使用創建氦氣的離子顯微鏡 Nanoscale 平版印刷的模式

由 AZoNano 編輯,實驗詳細資料由 NanoStructures 實驗室的 Donny Winston 提供了在麻省理工學院

目錄

簡介
材料和設備
範例準備
稀釋 HSQ 的準備
乾淨的硅片的準備
在硅的空轉的 HSQ
在獵戶星座的風險加上
「鹹」開發員的準備
發展
結果的檢驗
關於卡爾蔡司

簡介

要使用電子或離子束創建納諾模式典型地使用的三個方法包括離子束碾碎,射線導致的化學 (證言和銘刻) 和射線導致的石版印刷。 放光導致的石版印刷為創建設備的範圍的製造的有用的模板是最常用的。

此應用註解為寫,準備和在氫 silsesquioxane 影片的開發的模式提供 (HSQ)指令。 這是寬廣地使用的負口氣電子束光致抗蝕劑。 這些仿造的程序可以在一個裝備精良的實驗室容易地執行,即使在哪裡然後沒有可用詳細石版印刷的工具。 被描述的這個程序用於氦氣離子顯微鏡 (HIM)。 如下所示的步驟的發展和說明文件由 NanoStructures 實驗室的 Donny Winston 提供麻省理工學院的。

材料和設備

要準備 HSQ 範例在硅的,需要的材料如下是列出的:

  • 硅片。 在此實驗開發的這個程序是與有的薄酥餅下列說明:
  • 3" (75mm) 直徑
  • 356-406 μm 厚度
  • 1-100 Ω Cm 抵抗力
  • <100> 取向
  • 可以使用新或恢復的薄酥餅
  • 在 MIBK 溶劑的 HSQ。 一個這樣產品是 XR-1541-006 (道康寧)。
  • 另外的 MIBK,如果稀釋希望。 更多稀釋 HSQ 解決方法導致薄膜 (即 Dow MIBK 半導體等級沖洗溶劑,道康寧)。
  • 實驗室冰箱
  • 發煙敞篷
  • 空轉塗料工
  • Ellipsometer
  • 標準化學實驗室商品和溶劑,如如下所述
  • 如果薄酥餅開墾是這個程序的一部分附加設備可能是需要的。

範例準備

要準備抵抗塗上了石版印刷的薄酥餅,將按照的三個步驟如下是詳細的:

稀釋 HSQ 的準備

根據此程序, 10:1 稀釋的 10 mL 6% - 固體 HSQ 解決方法準備。 發生的稀釋將提供膠片厚度低到 12 毫微米。 在發煙敞篷必須完成所有化工工作避免吸入和溢出危險等級與溶劑相關例如 MIBK。

  1. 從冰箱去除 HSQ。
  2. 獲得稀釋的 MIBK。
  3. 一起會集塑料畢業的磁道例如 10 mL Nalgene CAT 沒有 3663-0010,傾吐的 HSQ 解決方法和 MIBK 塑料漏斗到畢業的磁道,塑料瓶存儲稀釋例如有吸管蓋帽的一個 30 mL Nalgene LDPE 瓶和有 funnel6 的一個溶劑浪費瓶。
  4. 畢業的磁道和這個漏斗必須清洗與丙酮,然後甲醇,然後異丙醇 (IPA),然後烘乾它與氮氣槍。 丙酮是有機物一種積極的溶劑。 甲醇是可溶解的在丙酮,并且 IPA 是可溶解的在甲醇。 IPA 迅速地和乾淨地蒸發。 萬一以前清洗了這個磁道和漏斗,氮氣槍乾燥跟隨的 IPA 沖洗是滿足的。
  5. 瓶必須通過連續被清洗漂洗那包括蒼勁震動有丙酮、甲醇和 IPA 的被密封的瓶。 終於,與 MIBK 的沖洗。
  6. 按量配給 HSQ 解決方法的 1 mL 然後傾吐它在瓶。
  7. 評定 MIBK 的 9 mL 然後傾吐它在瓶。 再次,溢出可以被緩和通過使用很好的抹作為瓶的圍嘴。
  8. 輕輕地打旋瓶在混合 1 的分鐘 0.6% 固定解決方案。
  9. 漂洗漏斗和畢業的磁道有 IPA 的。
  10. 安置製造商的 HSQ 解決方法到冰箱。
  11. 10 分鐘,在您計劃使用它前,请安置這個範例在冰箱直到。 這個解決方法必須被保留在空轉前的室溫。

乾淨的硅片的準備

对石版印刷步驟,可以使用一個恢復的或新的薄酥餅。 要清洗恢復硅片, 「RCA 清潔: SC1 + SC2」建議使用進程。

萬一一個乾淨的薄酥餅在更多的 fluoroware 比一些時數存儲了或,如果表面汙染懷疑,這樣汙穢可以被氧氣等離子蝕刻取消,通常指 「變成灰燼」。

它是理想的再乾淨的籌碼而不是可能要求一個全部的薄酥餅,承運人薄酥餅支持在灰粉的籌碼,依據灰粉的設計。 以前使用了運行在 2.45 GHz 的微波灰粉。 使用 RF 功率的灰粉可能完全也運作。 變成灰燼的參數是在 500 个 mL/min 的氧氣流, 1000 W 功率 5 Min。

如果沒有區大於大約 1  ~ 的需求石版印刷的 1 mm,推薦劈開這個薄酥餅到 1  ~ 1 cm 籌碼。 使用金剛石抄寫員,劈開的這可以手動地執行,但是這個用戶應該吹表面乾燥以氮氣槍從表面去除剩餘的硅微粒。

在硅的空轉的 HSQ

  1. 硅片在空轉牛頸肉被掛接。 使用了從釀酒者科學的 100CB 空轉塗料工。 設備在表 1. 顯示。
  2. 有角加速度被選擇。 10 krpm/秒數的值在 1 秒數內將保證一個增量對最終角速度。 在薄膜的重大有角加速度結果。
  3. 選擇角速度或空轉速度和這名錠床工人的總期限。 要產生,空轉在 6 krpm 為 31 秒數,使用一架 10 架 krpm/秒數最初的舷梯和使用 0.6% HSQ 解決方法的參考點在 ~1 cm Si 籌碼的2 上述程序上指定,導致 12 nm 膠片厚度。
  4. 在風乾以後,请評定膠片厚度。 為此的一個可能的工具是 Woollam M-2000 H 分光鏡 Ellipsometer (λ= 240-1000 毫微米),被管理在 70  ‹入射。 此設備在表 2. 顯示。

圖 1. CEE100 空轉塗料工。

圖 2. 光譜 Ellipsometer。

在獵戶星座的風險加上

下面提供設置的一個平版印刷的風險指南。 這些指南可以被應用於所有石版印刷任務。

  1. 切記有射線集中和 stigmation 的一個目標在開架區附近。 例如,金剛石抄寫員可以使用在這個籌碼附近的一個角落放置划痕。
  2. 這個範例被裝載并且駕駛對這個集中的目標的區在期望開架區附近。 這能是抄寫員臨時的末端非常在這個籌碼附近的中心。 重點和 stigmate。
  3. 如圖 3 和 4. 所顯示,當使用外部模式生成程序時,请換成外部控制從 (UI)獵戶星座的內部加上用戶接口。 是否檢查在 blanker 啟動的電壓極性模式生成程序決定選擇 blanker 有效的高或 blanker 有效的低在獵戶星座加上 UI。
  4. 憑模式生成程序,可能也有設置的另外的參數。 Nabity NPGS,例如,一个必須設置 「mag 縮放比例」參數等於與獵戶星座加上放大  ~ 視野 (在μm)。 例如,如果在 1000 X 的視野是 127 μm, NPGS mag 縮放比例是 127000。 並且,當使用電子束偏轉在 NGPS,即  的最大力學範圍} 10 个 V,它是重要設置獵戶星座加上視野是雙在 NPGS 時的模式文件預計的那。 否則,這個模式將被寫在 50% 縮放比例。 定標值也變化基於偏折放大器的種類在的他
  5. 第一個模式必須包括劑量列陣。 風險的重要劑量可能隨 HSQ 稀釋變化和空轉厚度。 示例地區劑量是 30 μC/cm2。 示例線路劑量是 0.25 nC/cm。 示例點劑量是 0.25 fC。

圖 3. 掃描控制命令,在獵戶星座的系統菜單下加上 UI。

圖 4. 掃描控制突然出現和用戶通知。

「鹹」開發員的準備

使用此程序, 1 wt % NaOH 和 4 wt % 的 500 mL 水溶液 NaCl 獲得。 此解決方法是 HSQ 的一位大反差開發員。 這份處方要求被去離子的 (DI)水、 NaOH 藥丸、粒狀 NaCl 以食用鹽的形式和毫克縮放比例。

  1. 漂洗一 1 升有異丙醇 (IPA) 然後 DI 的 water 塑料瓶。
  2. 傾吐 500 mL (500 g) DI water。
  3. 評定并且傾吐 5 g NaOH 藥丸。 NaOH 是高濃度基礎并且需要小心被處理。
  4. 按量配給并且傾吐 20 g NaCl。 總解散達到,请攪動這個混合物。

發展

要開發一個小的 (~1  ~1 cm2) 範例,仅一個小的開發員數量是需要的。 這是一個簡單和直接的程序,需要幾分鐘。

  1. 接近请裝載一個 10 mL Pyrex 燒杯以鹹開發員。
  2. 輕輕地浸洗并且拿著與鑷子的範例用 4 Min. 漩渦的開發員。
  3. 沖洗為大約 30 在運行 DI water 的秒數。
  4. 沖洗為大約 30 與異丙醇的秒數。
  5. 烘乾與氮氣槍。

結果的檢驗

在 SEM 必須進行檢驗。 這提供在硅和 HSQ 材料之間的一個好對比。 想像在的範例可能修改最微小的功能,因此仿造的結果計量學使用他的必須仔細完成。

圖 5 柱子列陣的顯示有代表性的結果被仿造到 30 毫微米 HSQ。 圖 5 (a) 顯示一個曝光不足的列陣,被開發的柱子的仅部分依然是突出。 圖 (b) 顯示一個適當地顯示的列陣和圖 (c) 顯示一個被曝光過度的列陣,功能大小增長。

圖 5 (a)。 柱子列陣顯示在每根柱子 0.25 fC。

圖 5 (b)。 柱子列陣顯示在每根柱子 0.42 fC。

圖 5 (c)。 柱子列陣顯示在每根柱子 0.70 fC。

此石版印刷結果一個說明比較對 EBL 的。 圖 6 顯示 10 keV 創建的柱子列陣 EBL9。

圖 6. 電子束引起了柱子列陣顯示在 24.88 fC 每根柱子。

當這些柱子在一塊更加厚實的 (70 毫微米) 時 HSQ 層被創建了,有顯示的區別。 首先,顯示整個列陣的最小的劑量是 25 次更高的 EBL 正常化為高度區別。 極大,有柱子在這個列陣內的範圍在位置上嚴格的依賴性。 近柱子這個列陣的邊緣是更加縮小的。 這進行由於 EBL 鄰近效應,在一個地點的射線文字給予在相鄰的區的一種劑量。 直方圖在表 7 顯示更加嚴密的配電器在大小上創建了柱子。

圖 7. 柱子在他和 EBL 的大小分佈直方圖

關於卡爾蔡司

卡爾蔡司 NTS (納米技術系統) 分部是添加卡爾蔡司的組成部分開發,生產,出售和服務 SEM 的值、 TEM 和被設計的粒子束儀器規定唯一優質標準和為全世界半導體、的材料分析和生命科學應用的域提供客戶集中的解決方法。 發展和生產設施在 Oberkochen (德國),皮博迪、 MA (美國) 和劍橋 (英國) 根據。

此信息是來源,覆核和適應從卡爾提供的材料蔡司 NTS。

關於此來源的更多信息,请請拜訪卡爾蔡司 NTS。

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

Last Update: 14. June 2013 09:10

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