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

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.