희생 나노 입자의 사용은 E-빔 리소그래피에 의해 제조 연락 홀에서 샷 노이즈의 영향을 제거하는 방법

요약

균일 한 크기의 나노 입자는 전자빔 (E-빔) 리소그래피에 의하여 폴리 (메틸 메타 크릴 레이트)의 패터닝 된 콘택 홀 크기 (PMMA) 레지스트 필름의 변동을 제거 할 수있다. 프로세스는 포토 레지스트의 리플 로우 및 플라즈마 - 습식 에칭 단계에 이어 접촉 홀에서 센터 기탁 나노 입자에 정전 깔때기를 포함한다.

초록

나노 패턴은 극 자외선 (EUV) 또는 전자빔 (e-beam) 리소그래피 크기 전시 예기치 않은 변형을 제작. 이 변화는 총 잡음 (SN)에서 발생하는 소정의 나노 영역에 도달하는 광자 / 전자 수의 통계적 변동에 기인하고있다. SN은 광자 / 전자 숫자의 제곱근에 반비례. 고정 된 용량의 경우, SN은 기존 (193 ㎚) 광학 리소그래피보다 EUV 및 전자 빔 lithographies에서 더 크다. 상향식과 하향식 패터닝 방법은 나노 구멍 패턴에 촬영 노이즈의 영향을 최소화하기 위해 결합된다. 즉, 후속 PMMA 계 전자빔 레지스트의 100 nm의 필름에 스핀 코팅 된 실리콘 웨이퍼 상에 아미노 실란 계면자가 조립. 전자빔 및 후속 발전에 노출 구멍의 저부에 하부 활성제 막을 발견. 음으로 대전, 구연산 출장, 20 나노 g의 현탁액에 웨이퍼를 찍기오래 된 나노 입자 (GNP) 예금 구멍 당 하나의 입자. 구멍에 노출 된 양전하 활성제 막은 정전 영구적으로 위치 등록을 해결 노출 구멍의 중심까지 음전하 나노 입자 퍼널. 다음에, 포토 레지스트 용 중합체의 유리 전이 온도 근처의 가열에 의해, 포토 레지스트 막을 리플 로우 및 나노 입자를 삼키기. 이 과정은 SN에 의해 ​​영향을받는 구멍을 지 웁니다하지만 바인딩 강한 정전기에 의해 제자리에 고정 증착 된 GNPs을 떠난다. 산소 플라즈마 처리는 상기 포토 레지스트의 얇은 층을 에칭하여 GNPs를 공개한다. I _(2)의 용액으로 노출 GNPs 습식 에칭 / KI 전자 빔 리소그래피에 의해 패터닝 압흔의 중심에 위치하는 균일 한 홀을 산출한다. 실험 방법은 10 % 이하 35 %에서 SN에 의한 구멍의 크기의 편차를 줄여 표시를 표시. 상기 방법은 아래의 20 nm의 트랜지스터의 컨택트 홀 패턴의 한계를 확장한다.

서론

무어의 법칙 ^{1, 2} (1)에 의해 정량화으로 연산 능력의 기하 급수적 인 성장은, 광학 리소그래피의 진보적 발전의 결과이다. 이 하향식 패터닝 기술은 달성 가능한 해상도, R에서, 공지 롤리 정리 ^3에 의해 주어진다 :

여기서, λ 및 NA는 각각 빛의 파장과 개구 수이다. η 렌즈와 웨이퍼 사이의 매질의 굴절률이 NA = η * sinθ를 참고; 렌즈와 웨이퍼의 중심 사이의 θ = 탄 ^-1 (d / 2리터)에 직경, D, 렌즈와의 거리 (L). 지난 50 년 동안, 리소그래피 해결책은 (a) 광원의 사용을 통하여 개선 된점차적으로 작은 UV의 파장을 갖는 엑시머 레이저를 포함한 S; (b) 위상 - 시프트 마스크

프로토콜

1. 유도체 화 및 실리콘 웨이퍼의 표면을 특성화

1. 미국의 라디오 공사 (RCA) 청소 솔루션 SC1 및 SC2를 사용하여 웨이퍼의 표면을 청소합니다.
2. 용적 다음과 같은 화학 물질을 혼합하여 SC1 및 SC2를 준비합니다 :
   SC1 : H ₂ O ₂ : NH ₄ OH : H ₂ O = 1 : 1 : 5 V / V 및 SC2 : H ₂ O ₂ : 염산 : H ₂ O = 1 : 1 : 5 v / V를.
   1. 70 ° C에서 10 분 동안 SC1의 웨이퍼를 담가하고 탈 이온수 세척을 수행합니다.
   2. (세척 한 다음 70 ℃에서 10 분) SC2에 대해 유사한 프로토콜을 따르십시오.
      주 : 세정 절차 및 유기 이온 성 불순물을 제거하고, 실리콘 웨이퍼의 실리콘 산화막의 표면에 실라 놀기를 생성한다.
3. AATMS으로 실리콘 웨이퍼의 표면을 유도체 화
   1. 0.05 M AATMS에서 청소 실리콘 웨이퍼를 품어 (D에서 제조20 분 동안 8....

결과

그림 2는 정전 깔때기에 의해 구동되는 60 ~ 100 nm 두께의 PMMA 필름에 패턴 80 나노 미터 직경의 구멍에 입금 20 나노 GNPs의 SEM 이미지를 보여줍니다. 등 ^(22)에 의해 관찰 된 바와 같이, 처리는 홀당 약 입자 결과. 구멍의 중심 주변의 입자의 분포는 가우스 (맨 오른쪽 인셋)이었다. 대부분의 구멍 (93 %)는 GNP 하나를 포함하고, 이들 입자의 95 %가 중심이 20 nm 이내에 일어났다. 다른 곳에서 논의 또한 최적화, 충전 분률과 GNPs ^{(20) (25)의} 센터링을 향상시키기 위해 필요하다. 도 2b 및 2c는 이전에 포토 레지스트의 리플 로우 후의 웨이퍼의 더 큰 영역에서 증착 GNPs의 SEM.......

토론

리소그래피 총 잡음 (SN)는 주어진 나노 영역에 도달하는 광자들 또는 입자들 (N)의 수가 통계적 변동 간단한 결과이다; 이것은 광자 / 입자의 개수의 제곱근에 반비례한다 :

A와 R은 각각 영역과 노광 영역의 크기, 어디. 예를 들어, 52 mJ의 / ^㎠의 노광량에서의 ArF 193 나노 미터 (6.4 EV) 패턴 50 나노 구멍 엑시머 레이저는, 수신 된 광자의 수는 약 1 × ^{106을 사용하는} 경우. 50 keV의 전자빔 소스 50 mJ을 전달 전자 수 / cm ² SN의 효과가 E-빔 리소그래피 100 배 것이라고 암시 약 128이 될 것이다. 또한, 소정의 영역에 도달하는 광자 / 전자의 수는 패턴의 영역과 직접적으로 감소시킨다........

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
AATMS (95%)	겔레스트 Inc.	SIA0595.0	N-(2-aminoethyl)-11-aminoundecyltrimethoxysilane
금 콜로이드 (Ted Pella Inc.)	Ted Pella	15705-20	골드 Naoparticles
과산화수소	Fisher Scientific	H325-100	분석 등급 (웨이퍼 청소에 사용)
염산	Fisher Scientific	S25358	분석 등급
수산화암모늄	Fisher Scientific	A669S-500SDS	분석 등급 (웨이퍼 세척에 사용)
불화 수소	Fisher Scientific	AC277250250	분석 등급 (SiO2< / sub>)
톨루엔 (무수, 99.8 %)	Sigma Aldrich	244511	분석 등급 (AATMS
이소 프로필 알코올 (IPA)	Sigma Aldrich	W292907	분석 등급 (만드는 데 사용됨) 개발자)
메틸 부틸 케톤(MIBK)	Sigma Aldrich	29261	분석 등급(현상액 제조에 사용)
1:3 MIBK:IPA 현상액	Sigma Aldrich		분석 등급(현상액)
950k 폴리(메틸 메타실레이트(PMMA, 아니솔 내 4%)	Sigma Aldrich	182265	E-beam 리소그래피
용 포토레지스트정제수 : Barnstead Sybron Corporation 정수 장치, 19.0 M & Omega의 저항; cm			기판 청소용 물
Gaertner 타원계	Gaertner		Resist 및 SAM 두께 측정
XPS, ThermoScientifc ESCALAB 250 기기	Thermo-Scientific		표면 조성
An FEI Siron XL30	Fei Corporation		나노 패턴 특성화
Zeiss sigma VP FEG SEM	Zeiss Corporation		E-beam 노출 및 패터닝
MDS 100  CCD 카메라	Kodak		Imaging 접촉각 측정을 위한 입자 형상
Tegal Plasmod	Tegal		Oxygen plasma to etch 포토레지스트
I2	Sigma Aldrich	451045	금 에칭 용액용 부품
KI	Sigma Aldrich	746428	금 에칭 용액용 부품
타원계(LSE Stokes 모델 L116A)	Gaertner	L116A	AATMS 자체 조립 단층 필름 두께 측정

의 자체 조립에 사용되는 용매)