 HSQ 해결책 귀착될 것입니다.
  • 실험실 냉장고
  • 증기 두건
  • 회전급강하 coater
  • Ellipsometer
  • 아래에 언급되는 표준 화학 실험실 상품 그리고 용매,
  • 추가 설비는 웨이퍼 개선이 절차의 일부분인 경우에 필요할지도 모릅니다.

견본 준비

저항을 준비하는 것은 석판인쇄술을 위한 웨이퍼를, 지켜질 3개 단계 아래와 같이 상세합니다 입혔습니다:

묽게 한 HSQ의 준비

이 절차에 의하여, 6%의 10:1 희석의 10 mL - 고체 HSQ 해결책은 준비됩니다. nm가 유래 희석에 의하여 12 만큼 낮을 것이 필름 간격에게 주어질 것입니다. 모든 화학 증기 두건에서 흡입을 피하고 MIBK와 같은 용매와 관련되었던 위험을 유출하기 위하여 일되어야 합니다.

  1. 냉장고에서 HSQ를 제거하십시오.
  2. 희석을 위한 MIBK를 얻으십시오.
  3. 등급 실린더로 10 mL Nalgene CAT 아니오 3663-0010 HSQ 해결책과 MIBK를 점적기 모자를 가진 30 mL Nalgene LDPE 병 및 funnel6를 가진 용매 낭비 병과 같은 희석을 저장하기 위하여 따르기를 위한 플라스틱 깔때기, 플라스틱 병과 같은 플라스틱 등급 실린더를 함께 모이십시오.
  4. 등급 실린더 및 깔때기는 아세톤, 그 후에 메탄올, 그 후에 이소프로필알콜 (IPA)로 정리되어야 하고, 그 후에 질소 전자총에 그것을 말리습니다. 아세톤은 유기물의 공격적인 용매입니다. 메탄올은 아세톤에서 녹고, IPA는 메탄올에서 녹습니다. IPA는 급속하고 그리고 청결하게 증발합니다. 만일 실린더 및 깔때기가 이전에 정리되면, 질소 전자총 건조에 선행된 IPA 행구기는 충분합니다.
  5. 병은 계속되는을 통해 정리되어야 해 그것을 포함합니다 아세톤, 메탄올 및 IPA를 가진 밀봉한 병의 적극적인 동요를 헹구. 마지막으로, MIBK를 가진 행구기.
  6. HSQ 해결책의 1개 mL를 밖으로 측정하고 그 후에 병에서 따르십시오.
  7. MIBK의 9개 mL를 측정하고 그 후에 병에서 따르십시오. 또 다시, 유출은 수도꼭지로 사용해서 병을 위해 놀라우 닦음을 감소될 수 있습니다.
  8. 0.6% 견고한 솔루션을 섞는 1 분 동안 온화하게 병은 소용돌이칩니다.
  9. IPA를 가진 깔때기 그리고 등급 실린더를 헹구십시오.
  10. 냉장고로 제조자의 HSQ 해결책을 두십시오.
  11. 10가 분 그것을 이용하기 위하여 계획하기 전에 냉장고에 있는 견본을까지 두십시오. 해결책은 회전시키기 전에 실내 온도에 지켜져야 합니다.

청결한 실리콘 박편의 준비

석판인쇄술 단계를 위해, 개선하는 새로운 웨이퍼는 이용될 수 있습니다. 정리하는 것은 실리콘 박편, "RCA 청소를 개선했습니다: SC1 + SC2" 프로세스는 추천됩니다.

청결한 웨이퍼가 약간 시간 이상을 위한 fluoroware에서 저장되면 만일 또는 지상 오염이 의심되는 경우에, 그 같은 오염은 일반적으로 "ashing로" 불린 산소 플라스마 에칭에 의해, 제거될 수 있습니다.

아셀에 있는 칩, 아셀의 디자인에 주제를 지원할 것을 전체적인 웨이퍼가, 운반대 웨이퍼 요구될 수 있다 보다는 오히려 바람직한 재 청결한 칩입니다. 2.45 GHz에 작동하는 마이크로파 아셀은 이전에 이용되었습니다. RF 힘을 사용하는 아셀은 또한 완벽하게 작동할 수 있습니다. ashing 매개변수는 500 mL/min에 산소 교류, 5 Min. 동안 1000년 W 힘입니다.

지역 더 큰  ~ 대략 1개을 위한 아무 필수품도 석판인쇄술을 위한 1개 mm 없는 경우에, 1 cm 칩 1개의  ~로 웨이퍼를 쪼개기 위하여 추천됩니다. 쪼개는 이것은 다이아몬드 필기사를 사용하여 수동으로 행해질 수 있습니다, 그러나 사용자는 표면에서 잔여 실리콘 입자를 제거하기 위하여 표면을 질소 전자총에 건조한 불어야 합니다.

실리콘에 회전시키기 HSQ

  1. 실리콘 칩은 회전급강하 물림쇠에 거치됩니다. 양조자 과학에서 100CB 회전급강하 coater는 사용되었습니다. 장비는 숫자 1.에서 보입니다.
  2. 모난 가속도는 선정됩니다. 10 krpm/SEC의 가치는 1 SEC 안에 마지막 각측정속도에 증가를 지킬 것입니다. 박막에 있는 높은 모난 가속도 결과.
  3. 각측정속도를 선택하거나 방적공의 속도 그리고 총 내구를 회전시키십시오. 31 SEC 동안 6 krpm에 주는 것은, 12 nm 필름 간격 krpm/SEC 처음 경사로 10를 사용하여 회전시키고, ~1 cm Si 칩에 위 절차에서 명기된 것과 같이 0.6% HSQ2 해결책을 사용하는 참고 적 관점을, 귀착됩니다.
  4. 공기 건조 후에, 필름 간격을 측정하십시오. 이것을 위한 1개의 가능한 공구는 70의  ‹부각에 작전된 Woollam M-2000 H 분광 Ellipsometer (λ= 240-1000 nm) 입니다. 이 장비는 숫자 2.에서 보입니다.

숫자 1. CEE100 회전급강하 Coater.

숫자 2. 괴기한 Ellipsometer.

오리온에 있는 노출 플러스

에 있는 석판 인쇄 노출 설치를 위한 지침서는 아래에 제공됩니다. 이 지침서는 어떤 석판인쇄술 업무든지에 적용될 수 있습니다.

  1. 노출 지역의 가까이에 光速 집중시키고는 및 stigmation를 위한 표적이 있다는 것을 확인하십시오. 예를 들면, 다이아몬드 필기사는 칩의 1개의 구석의 가까이에 긁힌 자국을 두기 위하여 이용될 수 있습니다.
  2. 견본은 요구된 노출 지역에 인접하여 집중시키는 표적의 지역에 적재되고 항해됩니다. 이것은 칩의 센터의 가까이에 필기사 찰상의 아주 끝일 수 있었습니다. 초점과 stigmate.
  3. 외부 패턴 발전기를 사용하고 있는 동안, 숫자 3과 4.에서 보이는 것처럼 사용자 인터페이스 플러스 오리온 내의 (UI)에서 외부 통제에 전환하십시오. 결정하기 위하여 패턴 발전기를 blanker 활성화에 전압 극성을 UI 플러스 오리온에 있는 blanker 액티브한 최고 또는 blanker 액티브한 낮은것을 선정하기 위하여 검사하십시오.
  4. 패턴 발전기에 바탕을 두어, 또한 놓을 것이다 추가 매개변수가 있을지도 모릅니다. Nabity NPGS로, 예를 들면, 사람은 "mag 가늠자" 매개변수를 확대  ~ 시계 플러스 오리온과 동등한 놓아야 합니다 (μm에서). 예를 들면, 1000년 X에 시계가 127 μm인 경우에, NPGS mag 가늠자는 127000입니다. 光速 편향도, i.e 의 최대 역학 범위를} 10의 볼트 NGPS에 있는 사용하고 있는 동안, 그것이 두 배 NPGS에 있는 패턴 파일에 의해 예상되는인 위하여 시계 플러스 오리온을 놓는 필수적 그것인, 더구나. 그렇지 않으면, 패턴은 50% 가늠자에 쓰여질 것입니다. 구경측정 가치는 또한 그를에 있는 편향도 증폭기의 모형에 기지를 두어 변화합니다.
  5. 첫번째 패턴은 복용량 소집을 포함해야 합니다. 노출을 위한 중요한 복용량은 HSQ 희석으로 변화하고 간격을 회전시킬 수 있습니다. 보기 면적 복용량은 30의 μC/cm입니다2. 보기 선 복용량은 0.25 NC/cm입니다. 보기 점 복용량은 0.25 fC입니다.

UI 플러스 오리온에 있는 시스템 메뉴의 밑에 숫자 3. 검사 제어 명령.

팝업 숫자 4. 검사 통제와 사용자 통보.

"짠" 개발자의 준비

이 절차를 사용하여, NaOH 1개 wt % 및 NaCl 4개 wt %의 500 mL 수성 해결책은 장악됩니다. 이 해결책은 HSQ를 위한 경조 개발자입니다. 조리법은 식탁용 소금 (DI)의 모양으로 이온을 제거한 근해, NaOH 펠릿, 입자식 NaCl 및 밀리그램 가늠자를 요구합니다.

  1. 이소프로필알콜 (IPA)와 그 후에 DI water와 가진 1개 L 플라스틱 병을 헹구십시오.
  2. 500 mL (500 g) DI water를 안으로 따르십시오.
  3. NaOH 펠릿의 5개 g를 안으로 측정하고 따르십시오. NaOH는 높 사격량 기지이고 관심을 가지고 취급될 필요가 있습니다.
  4. 밖으로 측정하고 20 g NaCl를 안으로 따르십시오. 총 해체가 달성될 때까지 혼합물을 약동하십시오.

발달

작은 (~1  ~1 cm)2 견본을 개발하기 위하여, 작은 개발자 양만 필요하. 이것은 다만 몇 분이 걸리는 간단하고 똑바른 절차 입니다.

  1. 거의 짠 개발자로 10 mL Pyrex 비커를 채우십시오.
  2. 4 Min. 소용돌이를 위한 개발자에 있는 족집게를 가진 견본을 온화하게 담그고 붙드십시오.
  3. DI water를 달리기에 있는 대략 30 SEC 동안 행구기.
  4. 이소프로필알콜을 가진 대략 30 SEC 동안 행구기.
  5. 질소 전자총으로 말리.

결과의 검사

검사는 SEM에서 실행되어야 합니다. 이것은 실리콘과 HSQ 물자 사이 좋은 대조를 제공합니다. 화상 진찰은에 있는 견본 그 가장 작은 특징을 변경할 수 있습니다, 그래서 를 사용하여 모방 결과의 도량형학은 주의깊게 끝나야 합니다.

HSQ의 30 nm로 모방되는 기둥 소집을 위한 숫자 5 쇼 대표적인 결과. FIG. 5 (아)는 개발한 기둥의 단지 부분이 남아 있는 노출 부족으로 한 소집을 보여주어, 서 있. 숫자 (b)는 제대로 드러낸 소집 및 숫자 (c)를 보여줍니다 최소 배선 폭이 증가한 지나치게 노출한 소집을 보여줍니다.

숫자 5 (아). 기둥 당 0.25 fC에 드러내는 기둥 소집.

숫자 5 (b). 기둥 당 0.42 fC에 드러내는 기둥 소집.

숫자 5 (c). 기둥 당 0.70 fC에 드러내는 기둥 소집.

EBL에 이 석판인쇄술 결과의 설명적인 비교. 숫자 6 쇼 10 keV EBL9에 의해 만드는 기둥 소집.

숫자 6. 전자빔은 기둥 당 24.88 fC에 드러낸 기둥 소집을 일으켰습니다.

이 기둥이 더 두꺼운 (70 nm) HSQ 층에서 만드는 동안, 강조할 것이다 다름이 있습니다. 첫째로, 고도 다름을 위해 정상화된 전체 소집을 EBL를 위한 25 시간 높이 드러내는 최소한도 복용량은 입니다. 가장 중요하게, 소집 내의 기둥 규모 현위치의 강한 미결이 있습니다. 가까이의 기둥은 소집의 가장자리 더 좁습니다. 이것은 1개의 반점에 있는 光速 쓰기가 이웃 지역에 복용량을 나누어 주는 EBL 근접 효과 때문에 일어납니다. 숫자 7에 있는 막대 그래프는의 더 단단한 배급이 크기로 기둥을 만들었다는 것을 보여줍니다.

그와 EBL에 있는 기둥 크기 분포의 숫자 7. 막대 그래프

칼 Zeiss에 관하여

칼 Zeiss NTS (나노 과학 시스템) 부분은이어, 생성해 발전해, 칼 Zeiss의 불가결한 부분을 추가하고 SEM, TEM 및 유일한 고품질 표준규격을 설정하고 세계 반도체, 물자 분석 및 생명 공학 응용 필드를 고객에 의하여 집중된 해결책을 제공하기 위하여 디자인된 입자선 계기 서비스하는 가치 판매하. 발달과 생산 시설은 Oberkochen (독일), Peabody, MA (미국) 및 케임브리지 (UK)에서 기지를 둡니다.

이 정보는 칼 Zeiss 계속 NTS가 제공한 물자에서 sourced, 검토해서 그리고 적응시켜 입니다.

이 근원에 추가 정보를 위해, 칼 Zeiss NTS를 방문하십시오.

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

Last Update: 14. June 2013 09:31

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