Patroonvorming via Optical Verzadigbare Transitions - fabricage en karakterisering

Het algemene doel van het volgende experiment is om sub-golflengte nanostructuren te fabriceren met behulp van een nieuwe enkele foton optische lithografische techniek. Dit wordt bereikt door eerst een laag van een fotochroom molecuul op een siliciumsubstraat aan te brengen. Als tweede stap wordt het monster bestraald met kortgolf ultraviolet licht, wat de open ring isomeren omzet in gesloten ring isomeren.

Vervolgens wordt het monster verlicht met een staande golf om de moleculen terug te converteren naar de open ring vorm, behalve in de nabijheid van de knopen. Door deze overgang optisch te verzadigen, blijven de moleculen in de gesloten ring isomer in een gebied dat veel kleiner is dan de verre veld diffractielimiet. Ten slotte wordt het monster in een polair oplosmiddel geplaatst waarbij de gesloten ring isomer sneller oplost dan de open ring isomer, waardoor nanoschalige topografie resultaten worden verkregen, die aantonen dat patroonvorming via optisch verzadigbare overgangen een alternatieve optische nano patroonvormingstechniek is voor het verkrijgen van sub-golflengte kenmerken.

De belangrijkste voordelen van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden zoals scantende elektronenbundellithografie zijn dat patroonvorming via optisch verzadigbare overgangen vele malen sneller kan zijn, nauwkeuriger patroonvorming kan bieden en eenvoudiger en goedkoper te implementeren zijn. Het demonstreren van de procedure zal waardevol zijn voor Cantu, een afgestudeerde student uit mijn laboratorium. Dit protocol vereist dat alle stappen worden uitgevoerd in een klasse 100 of betere cleanroom.

Om de monster voor dislocatievergrendeling voor te bereiden, begint u met een twee inch siliciumwafer die is gereinigd met oplossing voor gebufferde oxide-etch en gedroogd met droge stikstof met de wafer in de hand, ga verder met de thermische verdampingstap. Dit lab gebruikt een aangepaste laagtemperatuur verdamper, laad de wafer in de verdamper monsterhouder en monteer vervolgens de houder op de verdamper. Voor dit protocol is een aluminiumoxide boot gevuld met 30 milligram BTE.

Laad deze boot in de bron. Wel van de verdamper ga verder door de kamerpoorten te verzegelen en de kamer naar een basisdruk van 10 tot de negatieve zes te pompen. Vervolgens verdampt u de BTE bij een ingestelde temperatuur van 100 graden Celsius met een filmdikte van ongeveer 30 nanometer.

Direct nadat het verdampingsproces is voltooid en het systeem kan worden geopend, ontmonteert u het monster. Neem het vervolgens mee om in een handschoenenkast met een stikstofomgeving en een UV-lamp te worden geladen. Hier is het monster in de handschoenenkast geladen.

In de handschoenenkast. Het monster moet onder het UV-licht worden gepositioneerd voor overstromingsverlichting. Verlicht het monster gedurende vijf minuten met UV om BTE om te zetten in de gesloten vorm.

Na de UV-verlichting, neemt u een deel van het monster om het te karakteriseren. Doe dit door een diamantschrijver te gebruiken om een kleine regio te definiëren door een lijn vanaf de rand van het siliciumoppervlak te krabben. Neem vervolgens de wafer aan beide kanten van de lijn en buig deze naar beneden totdat deze langs het kristalvlak breekt.

Het kleinere gedeelte wordt gebruikt voor karakterisering nadat het uit de handschoenenkast is verwijderd. Neem het kleine stukje monster naar een profielmeter om de BTE-filmdikte te valideren. Gebruik om de meting uit te voeren fijne randtangen om een kras te maken op het oppervlak van de wafer op het monster.

Meet vervolgens de traphoogte van deze kras. Na het meten van de BTE-filmdikte, keer terug naar het monster in de handschoenenkast om het voor te bereiden op belichting. Werkend in de inerte atmosfeer van de handschoenenkast.

Gebruik een diamantschrijver om de wafer te klieven en een stukje af te breken voor belichting. In dit geval is het stukje ongeveer één vierkante centimeter. Leg het grotere stuk weg en pak een monsterhouder met een inerte atmosfeer.

Laad het belichtingsmonster in de monsterhouder. Bereid je voor om de monsterhouder uit de handschoenenkast te verwijderen. Wanneer u klaar bent, verwijdert u de monsterhouder uit de handschoenenkast om deze naar de interferometer te brengen.

Bij de interferometer monteert u de monsterhouder met een inerte atmosfeer op de monsterstandaard. Nadat deze in positie is, bevestigt u een stikstoflijn aan de monsterhouder. Open de poort op de monsterhouder om het monster met stikstof te purgeren.

Sluit vervolgens de poort. Houd de stikstoflijn op zijn plaats. Gebruik de interferometer om het monster voor de gewenste belichting bloot te stellen.

Tijd Na belichting met de interferometer verwijdert u de monsterhouder met een inerte atmosfeer en het monster. Breng ze terug naar de handschoenenkast en plaats ze erin. Met het monster in de handschoenenkast, neem een schone glazen beker met 100 milliliter ethyleenglycol.

Verwijder het belichte monster uit de houder en plaats het in de beker voor de gewenste ontwikkelingstijd. Wanneer de ontwikkelingstijd is verstreken, verwijdert u het monster uit de beker. Het zal snel drogen in de stikstofatmosfeer.

Montage vervolgens het monster zo snel mogelijk voor verlichting met UV-licht en belicht het gedurende vijf minuten. Dit is een plot van de dikte van moleculaire lagen versus ontwikkelingstijd voor de twee vormen van BTE-moleculen. Gegevens voor de open vorm zijn verbonden met een blauwe lijn.

Gegevens voor de gesloten vorm worden verbonden door een rode lijn. De plot toont de hogere oplosbaarheid van de gesloten vorm molecuul in polaire oplosmiddelen. Om deze gegevens te verzamelen, werd de helft van een monster omgezet in gesloten vorm en de andere helft in open vorm.

Het monster werd ontwikkeld in ethyleenglycol voor verschillende ontwikkelingstijd, en vervolgens werd de dikte van de resterende laag gemeten met een profielmeter. Hier zijn rasterelektronenmicroscopie beelden van patroonmonsters van enkele ontwikkelingsbelichtingen uitgevoerd in de inerte atmosfeer Monsterhouder. De kenmerken zijn 196 nanometer, 160 nanometer en 85 nanometer.

De laatste komt overeen met een lijnbreedte van ongeveer lambda. Over 7.4. Gegevens van verschillende belichtingen worden weergegeven met kruisen in een plot van