ייצור ננו-מבנה אטומי למעקב

Summary

אנו מדווחים על פרוטוקול לשילוב המטרולוגיה האטומית של מיקרוסקופ המנהור הסורק לדפוס פני השטח עם שקיעת שכבה אטומית סלקטיבית ותחריט יונים תגובתי. באמצעות תהליך חזק הכולל חשיפות אטמוספריות רבות והובלה, ננו-מבנים תלת מימדיים עם מטרולוגיה אטומית מיוצרים.

Abstract

הפחתת קנה המידה של ננו-מבנים חרוטים מתחת לטווח של 10 ננומטר תדרוש בסופו של דבר הבנה בקנה מידה אטומי של כל תהליך הייצור המשמש על מנת לשמור על שליטה מעולה הן על גודל התכונה והן על צפיפות התכונה. כאן, אנו מדגימים שיטה למעקב אחר מבנים שנפתרו ומבוקרים אטומית מהגדרת התבנית הראשונית דרך מטרולוגיה סופית של ננו-מבנה, ופותחים מסלול לבקרה אטומית מלמעלה למטה על ננו-פבריקציה. ליתוגרפיה של דה-פסיבציה של מימן היא השלב הראשון בתהליך הייצור בקנה מידה ננומטרי ואחריו שקיעת שכבה אטומית סלקטיבית של עד 2.8 ננומטר של טיטניה ליצירת מסכת תחריט בקנה מידה ננומטרי. מוצג ניגוד לרקע, המצביע על מנגנוני צמיחה שונים על הדפוסים הרצויים ועל הרקע הפסיבי H. לאחר מכן הדפוסים מועברים לתפזורת באמצעות תחריט יונים תגובתי ליצירת ננו-מבנים בגובה 20 ננומטר עם רוחב קו עד ~6 ננומטר. כדי להמחיש את המגבלות של תהליך זה, מיוצרים מערכי חורים וקווים. שלבי תהליך הננו-פבריקציה השונים מבוצעים במקומות שונים, ולכן נדון באינטגרציה של תהליכים. נושאים קשורים נדונים כולל שימוש בסימנים ננו-מבניים על דגימה מקרוסקופית והגנה על משטח Si(100)-H בעל תבנית כימית מפני השפלה עקב חשיפה אטמוספרית.

Introduction

כננוטכנולוגיה הופכת להיות יותר חשובה במגוון רחב של זירות, הבנת המבנים מתגבש חשיבות רווחים, במיוחד בתחומים של יתוגרפיה ואלקטרוניקה. כדי להדגיש את החשיבות של המטרולוגיה בקנה המידה ננומטרי, במיוחד בקני מידה מתחת ל -10 ננומטר, יש לציין כי שינוי בגודל תכונה של רק 1 ננומטר מציין וריאציה חלקית לפחות 10%. וריאציה זו יכולה להיות השלכות משמעותיות על ביצועי מכשיר ואופי חומר ^{1,2 -. 4} שימוש בשיטות סינתטיות, יכולות להיות מפוברקות תכונות אישיות שנוצרו דווקא מאוד כגון נקודות קוונטיות או מולקולות מורכבות אחרות, ^2,5,6 אבל בדרך כלל חסרות את אותו הדיוק במיקום תכונה וכיוון, למרות עבודה לשיפור שליטה בגודל ובמיקום. מסמך זה מדגים....

Protocol

לדוגמא הכנת 1. אקס-Situ

1. הכן שבבים
   1. עיצוב מסכה לחרוט מתאימה לשים זיהוי סמנים בSi (100) הרקיק. באמצעות ליתוגרפיה אופטית סטנדרטית ורי, לחרוט רשת של קווים כסימני fiducial לרקיק ממנו דגימות STM יילקחו. הקווים צריכים להיות 10 מיקרומטר רחבים, 1 מיקרומטר עמוק, ובגובה הצליל של 500 מיקרומטר. לאחר תחריט, רצועה נותרה photoresist ממדגם.
      הערה: סימני fiducial חייבים להיות מזוהים באתר למיקום קצה במדגם, כמו גם בAFM וSEM במהלך המטרולוגיה.
   <....

Results

במקרים שתוארו כאן, HDL מתבצע באמצעות יתוגרפיה מצב מרובה. ²⁴ במצב FE, הופיע עם 8 V הטיה מדגם, 1 Na, וMC 0.2 / סנטימטר (שווה ערך ל 50 ננומטר / מהירות קצה שניות), הקצה עובר מעל המשטח או מקביל או בניצב לסריג Si, הפקת קווים של depassivation. בעוד lineshape זה מאוד תלוי קצה, במקרה כאן, חלק depassivated לחלוטין של הקווים היה כ 6 ננומטר רחב, עם זנבות של depassivation החלקי הארכה עוד 2 ננומטר משני צדי הקו. כאשר דפוסים מדויקים ביותר הם רצויים, ליתוגרפיה מצב AP מתבצעת באמצעות 4 V .......

Discussion

ביצוע המטרולוגיה על ננו שתואר לעיל דורש את היכולת לגשר על מיקום הקצה במיקום HDL ודפוס שימוש בכלים אחרים, כגון AFM וSEM. בניגוד לכלים אחרים מפותחים דפוסים עם קידוד עמדה ברזולוציה גבוהה כגון ליתוגרפיה קורה אלקטרוני, HDL ביצע כאן בוצע עם STM ללא מיצוב גס מבוקר היטב, כך פרוטוקולי זיהוי עמדה נוספת שמשו, כפי שמוצג באיור 3 . ראשית, מיקרוסקופ-מוקדי באורך ארוך ממוקם מחוץ למערכת UHV כ 20 סנטימטרים מצומת קצה-לדוגמא. המדגם הוא בדוגמת עם רשת רבועה של 10 מיקרומטר קווים רחבים, מ.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Si Wafer	VA מוליכים		מסוג P (בורון) Si< 100> ± 2 מעלות, 280 מ"מ ו-#177; עובי 25 מ"מ, 0.01-0.02 אוהם-ס"מ
נייר כסף Ta	אלפא Aesar	335	0.025  מ"מ (0.001  ב) עבה, 99.997% (בסיס מתכות)
מתנול	אלפא Aesar	19393	כיתה מוליכים למחצה, 99.9%
2-פרופנול	אלפא Aesar	19397	כיתה מוליכים למחצה, 99.5%
אצטון	אלפא Aesar	19392	כיתה מוליכים למחצה, 99.5%
ארגון	Praxair		טוהר גבוה במיוחד (דרגה 5.0)
מים נטולי יונים	Millipore	מערכת טיהור מים Milli-Q	>18 מגה-וואט מים עמידים המיוצרים לפי דרישה.
TiCl4	Sigma Aldrigh	254312	≥ 99.995% בסיס מתכות קורט
O2	Matheson	G2182101	דרגת מחקר
SF6	Matheson	G2658922	טוהר גבוה במיוחד (דרגה 4.7)
Blue Medium Tack Roll Semiconductor	Equipment Corporation	18074	עובי 75 & #956; מטר / 0.003 אינץ'   אורך כללי 200 מטר