Wykorzystanie nanocząstek protektorowych do usuwania skutków odgłosów strzału w otworach kontaktowych wytwarzanych metodą litografii wiązką elektronów

Ogólnym celem tego protokołu jest usunięcie efektu szumu strzału z wzorów litograficznych przy użyciu nanocząstek i odporności na techniki rozpływu. Ta technika nanowzorcowania pozwala na usunięcie szumu strzału z ekstremalnej litografii UV i wiązki elektronów, która jest obecnie planowana w produkcji zaawansowanych urządzeń półprzewodnikowych, takich jak mikroprocesory i układy pamięci. Główną zaletą tej techniki jest to, że kroki są łatwe do wdrożenia.

W obecnych fabrykach przetwórstwa półprzewodników, bez daleko idącej modyfikacji istniejących zestawów pojedynkowych. Implikacje tej techniki rozciągają się w kierunku naszej zdolności do tworzenia wzorów poniżej 20 nanometrów, ponieważ wydedukuje ona fluktuacje wymiarowe na podstawie optycznego i chemicznego efektu szumu strzału. Ogólnie rzecz biorąc, osoby nowe w tej metodzie będą miały trudności, ponieważ wymaga ona znajomości metod przetwarzania od dołu do góry i od góry do dołu, takich jak samomontaż i litografia projekcyjna.

Procedurę zademonstruje dr Moshood Morakinyo, obecnie pracujący w firmie Intel. Będzie mu pomagał Srikar Rao, doktorant w moim laboratorium. Aby była procedurą, przygotuj roztwory SC-1 i SC-2 do metody czyszczenia RCA.

Zanurz płytkę krzemową w roztworach SC-1 i SC-2 kolejno na 10 minut w temperaturze 70 stopni Celsjusza. Po każdym zanurzeniu opłucz wafel wodą dejonizowaną, a następnie wysusz wafel w strumieniu azotu. Następnie namocz czystą, suchą płytkę krzemową w 0,05 molowym roztworze AATMS w suchym toluenie w temperaturze 80 stopni Celsjusza przez 20 minut, aby uzyskać powierzchnię płytki.

Sonikować wafel w toluenie w temperaturze pokojowej przez pięć minut przy mocy 100 watów i wysuszyć wafel gazowym azotem. Nałożyć warstwę fotorezystu z polimetakrylanu metylu na przygotowaną płytkę przez powlekanie wirowe. A następnie uformuj w nim za pomocą litografii wiązką elektronów.

Przygotować zawiesinę nanocząstek złota pokrytych cytrynianem o mniejszej średnicy niż wzorzyste otwory. Stężenie GNP może wynosić od 5,7 razy 10 do 9 do 10 do 12 nanocząstek na mililitr, w zależności od wielkości PNB. Aby zdeponować GNP w wzorzystych otworach kontaktowych przez zanurzenie, zanurz wzorzystą płytkę w zawiesinie na 24 do 48 godzin, w zależności od wielkości GNP.

Alternatywnie, aby zdeponować GNP przez odparowanie, najpierw umieść wzorzystą płytkę na płaskiej powierzchni, rozprowadź krople zawiesiny GNP na całej powierzchni płytki. Trzymaj wafel na gorącej płycie w temperaturze od 30 do 35 stopni Celsjusza przez 10 minut, aby odparować rozpuszczalnik. Po osadzeniu GNP należy przeprowadzić ultradźwięki płytki w dejonizowanej łaźni wodnej przez 50 sekund przy mocy 100 watów.

Wysuszyć wafel gazowym azotem. Aby wykonać skaningową mikroskopię elektronową płytek z widokiem z góry na dół, należy ustawić wiązkę elektronów na najniższe możliwe napięcie i prąd przyspieszenia, aby zmniejszyć uszkodzenie filmu fotorezystancyjnego podczas obrazowania. Podgrzej wafel na płycie grzejnej w temperaturze 100 stopni Celsjusza przez trzy minuty, aby ułatwić rozpłynięcie fotorezystu PMMA wokół osadzonych PNB.

Wytrawiaj płytkę na sucho plazmą tlenową przez około 55 sekund, aby odsłonić GNP w otworach kontaktowych bez całkowitego usuwania folii PMMA. Monitoruj szybkość trawienia podczas całego procesu, aby upewnić się, że folia PMMA nie została całkowicie usunięta. Następnie wytrawiaj GNP na mokro przez 10 minut roztworami 1,0 grama kryształów jodu i 4,0 gramów jodku potasu oraz 40 mililitrów wody dejonizowanej, aby usunąć GNP z folii.

Zobrazuj płytkę za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej. Oblicz środki otworów, przemieszczenie GNP, liczbę cząstek, gęstość cząstek i frakcję wypełnienia na podstawie obrazów SCM przed i po rozpływowym i trawieniu. Korzystając z tej metody, 20-nanometrowe GNP zdeponowano w 80-nanometrowych otworach ukształtowanych w płytce krzemowej pokrytej PMMA.

Rezystuł fotograficzny PMMA został podgrzany do temperatury nieco poniżej temperatury zeszklenia, aby umożliwić reflow fotorezystu wokół GNP, usuwając wzory nanodziur, powstałe w wyniku litografii fasoli elektronowej. Po ponownym naświetleniu GNP przez trawienie na sucho, GNP zostały usunięte przez trawienie na mokro, pozostawiając otwory o średnicy 20 nanometrów w folii PMMA i taki sam układ jak oryginalny wzór. Gdy zastosowano metodę osadzania zanurzeniowego, 93% otworów było pojedynczo zajętych, a 95% cząstek zostało osadzonych w promieniu 18 nanometrów od środka otworu.

Metoda odparowywania spowodowała, że wiele otworów zostało zajętych przez wiele GNP, co wskazuje, że proces wymaga dalszej optymalizacji. Ekstrakcja udziału rozpływu fotorezystu w przemieszczeniu 20 nanometrowych GNP wykazała, że proces rozpływowy miał znikomy wpływ na pozycjonowanie GNP. Współczynnik zmienności 20-nanometrowych otworów utworzonych tą metodą określono na około 9%, co było porównywalne ze współczynnikiem zmienności wielkości GNPS.

Była to mniej więcej sześciokrotna poprawa w stosunku do przewidywanego CV litografii wiązką elektronów z otworami o długości 20 nanometrów i około 60% poprawa w stosunku do przewidywanego CV oryginalnych otworów o długości 80 nanometrów. Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w ciągu 24 godzin, jeśli zostanie wykonana prawidłowo. Próbując wykonać tę procedurę, należy pamiętać o użyciu monorozproszonych nanocząstek i łagodnych ultradźwięków w celu usunięcia luźno związanych nanocząstek z powierzchni rezystu.

Chociaż metoda ta została zademonstrowana przy użyciu litografii E-Beam, może być również stosowana w innych systemach opartych na ekstremalnym promieniowaniu UV, rentgenowskim lub innych systemach ekspozycji o wysokiej energii. Pomysł na tę metodę rozwinąłem podczas sponsorowanego przez Intela projektu dotyczącego litografii. Teraz technika ta zapewnia nowe podejście do usuwania efektów szumu strzału i chropowatości krawędzi linii w litografii.

Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak osadzać nanocząstki, rezystancję rozpływową i wytrawiać nanocząstki, aby zmniejszyć hałas strzału w nanoprodukcji.