광학 가포 전환을 통해 패터닝 - 제조 및 특성

다음 실험의 전반적인 목표는 새로운 단일 광자 광학 리소그래피 기술을 사용하여 하위 파장 나노 구조를 제작하는 것입니다. 이것은 먼저 실리콘 기판에 광변색 분자 층을 적용함으로써 달성됩니다. 두 번째 단계로, 샘플에 단파장 자외선을 조사하여 개방 고리 이성질체를 폐쇄 고리 이성질체로 변환합니다.

다음으로, 샘플은 정상파로 조명되어 노드의 가까운 곳을 제외하고는 분자를 열린 고리 형태로 다시 변환합니다. 이 전이를 광학적으로 포화시킴으로써, 닫힌 고리 이성질체의 분자는 원거리 회절 한계보다 훨씬 작은 영역에 남아 있습니다. 마지막으로, 샘플을 극성 용매에 넣고, 폐쇄 고리 이성질체가 나노 스케일 지형 결과를 남기는 개방 고리 이성질체보다 더 빠른 속도로 용해되며, 이는 광학 포화 전이를 통한 패터닝이 하위 파장 특성을 얻기 위한 대체 광학 나노 패터닝 기술임을 보여줍니다.

주사 전자빔 리소그래피와 같은 기존 방법에 비해 이 기술의 주요 장점은 광학 전이를 통한 패터닝이 훨씬 더 빠르고, 더 정확한 패터닝을 제공하며, 구현이 더 간단하고 저렴하다는 것입니다. 이 절차를 시연하는 것은 제 연구실의 대학원생인 소중한 Cantu가 될 것입니다. 이 프로토콜을 사용하려면 모든 단계를 클래스 100 이상의 클린룸에서 수행해야 합니다.

용해 잠금을 위해 샘플을 준비하려면 버퍼링된 산화물 에칭 용액으로 세척하고 웨이퍼를 손에 들고 건조 질소로 건조된 2인치 실리콘 웨이퍼로 시작하여 열 증발 단계를 진행합니다. 이 실험실은 맞춤형 저온 증발기를 사용하여 웨이퍼를 증발기 샘플 홀더에 로드한 다음 홀더를 증발기에 장착합니다. 이 프로토콜의 경우 산화알루미늄 보트에 30mg의 BTE가 채워져 있습니다.

이 보트를 소스에 적재합니다. 증발기의 우물은 챔버 포트를 밀봉하고 챔버를 기본 압력 10에서 음의 6까지 펌핑하여 진행합니다. 그런 다음 Tor는 약 30나노미터의 막 두께로 섭씨 100도의 설정 온도에서 BTE를 증발시킵니다.

증발 과정이 완료되고 시스템을 열 수 있게 된 직후, 샘플을 마운트 해제하십시오. 그런 다음 질소 환경과 UV 램프가 있는 글로브 박스에 넣습니다. 여기에서 샘플이 글로브 박스에 적재되었습니다.

글로브 박스에서. 샘플은 투광 조명 투광을 위해 UV 광선 아래에 위치해야 합니다. 샘플을 UV로 5분 동안 비춰 BTE를 닫힌 형태로 변형시킵니다.

UV 조명 후 샘플의 일부를 채취하여 특성화합니다. 다이아몬드 스크라이브를 사용하여 실리콘 표면의 가장자리에서 선을 긁어 작은 영역을 정의하여 이 작업을 수행합니다. 그런 다음 라인의 양쪽에 있는 웨이퍼를 잡고 결정면을 따라 끊어질 때까지 아래쪽으로 구부립니다.

더 작은 부분은 글로브 박스에서 꺼낸 후 특성화에 사용됩니다. 작은 샘플 조각을 프로파일로미터로 가져가 BTE 필름 두께를 검증합니다. 측정하려면 미세한 가장자리 핀셋을 사용하여 샘플의 웨이퍼 표면을 긁습니다.

그런 다음 이 스크래치에서 계단 높이를 측정합니다. BTE 필름 두께를 측정한 후 글로브 박스의 샘플로 다시 가져와 노출을 준비합니다. 글로브 박스의 불활성 분위기에서 작업합니다.

다이아몬드 스크라이브를 사용하여 웨이퍼를 절단하고 노출을 위해 조각을 떼어냅니다. 이 경우 조각은 약 1제곱센티미터입니다. 더 큰 조각을 치우고 불활성 분위기 샘플 홀더를 가져옵니다.

노출 s를 로드합니다.amp르 홀더에. 글로브 박스에서 샘플 홀더를 제거할 준비를 합니다. 준비가 되면 글로브 박스에서 샘플 홀더를 제거하여 간섭계로 가져갑니다.

간섭계 마운트에서 샘플 스테이지의 불활성 분위기 샘플 홀더. 제자리에 놓인 후 샘플 홀더에 질소 라인을 부착합니다. 샘플 홀더의 포트를 열어 샘플을 질소로 퍼지합니다.

그런 다음 포트를 닫습니다. 질소 라인을 제자리에 유지합니다. 간섭계를 사용하여 원하는 노출에 대한 샘플을 노출시킵니다.

시간 간섭계로 노출 후 불활성 분위기, 샘플 홀더 및 샘플을 제거합니다. 글로브 박스로 다시 운반하여 안에 넣으십시오. 글로브 박스에 샘플을 넣고 100ml의 에틸렌 글리콜이 들어있는 깨끗한 유리 비커를 가져옵니다.

홀더에서 노출된 샘플을 제거하고 원하는 현상 시간 동안 비커에 넣습니다. 개발 시간이 경과하면 beag에서 샘플을 제거합니다. 질소 분위기에서 빠르게 건조됩니다.

그런 다음 가능한 한 빨리 자외선으로 조명하기 위해 샘플을 장착하고 5분 동안 노출시킵니다. 이것은 두 가지 형태의 BTE 분자에 대한 분자 층의 두께와 개발 시간을 비교한 플롯입니다. 열려 있는 양식의 데이터는 파란색 선으로 연결됩니다.

닫힌 양식의 데이터는 빨간색 선으로 연결됩니다. 이 플롯은 극성 용매에서 닫힌 형태 분자의 더 높은 용해도를 보여줍니다. 이 데이터를 수집하기 위해 샘플의 절반은 닫힌 형태로 변환되고 다른 절반은 열린 형태로 변환되었습니다.

샘플은 여러 가지 다른 개발 시간 동안 에틸렌 글리콜에서 현상 된 다음 나머지 층의 두께를 프로파일 로미터로 측정했습니다. 다음은 불활성 대기 Sample holder에서 수행된 단일 현상 노출의 패턴 샘플에 대한 주사 전자 현미경 이미지입니다. 기능 크기는 196나노미터, 160나노미터 및 85나노미터입니다.

마지막은 약 람다의 선 너비에 해당합니다. 오버 7.4. 여러 노출의 데이터는 선 너비 대 노출 시간의 플롯에서 십자가로 표시됩니다.

비교를 위해 파란색 곡선은 주기가 457나노미터인 입사 정현파 조명을 가정하고 노출 임계값을 유일한 피팅 매개변수로 사용하는 간단한 모델의 예측을 나타냅니다. 이 비디오를 시청한 후에는 광학 가능한 전환을 통해 초고해상도 패터닝을 구현하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.