Используя Микроскоп Иона Гелия для того чтобы Создать Картины Nanoscale Литографские

Редакторами AZoNano, Экспириментально Детали обеспечили Donny Winston Лаборатории NanoStructures на Массачусетсском институте

Содержание

Введение
Материалы и Оборудование
Подготовка Образца
Подготовка Разбавленного HSQ
Подготовка Чистых Вафель Кремния
Закручивая HSQ на Кремнии
Выдержка в ОРИОНЕ ПЛЮС
Подготовка «Солёного» Проявителя
Развитие
Осмотр Результатов
О Карл Zeiss

Введение

Для использования электрона или ионных лучей создать nano-картины 3 метода который типично использованы включают филировать луча иона, наведенная лучем химию (низложение и etch), и наведенное лучем литографирование. Испустите Лучи наведенное литографирование наиболее обыкновенно использует для создавать полезные шаблоны для изготовления ряда приборов.

Это примечание по применению предусматривает инструкции для писания, подготовлять, и превращаясь картин в фильмах silsesquioxane (HSQ) водопода. Это обширно используемый отрицательный фоторезист луча электронов тона. Эти делая по образцу процедуры можно легко выполнить в хорошо-оборудованной лаборатории даже там, где после этого никакие детальные инструменты литографированием доступные. Описанная процедура использована в микроскопе иона гелия (HIM). Развитие и документация шагов, котор дали ниже были обеспечены Donny Winston Лаборатории NanoStructures на Массачусетсском институте.

Материалы и Оборудование

Для того чтобы подготовить образец HSQ на кремнии, необходимы материалы перечислены ниже:

  • Вафля кремния. Процедура начатая в этом эксперименте была при вафли имея следующие спецификации:
  • 3" диаметр (75mm)
  • 356-406 толщина μm
  • 1-100 резистивность Ω-Cm
  • <100> ориентация
  • Или новые или исправленные вафли можно использовать
  • HSQ в растворителе MIBK. Один такой продукт XR-1541-006 (Dow Corning).
  • Дополнительное MIBK если разбавление пожелано. Больше разбавленное разрешение HSQ приведет к в более тонком фильме (например растворителе rinse ранга полупроводника Dow MIBK, Dow Corning).
  • Холодильник Лаборатории
  • Клобук Перегара
  • Coater Закрутки
  • Ellipsometer
  • Стандартные лаборатори-изделия и растворители химии, как упомянуто ниже
  • Дополнительное оборудование может быть необходимо если рекламация вафли часть процедуры.

Подготовка Образца

Подготовить сопротивлять покрыл вафлю для литографирования, 3 шага, котор нужно следовать детальн ниже:

Подготовка Разбавленного HSQ

Согласно этой процедуре, подготовлен 10 mL разбавления 10:1 разрешения твердых тел HSQ 6%. Приводя к разбавление позволит толщинам фильма как низким как 12 nm. Полностью химическую работу необходимо сделать в клобуке перегара для того чтобы во избежание вдыхание и разлить опасности связанные с растворителями как MIBK.

  1. Извлекайте HSQ от холодильника.
  2. Получите MIBK для разбавления.
  3. Соберите совместно пластичный градуированный цилиндр как Но. 3663-0010 CAT 10 mL Nalgene, пластичная воронка для лить разрешение HSQ и MIBK в градуированный цилиндр, пластичная бутылка для того чтобы хранить разбавление как бутылка LDPE 30 mL Nalgene с крышкой капельницы, и бутылка отхода растворителя с funnel6.
  4. Градуированный цилиндр и воронка должны быть очищены с ацетоном, после этого метанолом, после этого спиртом изопропила (IPA), и после этого сушат его с пушкой азота. Ацетон агрессивныйый растворитель органических веществ. Метанол soluble в ацетоне, и IPA soluble в метаноле. IPA испаряется быстро и чисто. В случае если цилиндр и воронка были очищены ранее, rinse IPA следовать засыханием азот-пушки достаточен.
  5. Бутылка должна быть очищена через последовательное полощущ то включает ядреный трястить загерметизированной бутылки с ацетоном, метанолом, и IPA. Окончательно, rinse с MIBK.
  6. Измерьте вне 1 mL разрешения HSQ и после этого полейте его в бутылке.
  7. Измерьте 9 mL MIBK и после этого полейте его в бутылке. Опять, расслоины могут быть mitigated путем использование сказочного wipe как bib для бутылки.
  8. Завихряется бутылка нежно на 1 минута для того чтобы смешать разрешение твердых тел 0.6%.
  9. Прополощите воронку и градуированный цилиндр с IPA.
  10. Установьте разрешение HSQ изготовления в холодильник.
  11. Не будет Устанавливать образец в холодильнике до минута 10 прежде чем вы планируют использовать ее. Разрешение должно быть сдержано на комнатной температуре перед закручивать.

Подготовка Чистых Вафель Кремния

Для шага литографированием, исправленную или новую вафлю можно использовать. Очистить исправил вафли кремния, «чистку RCA: » Процесс SC1 + SC2 порекомендован.

В случае если чистая вафля хранилась в fluoroware для больше чем немного часов или если загрязнение поверхности заподозрено, то такие загрязнения могут извлечься вытравливанием плазмы кислорода, обыкновенно называемым «ashing».

Это желательные re-чистые обломоки вернее чем вся вафля, вафля несущей может необходима, что поддержала обломоки в Асире предмет для конструкции Асира. Асир микроволны работая на 2,45 GHz был использован ранее. Асир используя силу RF может также работать совершенно. Ashing параметры подача на 500 mL/min, кислорода сила 1000 W на 5 MIN.

Если никакое требование на ~  зоны более большое чем около 1 1 mm для литографирования, то порекомендованы, что колет вафлю в 1 ~  обломоки 1 см. Это коля можно сделать вручную используя подьячую диаманта, но пользователь должен дунуть поверхность сухим с пушкой азота для того чтобы извлечь остальные частицы кремния от поверхности.

Закручивая HSQ на Кремнии

  1. Силиконовый чип установлен на цыпленке закрутки. Был использован coater закрутки 100CB от Наук Винодела. Оборудование показано в Диаграмме 1.
  2. Угловое ускорение выбрано. Значение 10 krpm/sec обеспечит увеличение к окончательной угловой скорости не познее 1 sec. Высокие результаты углового ускорения в более тонких фильмах.
  3. Выберите угловую скорость или закрутите скорость и полную продолжительность обтекателя втулки. Дать пункт справки, закручивая на krpm 6 на sec 31, используя 10 пандусов krpm/sec начальных, и используя разрешение 0.6% HSQ как замечено в вышеуказанной процедурой на обломоке ~12 cm Si, приводит к в толщине фильма 12 nm.
  4. После сушки на воздухе, измерьте толщину фильма. Один возможный инструмент для этого Woollam M-2000 H Спектроскопическое Ellipsometer (λ= 240-1000 nm), эксплуатируемое на падении ‹70 . Это оборудование показано в Диаграмме 2.

Диаграмма 1. Coater Закрутки CEE100.

Диаграмма 2. Спектральное Ellipsometer.

Выдержка в ОРИОНЕ ПЛЮС

Директивы для настраивать литографскую выдержку в ОН обеспечены ниже. Эти директивы могут быть прикладной к любой задаче литографированием.

  1. Убеждайтесь что цель для фокусировки пучка и stigmation около зоны выдержки. Например, подьячую диаманта можно использовать для того чтобы положить метку скреста около одного угла обломока.
  2. Образец нагружен и к зоне фокусируя цели за пожеланной зоной выдержки. Это смогло быть концом скреста подьячей очень около центра обломока. Фокус и stigmate.
  3. Пока использующ внешний генератор картины, переключите к внешнему управлению изнутри ОРИОНА ПЛЮС пользовательский интерфейс (UI) как показано в Диаграммах 3 и 4. Полярность напряжения тока на активации blanker для генератора картины для того чтобы решить Проверите ли выбрать максимум blanker активный или низкий уровень blanker активный в ОРИОНЕ ПЛЮС UI.
  4. Основано на генераторе картины, могут также быть дополнительные параметры, котор нужно установить. С Nabity NPGS, например, одно должно установить «параметр маштаба mag» равным к ОРИОНУ ПЛЮС область видимости ~  увеличения (в μm). Например, если область видимости на X 1000 μm 127, то маштаб mag NPGS 127000. Также, пока использующ максимальный динамический диапазон отклонения электронного луча в NGPS, т.е. } 10 V, оно необходимы для того чтобы установить ОРИОН ПЛЮС область видимости двойником для того чтобы быть тем предпологаемым архивом картины в NPGS. В Противном Случае, картина будет написана на маштабе 50%. Значение тарировки также меняет основано на типе усилителей развертки в ЕГО.
  5. Первая картина должна включить блок дозы. Критическая доза для выдержки может поменять с разбавлением HSQ и закрутить толщину. Доза примера ареальная 30 μC/cm2. Линия доза примера 0,25 nC/см. Доза пункта примера 0,25 fC.

Диаграмма 3. команда Управлением Развертки, под меню Системы в ОРИОНЕ ПЛЮС UI.

Диаграмма 4. управление Развертки всплывающее и извещение пользователя.

Подготовка «Солёного» Проявителя

Используя эту процедуру, получен водный раствор 500 mL 1 WT % NaOH и 4 WT % NaCl. Это разрешение сверхконтрастный проявитель для HSQ. Рецепт требует деионизированной (DI) воды, лепешек NaOH, зернистого NaCl в форме соли таблицы и маштаба миллиграмма.

  1. Прополощите 1 L пластичную бутылку с спиртом изопропила (IPA) и после этого DI водой.
  2. Полейте внутри 500 mL (500 g) DI вода.
  3. Измерьте и полейте внутри 5 g из лепешек NaOH. NaOH основание высок-концентрации и нужно быть обращанным с внимательностью.
  4. Измерьте вне и полейте внутри NaCl 20 g. Пошевелите смесь до полное растворение достигано.

Развитие

Для того чтобы начать малый (~1  ~1 cm2) образец, только малый том проявителя необходим. Это простая и прямодушная процедура, как раз немного минут.

  1. Почти заполните beaker 10 mL Pyrex с солёный проявителем.
  2. Окуните и придержите образец с щипчиками в проявителе для Свирли 4 MIN. нежно.
  3. Rinse на sec приблизительно 30 в работать DI воду.
  4. Rinse на sec приблизительно 30 с спиртом изопропила.
  5. Высушите с пушкой азота.

Осмотр Результатов

Осмотр необходимо выполнить в SEM. Это обеспечивает хороший контраст между кремнием и материалом HSQ. Воображение образец в ОН может доработать самые малюсенькие характеристики, поэтому метрологию делая по образцу результатов используя ЕГО необходимо сделать тщательно.

Диаграмма 5 результаты выставок репрезентивные для блока штендера сделанного по образцу в 30 nm из HSQ. FIG. 5 (a) показывает underexposed блок, где только часть начатых штендеров остает стоящ. На Диаграмму (b) показано правильно, котор подвергли действию блок, и Диаграмму (c) показано переэкспонированный блок, где размер характеристики рос.

Диаграмма 5 (a). Блок Штендера, котор подвергли действию на 0,25 fC в штендер.

Диаграмма 5 (b). Блок Штендера, котор подвергли действию на 0,42 fC в штендер.

Диаграмма 5 (c). Блок Штендера, котор подвергли действию на 0,70 fC в штендер.

Иллюстративное сравнение этого результата литографированием к EBL. Диаграмма 6 выставки блок штендера созданный 10 keV EBL9.

Диаграмма 6. Луч Электронов произвела блок штендера, котор подвергли действию на fC 24,88 в штендер.

Пока эти штендеры были созданы в более толщином (70 nm) слое HSQ, разницы, котор нужно выделить. Во-первых, минимальная доза для того чтобы подвергнуть действию весь блок 25 времен более высоко для EBL нормализованный для разницы в высоты. Наиболее значительно, сильная зависимость позиции включить размера штендера в пределах блока. Штендеры более близко край блока более узки. Это осуществляет должно к влиянию близости EBL, где сочинительство луча в одном пятне imparts доза на соседских областях. Гистограмма в Диаграмме 7 показывает что более плотное распределение в размере ОН создало штендеры.

Диаграмма 7. Гистограммы распределений по размеру штендера в ЕМ и EBL

О Карл Zeiss

Разделение Карл Zeiss NTS (Систем Нанотехнологии) значение добавляя неотъемлемую часть Карл Zeiss превращаясь, производящ, продающ и обслуживая SEM, TEM, и аппаратуры Луча Частицы конструированные для того чтобы установить уникально высокомарочные стандарты и обеспечить разрешения сфокусированные клиентом для областей применения Полупроводника, Материального Анализа и Наук о Жизни всемирных. Развитие и производственные объекты основаны в Oberkochen (Германии), Peabody, MA (США) и Кембридже (ВЕЛИКОБРИТАНИИ).

Эта информация найденный, расмотрена и приспособлена от материалов обеспеченных Карл Zeiss NTS.

Для больше информации на этом источнике, пожалуйста навестиньте Карл Zeiss NTS.

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

Last Update: 14. June 2013 09:48

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit