使用创建氦气的离子显微镜 Nanoscale 平版印刷的模式

由 AZoNano 编辑,实验详细资料由 NanoStructures 实验室的 Donny Winston 提供了在麻省理工学院

目录

简介
材料和设备
范例准备
稀释 HSQ 的准备
干净的硅片的准备
在硅的空转的 HSQ
在猎户星座的风险加上
“咸”开发员的准备
发展
结果的检验
关于卡尔蔡司

简介

要使用电子或离子束创建纳诺模式典型地使用的三个方法包括离子束碾碎,射线导致的化学 (证言和铭刻) 和射线导致的石版印刷。 放光导致的石版印刷为创建设备的范围的制造的有用的模板是最常用的。

此应用注解为写,准备和在氢 silsesquioxane 影片的开发的模式提供 (HSQ)指令。 这是宽广地使用的负口气电子束光致抗蚀剂。 这些仿造的程序可以在一个装备精良的实验室容易地执行,即使在哪里然后没有可用详细石版印刷的工具。 被描述的这个程序用于氦气离子显微镜 (HIM)。 如下所示的步骤的发展和说明文件由 NanoStructures 实验室的 Donny Winston 提供麻省理工学院的。

材料和设备

要准备 HSQ 范例在硅的,需要的材料如下是列出的:

  • 硅片。 在此实验开发的这个程序是与有的薄酥饼下列说明:
  • 3" (75mm) 直径
  • 356-406 μm 厚度
  • 1-100 Ω Cm 抵抗力
  • <100> 取向
  • 可以使用新或恢复的薄酥饼
  • 在 MIBK 溶剂的 HSQ。 一个这样产品是 XR-1541-006 (道康宁)。
  • 另外的 MIBK,如果稀释希望。 更多稀释 HSQ 解决方法导致薄膜 (即 Dow MIBK 半导体等级冲洗溶剂,道康宁)。
  • 实验室冰箱
  • 发烟敞篷
  • 空转涂料工
  • Ellipsometer
  • 标准化学实验室商品和溶剂,如如下所述
  • 如果薄酥饼开垦是这个程序的一部分附加设备可能是需要的。

范例准备

要准备抵抗涂上了石版印刷的薄酥饼,将按照的三个步骤如下是详细的:

稀释 HSQ 的准备

根据此程序, 10:1 稀释的 10 mL 6% - 固体 HSQ 解决方法准备。 发生的稀释将提供胶片厚度低到 12 毫微米。 在发烟敞篷必须完成所有化工工作避免吸入和溢出危险等级与溶剂相关例如 MIBK。

  1. 从冰箱去除 HSQ。
  2. 获得稀释的 MIBK。
  3. 一起会集塑料毕业的磁道例如 10 mL Nalgene CAT 没有 3663-0010,倾吐的 HSQ 解决方法和 MIBK 塑料漏斗到毕业的磁道,塑料瓶存储稀释例如有吸管盖帽的一个 30 mL Nalgene LDPE 瓶和有 funnel6 的一个溶剂浪费瓶。
  4. 毕业的磁道和这个漏斗必须清洗与丙酮,然后甲醇,然后异丙醇 (IPA),然后烘干它与氮气枪。 丙酮是有机物一种积极的溶剂。 甲醇是可溶解的在丙酮,并且 IPA 是可溶解的在甲醇。 IPA 迅速地和干净地蒸发。 万一以前清洗了这个磁道和漏斗,氮气枪干燥跟随的 IPA 冲洗是满足的。
  5. 瓶必须通过连续被清洗漂洗那包括苍劲震动有丙酮、甲醇和 IPA 的被密封的瓶。 终于,与 MIBK 的冲洗。
  6. 按量配给 HSQ 解决方法的 1 mL 然后倾吐它在瓶。
  7. 评定 MIBK 的 9 mL 然后倾吐它在瓶。 再次,溢出可以被缓和通过使用很好的抹作为瓶的围嘴。
  8. 轻轻地打旋瓶在混合 1 的分钟 0.6% 固定解决方案。
  9. 漂洗漏斗和毕业的磁道有 IPA 的。
  10. 安置制造商的 HSQ 解决方法到冰箱。
  11. 10 分钟,在您计划使用它前,请安置这个范例在冰箱直到。 这个解决方法必须被保留在空转前的室温。

干净的硅片的准备

对石版印刷步骤,可以使用一个恢复的或新的薄酥饼。 要清洗恢复硅片, “RCA 清洁: SC1 + SC2”建议使用进程。

万一一个干净的薄酥饼在更多的 fluoroware 比一些时数存储了或,如果表面污染怀疑,这样污秽可以被氧气等离子蚀刻取消,通常指 “变成灰烬”。

它是理想的再干净的筹码而不是可能要求一个全部的薄酥饼,承运人薄酥饼支持在灰粉的筹码,依据灰粉的设计。 以前使用了运行在 2.45 GHz 的微波灰粉。 使用 RF 功率的灰粉可能完全也运作。 变成灰烬的参数是在 500 个 mL/min 的氧气流, 1000 W 功率 5 Min。

如果没有区大于大约 1  ~ 的需求石版印刷的 1 mm,推荐劈开这个薄酥饼到 1  ~ 1 cm 筹码。 使用金刚石抄写员,劈开的这可以手动地执行,但是这个用户应该吹表面干燥以氮气枪从表面去除剩余的硅微粒。

在硅的空转的 HSQ

  1. 硅片在空转牛颈肉被挂接。 使用了从酿酒者科学的 100CB 空转涂料工。 设备在表 1. 显示。
  2. 有角加速度被选择。 10 krpm/秒数的值在 1 秒数内将保证一个增量对最终角速度。 在薄膜的重大有角加速度结果。
  3. 选择角速度或空转速度和这名锭床工人的总期限。 要产生,空转在 6 krpm 为 31 秒数,使用一架 10 架 krpm/秒数最初的舷梯和使用 0.6% HSQ 解决方法的参考点在 ~1 cm Si 筹码的2 上述程序上指定,导致 12 nm 胶片厚度。
  4. 在风干以后,请评定胶片厚度。 为此的一个可能的工具是 Woollam M-2000 H 分光镜 Ellipsometer (λ= 240-1000 毫微米),被管理在 70  ‹入射。 此设备在表 2. 显示。

图 1. CEE100 空转涂料工。

图 2. 光谱 Ellipsometer。

在猎户星座的风险加上

下面提供设置的一个平版印刷的风险指南。 这些指南可以被应用于所有石版印刷任务。

  1. 切记有射线集中和 stigmation 的一个目标在开架区附近。 例如,金刚石抄写员可以使用在这个筹码附近的一个角落放置划痕。
  2. 这个范例被装载并且驾驶对这个集中的目标的区在期望开架区附近。 这能是抄写员临时的末端非常在这个筹码附近的中心。 重点和 stigmate。
  3. 如图 3 和 4. 所显示,当使用外部模式生成程序时,请换成外部控制从 (UI)猎户星座的内部加上用户接口。 是否检查在 blanker 启动的电压极性模式生成程序决定选择 blanker 有效的高或 blanker 有效的低在猎户星座加上 UI。
  4. 凭模式生成程序,可能也有设置的另外的参数。 Nabity NPGS,例如,一个必须设置 “mag 缩放比例”参数等于与猎户星座加上放大  ~ 视野 (在μm)。 例如,如果在 1000 X 的视野是 127 μm, NPGS mag 缩放比例是 127000。 并且,当使用电子束偏转在 NGPS,即  的最大力学范围} 10 个 V,它是重要设置猎户星座加上视野是双在 NPGS 时的模式文件预计的那。 否则,这个模式将被写在 50% 缩放比例。 定标值也变化基于偏折放大器的种类在的他
  5. 第一个模式必须包括剂量列阵。 风险的重要剂量可能随 HSQ 稀释变化和空转厚度。 示例地区剂量是 30 μC/cm2。 示例线路剂量是 0.25 nC/cm。 示例点剂量是 0.25 fC。

图 3. 扫描控制命令,在猎户星座的系统菜单下加上 UI。

图 4. 扫描控制突然出现和用户通知。

“咸”开发员的准备

使用此程序, 1 wt % NaOH 和 4 wt % 的 500 mL 水溶液 NaCl 获得。 此解决方法是 HSQ 的一位大反差开发员。 这份处方要求被去离子的 (DI)水、 NaOH 药丸、粒状 NaCl 以食用盐的形式和毫克缩放比例。

  1. 漂洗一 1 升有异丙醇 (IPA) 然后 DI 的 water 塑料瓶。
  2. 倾吐 500 mL (500 g) DI water。
  3. 评定并且倾吐 5 g NaOH 药丸。 NaOH 是高浓度基础并且需要小心被处理。
  4. 按量配给并且倾吐 20 g NaCl。 总解散达到,请搅动这个混合物。

发展

要开发一个小的 (~1  ~1 cm2) 范例,仅一个小的开发员数量是需要的。 这是一个简单和直接的程序,需要几分钟。

  1. 接近请装载一个 10 mL Pyrex 烧杯以咸开发员。
  2. 轻轻地浸洗并且拿着与镊子的范例用 4 Min. 漩涡的开发员。
  3. 冲洗为大约 30 在运行 DI water 的秒数。
  4. 冲洗为大约 30 与异丙醇的秒数。
  5. 烘干与氮气枪。

结果的检验

在 SEM 必须进行检验。 这提供在硅和 HSQ 材料之间的一个好对比。 想象在的范例可能修改最微小的功能,因此仿造的结果计量学使用他的必须仔细完成。

图 5 柱子列阵的显示有代表性的结果被仿造到 30 毫微米 HSQ。 图 5 (a) 显示一个曝光不足的列阵,被开发的柱子的仅部分依然是突出。 图 (b) 显示一个适当地显示的列阵和图 (c) 显示一个被曝光过度的列阵,功能大小增长。

图 5 (a)。 柱子列阵显示在每根柱子 0.25 fC。

图 5 (b)。 柱子列阵显示在每根柱子 0.42 fC。

图 5 (c)。 柱子列阵显示在每根柱子 0.70 fC。

此石版印刷结果一个说明比较对 EBL 的。 图 6 显示 10 keV 创建的柱子列阵 EBL9。

图 6. 电子束引起了柱子列阵显示在 24.88 fC 每根柱子。

当这些柱子在一块更加厚实的 (70 毫微米) 时 HSQ 层被创建了,有显示的区别。 首先,显示整个列阵的最小的剂量是 25 次更高的 EBL 正常化为高度区别。 极大,有柱子在这个列阵内的范围在位置上严格的依赖性。 近柱子这个列阵的边缘是更加缩小的。 这进行由于 EBL 邻近效应,在一个地点的射线文字给予在相邻的区的一种剂量。 直方图在表 7 显示更加严密的配电器在大小上创建了柱子。

图 7. 柱子在他和 EBL 的大小分布直方图

关于卡尔蔡司

卡尔蔡司 NTS (纳米技术系统) 分部是添加卡尔蔡司的组成部分开发,生产,出售和服务 SEM 的值、 TEM 和被设计的粒子束仪器规定唯一优质标准和为全世界半导体、的材料分析和生命科学应用的域提供客户集中的解决方法。 发展和生产设施在 Oberkochen (德国),皮博迪、 MA (美国) 和剑桥 (英国) 根据。

此信息是来源,复核和适应从卡尔提供的材料蔡司 NTS。

关于此来源的更多信息,请拜访卡尔蔡司 NTS。

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

Last Update: 14. June 2013 09:07

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