Name: El uso de nanopartículas de sacrificio para eliminar los efectos del ruido de disparo en orificios de contacto fabricadas por haz de electrones de litografía (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-12T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 47 s
Description: Aprende a eliminar el ruido de disparo en patrones litográficos mediante nanopartículas de sacrificio y reflujo de resina. Esta técnica de nanopatrón mejora la fidelidad dimensional para dispositivos semiconductores avanzados.

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Intel Corporation financió este trabajo a través de la subvención número 414.305, y la Iniciativa de Nanotecnología y Micro Oregon (ONAMI) proporcionó fondos de contrapartida. Agradecemos el apoyo y el asesoramiento del Dr. James Blackwell en todas las fases de este trabajo. Un agradecimiento especial a dibujó Beasau y Chelsea Benedict para el análisis de las estadísticas de posicionamiento de partículas. Agradecemos al profesor Hall para una lectura cuidadosa del manuscrito y el Dr. Kurt Langworthy, de la Universidad de Oregon, Eugene, Oregón, por su ayuda con la litografía por haz de electrones.

1. Caracterizar y derivar la superficie de las obleas de silicio <ol><li> Limpiar la superficie de las obleas utilizando Radio Corporation of America (RCA) Soluciones de limpieza SC1 y SC2. </li><li> Preparar SC1 y SC2 mezclando volumétricamente los siguientes productos químicos: SC1: H 2 O 2: NH4OH: H2O = 1: 1: 5 v / v y SC2: H 2 O 2: HCl: H2O = 1: 5 v / v:. 1 <ol><li> Sumergir la oblea en SC1 durante 10 minutos a 70 ° C, y luego realizar un lavado con agua desionizada. </li><li> Sigue un protocolo similar para SC2 (10 min a 70 ° C, seguido de un lavado). NOTA: El procedimiento de limpieza elimina las impurezas orgánicas e iónicos y genera grupos silanol en la superficie de óxido de silicio de las obleas de silicio. </li></ol></li><li> Derivatizar las superficies de las obleas de silicio con AATMS <ol><li> Incubar la oblea de silicio limpiado en 0,05 M AATMS (preparado en dtolueno ry) a 80 ° C durante 20 min. Someter a ultrasonidos durante 5 minutos en un sonicador de 100 W a temperatura ambiente en tolueno puro durante 5 min y secar en una corriente de gas nitrógeno. </li></ol></li><li> Caracterizar las superficies de las obleas de silicio derivatizadas <ol><li> Medir el ángulo de contacto usando un software ImageJ goniómetro y 25. </li><li> Determine el espesor de las películas utilizando un elipsómetro (fuente de luz láser de He-Ne, λ = 632,8 nm, ángulo de incidencia fijo de 70 °) 25. </li><li> Estimar la composición elemental de superficie mediante espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) 25. </li></ol></li></ol> 2. Patrones de haz de electrones <ol><li> fotoprotector spin-capa (2% de poli (metacrilato de metilo (PMMA) en anisol) en obleas derivatizados AATMS- a 4.000 rpm durante 60 s. </li><li> Precocido la película a 180 ° C durante 120 s para secar la película de resina fotosensible. </li><li> Medir el espesor de la película fotorresistenteusando un elipsómetro. Asegúrese de que la fuente de luz láser de He-Ne, λ = 632,8 nm, se fija en un ángulo de incidencia de 70 °. Optimizar la etapa de muestra para maximizar la señal del detector mediante una superficie reflectante como oblea de silicio. Utilice el programa de medición ellipsometer (GEMP) en el PC conectado para medir el espesor de la película fotorresistente; que debe ser de aproximadamente 100 nm. </li><li> La exposición de haz de electrones: <ol><li> La transferencia de la oblea a una cámara de alto vacío de un alineador de haz de electrones. </li><li> Crear un patrón de agujeros de puntos de póquer utilizando un haz de electrones (30 kV tensión de aceleración, 37 de corriente de haz pA) que pasa a través de una abertura 10-micras y proporcionando una dosis 24 mu c / cm 3. </li><li> Ajustar el tono patrón y la dosis según sea necesario para producir un agujero-patrón de póquer de tipo punto del diámetro deseado orificio (80 nm) y el paso (200 nm). </li><li> Retire la oblea de la cámara de haz de electrones. </li></ol></li><li> Desarrollar el patrón litográfica: <ol><li> Empezardesarrollo del patrón en una solución de metil isobutil cetona / alcohol isopropílico (MIBK / IPA, 1: 3 (v: v)) durante 70 s. </li><li> Continuar con el desarrollo ulterior por inmersión en IPA durante 30 s. Completar el desarrollo de un lavado en agua desionizada durante 30 s. Se seca la oblea en una corriente de gas nitrógeno. </li></ol></li></ol> 3. La deposición de PNB en los agujeros de rayos E-modelado NOTA: La deposición de PNB en los agujeros estampados emplea dos métodos diferentes. <ol><li> Sumergir las obleas de pre-modelado en soluciones PNB (método 1). <ol><li> Deja la muestra en el medio de suspensión PNB durante 24-48 h, dependiendo del tamaño del PIB y los diámetros de los agujeros. Utilice a 20 nm, suspensión PNB citrato-tapa que contenga 7,0 x 10 11 PN / ml. NOTA: Se puede emplear un tamaño de PNB de 10-100 nm y un rango de concentración de 5,7 x 10 12 - 5,7 x 10 9 PN / ml, según lo previsto por Ted Pella. Tenga en cuenta que la densidad de deposición obedecela ley de difusión ̴ (Dt) 1/2, donde D y T son coeficientes de difusión de la época de nanopartículas y la deposición, respectivamente (es decir, las partículas más pequeñas tomar un tiempo más corto para la deposición, como se explica en la referencia 20, la Figura 2c). </li></ol></li><li> PNB por pulverización de depósitos sobre las obleas modeladas (método 2) <ol><li> Para depositar PNB por evaporación, pulverizar una solución del PNB sobre el sustrato modelado, colocado en posición horizontal. Oriente el pulverizador de mano (Método 2), de modo que la pulverización se dirige perpendicularmente a la superficie del sustrato. </li><li> Rociar un volumen suficiente de la solución en suspensión para mojar toda la superficie del sustrato. NOTA: Puede ser necesario diluir la suspensión PNB por 10x para evitar forzar múltiples nanopartículas en un agujero grande. </li><li> Incubar las muestras en una placa caliente mantenida a 30-35 ° C para producir la evaporación controlada para 10 min. </li></ol></li><li> Después de la deposición (por el Método1 o el método 2), ligeramente ultrasonicate (100 W) las muestras en agua desionizada durante 50 s y seca en una corriente de gas nitrógeno. </li></ol> Imagen 4. Microscopía Electrónica de Barrido NOTA: Hay dos tipos de estudios que participan de arriba hacia abajo convencional y sección transversal de imágenes SEM. <ol><li> Para arriba hacia abajo imágenes de SEM, utilizar un haz de electrones voltaje de aceleración de 5 kV a una corriente de ~ 300 mu para evitar daños a la película de resina fotosensible. Precaución: El más bajo posible tensión y el ajuste actual son necesarias para reducir las reacciones de escisión de la cadena en la fotoprotección. Estas reacciones de escisión de cadenas reducen la temperatura de transición vítrea del polímero, que a su vez afecta a la temperatura de funcionamiento de la etapa de reflujo resistir describe a continuación. </li><li> Sección transversal de imágenes: <ol><li> Por pulverización catódica capa de 10 nm de espesor sobre una película de oro PMMA fotoprotector para evitar daños por haz de iones. Utilizar un haz de iones Ga operado a 30 kV y 93pA para cortar a través de los agujeros. Obtener de sección transversal SEM imágenes por la inclinación de la oblea de su posición horizontal normal. </li></ol></li></ol> 5. Reflujo de PMMA Fotorresina alrededor de PNB en los agujeros modelados <ol><li> Calentar los sustratos estructurados sobre una placa caliente a T reflujo (100 ° C) durante 3 min, lo que está por debajo de la temperatura de transición de vidrio pre-determinado, T g (110 ° C), de 950.000 g / mol PMMA; la tasa de reflujo para el polímero fue de 1,7 ± 0,1 nm / s. Precaución: reflujo significativamente más rápido se produjo para las áreas estampadas que previamente habían sido expuestas al haz de electrones durante la formación de imágenes con microscopio electrónico de barrido (SEM), tal vez debido a la escisión de la cadena principal polimérica durante la exposición al haz de electrones, lo que lleva a una reducción de la T g. Esta observación es apoyada por los estudios de Keymeulen y compañeros de trabajo, quienes señalaron que la exposición a la radiación de rayos X reduce el Tg de PMMA 26. </li></ol> 6. Dry- y Wet-grabado <ol><li> Dry-grabado de duración suficiente (55 s) con oxígeno-plasma para exponer PNB cubiertos con una fina capa de PMMA después del reflujo. vigilar cuidadosamente la tasa de PMMA grabado película como una función del tiempo usando un elipsómetro o monitor de espesor de película delgada. NOTA: Una duración demasiado corta grabado no puede exponer a los PNB, mientras que el grabado durante demasiado tiempo eliminaría por completo la película de PMMA. Por 950 kDa PMMA, la velocidad de grabado fue de 1,5 nm / s, lo que requiere 55 s de tiempo de grabado. </li><li> PNB Wet-grabado en la parte inferior de los orificios de contacto después del reflujo utilizando una solución de yodo, que contiene 1,0 g de cristal de yodo (I 2), 4,0 g de yoduro de potasio (KI) y 40 ml de agua desionizada, durante 10 min. NOTA: El potasio yoduro mejora la solubilidad del yodo en solución y facilita el grabado de oro. La reacción de oro con yodo (I + 2AU 2 → 2 AUI) produce oroyoduro, que es ligeramente soluble en solución acuosa a temperatura ambiente. </li></ol> 7. El cálculo de los desplazamientos de partículas, densidad, y Relleno Fracción <ol><li> Localizar el centro del agujero y el desplazamiento PNB: <ol><li> Con la mano, dibujar líneas rectas de mejor ajuste horizontal y vertical a través de las filas y columnas de agujeros, respectivamente, a los centros de los agujeros establecidos en las intersecciones de estas líneas (Figura 2a y 2b). Incluye por lo menos más de 500 agujeros en los cálculos. </li><li> Determinar manualmente la posición, r, de cada nanopartícula con respecto al centro de la nanohole (es decir, el desplazamiento) en la que se deposita (Figura 2b). </li></ol></li><li> Determinar la cantidad de partículas en comparación con los histogramas de desplazamiento usando un programa de hoja de cálculo estándar. </li><li> El cálculo de la densidad de las partículas: ρ = N (número de partículas) / unidad de área (m 2): <ol> En primer lugar, determinar el área anular de un anillo con una anchura fija (≈R / 10, donde R es el radio del orificio) y limitada por dos radios (r 1, r 2) en un desplazamiento de r (= (r 1 + r 2) / 2); <img alt="Ecuación 2" src="/files/ftp_upload/54551/eq2.jpg"> . </ol></li><li> Suma el número de partículas, N, en el área a partir del histograma construido en el paso 7.2, anteriormente. </li><li> Repetir el procedimiento como una función de r para generar unos 10 pasos iguales que terminan en r = R, el radio del agujero. </li></ol><li> Montar la densidad de partículas en comparación con los datos de desplazamiento a una curva de Gauss no lineal usando un procedimiento menos cuadrados (Figura 2a, recuadro) 20. Extraer la desviación estándar de desplazamiento (deposición σ) para la deposición y su incertidumbre apropiado. </li><li> Repetir lo anteriorprocedimiento para los patrones de SEM obtenidos después de la de reflujo resina fotosensible usando una imagen SEM muestra en la Figura 2c. NOTA: Después de que los agujeros de reflujo desaparecen, dibujar líneas horizontales y verticales que mejor se ajustan a las posiciones PNB para determinar los valores de ajuste óptimo para los centros de los agujeros. Calcular los desplazamientos de partículas como en el paso 7.1 y extraer el total combinado σ siguiendo el protocolo delineado en los pasos 7,2-7,4. NOTA: Aquí, combinado o total se refiere al desplazamiento global del PNB debido a las etapas de deposición y de reflujo. </li><li> Determinar la fracción de llenado mediante la estimación de la relación entre el número de agujeros llenos con el número total de agujeros, la figura 2b. </li>

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Los autores no tienen nada que revelar.

Shot-ruido (SN) en la litografía es una simple consecuencia de las fluctuaciones estadísticas en el número de fotones o partículas (N) que llegan a un nano-región determinada; es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de un número de fotones / partículas: <img alt="Ecuación 3" src="/files/ftp_upload/54551/eq3.jpg"> donde A y R son el área y el tamaño de la región expuesta, respectivamente. Por ejemplo, cuando se utiliza un ArF 193-nm (6,4-eV...

El crecimiento exponencial de la potencia de cálculo, tal como se cuantifica por la ley de Moore 1, 2 (1), es un resultado de los avances progresivos en la litografía óptica. En esta técnica de modelado de arriba hacia abajo, la resolución alcanzable, R, viene dada por el conocido teorema de Raleigh 3: <img alt="Ecuación 1" src="/files/ftp_upload/54551/eq1.jpg"> Aquí, λ y NA son la longitud de onda de la luz y la apertura numérica, respectivamente. Tenga en cuenta que NA = η · sinθ, donde η es el índice de refracción del medio entre la lente y la oblea; θ = tan -1 (d / 2 l) para el diámetro, d, de la lente, y la distancia, l, entre el centro de la lente y la oblea. Durante los últimos cincuenta años, la resolución litográfica ha mejorado a través del uso de (a) la fuente de luzs, incluyendo láseres excimer, con longitudes de onda UV progresivamente más pequeños; (b) Los diseños ópticos inteligentes que emplean máscaras de desplazamiento de fase 4; y (c) mayor NA. Para la exposición en el aire (η = 1), NA es siempre menor que la unidad, pero con la introducción de un líquido con η&gt; 1, tal como agua 5, entre la lente y la oblea, NA puede ser elevado por encima de 1, lo que mejora la resolución de litografía de inmersión. Actualmente caminos viables a un nodo de 20 nm y más allá incluyen fuentes de UV extremas (λ = 13 nm) o técnicas de modelado utilizando procesamiento dobles y cuádruples complejo de un fotoprotector de varias capas 6, 7. A escalas de nanómetros de longitud, fluctuaciones estadísticas, causadas por ruido de disparo (SN), en el número de fotones que llegan dentro de una variación de causa nano-región en las dimensiones de lithogra patrones to s grá fico. Estos efectos son más pronunciados con la exposición a la luz EUV de alta energía y haces E, sistemas que necesitan órdenes de magnitud menor número de fotones / partículas en comparación con la litografía óptica normal de 8. Supersensible amplificado químicamente (con un rendimiento cuántico&gt; 1) las resinas fotosensibles también introducen un SN química causada por una variación en el número de moléculas fotorreactivos en nanoregions expuestas 9, 10. Bajar las resinas fotosensibles de sensibilidad que necesitan exposiciones más largas suprimen estos efectos, sino que también reducen el rendimiento. En la escala molecular, la contribución a la línea de borde rugosidad de la distribución del tamaño molecular inherentes a los polímeros de resina fotosensible puede reducirse mediante el uso resiste moleculares 11. Un enfoque que es complementaria a este procesamiento de arriba hacia abajo de la nano-patrón es el uso de métodos de abajo hacia arriba 12,s = "xref"&gt; 13 que se basan específicamente en el autoensamblaje dirigido (DSA) de polímeros de dos bloques 14. La capacidad de estos procesos para dirigir la nucleación y para crear separación no uniforme entre los patrones deseados, tales como agujeros o líneas, sigue siendo un reto. La distribución del tamaño de los componentes moleculares de 15, 16 también limita la escala y el rendimiento de la fabricación 17, 18. Problemas similares limitan la impresión por microcontacto de las nanopartículas en la litografía blanda 19. Este trabajo presenta los estudios de un nuevo enfoque híbrido (Figura 1) que combina la litografía de proyección de arriba hacia abajo clásico con auto-ensamblaje dirigido de forma electrostática para reducir el efecto de la rugosidad SN / línea de borde (LER) 20. Con carga positiva grupos amina en monocapas autoensambladas (SAM) de N - (2-aminoetil)-11-Amino-undecilo-metoxi-silano (AATMS) que se basa la película de PMMA están expuestos después del desarrollo. La película de resina fotosensible cargada negativamente de PMMA electrostáticamente embudos de carga negativa nanopartículas de oro (PNB), coronados con citrato, 21 - 24 en los agujeros 25 SN afectadas. Re-flujo de la resina fotosensible PMMA envuelve nanopartículas predepositada en la película. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/54551/54551fig1.jpg"> Figura 1: Representación esquemática de la estrategia para eliminar los efectos del ruido de disparo y la rugosidad del borde de línea para el patrón de agujeros de contacto utilizando NPs de tamaño preciso. Aquí, la dimensión crítica (CD) es el diámetro deseado de los agujeros. El enfoque (paso 1) comienza con la deposición de una capa monomolecular auto-ensamblada (SAM) de la molécula de silano que lleva grupos amina de carga positiva en el surf óxidoas de una oblea de silicio. A continuación, la litografía de haz de electrones se utiliza para patrón de los orificios (pasos 2 y 3) en PMMA película fotorresistente, la capa azul, lo que genera ruido de disparo, como se ilustra la imagen de la inserción en SEM. Litografía expone grupos amina en la parte inferior de los agujeros. Paso 4 implica la deposición en fase acuosa de tamaño controlado, (con carga negativa) nanopartículas de oro de citrato-tope (PNB) en los agujeros por litografía estampadas utilizando canalización electrostática (EF). En el paso 5, el calentamiento de la oblea a 100 ° C, por debajo de la temperatura de transición vítrea del PMMA, 110 ° C, hace que el reflujo de la resina fotosensible alrededor de nanopartículas depositados previamente. Aguafuerte superpone PMMA con plasma de oxígeno (paso 6) expone los PNB, y el posterior ataque químico húmedo (yodo) de las partículas expuestas (paso 7) crea agujeros correspondientes al tamaño de los PNB. Cuando se combina con reactivo de iones / húmedo de grabado, es posible transferir el patrón de agujeros en la fotoprotección de SiO 2 (etapa 8) 31. Reimpreso con el permiso de referencia 20. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54551/54551fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> La interacción electrostática entre los PNB de carga opuesta y grupos amina sobre el sustrato impide el desplazamiento de los PNB del sitio de unión. El paso de reflujo mantiene la posición relativa de los PNB pero borra los agujeros y los efectos de la SN / LER. De plasma / pasos grabado húmedo regeneran agujeros que tienen el tamaño de la PNB. -Grabado por iones reactivos transfiere su patrón de SiO2 capas de máscara dura. El método se basa en el uso de más uniformemente las nanopartículas de tamaño de un nanohole modelado (NH), expresada como la desviación estándar, σ, de manera que σ PNB &lt;σ NH. Este informe se centra en los pasos (4 y 5 descritos en la Figura 1) que supongan la deposición de nanopartículas de dispersión y lareflujo de la fotoprotección alrededor de ellos para evaluar las ventajas y limitaciones del método. Ambas etapas son, en principio, escalable para sustratos más grandes, que no requiere de una amplia modificación del flujo de corriente de la producción de circuitos integrados modernos en los chips.

<table><tbody><tr><td>AATMS (95%)</td><td>Gelest Inc.</td><td>SIA0595.0</td><td>N-(2-aminoetil)-11-aminounciltrimetoxisilano</td></tr><tr><td>Coloides de oro (Ted Pella Inc.)</td><td>Ted Pella</td><td>15705-20</td><td>Naopartículas</td></tr><tr><td>de oro peróxido de hidrógeno</td><td>Fisher Scientific&nbsp;</td><td>H325-100</td><td>Grado analítico (utilizado para limpiar obleas)</td></tr><tr><td>ácido clorhídrico</td><td>Fisher Scientific&nbsp;</td><td>S25358</td><td></td></tr><tr><td>Hidróxido de amonio de</td> grado analítico <td>Fisher Scientific&nbsp;</td><td>A669S-500SDS</td><td>Grado analítico (utilizado para limpiar obleas)</td></tr><tr><td>fluoruro de hidrógeno</td><td>Fisher Scientific</td><td>AC277250250</td><td>Grado analítico (utilizado para grabar SiO2)</td></tr><tr><td>Tolueno (anhidro, 99.8%)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>244511</td><td>Grado analítico (solvente utilizado en el autoensamblaje de AATMS</td></tr><tr><td>Alcohol isopropílico (IPA)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>W292907</td><td>Grado analítico (utilizado para hacer revelador)</td></tr><tr><td>Metil butil cetona (MIBK)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>29261</td><td>Grado analítico (utilizado para hacer revelador)</td></tr><tr><td>1:3 MIBK:IPA revelador</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>Grado analítico (revelador)</td></tr><tr><td>950 k poli(metacilato de metilo (PMMA, 4% en anisol)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>182265</td><td>Fotorresistente para litografía</td></tr> <tr><td>de haz EAgua purificada: Unidad de purificación de agua de Barnstead Sybron Corporation, resistividad de 19.0 M&Omega; cm</td><td></td><td></td><td>Agua para la limpieza del sustrato</td></tr><tr><td>Elipsómetro Gaertner&nbsp;</td>Mediciones de espesor <td>Gaertner</td><td></td><td>Resist y SAM</td></tr><tr><td>XPS, ThermoScientifc ESCALAB 250</td><td>instrumento Thermo-Scientific</td><td></td><td>Composición de la superficie</td></tr><tr><td>An FEI Siron XL30</td><td>Fei Corporation</td><td></td><td>Caracterizar nanopatrones</td></tr><tr><td>Zeiss sigma VP FEG SEM</td><td>Zeiss Corporation</td><td></td><td>Exposición y modelado de haces electrónicos</td></tr><tr><td>MDS 100&nbsp; Cámara CCD</td><td>Kodak</td><td></td><td>Imaging Formas de gota para mediciones de ángulo de contacto</td></tr><tr><td>Tegal Plasmod</td><td>Tegal</td><td></td><td>Plasma de oxígeno para fotorresistente</td></tr><tr><td>I2</td><td>Sigma Aldrich</td><td>451045</td><td>Componentes para solución de grabado de oro</td></tr><tr><td>KI</td><td>Sigma Aldrich</td><td>746428</td><td>Componentes para solución de grabado de oro</td></tr><tr><td>Elipsometer (LSE Stokes modelo L116A)</td><td>Mediciones</td> de <td>espesor de película monocapa autoensamblada</td> Gaertner <td>L116A</td> AATMS</tr></tbody></table>

el uso de nanopartículas de sacrificio para eliminar los efectos del ruido de disparo en orificios de contacto fabricadas por haz de electrones de litografía

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

Las nano-patrones fabricados con luz ultravioleta extrema (EUV) o por haz de electrones (haz de electrones) litografía exhiben variaciones inesperadas en tamaño. Esta variación se ha atribuido a fluctuaciones estadísticas en el número de fotones / electrones que llegan a un nano-región determinada derivada de disparo-ruido (SN). El SN varía inversamente a la raíz cuadrada de un número de fotones / electrones. Para una dosis fija, el SN es mayor en EUV y de rayos E litografías que para los tradicionales (193 nm) litografía óptica. enfoques de abajo arriba y de arriba hacia abajo de modelado se combinan para minimizar los efectos de ruido de disparo en los patrones de nano-agujero. Específicamente, un amino-silano tensioactivos auto-ensambla en una oblea de silicio que está posteriormente mediante revestimiento por centrifugación con una película de 100 nm de un fotorresistente E-beam basado en PMMA. La exposición al haz de electrones y el posterior desarrollo descubrir la película de tensioactivo subyacente en el fondo de los agujeros. Sumergiendo la oblea en una suspensión de carga negativa, citrato límite máximo, 20 nm gnanopartículas de edad (PNB) los depósitos de una partícula por el agujero. La película tensioactivo cargado positivamente expuesta en el agujero embudos electrostáticamente la nanopartícula cargada negativamente al centro de un agujero expuesto, que fija de forma permanente el registro de posición. A continuación, mediante calentamiento cerca de la temperatura de transición vítrea del polímero de resina fotosensible, la película de resina fotosensible y reflujos envuelve a las nanopartículas. Este proceso borra los agujeros afectados por SN, pero deja los PNB depositados bajo llave en su lugar por una fuerte unión electrostática. El tratamiento con plasma de oxígeno expone los PNB por ataque químico una capa fina de la resina fotosensible. Wet-grabado los PNB expuestas con una solución de I2 / KI produce agujeros uniformes ubicados en el centro de muescas estampadas mediante litografía por haz de electrones. Los experimentos presentados muestran que el enfoque reduce la variación en el tamaño de los agujeros causados ​​por SN de 35% a menos del 10%. El método se extiende de los límites de modelado de orificios de contacto transistor hasta por debajo de 20 nm.

La Figura 2 muestra una imagen SEM de los PNB 20 nm depositados en agujeros de diámetro 80 nm estampadas en una película de PMMA 60-100 nm de espesor impulsado por canalización electrostática. Como se ha observado por otros 22, el proceso dio como resultado aproximadamente una partícula por hoyo. La distribución de las partículas alrededor del centro de los agujeros era de Gauss (margen superior derecho). La mayoría de los agujeros (93%) contenían...

Uniformemente nanopartículas de tamaño pueden eliminar las fluctuaciones en contacto dimensiones de los orificios estampados en poli (metacrilato de metilo) (PMMA películas) fotorresistentes por haz de electrones (haz de electrones) litografía. El proceso implica la canalización electrostática para el centro y cerca de depósito nanopartículas en orificios de contacto, seguido de reflujo fotoprotector y los pasos del plasma y de grabado en húmedo.

El uso de nanopartículas de sacrificio para eliminar los efectos del ruido de disparo en orificios de contacto fabricadas por haz de electrones de litografía

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

El objetivo general de este protocolo es eliminar el efecto del ruido de disparo de los patrones litográficos utilizando nanopartículas y técnicas de reflujo resistente. Esta técnica de nanopatrones permite la eliminación del ruido de disparo de la litografía UV extrema y E-Beam que se planea actualmente en la fabricación de dispositivos semiconductores avanzados, como microprocesadores y chips de memoria. La principal ventaja de esta técnica es que los pasos se implementan fácilmente.En las fábricas de procesamiento de semiconductores actuales, sin una modificación extensa de los conjuntos de duelos existentes. La implicación de esta técnica se extiende hacia nuestra capacidad para crear patrones de menos de 20 nanómetros, ya que deducirá la fluctuación dimensional a partir del efecto óptico y químico del ruido de disparo. Por lo general, las personas nuevas en este método tendrán dificultades porque requiere familiaridad con los métodos de procesamiento de abajo hacia arriba y de arriba hacia abajo, como el autoensamblaje de subhechos y la litografía de proyección.El Dr. Moshood Morakinyo, actualmente en Intel, será el encargado de demostrar el procedimiento. Y contará con la ayuda de Srikar Rao, un estudiante de posgrado en mi laboratorio. Para ser el procedimiento, prepare soluciones SC-1 y SC-2 para el método de limpieza RCA.Sumerja la oblea de silicio en las soluciones SC-1 y SC-2 a su vez durante 10 minutos cada una a 70 grados centígrados. Enjuague la oblea con agua desionizada después de cada inmersión y luego seque la oblea en un chorro de gas nitrógeno. A continuación, remoje la oblea de silicio limpia y seca en una solución 0,05 molar de AATMS en tolueno seco a 80 grados centígrados durante 20 minutos para derivatizar la superficie de la oblea.Sonicar la oblea en tolueno a temperatura ambiente durante cinco minutos a 100 vatios y secar la oblea con gas nitrógeno. Aplique una película fotorresistente de polimetacrilato de metilo a la oblea preparada mediante un recubrimiento giratorio. Y luego modela agujeros en él con litografía de haz de electrones.Prepare una suspensión de nanopartículas de oro recubiertas de citrato de un diámetro menor que los agujeros con patrón. La concentración de GNP puede oscilar entre 5,7 veces 10 y 9, 10 y 12 nanopartículas por mililitro, dependiendo del tamaño del PNB. Para depositar GNP en los orificios de contacto con patrones por inmersión, remoje la oblea estampada en la suspensión durante 24 a 48 horas, dependiendo del tamaño de GNP.Alternativamente, para depositar GNP por evaporación, primero coloque la oblea estampada en la superficie plana, esparce gotas de suspensión de GNP por toda la superficie de la oblea. Mantenga la oblea en una placa caliente a 30 a 35 grados centígrados durante 10 minutos para evaporar el solvente. Después de la deposición de GNP, ultrasicar la oblea en un baño de agua desionizada durante 50 segundos a 100 vatios.Seque la oblea con gas nitrógeno. Para realizar la microscopía electrónica de barrido de arriba hacia abajo de las obleas, configure el haz de electrones al voltaje y la corriente de aceleración más bajos posibles para reducir el daño a la película fotorresistente durante la obtención de imágenes. Calentar la oblea en una placa calefactora a 100 grados centígrados durante tres minutos para facilitar el reflujo de la fotorresistencia de PMMA alrededor de los GNP depositados.Grabe en seco la oblea con plasma de oxígeno durante unos 55 segundos para exponer los GNP en los orificios de contacto sin quitar completamente la película de PMMA. Controle la tasa de grabado durante todo el proceso para asegurarse de que la película de PMMA no se elimine por completo. A continuación, graba en húmedo los PNB durante 10 minutos con una solución de 1,0 gramos de cristales de yodo y 4,0 gramos de yoduro de potasio y 40 mililitros de agua desionizada para eliminar los PNB de la película.Visualice la oblea con microscopía electrónica de barrido. Calcule los centros de los agujeros, el desplazamiento del PNB, el recuento de partículas, la densidad de partículas y la fracción de relleno a partir de las imágenes de SCM antes y después del reflujo y el grabado. Usando este método, se depositaron GNP de 20 nanómetros en agujeros de 80 nanómetros modelados en una oblea de silicio recubierta de PMMA.El fotorresistente de PMMA se calentó justo por debajo de su temperatura de transición vítrea para permitir el reflujo de la fotorresistencia alrededor de los GNP, borrando los patrones de nanoagujeros, creados por la litografía de frijol electrónico. Después de volver a exponer los GNP mediante grabado en seco, los GNP se eliminaron mediante grabado en húmedo, dejando agujeros de 20 nanómetros de diámetro en la película de PMMA y la misma disposición que el patrón original. Cuando se utilizó el método de deposición por inmersión, el 93% de los agujeros estaban ocupados individualmente y el 95% de las partículas se depositaron a menos de 18 nanómetros de los centros de los agujeros.El método de evaporación dio como resultado que muchos agujeros estuvieran ocupados por múltiples GNP, lo que indica que el proceso requiere una mayor optimización. La extracción de la contribución del reflujo fotorresistente al desplazamiento de los GNP de 20 nanómetros, indicó que el proceso de reflujo tuvo un efecto insignificante en el posicionamiento del GNP. Se determinó que el coeficiente de variación de los agujeros de 20 nanómetros creados por este método era de aproximadamente el 9%, lo que era comparable al coeficiente de variación del tamaño del GNPS.Esto supuso una mejora de aproximadamente seis veces sobre el CV predicho de los agujeros de 20 nanómetros con patrón de litografía de haz de electrones y una mejora de aproximadamente el 60% sobre el CV predicho de los agujeros originales de 80 nanómetros. Una vez dominada, esta técnica se puede realizar en 24 horas si se realiza correctamente. Al intentar este procedimiento, recuerde utilizar nanopartículas monodispersas y ultrasonidos suaves para eliminar las nanopartículas débiles de la superficie resistente.Aunque este método se ha demostrado utilizando litografía de haz E, también se puede aplicar a otros sistemas basados en rayos UV extremos, rayos X u otros sistemas de exposición de alta energía. Desarrollé esta idea para este método durante un proyecto patrocinado por Intel sobre litografía. Ahora, esta técnica proporciona un nuevo enfoque para eliminar los efectos del ruido de disparo y la rugosidad del borde de la línea en la litografía.Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo depositar nanopartículas, resistir el reflujo y grabar nanopartículas para reducir el ruido de disparo en la fabricación de nano.

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El uso de nanopartículas de sacrificio para eliminar los efectos del ruido de disparo en orificios de contacto fabricadas por haz de electrones de litografía

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