Genom Att Använda ett HeliumJonMikroskop för Att Skapa Lithographic Nanoscale Mönstrar

Vid AZoNano Redaktörer som är Experimentella Specificerar förutsatt att av Donny Winston av det NanoStructures Laboratoriumet på Massachusettset Institute of Technology

Bordlägga av Tillfredsställer

Inledning
Material och Utrustning
Ta Prov Förberedelsen
Förberedelse av Utspädd HSQ
Förberedelse av Rena SilikonRån
Snurr HSQ på Silikoner
Exponering i den ORION PLUSEN
Förberedelse av ”Salt” Bärare
Utveckling
Kontroll av Resultat
Om Carl Zeiss

Inledning

Att att använda elektronen eller jonen strålar för att skapa nano-mönstrar de tre metoderna som används typisk inkluderar jonen strålar malning, strålar framkallad kemi (avlagring och etsar) och strålar framkallad lithography. Beam framkallade lithography används mest gemensam för att skapa användbara mallar för tillverkningen av en spänna av apparater.

Denna applikation noterar ger anvisningar för handstil, att förbereda sig, och framkalla mönstrar i vätesilsesquioxane (HSQ) filmar. Denna är en i huvudsak använd negation tonar elektronen strålar photoresist. Dessa mönstra tillvägagångssätt kan lätt utföras i ettutrustat laboratorium var även det inte finns därefter någon specificerad lithography bearbetar tillgängligt. Det beskrev tillvägagångssättet används i ett heliumjonmikroskop (HIM). Utvecklingen och dokumentationen av kliver givet nedanfört har gits av Donny Winston av det NanoStructures Laboratoriumet på Massachusettset Institute of Technology.

Material och Utrustning

Att förbereda en ta prov av HSQ på silikoner, är de krävda materialen listat nedanfört:

  • Ett silikonrån. Tillvägagångssättet som framkallades i detta experiment, var med rån som har efter specifikationerna:
  • 3" (75mm) diameter
  • 356-406 μmtjocklek
  • 1-100 resistivity Ω-Cm
  • <100> riktning
  • Endera nya eller återvinner rån kan användas
  • HSQ i MIBK-vätska. En sådan produkt är XR-1541-006 (Dow som Konserverar).
  • Extra MIBK, om förtunningen önskas. Mer den utspädda ska resultatet för HSQ lösningen i en thinner filmar (e.g. den Dow-MIBK halvledaren graderar sköljer vätskan, Dow som Konserverar).
  • Laboratoriumkylskåp
  • Ånga huven
  • Snurrandecoater
  • Ellipsometer
  • Standarda kemilabb-ware och vätskor, som nämnd nedanföra
  • Extra utrustning kan vara nödvändig, om rånåtervinning är delen av tillvägagångssättet.

Ta Prov Förberedelsen

Att förbereda motstå täckte rånet för lithography, trena kliver för att följas är specificerat nedanfört:

Förberedelse av Utspädd HSQ

Som per detta tillvägagångssätt, är 10 mL av en 10:1förtunning av en lösning för 6% heltäckande HSQ förberedd. Den ska resulterande förtunningen låter filmar tjocklekar som så är låga som 12 nm. Allt kemiskt arbete måste göras i en ångahuv för att undvika inandning, och spill äventyrar tillhörande med vätskor liksom MIBK.

  1. Ta Bort HSQ från kylskåp.
  2. Få MIBK för förtunning.
  3. Samla tillsammans en plast- graderad cylinder liksom en 10 mL Nalgene KATTNr. 3663-0010, kanaliserar ett plast- för att hälla HSQ-lösningen och MIBK in i den graderade cylindern, buteljerar ett plast- för att lagra förtunningen liksom en 30 mL Nalgene LDPE buteljerar med droppglasslocket, och en förlorad vätska buteljerar med funnel6.
  4. Den graderade cylindern och kanalisera måste att göras ren med acetonen, därefter methanol, därefter isopropylalkohol (IPA), och därefter torrt det med ett ett gasformigt grundämnevapen. Acetonen är en aggressiv vätska av organics. Methanol är löslig i aceton, och IPA är löslig i methanol. IPA avdunstar snabbt och rent. I fall att kanaliserar har cylindern och gjorts ren föregående, en IPA sköljer följt av ett gasformigt grundämne-vapnet uttorkning är tillräcklig.
  5. Buteljera måste att göras ren till och med på varandra följande skölja det inkluderar kraftigt skaka av förseglad buteljerar med acetonen, methanol och IPA. Skölja med MIBK, Slutligen.
  6. Mäta ut 1 mL av HSQ-lösningen och häll därefter den i buteljera.
  7. Mäta 9 mL av MIBKEN och häll därefter den i buteljera. Igen kan spill mildras, genom att använda en fab wipe som en haklapp för buteljera.
  8. Virvla runt buteljera försiktigt för 1 minut till blandningen den 0.6% heltäckandelösningen.
  9. Skölja kanalisera och den graderade cylindern med IPA.
  10. Förlägga producentens HSQ-lösningen in i kylskåp.
  11. Förlägga ta prov i kylskåp till, minut 10 för dig planerar för att använda det. Lösningen måste att hållas på rumstemperaturen för snurr.

Förberedelse av Rena SilikonRån

För lithographyen kliva, återvinner, eller det nya rånet kan användas. Till rengöring återvinner silikonrån ”RCA-lokalvården: SC1 + processaa SC2” rekommenderas.

I fall att har ett rent rån lagrats i fluoroware för mer, än några timmar eller, om ytbehandla, förorening misstänkas, sådan föroreningar kan tas bort av syreplasmaetsning som ses gemensamt till som ”ashing”.

Det är önskvärt till beträffande-rengöringen gå i flisor ganska, än ett helt rån, en bärare som rånet kan krävas för att stötta, gå i flisor i asheren, betvingar till designen av asheren. En mikrovågasher som fungerar på 2,45 GHz, har använts föregående. En asher som använder RF, driver kan också fungera perfekt. De ashing parametrarna är syreflöde på 500 mL/min, W 1000 driver för minut 5.

Om det inte finns något krav för för ~ 1 för område en större än omkring 1 en mm för lithographyen, rekommenderas det för att klyva rånet in i 1 ~ som 1 cm gå i flisor. Detta som klyver, kan göras manuellt genom att använda en diamantscribe, men användaren bör blåsa ytbehandla som är torr med ett ett gasformigt grundämnevapen för att ta bort resterande silikonpartiklar från ytbehandla.

Snurr HSQ på Silikoner

  1. Silikonerna gå i flisor monteras på snurrandet kastar. En coater för snurrande 100CB från BryggareVetenskaper har använts. Utrustningen visas in Figurerar 1.
  2. Den vinkelformiga accelerationen är utvald. En värdera av 10 ska krpm/sekund ser till en förhöjning till den vinkelformiga hastigheten för finalen inom 1 sekund. Filmar vinkelformiga accelerationsresultat för Kick i thinner.
  3. Välj den vinkelformiga hastigheten, eller snurrandet rusar och räknar samman varaktighet av spinneren. Att ge en peka av hänvisa till, snurret på krpm 6 för sekund 31, genom att använda en 10 initial ramp för krpm/för sekund och genom att använda en 0.6% HSQ lösning, som specificerat i det ovannämnda tillvägagångssättet på ~1 cm2 Si gå i flisor, resulterar i 12 som nm filmar tjocklek.
  4. Mäta filmatjockleken Efter lufta-uttorkning. En möjlighet bearbetar för denna är ett Woollam M-2000 H Spectroscopic Ellipsometer (λ= 240-1000 nm), fungerings på ‹förekomsten för 70 . Denna utrustning visas in Figurerar 2.

Figurera 1. Coater för Snurrande CEE100.

Figurera 2. Spektral- Ellipsometer.

Exponering i den ORION PLUSEN

Anvisningar för inställning - upp en lithographic exponering i är HAN förutsatt att nedanfört. Dessa anvisningar kan appliceras till någon lithographyuppgift.

  1. Se till att det finns en uppsätta som mål för strålar fokusering och stigmation nära exponeringsområdet. Till exempel kan en diamantscribe användas för att sätta en skrapa markerar nära en tränga någon av gå i flisor.
  2. Ta prov laddas, och navigerat till ett område av fokuseringen uppsätta som mål närgränsande till det önskade exponeringsområdet. Denna kunde vara avsluta av en scribeskrapa mycket nära centrera av gå i flisor. Fokusera och stigmate.
  3. Stunder som använder en utsida, mönstrar generatorn, kopplar till utsidan kontrollerar inifrån ORIONEN som DEN POSITIVA användaren har kontakt, (UI) som visat in Figurerar 3 och 4. Kontrollera spänningspolariteten på blankeraktiveringen för mönstrageneratorn för att avgöra huruvida att välja blankeraktivkick eller blankeraktivlow i den ORION PLUSEN UI.
  4. Baserat på mönstrageneratorn, kan det också finnas extra parametrar till uppsättningen. Med Nabityen NPGS, till exempel, måste en uppsättningen en jämlike ”för mag-fjäll” parameter till ~en för ORION den POSITIVA förstorings sätta in av beskådar (i μm). Till exempel om sätta in av beskådar på X 1000, är μm 127, NPGS-mag-fjäll är 127000. Också spänner stunder som använder det dynamiska maximat, av strålar avböjning i NGPS, dvs. } 10 V, är det nödvändigt till uppsättningen som den ORION PLUSEN sätter in av beskådar för att vara dubblett, det som förväntas av mönstra, spara i NPGS. Annorlunda ska mönstra är skriftlig på det 50% fjäll. Kalibreringen värderar varierar också baserat på typen av avböjningsförstärkare i HONOM.
  5. Första mönstrar måste inkludera en dossamling. Den kritiska dosen för exponering kan variera med HSQ-förtunning- och snurrandetjocklek. En areal dos för exempel är 30 μC/cm2. Ett exempel fodrar dosen är 0,25 nC/cm. Ett exempel pekar dosen är 0,25 fC.

Figurera 3. Bildläsningen Control befaller, under Systemmenyn i den ORION PLUSEN UI.

Figurera 4. Bildläsningen kontrollerar pop--upp och användaremeddelande.

Förberedelse av ”Salt” Bärare

Genom Att Använda detta tillvägagångssätt, 500 mL erhålls en aqueous lösning av 1 WT % NaOH och 4 WT % NaCl. Denna lösning är en kickkontrastbärare för HSQ. Recept kräver de-joniserat (DI) bevattnar, NaOH-kulor, bordlägger grynig NaCl i form av salt och ett milligramfjäll.

  1. Skölja ett 1 plast- L buteljerar med isopropylalkohol (IPA), och därefter bevattnar DI.
  2. Häll 500 mL (G 500) DI bevattnar in.
  3. Mäta och häll in G 5 av NaOH-kulorna. NaOH är enkoncentration baserar och behov att behandlas med omsorg.
  4. Mäta ut och häll in NaCl för G 20. Uppståndelsen upplösningen för blandningskassalådaslutsumman uppnås.

Utveckling

Att framkalla ett litet (~1  ~1 cm2) ta prov, endast en liten bärare som volym är nödvändig. Detta är ett enkelt, och det rättframa tillvägagångssättet som precis tar några, noterar.

  1. Fyll Nästan en 10 mL Pyrex dryckeskärl med salt bärare.
  2. Doppa och rym ta prov med pincett i bäraren för minut 4. Virvla runt försiktigt.
  3. Skölja för ungefärligt 30 som sekunden i rinnande DI bevattnar.
  4. Skölja för sekund ungefärligt 30 med isopropylalkohol.
  5. Torrt med ett ett gasformigt grundämnevapen.

Kontroll av Resultat

Kontroll måste utföras i SEM 2000. Detta ger en bra kontrast mellan de materiella silikonerna och HSQEN. Avbilda ta prov i kan HAN ändra de mycket minsta särdragen, så metrology av att mönstra resultat som använder HONOM, måste göras försiktigt.

Figurera 5 representativa resultat för shows för en pelarsamling som mönstras in i 30 nm av HSQ. Fig. 5 (a) visar en underexposed samling, var endast en portion av de framkallade pelarna återstår stå. Figurera shows (b) en riktigt utsatt samling och Figurera shows (c) en överexponerad samling, var särdrag storleksanpassar har fullvuxet.

Figurera 5 (a). Pelarsamling som är utsatt på 0,25 fC per pelare.

Figurera 5 (b). Pelarsamling som är utsatt på 0,42 fC per pelare.

Figurera 5 (c). Pelarsamling som är utsatt på 0,70 fC per pelare.

En illustrativ jämförelse av detta lithographyresultat till EBL. Figurera 6 shows som en pelarsamling skapade vid 10 keV EBL9.

Figurera 6. Elektronen Beam producerade pelarsamling som var utsatt på fC 24,88 per pelare.

Fördriva dessa pelare skapades i ett mer tjock (70 nm) HSQ-lagrar, där är skillnader som ska markeras. Först är den minimum dosen till blottan den hela samlingen 25 tider higher för EBL som normaliseras för höjdskillnaden. Markant, finns det ett starkt beroende av pelaren storleksanpassar placerar på inom samlingen. Pelare närmare kanta av samlingen är mer smal. Detta äger rum EBL-närheten verkställer tack vare, var stråla handstil i en fläck ger en dos på neighboring områden. Histogrammet Figurerar in 7 shows som den mer åtsittande fördelningen storleksanpassar in av HONOM skapade pelare.

Figurera 7. Histogram av pelaren storleksanpassar fördelningor i HONOM och EBL

Om Carl Zeiss

Den Carl Zeiss NTS (NanotechnologySystem) Uppdelningen är en värdera som tillfogar integraldelen av Carl Zeiss som framkallar, att producera som säljer, och serva SEM 2000, Strålar TEM och Partikeln instrumenterar planlagt till fastställda unika högkvalitativa normal, och att ge kunden fokuserade lösningar för Halvledaren sätter in den Materiella Analys- och Vetenskaperna om olika organismers beskaffenhetapplikationen över hela världen. Utvecklings- och produktionlättheter baseras i Oberkochen (Tyskland), Peabody, MODERN (USA) och Cambridge (UK).

Denna information har varit sourced, granskad och anpassad från material förutsatt att av Carl Zeiss NTS.

Behaga besök Carl Zeiss NTS För mer information på denna källa.

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

Last Update: 14. June 2013 09:55

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit