Name: Die Verwendung von Aufopferungs Nanopartikel zu entfernen, die Auswirkungen von Shot-Rauschen in Kontaktlöchern Vorgefertigte durch Elektronenstrahl-Lithografie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 47 s
Description: Erfahren Sie eine Nanopartikel-basierte Methode zur Reduktion von Shot-Rauschen in lithografischen Mustern für die Halbleiterfertigung. Diese Technik ermöglicht präzise Sub-20-Nanometer-Strukturen mit verbesserter Musterqualität.

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Intel Corporation finanziert diese Arbeit durch Grant-Nummer 414305 und der Oregon Nano- und Mikro Initiative (ONAMI) vorgesehen entsprechende Mittel. Wir danken für die Unterstützung und Beratung von Dr. James Blackwell in allen Phasen dieser Arbeit. Besonderer Dank geht an Drew Beasau und Chelsea Benedikt für die Analyse von Partikel Positionierung Statistiken. Wir danken Professor Halle für eine sorgfältige Lektüre des Manuskripts und Dr. Kurt Langworthy, an der University of Oregon, Eugene, OR, für seine Hilfe bei E-Strahl-Lithographie.

1. derivatisieren und Charakterisieren der Oberfläche der Silizium-Wafer <ol><li> Reinigen Sie die Oberfläche von Wafern mit Radio Corporation of America (RCA) Reinigungslösungen SC1 und SC2. </li><li> Bereiten Sie SC1 und SC2 durch volumetrisch folgende Mischen von Chemikalien: SC1: H 2 O 2: NH 4 OH: H 2 O = 1: 1: 5 v / v und SC2: H 2 O 2: HCl: H 2 O = 1: 1: 5 v / v. <ol><li> Tauchen Sie den Wafer in SC1 für 10 min bei 70 ° C, und führen Sie dann eine entsalztem Wasser zu waschen. </li><li> Folgen einem ähnlichen Protokoll für SC2 (10 min bei 70 ° C, gefolgt von einem Waschen). HINWEIS: Das Reinigungsverfahren entfernt organischen und ionischen Verunreinigungen und erzeugt Silanolgruppen auf der Siliziumoxid-Oberfläche der Siliciumscheiben. </li></ol></li><li> Derivatisierung der Oberflächen der Siliziumwafer mit AATMS <ol><li> Inkubieren des gereinigten Siliziumwafer in 0,05 M AATMS (in d vorbereitetry Toluol) bei 80 ° C für 20 min. Beschallen für 5 min in einem 100 W Beschallungsgerät bei Raumtemperatur in reinem Toluol für 5 min und trocken in einem Strom von Stickstoffgas. </li></ol></li><li> Charakterisierung der Oberflächen der Siliziumwafer derivatisiert <ol><li> Messen Sie den Kontaktwinkel mit Hilfe eines Goniometers und ImageJ Software 25. </li><li> Bestimmen die Dicke der Filme unter Verwendung eines Ellipsometers (He-Ne - Laserlichtquelle, λ = 632,8 nm, Festeinfallswinkel von 70 °) 25. </li><li> Schätzen Sie die Oberfläche elementare Zusammensetzung durch Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS) 25. </li></ol></li></ol> 2. E-Beam-Patterning <ol><li> Spin-coat Photoresist (2% Poly (methyl-Methacrylat (PMMA) in Anisol) auf AATMS- derivatisierten Wafer bei 4000 Upm für 60 s. </li><li> Vorbacken des Films bei 180 ° C für 120 s des Photoresistfilms zu trocknen. </li><li> Messen Sie die Photoresistfilmdickeunter Verwendung eines Ellipsometers. Sicherzustellen, dass der He-Ne-Laserlichtquelle, λ = 632,8 nm bei einem Einfallswinkel von 70 ° festgelegt ist. Optimieren Sie die Probenstufe des Detektorsignals mit einer reflektierenden Oberfläche, wie zB Silizium-Wafer zu maximieren. Verwenden Sie das Ellipsometer Messprogramm (GEMP) auf dem angeschlossenen PC des Photolacks Filmdicke zu messen; es sollte etwa 100 nm sein. </li><li> E-Strahl - Exposition: <ol><li> Übertragen, um den Wafer zu einer Hochvakuumkammer eines E-beam Ausrichters. </li><li> Erstellen Sie ein Poker - Punktlochmuster eines Elektronenstrahls (30 kV Beschleunigungsspannung, 37 pA Strahlstrom) , die durch eine 10-um - Apertur und eine 24 &amp; mgr; C / cm 3 Dosierung bereitstellt. </li><li> Stellen Sie die Musterteilung und Dosierung nach Bedarf ein Poker-Punkt-Typ-Loch-Muster des gewünschten Lochdurchmesser (80 nm) und Steigung (200 nm) zu erzeugen. </li><li> Entfernen Sie die Wafer aus der E-Strahlkammer. </li></ol></li><li> Entwickeln Sie das lithographische Muster: <ol><li> StartMusterentwicklung in einer Lösung aus Methylisobutylketon / Isopropylalkohol (MIBK / IPA, 1: 3 (v: v)) für 70 s. </li><li> Weiter weiter für 30 s in IPA durch Tauchen zu entwickeln. Füllen Sie die Entwicklung durch Waschen in entionisiertem Wasser für 30 s. Trocknen des Wafers in einem Strom von Stickstoffgas. </li></ol></li></ol> 3. Abscheidung von GNPs in E-beam-gemusterten Holes HINWEIS: Die Abscheidung von GNPs in gemusterten Löchern verwendet zwei verschiedene Methoden. <ol><li> Tauchen vorstrukturierten Wafer in BSP - Lösungen (Methode 1). <ol><li> Lassen Sie die Probe in der BSP Suspensionsmittel für 24-48 h, abhängig von der Größe des BSP und die Durchmesser der Löcher. Verwenden Sie ein 20-nm - Citrat-capped BSP - Suspension , die 7,0 x 10 11 NPs / mL. HINWEIS: Man kann eine GNP Größe von 10 bis 100 nm eingesetzt werden und einen Konzentrationsbereich von 5,7 x 10 12 bis 5,7 x 10 9 NPs / ml, wie von Ted Pella vorgesehen. Man beachte, dass die Ablagerungsdichte gehorchtdie Diffusionsgesetz ̴ (Dt) 1/2, wobei D und t Diffusionskoeffizienten des Nanopartikels und Abscheidungszeit jeweils (dh kleinere Teilchen nehmen eine kürzere Zeit für die Abscheidung, wie in Referenz 20, Figur 2c beschrieben). </li></ol></li><li> Spray-Ablagerung GNPs auf den strukturierten Wafer (Methode 2) <ol><li> Zur Abscheidung GNPs durch Verdampfen, sprühen eine Lösung von GNPs auf das strukturierte Substrat, horizontal platziert. Orientieren des Handsprüher (Methode 2), so dass das Spray gerichtet ist senkrecht zu der Substratoberfläche. </li><li> Spray, ein ausreichendes Volumen der Suspensionslösung der gesamten Substratoberfläche zu benetzen. Hinweis: Es kann notwendig sein, die BSP-Suspension von 10-fach zu verdünnen mehrere Nanopartikel in ein großes Loch zu vermeiden zwingen. </li><li> Inkubieren Proben auf einer heißen Platte bei 30-35 ° C gehalten, um kontrollierte Verdampfung für 10 min erzeugen. </li></ol></li><li> Nach der Ablagerung (oder der anderen Methode1 oder Methode 2), mild ultrasonicate (100 W) die Proben in entionisiertem Wasser für 50 s und trocken in einem Strom von Stickstoffgas. </li></ol> 4. Rasterelektronenmikroskopie Imaging HINWEIS: Zwei Arten von Studien beteiligt herkömmlichen top-down und Querschnitts SEM-Bildgebung. <ol><li> Für Top-down SEM - Bilder, eine E-beam Beschleunigungsspannung von 5 kV bei einem Strom von ~ 300 &amp; mgr; A verwenden Beschädigung des Photoresistfilms zu verhindern. Achtung: Die niedrigste mögliche Spannungs- und Stromeinstellung sind notwendig, Kettenspaltungsreaktionen in dem Photoresist zu reduzieren. Diese Kettenspaltungsreaktionen reduzieren die Glasübergangstemperatur des Polymers, die wiederum wirkt sich auf die Betriebstemperatur für die unten beschriebenen Aufschmelzschritt widerstehen. </li><li> Querschnitt Bildgebung: <ol><li> Sputter-Schicht 10 nm dicken Goldfilm über PMMA Photoresist Ionenstrahlschäden zu verhindern. Verwenden Sie einen fokussierten Ionenstrahl Ga bei 30 kV betrieben und 93pA durch die Löcher zu schneiden. Erhalten Querschnitt REM-Aufnahmen durch den Wafer von seiner normalen horizontalen Position kippen. </li></ol></li></ol> 5. Reflow von PMMA um Photoresist-GNPs in der gemusterten Löcher <ol><li> Erhitzen der gemusterten Substrate auf einer heißen Platte bei T Reflow (100 ° C) für 3 min, die unterhalb der vorbestimmten Glasübergangstemperatur, T g (110 ° C) von 950.000 g / mol PMMA; die Rate der Reflow für das Polymer betrug 1,7 ± 0,1 nm / s. Vorsicht: Deutlich schneller Reflow für den gemusterten Bereichen auftrat, die eine während der Einwirkung des Elektronenstrahls, was wegen der Spaltung der Polymerhauptkette an die E-Strahl während der Bildgebung mit der Rasterelektronenmikroskopie (SEM) ausgesetzt waren, möglicherweise vorher Reduktion von T g. Diese Beobachtung wird durch die Studien von Keymeulen und Mitarbeiter unterstützt, der darauf hinweist, dass die Exposition an Röntgenstrahlung , die T reduziertg PMMA 26. </li></ol> 6. Trocken- und Nass ätzen <ol><li> Trocken-Ätzung für eine ausreichende Zeitdauer (55 s) mit sauerstoffhaltigem Plasma GNPs mit einem dünnen Film aus PMMA nach dem Reflow abgedeckt zu belichten. Sorgfältig überwachen eines Ellipsometers oder Dünnfilmdickenmonitor die Rate der PMMA-Film Ätzen als Funktion der Zeit verwenden. HINWEIS: Eine zu kurze Ätzdauer die GNPs nicht aussetzen kann, während für das Ätzen zu lang vollständig die PMMA-Film entfernen würde. Für 950 kDa PMMA betrug die Ätzrate 1,5 nm / s, 55 s erforderlich macht der Ätzzeit. </li><li> Wet-etch GNPs am Boden der Kontaktlöcher nach dem Aufschmelzen mit einer Lösung von Jod, enthaltend 1,0 g Jod - Kristall (I 2), 4,0 g Kaliumiodid (KI) und 40 ml deionisiertem Wasser für 10 min verwendet wird . HINWEIS: Kaliumiodid verbessert die Löslichkeit des Iods in Lösung und erleichtert Gold Ätzen. Die Reaktion von Gold mit Jod (2Au + I 2 → 2 AuI) produziert GoldIodid, die bei Raumtemperatur leicht löslich in wässriger Lösung ist. </li></ol> 7. Berechnung der Teilchenverschiebung, Dichte und Füllfraktion <ol><li> Die Anordnung des Lochmitte und BSP - Verschiebung: <ol><li> Mit der Hand, ziehen horizontale und vertikale Best-Fit - Geraden durch die Reihen und Spalten von Löchern jeweils mit gängigen Lochzentren an den Schnittstellen dieser Linien (Abbildung 2a und 2b). Fügen Sie mindestens 500 + Löcher in den Berechnungen. </li><li> Bestimmen , manuell die Position, r, jedes Nanopartikel bezogen auf das Zentrum des nanohole (dh die Verschiebung) , wo es abgeschieden wurde (Abbildung 2b). </li></ol></li><li> Bestimmen Sie die Partikelzahl-Weg-Histogramme ein Standard-Tabellenkalkulationsprogramm. </li><li> Die Berechnung der Partikeldichte: ρ = N (Anzahl der Teilchen) / Flächeneinheit (&amp; mgr; m 2): <ol> Zuerst bestimmen die Ringfläche eines Ringes mit einer festen Breite (≈R / 10, wobei R der Radius des Lochs ist) und begrenzt durch zwei Radien (r 1, r 2) bei einer Verschiebung von r (= (r 1 + r 2) / 2); <img alt="Gleichung 2" src="/files/ftp_upload/54551/eq2.jpg"> . </ol></li><li> Addiere die Anzahl der Partikel, N, in dem Bereich von dem konstruierten Histogramm in Schritt 7.2 vor. </li><li> Wiederholen Sie den Vorgang als eine Funktion von r etwa 10 gleichen Schritten zu erzeugen endet bei r = R, der Lochradius. </li></ol><li> Setzen Sie die Partikeldichte im Vergleich zu den Verschiebungsdaten zu einer Gauß - Kurve unter Verwendung eines nichtlinearen kleinsten Quadrate Verfahren (Abbildung 2a, Einschub) 20. Extrahieren Sie die Standardabweichung der Verschiebung (σ deposition) für die Abscheidung und ihre passende Unsicherheit. </li><li> Wiederholen Sie den obigenVerfahren für die SEM - Muster nach dem Photoresist - Reflow unter Verwendung eines SEM - Bildes in 2c gezeigt ist, erhalten. Hinweis: Nach dem Reflow-Löcher verschwinden, ziehen am besten passende horizontalen und vertikalen Linien auf Positionen BSP die Best-Fit-Werte für die Lochabstände zu bestimmen. Berechnen Sie die Partikel Verschiebungen wie in Schritt 7.1 und extrahieren die kombinierte σ Summe nach dem Protokoll in Schritten abgegrenzt 7,2-7,4. HINWEIS: Hier kombiniert oder insgesamt bezieht sich auf die gesamte Verschiebung des BSP aufgrund der Ablagerung und Reflow-Schritten. </li><li> Bestimmen die fill Fraktion durch das Verhältnis der Anzahl der gefüllten Löcher auf die Gesamtzahl der Löcher, 2b abzuschätzen. </li>

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Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Schrotrauschen (SN) in der Lithographie ist eine einfache Folge von statistischen Schwankungen in der Anzahl der Photonen oder Partikel (N) in einem gegebenen Nanobereich ankommen; Sie ist umgekehrt proportional zur Quadratwurzel aus einer Anzahl von Photonen / Teilchen: <img alt="Gleichung 3" src="/files/ftp_upload/54551/eq3.jpg"> wobei A und r sind der Bereich und die Größe des belichteten Bereiches, respectively. Beispielsweise bei Verwendung e...

Das exponentielle Wachstum in Rechenleistung, als 1 von Moores Gesetz quantifiziert, 2 (1), ist ein Ergebnis der fortschreitenden Fortschritte in der optischen Lithographie. In diesem Top-down - Strukturierungstechnik, die erreichbare Auflösung R wird von dem bekannten Raleigh Satz 3 gegeben: <img alt="Gleichung 1" src="/files/ftp_upload/54551/eq1.jpg"> Hier λ und NA sind die Lichtwellenlänge und der numerischen Apertur, respectively. Man beachte , daß NA = sin &amp; theta; · η, wobei η der Brechungsindex des Mediums zwischen der Linse und dem Wafer; θ = tan -1 (d / 2 l) für den Durchmesser, d, der Linse und der Abstand L zwischen der Mitte der Linse und dem Wafer. In den letzten fünfzig Jahren hat die lithographische Auflösung durch die Verwendung von verbesserten (a) Lichtquelles, einschließlich Excimer-Lasern, mit zunehmend kleineren UV-Wellenlängen; (b) geschickte optische Designs unter Verwendung von Phasenverschiebungsmasken 4; und (c) höhere NA. Für die Belichtung in Luft (η = 1), ist NA immer kleiner als eins, aber durch Einführen einer Flüssigkeit mit η&gt; 1, beispielsweise Wasser 5, zwischen der Linse und dem Wafer kann NA über 1 erhöht werden, wodurch die Auflösung des Eintauchens Lithographie zu verbessern. Derzeit tragfähige Wege zu einem 20-nm - Knoten und darüber hinaus sind extreme UV - Quellen (λ = 13 nm) oder Strukturierungsverfahren unter Verwendung komplexer Doppel- und Vierer Verarbeitung eines mehrschichtigen Photoresist 6, 7. In Nanometer-Längenskalen, statistischen Schwankungen, hervorgerufen durch Schrotrauschen (SN), in der Anzahl von Photonen innerhalb einer Nanobereich Ursache Variation in den Dimensionen des lithogra ankommen phische Muster. Diese Effekte sind noch ausgeprägter bei Exposition gegenüber hochenergetischer EUV Licht und E-Strahlen, Systemen , die 8 Grßenordnungen weniger Photonen / Teilchen im Vergleich zu normalen optischen Lithographie benötigen. Supersensitive chemisch verstärkte (mit einem Quantenwirkungsgrad&gt; 1) Photoresists einzuführen auch eine SN chemischen durch eine Variation in der Anzahl der photoreaktiven Moleküle in exponierten nanoregions verursacht 9, 10. Niedrigere Empfindlichkeit Photolacke, die längere Belichtungszeiten benötigen unterdrücken diese Effekte, sondern sie reduzieren auch den Durchsatz. Auf molekularer Ebene zu der Beitrag Line-Kantenrauigkeit von der molekularen Größenverteilung , die zu den Photoresist - Polymere , die durch Verwendung von Molekular Resists 11 reduziert werden kann. Ein Ansatz, der zu diesem Top-down - Verarbeitung von Nanostrukturierung ist die Verwendung von Bottom-up - Verfahren komplementäres 12,s = "xref"&gt; 13 , die 14 speziell auf die Selbstorganisation (DSA) von Diblockpolymeren verlassen. Die Fähigkeit dieser Verfahren Nukleation zu lenken und zu ungleichmäßigen Abstand zwischen gewünschten Mustern, wie Bohrungen oder Leitungen zu schaffen, bleibt eine Herausforderung. Die Größenverteilung der molekularen Komponenten 15, 16 begrenzt auch das Ausmaß und die Ausbeute der Herstellung 17, 18. Ähnliche Probleme begrenzen Mikrokontaktdruck von Nanopartikeln in Weich - Lithographie 19. Dieser Beitrag stellt Untersuchungen eines neuen Hybrid - Ansatz (Abbildung 1), die die klassischen Top-Down - Projektionslithografie mit elektrostatisch Selbstorganisation kombiniert die Wirkung von SN / Line-Kantenrauigkeit (LER) 20 zu reduzieren. Positiv Amingruppen auf selbstorganisierte Monoschichten (SAMs) von N berechnet - (2-aminoethyl)-11-Amino-Undecyl-methoxy-Silan (AATMS), um die PMMA-Film zugrunde liegen, sind nach der Entwicklung ausgesetzt. Die negativ geladenen Photoresist - Film aus PMMA elektrostatisch Trichter negativ Goldnanopartikel (GNPs), mit einer Kappe bedeckt mit Citrat geladen, 21-24 in SN betroffenen Löcher 25. Re-flow des PMMA Photoresist verschlingt zuvor abgeschiedenen Nanopartikel in dem Film. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/54551/54551fig1.jpg"> Abbildung 1: Schematische Darstellung der Strategie , um die Auswirkungen von Schrotrauschen und Linien Kantenrauigkeit für die Strukturierung von Kontaktlöchern mit NPs genaue Größe zu entfernen. Hier ist die kritische Dimension (CD) ist der gewünschte Durchmesser der Löcher. Der Ansatz (Schritt 1) ​​beginnt mit einer selbstorganisierten Monoschicht (SAM) von Silan-Molekül Ablagern positiv geladene Aminogruppen auf dem Oxid Surflagerace eines Silizium-Wafers. Als nächstes wird die Löcher Muster Elektronenstrahllithographie verwendet (Schritte 2 und 3) in PMMA Photoresistfilm, der blauen Schicht, die Schrotrauschen erzeugt, wie in der eingesetzten SEM-Bild dargestellt. Lithographie belichtet Amingruppen an der Unterseite der Löcher. Schritt 4 beinhaltet die wässrige Phasenabscheidung von kontrollierter Größe, Citrat-capped (negativ geladene) Goldnanopartikel (GNPs) in lithographisch gemusterten Löcher unter Verwendung elektrostatischer funnelling (EF). In Schritt 5 Erwärmen des Wafers auf 100 ° C, unterhalb der Glasübergangstemperatur des PMMA, 110 ° C, bewirkt, daß das Aufschmelzen des Photoresist rund vorher entnommenes Nanopartikeln. Ätzen überlagert PMMA mit Sauerstoffplasma (Schritt 6) macht die GNPs und anschließende Nassätzen (Iod) der freigelegten Partikel (Schritt 7) erzeugt Löcher zu der Größe der GNPs entspricht. Gekoppelt mit reaktiven Ionen / Nassätzen, ist es möglich , die Lochmuster in dem Photoresist zu SiO 2 (Schritt 8) 31 zu übertragen. Regedruckt mit Genehmigung aus Lit. 20. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54551/54551fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54551/54551fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> Die elektrostatische Wechselwirkung zwischen den entgegengesetzt geladenen GNPs und Amingruppen auf dem Substrat verhindert, dass die Verschiebung der GNPs von der Bindungsstelle. Der Reflow-Schritt hält die relative Anordnung der GNPs sondern löscht die Löcher und die Auswirkungen von SN / LER. Plasma- / Nassätzen Schritte regenerieren Löcher, die die Größe des BSP haben. Reaktives Ionenätzen überträgt ihr Muster zu SiO 2 Hartmaskenschichten. Das Verfahren beruht auf Verwendung von gleichmäßiger Größe Nanopartikel als eine gemusterte nanohole (NH), ausgedrückt als die Standardabweichung, σ, derart , daß σ GNP &lt;σ NH. Dieser Bericht konzentriert sich auf die Schritte (4 und 5 in Abbildung 1 beschrieben) , um die Ablagerung von Nanopartikeln aus Dispersion beteiligt und dieAufschmelzen des Photoresist um sie herum die Vorteile und Grenzen des Verfahrens zu beurteilen. Beide Schritte sind im Prinzip skalierbar auf größeren Substraten, erfordern keine umfangreiche Änderung des Stromflusses von modernen integrierten Schaltungen auf Chips zu erzeugen.

<table><tbody><tr><td>AATMS (95%)</td><td>Gelest Inc.</td><td>SIA0595.0</td><td>N-(2-aminoethyl)-11-aminoundecyltrimethoxysilan</td></tr><tr><td>Gold-Kolloide (Ted Pella Inc.)</td><td>Ted Pella</td><td>15705-20</td><td>Gold Naopartikel</td></tr><tr><td>Wasserstoffperoxid</td><td>Fisher Scientific&nbsp;</td><td>H325-100</td><td>Analytische Qualität (zur Reinigung von Wafern)</td></tr><tr><td>Salzsäure</td><td>Fisher Scientific&nbsp;</td><td>S25358</td><td></td></tr><tr><td>Ammoniumhydroxid</td> in analytischer Qualität <td>Fisher Scientific</td><td>A669S-500SDS</td><td>Analytische Qualität (zur Reinigung von Wafern)</td></tr><tr><td>Fluorwasserstoff</td><td>Fisher Scientific</td><td>AC277250250</td><td>Analytische Qualität (zum Ätzen von SiO2)</td></tr><tr><td>Toluol (wasserfrei, 99,8%)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>244511</td><td>Analytische Qualität (Lösungsmittel wird bei der Selbstorganisation von AATMS</td></tr><tr><td>verwendet Isopropylalkohol (IPA)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>W292907</td><td>Analytische Qualität (zur Herstellung von Entwickler)</td></tr><tr><td>Methylbutylketon (MIBK)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>29261</td><td>Analytische Qualität (zur Herstellung von Entwicklern verwendet)</td></tr><tr><td>1:3 MIBK:IPA-Entwickler</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>Analytische Qualität (Entwickler)</td></tr><tr><td>950 k Polymethylmethacylat (PMMA, 4% in Anisol)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>182265</td><td>Fotolack für die Elektronenstrahllithographie</td></tr><tr><td>Gereinigtes Wasser : Wasseraufbereitungsanlage der Barnstead Sybron Corporation, spezifischer Widerstand von 19,0 M & Omega; cm</td><td></td><td></td><td>Wasser für die Untergrundreinigung</td></tr><tr><td>Gaertner Ellipsometer&nbsp;</td><td>Gaertner</td><td></td><td>Resist und SAM Dickenmessungen</td></tr><tr><td>XPS, ThermoScientifc ESCALAB 250 Instrument</td><td>Thermo-Scientific</td><td></td><td>Oberflächenzusammensetzung</td></tr><tr><td>An FEI Siron XL30</td><td>Fei Corporation</td><td></td><td>Charakterisierung von Nanomustern</td></tr><tr><td>Zeiss sigma VP FEG SEM</td><td>Zeiss Corporation</td><td></td><td>Elektronenstrahlbelichtung und Strukturierung</td></tr><tr><td>MDS 100&nbsp; CCD-Kamera</td><td>Kodak</td><td></td><td>Imaging Tropfenformen für Kontaktwinkelmessungen</td></tr><tr><td>Tegal Plasmod</td><td>Tegal</td><td></td><td>Sauerstoffplasma zum Ätzen von Fotolack</td></tr><tr><td>I2</td><td>Sigma Aldrich</td><td>451045</td><td>Komponenten für Goldätzlösung</td></tr><tr><td>KI</td><td>Sigma Aldrich</td><td>746428</td><td>Komponenten für Goldätzlösung</td></tr><tr><td>Ellipsometer (LSE Stokes Modell L116A)</td><td>Gaertner</td><td>L116A</td><td>AATMS selbstbestückte Monolayer-Schichtdickenmessungen</td></tr></tbody></table>

die verwendung von aufopferungs nanopartikel zu entfernen, die auswirkungen von shot-rauschen in kontaktlöchern vorgefertigte durch elektronenstrahl-lithografie

Use of Sacrificial Nanoparticles to Remove the Effects of Shot-noise in Contact Holes Fabricated by E-beam Lithography

Nano-Muster hergestellt mit extrem ultravioletten (EUV) oder Elektronenstrahl (E-Strahl) Lithografie zeigen unerwartete Variationen in der Größe. Diese Variation wurde auf statistische Schwankungen in der Anzahl der Photonen / Elektronen bei einer bestimmten Nanobereich vom Schrotrauschen (SN) auftretenden ankommen zurückzuführen. Die SN variiert invers mit der Quadratwurzel aus einer Anzahl von Photonen / Elektronen. Bei einer festen Dosierung ist die SN größer in der EUV-und E-Beam-Lithografien als bei herkömmlichen (193 nm) optische Lithographie. Bottom-up und Top-down-Musterbildungsverfahren kombiniert werden, um die Effekte von Schrotrauschen in Nano-Lochmusterbildung zu minimieren. Insbesondere wird ein Amino-Silan-Tensid durch Selbstorganisation auf einem Siliziumwafer, die anschließend aufgeschleudert wird mit einem 100 nm-Film aus einem PMMA-basierten E-beam Photoresist. Exposition gegenüber dem E-Strahl und der nachfolgenden Entwicklung enthüllen die zugrunde liegende Tensidfilm an den Böden der Löcher. Eintauchen des Wafers in einer Suspension von negativ geladenen, Citrat-capped, 20 nm galte Nanopartikel (BSP) Einlagen ein Teilchen pro Loch. Der belichtete positiv geladenen oberflächenaktiven Folie in das Loch elektrostatisch Trichtern der negativ geladenen Nanoteilchen an der Mitte eines belichteten Lochs, die permanent die Positionsregistrierungs fixiert. Als nächstes wird durch Erhitzen in der Nähe der Glasübergangstemperatur des Photoresistpolymer, verfließt der Photoresistfilm und verschlingt die Nanopartikel. Dieser Vorgang löscht die von SN betroffen Löcher lässt aber die eingerastet abgelagert GNPs durch starke elektrostatische Bindung. Die Behandlung mit Sauerstoffplasma macht die GNPs durch eine dünne Schicht des Photolacks geätzt wird. Naß-Ätzen der freigelegten GNPs mit einer Lösung von I 2 / KI ergibt in der Mitte der Vertiefungen durch E-Strahl - Lithographie gemustert angeordnet einheitliche Löcher. Die Experimente zeigen, dargestellt, dass der Ansatz die Variation in der Größe der Löcher reduziert, die durch SN von 35% auf unter 10%. Das Verfahren verlängert die Strukturierungsgrenzen des Transistors Kontaktlöcher auf unter 20 nm.

Abbildung 2 zeigt eine REM - Aufnahme von 20-nm GNPs abgeschieden in 80-nm Durchmesser Löchern gemustert in einer 60-100 nm dicken PMMA - Films durch elektrostatische funnelling angetrieben. Wie in 22 von anderen beobachtet, führte der Prozess etwa ein Teilchen pro Loch in. Die Verteilung der Partikel um die Mitte der Löcher war Gaussian (oben rechts im Bild). Die meisten Löcher (93%) enthielt ein BSP, und 95% dieser Teilchen innerhalb von 20 nm v...

Einheitlicher Größe Nanopartikel können in Poly (methylmethacrylat) (PMMA) Photoresistfilme durch Elektronenstrahl (E-Strahl) Lithographie gemustert Schwankungen in Kontaktlochabmessungen entfernen. Das Verfahren beinhaltet die elektrostatische funnelling zum Zentrum und Ablagerung Nanopartikel in Kontaktlöchern, gefolgt von Photoresist-Reflow-und plasma- und Nassätzen Schritte.

Die Verwendung von Aufopferungs Nanopartikel zu entfernen, die Auswirkungen von Shot-Rauschen in Kontaktlöchern Vorgefertigte durch Elektronenstrahl-Lithografie

Nano-patterns fabricated with extreme ultraviolet (EUV) or electron-beam (E-beam) lithography exhibit unexpected variations in size. This variation has ...

Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls ist es, den Effekt des Schrotrauschens aus lithographischen Mustern mithilfe von Nanopartikeln und Resist-Reflow-Techniken zu entfernen. Diese Nanostrukturierungstechnik ermöglicht die Entfernung von Kugelrauschen aus extremen UV- und E-Beam-Lithographien, die derzeit bei der Herstellung fortschrittlicher Halbleiterbauelemente wie Mikroprozessoren und Speicherchips geplant sind. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass die Schritte leicht umzusetzen sind.In aktuellen Halbleiterverarbeitungsfabriken, ohne umfangreiche Modifikation bestehender Duell-Sets. Die Implikation dieser Technik erstreckt sich auf unsere Fähigkeit, Muster unter 20 Nanometern herzustellen, da sie Dimensionsschwankungen aus optischen und chemischen Schussrauscheffekten ableitet. Im Allgemeinen werden Personen, die mit dieser Methode noch nicht vertraut sind, Schwierigkeiten haben, da sie mit Bottom-up- und Top-down-Verarbeitungsmethoden vertraut sein muss, wie z. B. der Selbstorganisation und der Projektionslithographie.Das Verfahren wird von Dr. Moshood Morakinyo demonstriert, der derzeit bei Intel arbeitet. Und er wird von Srikar Rao unterstützt, einem Doktoranden in meinem Labor. Um das Verfahren zu gestalten, bereiten Sie SC-1- und SC-2-Lösungen für die RCA-Reinigungsmethode vor.Tauchen Sie den Siliziumwafer nacheinander für 10 Minuten bei 70 Grad Celsius in die SC-1- und SC-2-Lösungen. Spülen Sie den Wafer nach jedem Eintauchen mit entionisiertem Wasser ab und trocknen Sie den Wafer dann in einem Strom von Stickstoffgas. Als nächstes weichen Sie den sauberen, trockenen Siliziumwafer 20 Minuten lang in einer 0,05 molaren Lösung von AATMS in trockenem Toluol bei 80 Grad Celsius ein, um die Waferoberfläche zu derivatisieren.Beschallen Sie den Wafer fünf Minuten lang bei Raumtemperatur bei 100 Watt in Toluol und trocknen Sie den Wafer mit Stickstoffgas. Einen Fotolackfilm aus Polymethylmethacrylat durch Schleuderbeschichtung auf den vorbereiteten Wafer aufbringen. Und dann mit Elektronenstrahllithographie Löcher darin zu modellieren.Bereiten Sie eine Suspension aus citratbedeckten Goldnanopartikeln mit einem kleineren Durchmesser als die gemusterten Löcher vor. Die GNP-Konzentration kann je nach GNP-Größe zwischen 5,7 mal 10 und 9 bis 10 bis 12 Nanopartikeln pro Milliliter liegen. Um GNPs durch Eintauchen in die gemusterten Kontaktlöcher abzuscheiden, weichen Sie den gemusterten Wafer je nach GNP-Größe 24 bis 48 Stunden lang in der Suspension ein.Um GNPs durch Verdampfen abzuscheiden, legen Sie zuerst den gemusterten Wafer auf die flache Oberfläche und verteilen Sie Tropfen der GNP-Suspension über die gesamte Oberfläche des Wafers. Bewahren Sie den Wafer 10 Minuten lang auf einer heißen Platte bei 30 bis 35 Grad Celsius auf, um das Lösungsmittel zu verdampfen. Nach der GNP-Abscheidung wird der Wafer in einem deionisierten Wasserbad 50 Sekunden lang bei 100 Watt mit Ultraschall beschallt.Trocknen Sie den Wafer mit Stickstoffgas. Um eine Top-Down-Rasterelektronenmikroskopie der Wafer durchzuführen, stellen Sie den Elektronenstrahl auf die geringstmögliche Beschleunigungsspannung und den geringstmöglichen Beschleunigungsstrom ein, um die Beschädigung des Fotolackfilms während der Bildgebung zu reduzieren. Erhitzen Sie den Wafer auf einer Heizplatte drei Minuten lang bei 100 Grad Celsius, um den Reflow des PMMA-Fotolacks um die abgeschiedenen GNPs zu erleichtern.Ätzen Sie den Wafer etwa 55 Sekunden lang mit Sauerstoffplasma trocken, um die GNPs in den Kontaktlöchern freizulegen, ohne die PMMA-Schicht vollständig zu entfernen. Überwachen Sie die Ätzgeschwindigkeit während des gesamten Prozesses, um sicherzustellen, dass die PMMA-Schicht nicht vollständig entfernt wird. Ätzen Sie dann die GNPs 10 Minuten lang mit einer Lösung aus 1,0 Gramm Jodkristallen und 4,0 Gramm Kaliumiodid und 40 Millilitern deionisiertem Wasser, um die GNPs von der Folie zu entfernen.Bilden Sie den Wafer mit der Rasterelektronenmikroskopie ab. Berechnen Sie die Bohrungsmittelpunkte, die GNP-Verschiebung, die Partikelanzahl, die Partikeldichte und den Füllanteil aus den SCM-Bildern vor und nach dem Reflow und Ätzen. Mit dieser Methode wurden 20 Nanometer GNPs in 80-Nanometer-Löchern abgeschieden, die in einem PMMA-beschichteten Siliziumwafer strukturiert waren.Der PMMA-Fotolack wurde auf knapp unter seine Glasübergangstemperatur erhitzt, um einen Reflow des Fotolacks um die GNPs zu ermöglichen und die durch die Elektronenbohnenlithographie erzeugten Nanolochmuster zu löschen. Nach der erneuten Belichtung der GNPs durch Trockenätzen wurden die GNPs durch Nassätzen entfernt, wobei Löcher mit einem Durchmesser von 20 Nanometern in der PMMA-Schicht und die gleiche Anordnung wie im ursprünglichen Muster zurückblieben. Bei der Anwendung der Immersionsabscheidungsmethode waren 93 % der Löcher einzeln besetzt und 95 % der Partikel wurden innerhalb von 18 Nanometern um die Lochzentren abgeschieden.Die Verdampfungsmethode führte dazu, dass viele Löcher von mehreren GNPs belegt wurden, was darauf hindeutet, dass der Prozess weiter optimiert werden muss. Die Extraktion des Beitrags des Fotolack-Reflows zur Verschiebung der 20-Nanometer-GNPs zeigte, dass der Reflow-Prozess einen vernachlässigbaren Einfluss auf die GNP-Positionierung hatte. Der Variationskoeffizient der mit dieser Methode erzeugten 20-Nanometer-Löcher wurde auf etwa 9 % festgelegt, was mit dem Koeffizienten der GNPS-Größenvariation vergleichbar ist.Dies war ungefähr eine sechsfache Verbesserung gegenüber der vorhergesagten CV von Elektronenstrahllithographie-gemusterten 20-Nanometer-Löchern und eine etwa 60%ige Verbesserung gegenüber der vorhergesagten CV der ursprünglichen 80-Nanometer-Löcher. Einmal gemeistert, kann diese Technik in 24 Stunden durchgeführt werden, wenn sie richtig ausgeführt wird. Denken Sie bei diesem Verfahren daran, monodispergierte Nanopartikel und milde Ultraschallbehandlung zu verwenden, um lose gebundene Nanopartikel auf der Lackoberfläche zu entfernen.Obwohl diese Methode mit Hilfe der Elektronenstrahl-Lithographie demonstriert wurde, kann sie auch auf andere Systeme angewendet werden, die auf extremem UV-, Röntgen- oder anderen hochenergetischen Expositionssystemen basieren. Ich habe diese Idee für diese Methode während eines von Intel gesponserten Projekts zur Lithografie entwickelt. Jetzt bietet diese Technik einen neuen Ansatz, um die Auswirkungen von Schrotrauschen und Rauheit der Linienkanten in der Lithografie zu beseitigen.Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Nanopartikel abgeschieden, Reflow-Resist und Ätzen von Nanopartikeln durchgeführt werden, um das Schrotrauschen bei der Nanoherstellung zu reduzieren.

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Ingenieurwesen

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Automatisierte Lieferung von mikrofabrizierten Targets für intensive Laserbestrahlungsexperimente

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Die Verwendung von Aufopferungs Nanopartikel zu entfernen, die Auswirkungen von Shot-Rauschen in Kontaktlöchern Vorgefertigte durch Elektronenstrahl-Lithografie (Video) | JoVE Journal

Die Verwendung von Aufopferungs Nanopartikel zu entfernen, die Auswirkungen von Shot-Rauschen in Kontaktlöchern Vorgefertigte durch Elektronenstrahl-Lithografie

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