Однозначных нанометр электронно лучевая литография с исправления аберраций сканирования просвечивающий электронный микроскоп

Этот протокол содержит рекомендации по определению шаблонов с однозначным разрешением нанометра в двух общих электронных лучей сопротивления с помощью сканирующего электронного микроскопа передачи или STEM в качестве инструмента экспозиции. Использование исправленного аберрации STEM в этом протоколе позволяет регулярно работать с литографическими функциями с разрешением одного нанометра. Хотя эти инструменты являются весьма специализированными и дорогостоящими, они иногда доступны для использования бесплатно.

Методы, описанные в этом протоколе, могут быть использованы для переноса наномасштабного шаблона в различные материалы. Таким образом, включите изготовление новых устройств с однозначным разрешением нанометра. Демонстрация будет На Ли, студент, работающий в Центре функциональных наноматериалов.

Для начала поместите две полосы двусторонний углеродной ленты примерно равноуместный от центра держателя кремния и отделены немного меньше, чем диаметр чипа TEM. Промыть полоски изопропиловым спиртом, чтобы уменьшить их прочность клея и избежать нарушения деликатный чип TEM во время удаления из держателя кремния. Намонтировать чип TEM на держатель кремния убедившись, что он прикреплен к полосы ленты углерода только на двух противоположных краях.

Чтобы покрыть сопротивление ХСЗ, смонтировать держатель кремния на спиннер чак и выровнять центр окна TEM примерно с центром ротора спиннера. Используя пипетки, покройте все окно TEM одной каплей HS. В зависимости от используемого сопротивления следуйте параметрам спинового покрытия и выпечки, показанным в текстовом протоколе.

После спинового покрытия аккуратно снимите чип TEM с держателя кремния. Осмотрите однородность сопротивления над окном TEM с помощью оптического микроскопа. Если пленка однородна по всей центральной области мембраны, как показано здесь, перейти к следующему шагу.

В противном случае повторите процесс сопротивления покрытию на свежем окне TEM. Намонтировать сопротивление покрытием чип TEM на держателе образца STEM. Убедитесь, что интерфейс сопротивления вакуума сталкивается с входящим лучом.

Так как луч оптимально сфокусирован в верхней части образца. Кроме того, убедитесь, что стороны окна TEM выровнены примерно с оси X и Y стадии STEM. Это облегчит навигацию к окну TEM.

Теперь загрузите чип TEM в микроскоп и накачайте на ночь, чтобы уменьшить загрязнения в камере образца. На следующий день переместите координаты сцены таким образом, чтобы луч был более чем на 100 микрон от центра окна TEM, чтобы избежать случайного воздействия. Установите ток пучка стволового зонда до 34 пикоампер и энергию луча до 200 килоэлектрвольт.

В этом микроскопе ток выбросов из пяти микроамперов эквивалентен тока пучка зонда 34 пикоамперов. В режиме дифракции изображения, установить увеличение до 30000 раз с лучом из фокуса. Что облегчает поиск края окна TEM.

Режим дифракции характеризуется стационарным лучом, режимом z-контраста и угловым детектором прямого поля среднего угла. Мы используем режим дифракции, потому что он быстрее. Так как луч не нужно сканировать, чтобы сформировать любое изображение.

Перейдите к окну TEM до тех пор, пока край окна не будет замечен на дифракционном изображении. Затем перейдите по краям окна и замитьте координаты X и Y четырех углов окна TEM. В этом упражнении записаны координаты каждого окна показаны на этом слайде.

На последнем углу окна увеличьте увеличение до 50 000 раз и выполните грубое фокусировку на оконной мембране, перемещая координаты стадии z до тех пор, пока не будет наблюдаться ориентация на дифракционную картину. Впоследствии выполните тонкую фокусировку, регулируя объективный ток объектива. Теперь увеличьте магификацию до 180 000 раз.

Отрегулируйте настройки фокусировки, стигматизации и коррекции аберрации, чтобы получить скорректированное аберрацией дифракционное изображение оконной мембраны. Этот метод фокусировки известен как метод Рончиграммы. Закройте клапан ворот луча, чтобы избежать случайного воздействия сопротивления при перемещении сцены.

Убедитесь, что ток луча составляет 34 пикоампы, а увеличение в 180 000 раз. Используйте предварительно записанные координаты угла окна, чтобы переместить сцену так, чтобы поле view center было на 5 микрон от центра окна. В этом упражнении эта позиция представлена точкой А на слайде.

Откройте клапан ворот луча и сосредоточьтесь в этой точке с помощью метода Ronchigram. Затем закройте клапан ворот луча. Переместите сцену, чтобы разместить поле зрения в центре окна TEM.

Измените увеличение до 18 000 раз. Теперь перенесите управление лучом в систему генератора шаблонов, нажав на команду NPGS пользовательского интерфейса генератора шаблонов и распоив луч в любом месте от области шаблона. Здесь используется верхний правый угол, который достигается с DAC плюс 10 плюс 10 команд.

Нажатие на команду Process Run File устанавливает систему, готовую к экспозиции, которая происходит, когда пространствевая планка компьютера генератора шаблонов подавлена, но пока не нажимайте на нее. Очень важно выполнить следующие действия в быстрой последовательности, чтобы избежать переэкспонирования сопротивления на начальных и окончательных позициях луча. Откройте клапан ворот, а затем проверить, наблюдая луч дифракции изображение шаблона.

Находится ли луч в фокусе в исходном положении луча. Разоблачить шаблон. Когда экспозиция будет завершена.

Проверьте, остается ли изображение дифракционного шаблона в фокусе в конечной позиции луча. Наконец, закройте клапан ворот и удалите чип TEM из STEM. Для разработки ССЗ перемешайте чип TEM в соленом деионизированном водном растворе, содержащем гидроксид натрия весом 1%и 4%-ный хлорид натрия в течение четырех минут при 24 градусах Цельсия.

Затем перемешать чип в чистой деионизированной воде в течение двух минут, чтобы смыть соленый разработчик. Опустите чип TEM в ACS реагент класса IPA и аккуратно перемешать его в течение 30 секунд. Быстро поместите чип TEM на специальную двухдюймовую кремниевую пластину.

Убедитесь, что чип TEM всегда мокрый с IPA во время передачи. Примерно через две-три минуты закройте критическую точку сушки или сборку пластин CPD, как это показано в текстовом протоколе. Оставьте весь блок замачивания в ACS реагент класса IPA в течение еще 15 минут полностью погружен в АПИ.

Быстро перенесите полную сборку держателя пластин CPD во второй контейнер со свежими реагентами класса IPA ACS и оставьте его еще на 15 минут полностью погруженным в АПИ. Теперь перенесите сборку вафельного держателя CPD в камеру процесса КПД. Во все времена чип TEM должен быть полностью погружен в IPA.

Запустите процесс CPD в соответствии с инструкциями по эксплуатации инструмента. После воздействия и сопротивления развитию ХСЗ три-четыре нанометра сверхтонкого кремниевого слоя в неэкспонированном слое окна были удалены с помощью индуктивного соединенного плазменного офорта. Наблюдая за деталями центрального региона ГСЗ сопротивляться.

Показывает, что четыре линии имеют среднюю измеренную ширину семь нанометров. Здесь показаны сканирующие изображения электро микроскопии самых маленьких отверстий шаблона и положительного тона PMMA. Средняя самая маленькая изолированная функция составляет 2,5 плюс-минус 0,7 нанометров.

В то время как самый маленький шаблон шага составляет 17,5 нанометров. Бар желтой шкалы составляет сорок нанометров. Результаты для отрицательного тона PMMA показаны здесь.

Средняя самая маленькая изолированная функция составляет 1,7 плюс-минус 0,5 нанометров. В то время как самый маленький шаблон шага составляет 10,7 нанометров. Опять же, желтая шкала бар сорок нанометров.

Этот протокол описывает процесс узора аномальные структуры с однозначным разрешением нанометра в обычном электронном электронном луче противостоять PMMA и HS. Очень важно сосредоточить электронный луч до и после воздействия для достижения наивысшего разрешения шаблона и определить, является ли любое дефокусирование произошло во время узорирования. Использование критической точки сушки после разработки также имеет решающее значение, чтобы избежать коллапса шаблона из-за высоких изменений структуры шаблона.

Результаты для положительного и отрицательного тона PMMA являются самыми маленькими особенностями в литературе. Результаты для СЗ не самые маленькие, но этот протокол позволяет получить воспроизводимые суб 10 нанометровые функции в СЗз и демонстрирует однозначный узор кремниевых структур. Кроме того, в согласии с ранее опубликованными исследованиями эти результаты показывают, что такие модели могут быть переданы с высокой точностью в целевой материал выбора.