Summary
Vi bruker et avvik-korrigert skanning transmission elektronmikroskop definere ett siffer nanometer mønstre i to brukte elektronstråle motstår: poly (methyl methacrylate) og hydrogen silsesquioxane. Motstå mønstre kan replikeres i målet materialet til valg med enkelt siffer nanometer gjengivelse bruker oppskytning, plasma etsing, og motstå infiltrasjon av organometallics.
Abstract
Viser vi forlengelse av elektronstråle litografi bruker konvensjonelle motstår og mønster overføring behandler énsifrede nanometer dimensjoner ved å bruke et avvik-korrigert skanning transmission elektronmikroskop som verktøyet eksponering. Her presenterer vi resultatene av énsifrede nanometer mønstre av to brukte elektronstråle motstår: poly (methyl methacrylate) og hydrogen silsesquioxane. Metoden oppnår sub-5 nanometer funksjoner i poly (methyl methacrylate) og sub-10 nanometer oppløsning i hydrogen silsesquioxane. Hi-Fi-overføring av disse mønstrene i målet materialer valgfrihet utføres med metall lift-off, plasma etch, og motstå infiltrasjon med organometallics.
Introduction
Protokollen presentert i dette manuskriptet gir veiledning for å definere mønstre med enkelt siffer nanometer oppløsning i poly (methyl methacrylate) (PMMA) og hydrogen silsesquioxane (HSQ), som er to vanlige elektronstråle motstår brukt i høyoppløselig mønstre av elektronstråle litografi. Vi oppnå disse resultatene med et avvik-korrigert skanning overføring elektronmikroskop (STEM) som verktøyet eksponering, utstyrt med en mønster generator for å kontrollere elektronstråle. Etter motstå eksponering, kan nanoskala mønstre overføres til en rekke mål materialer1, dermed muliggjør fabrikasjon av romanen enheter med ett siffer nanometer oppløsning.
Tidligere studier har vist at elektronstråle litografi (EBL) er i stand til å definere mønstre i motstå materialer med dimensjoner i sub-10-nm skalere2,3,4,5,6. Men for dimensjoner rundt 4 nm, disse demonstrasjoner har kreves ikke-standard prosedyrer som bruk av hjelpe strukturer7 eller lang eksponering ganger for selv utvikling motstår8. Andre nanopatterning teknikker, har som elektronstråle indusert deponering9 eller scanning probe litografi10,11, bevist oppnå sub-4 nm oppløsning, selv om disse krever betydelig lengre lukkertider sammenlignet med EBL.
Moderne EBL systemadministratorer produsere holder elektronstrålene på linje med spot størrelser i noen nanometer lengde skalaen (2-10 nm), som gjør definere mønstre med sub-10 nm oppløsning svært vanskelig. I kontrast, implementerer våre protokollen EBL bruker en villfarelse-korrigert STAMMEN, som er en optimalisert instrument for materielle karakterisering på angstrom lengde skalaer. Denne forskjellen kan rutinemessig mønstre av rekordhøy litografisk funksjoner med enkelt nanometer løsning1. Mens state-of-the-art, kommersielle avvik-korrigert STEM systemer koster i størrelsesorden millioner av dollar, de er tilgjengelige for bruk i flere nasjonale bruker fasiliteter og noen er tilgjengelig uten kostnad.
Protocol
1. sample forberedelse til motstå belegg
Merk: I dette arbeidet mønstre med enkelt siffer nanometer oppløsning er definert i PMMA (positive og negative-tone) og HSQ motstår, som er spin-cast på kommersielt tilgjengelig TEM windows (ca 50 µm x 50 µm) med SiNx eller SiO2 membraner med tykkelser fra 5 nm til 50 nm. Ett eller flere TEM Vinduer er fabrikkert i en 3 mm diameter silisium håndtering ramme (100 µm tykk). Hele dette manuskriptet referere vi til hele enheten som TEM chip og elektronstråle gjennomsiktig membranen som vinduet TEM.
- Fjerne noen organiske rester fra TEM chip ved å utføre O2 plasma rengjøring for 30 s 100 W (kammer trykk av 230 mT på ca 5 sccm O2 flyt).
- Holde seg et stykke silisium inneholder ca 2 cm x 2 cm i størrelse, bruke som holderen for TEM chip under motstå spinning.
- Sted to striper av tosidige karbon bånd omtrent like langt fra sentrum av silisium holderen og atskilt litt mindre enn diameteren på TEM chip (se figur 1). Skyll stripene med isopropylalkohol (IPA) for å redusere sine limet styrke. Dette er nødvendig å unngå å bryte delikat TEM chip under fjerning fra Si abonnenten.
- Montere TEM chip på silisium innehaveren å sørge for at det er knyttet til karbon bånd stripene bare på to motsatt kant som vist i figur 1.
Figur 1 : TEM chip holderen for motstå spinning. Merk at TEM chip er knyttet til innehaveren av silisium bare på to kanter å redusere kontaktflaten, og derfor vedheft tvinge. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
2. spin pels parametere for PMMA (Positive og Negative Tone) og HSQ motstår
Merk: Motstå tykkelse måles ikke direkte på TEM chip, siden det er liten og vanligvis resist er kastet på andre tynne lag (f.eks Si film på SiO2 membran) kompliserer målingen. I stedet motstå tykkelsen bestemmes av spin hastigheten kalibrert med reflectometry mål fra filmer oppleggskanten bulk Si prøven. Reflectometry resultater ble bekreftet, vanligvis med en presisjon bedre enn 20% av STAMMEN ovenfra og ned bilder av skjulte strukturer.
- Montere silisium holderen på spinner chuck og Midtstill i vinduet TEM ca med midten av spinner rotoren.
- Bruke en pipette, dekke hele TEM vinduet med en dråpe (omtrent 0,05 mL) av PMMA (A2 950K PMMA fortynnet i anisole til 0,5-1,0%) eller HSQ (1% tørrstoff XR-1541).
- Avhengig av resist brukes, kan du følge spinn belegg og baking parametrene vist i tabell 1.
- Fjern forsiktig TEM chip fra innehaveren av silisium. Inspisere den motstå ensartethet over TEM vinduet bruker en optisk mikroskop. Hvis filmen er homogene over den sentrale regionen av membranen, videre til neste trinn; ellers gjenta motstå belegg prosessen på en fersk TEM-vinduet.
| Motstå | Rotere fart (x g) |
Filmen Tykkelsen (nm) |
Baking temperatur (° C) |
Bakervarer tid (min) |
| Positiv tone PMMA | 60 | 30 | 200en | 2en |
| Negative-tone PMMA | 60 | 15 | 200en | 2en |
| HSQ | 107 | 10 | Ikke nødvendigb | Ikke nødvendigb |
| ense Ref.12; bse Ref. 13 | ||||
Tabell 1: motstå spinn belegg og baking parametere. Spin enheter i x g vurdere en 3 mm diameter TEM chip. Baking er utført på en varm plate for PMMA. Ingen bakervarer er nødvendig for HSQ13. HSQ motstå er lagret i kjøleskap, så den trenger å varme opp til romtemperatur før spinning.
3. belaste prøven i STAMMEN, tilordne vinduskoordinater og utføre høyoppløselig fokus
- Montere motstå-belagt TEM chip på STAMMEN eksempel innehaveren, sørge for at motstå-vakuum grensesnittet ansikter innkommende strålen, siden strålen optimalt fokuserer på toppen av prøven. Kontroller også at sidene av vinduet TEM justeres ca med den x - og y - aksen av STAMMEN scenen. Dette vil lette navigere til TEM-vinduet.
- Laste TEM chip i mikroskopet og pumpe over natten for å redusere forurensning i prøven kammeret.
- Flytte scenen (x, y) koordinater slik at strålen er mer enn 100 µm fra midten av vinduet TEM (for å unngå utilsiktet eksponering). STEM sonde strålen gjeldende og energi til 34 pA og 200 keV, henholdsvis.
- I Diffraksjon modus tenkelig (stasjonære strålen, z kontrast modus og midt vinkel ringformede mørke felt detektor), angir du forstørrelse til 30 kX med bjelken ut av fokus, noe som gjør det enklere å finne en kant av vinduet TEM.
Merk: TEM vinduet kantene kan også finnes i tenkelig modus. Vi bruker Diffraksjon modus fordi det er raskere, siden strålen ikke trenger skal skannes for å danne et bilde. - Gå mot vinduet TEM til en kant av vinduet er observert på Diffraksjon bildet. Navigere langs vindu kanter og post (x, y) koordinater for de fire hjørnene av vinduet TEM.
- På det siste vindu hjørnet, øke forstørrelsen til 50 kX og utføre grove fokusere på vinduet membranen ved å flytte til scenen z-koordinaten (z-høyde justering) til crossover av Diffraksjon mønster orientering er observert. Deretter Utfør nøyaktig fokusering ved å justere mål linsen gjeldende.
- Øke forstørrelsen til 180 kX. Justere fokus, stigmation og aberrasjon korreksjon innstillinger for å få et avvik-korrigert Diffraksjon bilde av vindu membranen som vist i figur 2B. Denne fokus metoden kalles Ronchigram metode14.
Figur 2 : Diffraksjon bilde av TEM vinduet membran. (A) fokuserte men stigmatic bildet. Aberrasjon korreksjon innstillingene for dette bildet er ikke optimal som gjenspeiles av kryr Diffraksjon utkanten. (B) eksponering-klar ikke-stigmated bilde viser en jevn platå Diffraksjon mønster. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
4. vise mønstre ved hjelp av et avvik-korrigert STEM utstyrt med et mønster Generator System.
Merk: Avvik-korrigert STAMMEN i dette arbeidet er utstyrt med et mønster generator system (PGS), som styrer elektronstråle plasseringen for å avdekke mønstre som er definert med dataassistert konstruksjon (CAD) programvare. Dosen er kontrollert av definerer avstanden mellom eksponering (trinn størrelse) og eksponeringstid per poeng. Tabell 2 oppsummerer eksponering parametrene i denne protokollen. Mønstre vises i midten av vinduet TEM i "kontinuerlig mode" siden STAMMEN i dette arbeidet ikke inkluderer en bjelke blanker. Før og etter eksponering stillinger PGS strålen helst brukerdefinert i synsfeltet (FOV), fortrinnsvis fra mønsterområdet. Vi bruker i denne protokollen øverst til høyre og nedre høyre hjørne av FOV som de innledende og avsluttende strålen stillingene, henholdsvis.
| Motstå | Dot eksponering | Linje eksponering | Området eksponering | ||
| Dose (fC/dot) |
Steg størrelse (nm) |
Dose (nC/cm) |
Steg størrelse (nm) |
Dose (µC/cm2) |
|
| Positiv tone PMMA | 10-100 | 0,5 | 2-8 | 0,5 | 2000 |
| Negativ tone PMMA | 50-500 | 0,5 | 20-40 | 0,5 | 50 000 – 80 000 |
| HSQ | 10-100 | 0,5 | 10-20 | 0,5 | 20.000-30.000 |
Tabell 2: eksponering parametere for PMMA (positive og negative tone) og HSQ motstår. Verdiene som vises er generiske, siden optimale dosen avhenger av bestemt mønster design og målrettet funksjonen dimensjoner.
- Lukk strålen gate ventilen for å unngå noen utilsiktet eksponering av resist når du flytter scenen. Kontroller at gjeldende strålen er 34 pA og forstørrelse er 180 kX.
- Bruk hjørne for pre-innspilte vinduskoordinater for å flytte scenen, slik at FOV sentrum er 5 µm fra midten av vinduet. Åpne strålen sluseventil og fokus på dette punktet bruker Ronchigram metoden beskrevet i trinn 3.6.
- Lukk sluseventil strålen. Flytte scenen for å plassere FOV i midten av vinduet TEM. Endre forstørrelsen til 18 kX (tilsvarende en 5 µm x 5 µm mønstre FOV). Overføre strålen kontrollen til PGS og plassere strålen hvor som helst fra mønsterområdet (vi bruker øverst til høyre i denne protokollen).
- Utføre følgende handlinger i rask rekkefølge å unngå overeksponere motstå de innledende og avsluttende strålen posisjoner.
- Åpne porten ventilen og kontrollere, ved å observere strålen Diffraksjon mønster bildet, om bjelken er i fokus i første strålen posisjon (som å finne 2B). Utsett mønsteret.
- Når eksponeringen er fullført, sjekk hvis Diffraksjon mønster bildet forblir i fokus på siste strålen posisjon. Til slutt lukke gate ventilen.
- Fjern TEM chip fra STAMMEN.
5. motstå utvikling og kritisk punkt tørking
Merk: Utviklingsprosessen avhenger motstå brukes. Trinnene 5.1 og 5.2 5.3 beskriver utviklende prosessen for positiv tone PMMA, negativ-tone PMMA og HSQ, henholdsvis. Men alle motstår dele samme endelige kritisk punkt tørking prosessen, som er nødvendig for å unngå mønster sammenbruddet på grunn av høy-størrelsesforholdet mønstre fremstille med denne protokollen. Kritisk punkt tørking (CPD) bruker flytende CO2 som arbeider væske, som er ikke blandbar med vann. Derfor prøve dehydrering (trinn 5.4-5.7) krever bruk av ACS reagens klasse isopropylalkohol (IPA).
- Utvikling av positive-tone PMMA15: forberede en 100-mL kanne med 3:1 løsning av IPA:methyl isobutyl-keton (MIBK). Plasser begeret i et bad Sirkulator ved 0 ° C (en isbadet ved 0 ° C er et billigere alternativ) og vent til temperaturen er utlignet. Grab TEM chip med et par pinsett og forsiktig røre det i kalde løsningen for 30 s. Fortsett med trinn 5.4.
- Utvikle negativ-tone PMMA16: forsiktig rør TEM chip i MIBK ved romtemperatur (24 ° C) i 2 min. overføring prøven til en aceton og rør for 3 min. gå videre med trinn 5.4.
- Utvikling av HSQ13: rør TEM chip i en "Salt" deionisert vann løsning, som inneholder 1 wt % NaOH og 4 wt % NaCl, for 4 min på 24 ° C. Rør chip i ren deionisert vann i 2 minutter (å skylle av den salte utvikleren). Fortsett med trinn 5.4.
- Dypp TEM chip i ACS reagens klasse IPA og forsiktig røre det for 30 s.
- Raskt plassere TEM chip på de spesielle 2" Si wafer vist i figur 3A. Kontroller at TEM chip er alltid våt med IPA under overføringen. Etter ca 2-3 min, Lukk CPD wafer holderen forsamlingen avbildet i figur 3B. La hele enheten soaking i ACS reagens karakter IPA for ytterligere 15 min helt nedsenket i IPA.
- Raskt overføre komplett CPD wafer holderen samlingen til en andre beholder med fersk ACS reagens grade IPA og la den i 15 min helt nedsenket i IPA.
- Overføre samlingen CPD wafer holderen til CPD instrument prosessen chamber (hele tiden TEM chip skal totalt oppslukt IPA). Kjør CPD prosessen etter instrumentets bruksanvisningen.
Figur 3 : Interne løsning for dehydrering av TEM chips i CPD standard 2" wafer innehaver. (A) skjematisk sideutsikt over TEM chip på en spesiell 2" Si wafer med et lite hull boret i center (ca 500 μm i diameter) for å tillate flytende. Kjeks passer i en CPD standard 2" wafer holder levert av CPD systemprodusenten. (B) en andre spesielle Si wafer omslutter TEM chip, dermed redusere turbulente flyt under CPD prosessen. I A og B CPD wafer holderen er totalt oppslukt i ACS reagens klasse IPA. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Representative Results
Figur 4 viser litografisk oppskrifter på positiv tone PMMA (motstå fjernet fra utsatte områder etter utvikling) og negative-tone PMMA (motstå fjernet fra ueksponerte områder). TEM windows bestod av ca 30 nm tykk PMMA motstå for positiv tone PMMA (15 nm tykke for negative-tone PMMA) spin kastet på en 5 nm tykk syndx membran. En tynn metallisk film (10 nm AuPd over 5 nm Ti) ble avsatt etter utviklingen av positiv tone PMMA å forbedre kontrasten i STEM bildebehandling. For positiv tone PMMA gjennomsnittlig minste isolert funksjonen er 2,5 ± 0,7 nm (figur 4C, 4 D), mens den minste pitch mønsteret er 17,5 nm (figur 4F). For negative-tone PMMA gjennomsnittlig minste isolert funksjonen er 1,7 ± 0,5 nm (figur 4G), mens den minste pitch mønsteret er 10,7 nm (figur 4J).
Figur 4 : Avvik-korrigert elektron strålen litografi av positive og negative-tone PMMA. (En tynn film av 10 nm AuPd over 5 nm Ti ble avsatt på alle positiv tone PMMA mønstre på figur.) (A) SEM bilde av vilkårlig mønstre i positiv tone PMMA. (B) TEM bilde av vilkårlig mønstre i negativ-tone PMMA. (C, D) SEM bilder av de minste mønstret hull i positiv tone PMMA, med gjennomsnittlig hull diameter på 2,5 ± 0,7 nm. (E, F) SEM bilder av hull matriser definert på positiv tone PMMA med et mellomrom på 21,5 nm (E) og 17,5 nm (F). (G, H) TEM bilder av pilar matriser i negativ-tone PMMA med 20 nm pitch og gjennomsnittlig pilar diameter på 1,7 ± 0,5 nm (G) og 1,8 ± 0,5 nm (H). (I, J) TEM bilder av negative-tone PMMA pilar matriser av 15.2 og 10.7 nm pitch, henholdsvis. Alle skala barer er 40 nm. Dette tallet er gjengitt fra Manfrinato, V.R., Stein, A., Zhang, L., Nam, C.-Y., Yager, K.G., Stach, EA og svart, CT Aberration-Corrected elektron strålen litografi i en Nanometer lengde skala. Nano Lett. 17 (8), 4562-4567 (2017). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Figur 5 viser mønstrene definert på HSQ motstå. Vinduet TEM brukes for HSQ litografi bestod av ca 10 nm tykk HSQ motstå spin kastet på en 27 nm tykk Si membran. Etter eksponering og motstå utvikling, 3-4 nm for ultratynne Si laget i HSQ-fri regioner (ueksponerte områder) i vinduet ble fjernet induktiv kombinert plasma (ICP) etsning bruke en blanding av 50 sccm HBr og 20 sccm Cl2 gasser til et kammer trykk 10 mT (partiskhet og ICP makt 60 W og 250 W, henholdsvis). Figur 5A består av fire rader av korte vertikale linjer. Øvre to rader ble utsatt med en linje dose gikk eksponentielt fra 2 til 120 nC/cm (0 nm designet bredde for disse linjene). De nederst to radene ble utsatt med en området dose gikk eksponentielt fra 3000 til 60.000 μC/cm2 (5 nm bredt og 200 nm lenge designet rektangler). Figur 5B er et zoomet bilde i midten regionen i den nederste raden i figur 5A. De to venstre, fire sentrum og de fire høyre linjene ble utsatt med en området dose av 23,300, 27 300 kroner og 32 000 μC/cm2, henholdsvis. Fire center linjene har en gjennomsnittlig målt bredde på 7 nm.
Figur 5 : Avvik-korrigert elektron strålen litografi av HSQ motstå. (Vinduet TEM brukes i dette tallet var laget av 27 nm-tykk Si. Etter HSQ utvikling, ble induktiv kombinert plasma etsing brukt til å fjerne 3-4 nm i Si fra områder som ikke dekkes av HSQ.) (A) TEM bilde av fire rader av loddrette linjer utsatt med doser varierende eksponentielt fra 2 til 120 nC/cm (øverste to radene) og 3000 til 60.000 μC/cm2 (nederst to rader). Strålen trinn størrelsen var 0,5 nm for alle linjer. (B) forstørring TEM bilde av hovedområdet i den nederste raden i (A). Gruppen med 4 linjer i sentrum har et gjennomsnitt målt bredden på 7 nm og ble utsatt med en området dose av 27,300 μC/cm2. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Discussion
Det viktigste trinnet i protokollen fokuserer elektronstråle før eksponering. Dette er nødvendig for å oppnå høyeste oppløsningen mønstre. Når du utfører flere eksponeringer (f.eks når en TEM chip har flere vinduer og hver er blir mønster), er det viktig å refokusere strålen før hver eksponering i en avstand på ved mest 5 μm fra eksponering området. Protokollen inneholder også fremgangsmåten for å kontrollere strålen fokus før og etter eksponering ved to ekstreme posisjoner av området mønstre (øvre og nedre hjørner), som gjør en beslutning på om noen defocusing under mønstre, for eksempel skyldes et membranen er lokalt skrå i regionen mønstre.
Et annet viktig skritt i denne protokollen bruker kritisk punkt tørking (CPD) tørke prøver etter å utvikle den utsatte motstå mønstre. Uten dette trinnet vil ofte mønstre kollapse på grunn av høy størrelsesforhold mønstret strukturer (dvs. mønstret motstå lateral dimensjoner mindre enn tykkelse). De fleste CPD systemer leverer en standard 2" wafer holder. Men siden TEM chips er svært små og mønstret strukturer er ganske delikat, kan de bli skadet under CPD prosessen når den plasseres i holdere designet for større prøver. Figur 3 viser en intern løsning for CPD av TEM chips med en standard wafer holder. To wafere, med flyt-muliggjør hull på center, omslutter TEM chip og beskytte den mot turbulente flyt under CPD prosessen.
Bestemmelse av den optimale motstå filmen tykkelsen prøver å balansere konkurrerende krav. På den ene siden, det skal være så tynne som mulig å oppnå den høyeste oppløsningen og unngå mønster kollaps, men på den annen side, det skal være tykk nok for mønster overføre programmer som lift-off og etsning. Denne protokollen bruker 1% HSQ, som er den laveste fortynning kommersielt tilgjengelig og som ytterligere fortynning i laboratoriet anbefales ikke (vår erfaring viser at utvannet HSQ fører ofte til delvis crosslinking). Siden utvannet PMMA gir reproduserbar resultater, bruker imidlertid denne protokollen 1% for positiv tone PMMA (30 nm tykkelse) og 0,5% og 1% for negative tone (15 og 30 nm tykkelse, henholdsvis). Vi har funnet at positiv tone PMMA motstå ikke lide fra mønster kollaps som negative-tone PMMA, dermed bruk av tynnere tykkelse for negative tone som vist i tabell 1. I tillegg har negativ-tone PMMA ~ 50% tykkelse tap etter e-utsatt (og før utvikling), slik at siste tykkelsen på negative-tone PMMA er ~ 7 til 15 nm. (1,7 og 1,8 nm funksjonene fra Figur 4 har ca 7 nm motstå tykkelse, som er på grensen av mønster kollaps.) PMMA mønstre vises i Figur 4 brukte ikke en CPD trinn; men hvis anbefaler denne protokollen bruk av CPD etter utviklingen av PMMA mønstre. Derimot fant vi CPD å være kritisk for HSQ behandling skyldes at det ikke kan videre bli utvannet (for å oppnå tynnere tykkelse) og fordi tykkere HSQ mønstre er nødvendig for å bruke som en etsning maske (f.eks til etch silisium som vist i figur 5 ).
Positiv tone PMMA mønstre i Figur 4 ble belagt med en metallisk tynnfilm å øke kontrasten under bildebehandling. Støtter informasjon i arbeidet med Manfrinato et al. 1 viser at effekten av denne metallisk belegg på Justervesenet mønstre er ubetydelig. Tilsvarende anser vi at resultatene som vises i figur 5 for HSQ motstå ikke stole drastisk på den spesielle valget av TEM vinduet struktur basert på ultratynne tykkelsen på underliggende Si lag.
Best av vår kunnskap er alle målene som er beskrevet i delen representant resultater for positive og negative tone PMMA1 (Figur 4) de minste funksjonene rapportert i litteraturen hittil1,7 , 12 , 16 , 17. Manfrinato et al. 1 viste også sub-5 nm mønsteret overføringen fra motstå til et mål materiale, ved hjelp av konvensjonelle metall lift-off (for positiv tone PMMA) og sekvensiell infiltrasjon syntese18 av ZnO (for negative-tone PMMA). Resultatene som vises i figur 5 for HSQ er ikke det minste rapporterte funksjoner7. Men denne protokollen er nyttig for å få reproduserbar funksjoner i HSQ ved oppløsningene bedre enn 10 nm, og viser ett siffer mønstre av silisium strukturer.
Protokollen presenteres her beskriver en prosess for mønstre vilkårlig strukturer med enkelt siffer nanometer oppløsning bruker konvensjonelle elektronstråle motstår PMMA og HSQ. I tillegg viser resultatene som vises her og i Ref. 1 at slike mønstre kan overføres med høy kvalitet til en mål materiale til valg.
Disclosures
Forfatterne ikke avsløre.
Acknowledgments
Denne forskningen brukt ressurser av Center for Funksjonell nanomaterialer, som er en USA DOE kontoret av vitenskap anlegget, ved Brookhaven National Laboratory under Kontraktnr. DE-SC0012704.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Plasma asher | Plasma Etch | PE-75 | Located in class 100 cleanroom |
| Silicon Nitride 5 nm thick TEM Windows (9 SMALL Windows) | TEM windows.com | SN100-A05Q33A | |
| TEM chip holder for resist coating | Home made | ||
| 27 nm thick c-Si TEM Windows | TEMwindows.com | Custom order | |
| A2 950K PMMA diluted in anisole to 0.5-1.0% by weight | MicroChem | M230002 | |
| HSQ (1% solids XR-1541) e-beam resist in MIBK | Dow Corning | XR-1541-001 | |
| Spinner | Reynolds Tech | ReynoldsTech Flo-Spin system | Located in class 100 cleanroom |
| Hot plate | Brewer Science | CEE 1300X | Located in class 100 cleanroom |
| Spectral reflectometer | Filmetrics | F20 | Located in class 1000 cleanroom |
| Bath circulator | Thermo Scientific | Neslab RTE 740 | Located in class 100 cleanroom |
| Optical microscope | Nikon | Eclipse L200N | Located in class 1000 cleanroom |
| MIBK/IPA 1:3 developer | MicroChem | M089025 | |
| Sodium hydroxide | Sigma-Aldrich | 221465 | |
| Sodium chloride | Sigma-Aldrich | 31434 | |
| Isopropyl Alcohol, ACS Reagent Grade | Fisher Scientific | MK303202 | |
| TEM chip holder for critical point drying | Home made | ||
| Critical point drying system | Tousimis | Autosamdri-815B, Series C | Located in class 100 cleanroom |
| Aberration-corrected STEM | Hitachi | HD 2700C | |
| Pattern generation system | JC Nabity Lithography Systems | NPGS v9 | |
| Scanning Electron Microscope (SEM) | Hitachi | S-4800 | |
| Reactive ion etcher | Oxford Instruments | Plasmalab 100 | Located in class 1000 cleanroom |
References
- Manfrinato, V. R., Stein, A., Zhang, L., Nam, C. Y., Yager, K. G., Stach, E. A., Black, C. T. Aberration-Corrected Electron Beam Lithography at the One Nanometer Length Scale. Nano Letters. 17 (8), 4562-4567 (2017).
- Chen, W., Ahmed, H. Fabrication of 5-7 nm wide etched lines in silicon using 100 keV electron-beam lithography and polymethylmethacrylate resist. Applied Physics Letters. 62 (13), 1499-1501 (1993).
- Vieu, C., Carcenac, F., Pepin, A., Chen, Y., Mejias, M., Lebib, A., Manin-Ferlazzo, L., Couraud, L., Launois, H. Electron beam lithography: resolution limits and applications. Applied Surface Science. 164, 111-117 (2000).
- Hu, W., Sarveswaran, K., Lieberman, M., Bernsteina, G. H. Sub-10 nm electron beam lithography using cold development of poly(methylmethacrylate). Journal of Vacuum Science & Technology B. 22 (4), 1711-1716 (2004).
- Chen, Y. Nanofabrication by electron beam lithography and its applications: A review. Microelectronic Engineering. 135, 57-72 (2015).
- Jiang, N. On the spatial resolution limit of direct-write electron beam lithography. Microelectronic Engineering. 168, 41-44 (2017).
- Manfrinato, V. R., Zhang, L., Su, D., Duan, H., Hobbs, R. G., Stach, E. A., Berggren, K. K. Resolution Limits of Electron-Beam Lithography toward the Atomic Scale. Nano Letters. 13 (4), 1555-1558 (2013).
- Isaacson, M., Muray, A. In situ vaporization of very low molecular weight resists using 1/2 nm diameter electron beams. Journal of Vacuum Science & Technology B. 19 (4), 1117-1120 (1981).
- van Dorp, W. F., van Someren, B., Hagen, C. W., Kruit, P. Approaching the Resolution Limit of Nanometer-Scale Electron Beam-Induced Deposition. Nano Letters. 5 (7), 1303-1307 (2005).
- Fuechsle, M., Miwa, J. A., Mahapatra, S., Ryu, H., Lee, S., Warschkow, O., Hollenberg, L. C. L., Klimeck, G., Simmons, M. Y. A single-atom transistor. Nature Nanotechnology. 7 (4), 242-246 (2012).
- Randall, J. N., Lyding, J. W., Schmucker, S., Von Ehr, J. R., Ballard, J., Saini, R., Xu, H., Ding, Y. Atomic precision lithography on Si. Journal of Vacuum Science & Technology B. 27 (6), 2764-2768 (2009).
- Arjmandi, N., Lagae, L., Borghs, G. Enhanced resolution of poly(methyl methacrylate) electron resist by thermal processing. Journal of Vacuum Science & Technology B. 27 (4), 1915-1918 (2009).
- Yang, J. K. W., Berggren, K. K. Using high-contrast salty development of hydrogen silsesquioxane for sub-10-nm half-pitch lithography. Journal of Vacuum Science & Technology B. 25 (6), 2025-2029 (2007).
- Lin, J. A., Cowley, J. M. Calibration of the operating parameters for an HB5 STEM instrument. Ultramicroscopy. 19 (1), 31-42 (1986).
- Cord, B., Lutkenhaus, J., Berggren, K. K. Optimal temperature for development of poly(methylmethacrylate). Journal of Vacuum Science & Technology B. 25 (6), 2013-2016 (2007).
- Duan, H. G., Winston, D., Yang, J. K. W., Cord, B. M., Manfrinato, V. R., Berggren, K. K. Sub-10-nm half-pitch electron-beam lithography by using poly(methyl methacrylate) as a negative resist. Journal of Vacuum Science & Technology B. 28 (6), C6C58-C6C62 (2010).
- Dial, O., Cheng, C. C., Scherer, A. Fabrication of high-density nanostructures by electron beam lithography. Journal of Vacuum Science & Technology B. 16 (6), 3887-3890 (1998).
- Kamcev, J., Germack, D. S., Nykypanchuk, D., Grubbs, R. B., Nam, C. Y., Black, C. T. Chemically Enhancing Block Copolymers for Block-Selective Synthesis of Self-Assembled Metal Oxide Nanostructures. ACS Nano. 7 (1), 339-346 (2013).
