자리 나노미터 전자 빔 리소 그래피는 수 차 수정 스캐닝 전송 전자 현미경으로

이 프로토콜은 스캐닝 투과 전자 현미경 또는 STEM을 노출 도구로 사용하여 두 개의 일반적인 전자 빔 저항에서 한 자리 나노미터 해상도로 패턴을 정의하는 지침을 제공합니다. 이 프로토콜에서 수차 보정 된 STEM을 사용하면 단일 나노 미터 해상도로 리소그래피 피처의 일상적인 패터닝을 할 수 있습니다. 매우 전문적이고 비싼 도구이지만, 이러한 계측기는 때때로 비용없이 사용할 수 있습니다.

이 프로토콜에 기재된 기술은 나노스케일 패턴을 다양한 재료로 전송하는 데 사용될 수 있다. 따라서 한 자리 나노미터 해상도로 새로운 장치를 제조할 수 있습니다. 시연은 기능성 나노 물질 센터에서 일하는 학생 인 Na Li가 될 것입니다.

실리콘 홀더의 중심에서 약 동등한 양면 탄소 테이프의 두 스트립을 배치하고 TEM 칩의 직경보다 약간 적게 분리한다. 이소프로필 알코올로 스트립을 헹구어 접착제 강도를 줄이고 실리콘 홀더에서 제거하는 동안 섬세한 TEM 칩을 부러뜨리지 않도록 하십시오. 실리콘 홀더에 TEM 칩을 장착하여 두 개의 반대 쪽 가장자리에서만 카본 테이프 스트립에 부착되도록 합니다.

HSQ 저항을 회전하려면 스피너 척에 실리콘 홀더를 장착하고 TEM 창의 중심을 스피너 로터의 중앙에 대략 정렬합니다. 파이펫을 사용하여 전체 TEM 창을 한 방울의 HSQ로 덮습니다. 사용되는 저항에 따라 텍스트 프로토콜에 표시된 스핀 코팅 및 베이킹 매개 변수를 따릅니다.

스핀 코팅에 따라 실리콘 홀더에서 TEM 칩을 조심스럽게 제거하십시오. 광학 현미경을 사용하여 TEM 창에서 저항 균일성을 검사합니다. 여기서 나타난 바와 같이 막의 중앙 영역에 걸쳐 필름이 균일한 경우 다음 단계로 진행하십시오.

그렇지 않으면, 신선한 TEM 창에 저항 코팅 공정을 반복합니다. STEM 샘플 홀더에 레지스트 코팅 TEM 칩을 장착합니다. 레지스트 진공 인터페이스가 들어오는 빔에 직면하는지 확인합니다.

빔은 샘플의 상단에 최적으로 초점을 맞추고 있기 때문에. 또한 TEM 창의 측면이 STEM 단계의 X 및 Y 축과 대략 정렬되어 있는지 확인합니다. 이렇게 하면 TEM 창으로 이동하면 됩니다.

이제 TEM 칩을 현미경에 적재하고 밤새 펌프하여 샘플 챔버의 오염을 줄입니다. 다음 날, 실수로 노출을 피하기 위해 빔이 TEM 창의 중심에서 100 미크론 이상인 것을 무대 좌표를 이동합니다. 줄기 프로브 빔 전류를 34피코앰프로 설정하고 빔 에너지를 200킬로 전자볼트로 설정합니다.

이 현미경에서 5 개의 미세 앰프의 방출 전류는 34 picoamps의 프로브 빔 전류와 동일합니다. 회절 모드 이미징에서 빔을 초점에서 벗어나면 배율을 30, 000배로 설정합니다. 따라서 TEM 창의 가장자리를 쉽게 찾을 수 있습니다.

회절 모드는 고정 빔, z-콘트라스트 모드 및 중간 각도 각도 직접 필드 검출기가 특징입니다. 더 빠르기 때문에 회절 모드를 사용합니다. 빔을 스캔하여 이미지를 형성할 필요가 없으므로.

회절 이미지에서 창 가장자리가 관찰될 때까지 TEM 창쪽으로 이동합니다. 그런 다음 창 가장자리를 따라 탐색하고 TEM 창의 네 모서리의 X 및 Y 좌표를 기록합니다. 이 연습에서는 각 창의 기록된 좌표가 이 슬라이드에 표시됩니다.

마지막 창 코너에서는 배율을 50, 000배로 늘리고 회절 패턴 방향의 크로스오버가 관찰될 때까지 스테이지 z 좌표를 이동하여 창막에 초점을 맞춘 거친 성능을 발휘한다. 그 후, 객관적인 렌즈 전류를 조정하여 미세 한 초점을 수행합니다. 이제 배율을 180, 000 배로 늘립니다.

창막의 수차 보정 회절 이미지를 얻으려면 초점, 낙인 및 수차 보정 설정을 조정합니다. 이 초점 방법은 론치그램 방법으로 알려져 있다. 스테이지를 이동할 때 저항의 우발적 인 노출을 방지하기 위해 빔 게이트 밸브를 닫습니다.

빔 전류가 34 picoamps이고 배율은 180, 000 배율인지 확인합니다. 미리 녹음된 창 모서리 좌표를 사용하여 스테이지를 이동하여 뷰 중심필드가 창 중앙에서 5미크론 떨어져 있도록 합니다. 이 연습에서는 이 위치가 슬라이드의 점 A로 표시됩니다.

론치그램 방법을 사용하여 이 시점에서 빔 게이트 밸브를 열고 초점을 맞춥니다. 다음으로 빔 게이트 밸브를 닫습니다. 스테이지를 이동하여 뷰 필드를 TEM 창중앙에 배치합니다.

배율을 18, 000배로 변경합니다. 이제 패턴 생성기 사용자 인터페이스의 NPGS 명령을 클릭하여 빔 컨트롤을 패턴 생성기 시스템으로 전송하고 빔을 패턴 영역에서 멀리 배치합니다. 여기서 오른쪽 상단 모서리가 사용되며 DAC + 10 + 10 명령으로 수행됩니다.

프로세스 실행 파일 명령을 클릭하면 패턴 생성기 컴퓨터의 공간 막대가 우울하지만 아직 누르지 않을 때 발생하는 노출 준비가 된 시스템을 설정합니다. 초기 및 최종 빔 위치에서 저항을 과도하게 노출하지 않도록 다음 작업을 신속하게 수행하는 것이 중요합니다. 게이트 밸브를 연 다음 빔 회절 패턴 이미지를 관찰하여 확인합니다.

빔이 초기 빔 위치에 초점을 맞추고 있는지 여부입니다. 패턴을 노출합니다. 노출이 완료되면.

회절 패턴 이미지가 최종 빔 위치에 포커스가 남아 있는지 확인합니다. 마지막으로 게이트 밸브를 닫고 STEM에서 TEM 칩을 제거합니다. HSQ를 개발하려면 수산화 나트륨 1%와 염화 나트륨 4%를 함유한 소금기 식수 용액으로 TEM 칩을 섭씨 24도에서 4분간 저어줍니다.

그런 다음 칩을 순수한 탈이온 된 물에 2 분 동안 저어 서 짠 개발자를 헹구어. ACS 시약 등급 IPA에 TEM 칩을 찍어 30초 간 부드럽게 저어줍니다. TEM 칩을 특수 2인치 실리콘 웨이퍼에 빠르게 배치합니다.

전송 하는 동안 TEM 칩은 항상 IPA와 함께 젖은 있는지 확인 합니다. 약 2~3분 후에 텍스트 프로토콜에서 다이어그램으로 임계 점 건조 또는 CPD 웨이퍼 홀더 어셈블리를 닫습니다. ACS 시약 등급 IPA에 몸을 담그고 전체 유닛을 IPA에 완전히 몰입시키는 15분 동안 그대로 둡니다.

완전한 CPD 웨이퍼 홀더 어셈블리를 신선한 ACS 시약 등급 IPA를 사용하여 두 번째 용기로 신속하게 전송하고 IPA에 완전히 침지된 추가 15분 동안 그대로 둡니다. 이제 CPD 웨이퍼 홀더 어셈블리를 CPD 계측기 공정 챔버로 전송합니다. 항상 TEM 칩은 IPA에 완전히 침지되어야합니다.

계측기 작동 지침에 따라 CPD 프로세스를 실행합니다. 노출 및 HSQ 저항 발달 후, 창의 노출되지 않은 층에서 초박형 실리콘 층의 3~4나노미터를 유도 결합된 플라즈마 에칭에 의해 제거하였다. HSQ 저항의 중앙 영역의 세부 사항을 관찰.

4개의 선은 7 나노미터의 평균 측정 폭을 가지고 있음을 보여줍니다. 가장 작은 패턴 구멍과 양수 톤 PMMA의 전자 현미경 이미지를 스캔하는 것은 여기에 표시됩니다. 평균 가장 작은 절연 피쳐는 2.5 플러스 또는 마이너스 0.7 나노미터입니다.

가장 작은 피치 패턴은 17.5 나노미터입니다. 노란색 스케일 바는 40 나노미터입니다. 음수 톤 PMMA에 대한 결과는 여기에 표시됩니다.

평균 가장 작은 절연 피쳐는 1.7 플러스 또는 마이너스 0.5 나노미터입니다. 가장 작은 피치 패턴은 10.7 나노미터입니다. 다시 말하지만, 노란색 스케일 바는 40 나노미터입니다.

이 프로토콜은 종래의 전자 전자 빔에서 한 자리 나노미터 해상도로 수전 구조를 패턴화하는 공정을 설명하며 PMMA 및 HSQ에 저항합니다. 노출 전후에 전자 빔에 초점을 맞추어 가장 높은 해상도 패터닝을 달성하고 패터닝 중에 디포커싱이 발생했는지 여부를 결정하는 것이 중요합니다. 개발 후 임계 점 건조의 사용은 패턴 구조의 가장 높은 변화로 인해 패턴 붕괴를 방지하는 것이 중요합니다.

양수 및 음수 톤 PMMA의 결과는 문헌에서 가장 작은 특징입니다. HSQ의 결과는 작지는 않지만 이 프로토콜은 HSQ에서 재현 가능한 하위 10 나노미터 기능을 얻을 수 있으며 실리콘 구조의 한 자리 패터닝을 보여줍니다. 또한 이전에 발표된 연구와 합의하여 이러한 결과는 이러한 패턴이 선택 대상 물질로 높은 충실도로 전송될 수 있음을 보여줍니다.