Tek basamaklı nanometre elektron ışını litografi bir sapma düzeltilmiş tarama transmisyon elektron mikroskobu ile

Bu protokol, pozlama aracı olarak taramalı iletim elektron mikroskobu veya STEM kullanarak iki ortak elektron ışınına dirençli tek haneli nanometre çözünürlüğe sahip desenlerin tanımlanması için kılavuz sağlar. Bu protokolde sapma düzeltilmiş bir STEM kullanımı, tek nanometre çözünürlüğe sahip litografik özelliklerin rutin desenlemesine olanak sağlar. Çok özel ve pahalı araçlar olsa da, bu araçlar bazen ücretsiz kullanım için kullanılabilir.

Bu protokolde açıklanan teknikler, nanoölçekli deseni çeşitli malzemelere aktarmak için kullanılabilir. Böylece, tek haneli nanometre çözünürlükte yeni cihazların imalatı nı etkinleştirin. Gösteri, Fonksiyonel Nanomalzemeler Merkezi'nde çalışan bir öğrenci olan Na Li olacak.

Başlamak için silikon tutucunun merkezinden yaklaşık olarak eşit uzaklıkta ve TEM çipinin çapından biraz daha az ayrılmış çift taraflı karbon bandı iki şerit yerleştirin. Yapışkan mukavemetlerini azaltmak ve silikon tutucudan çıkarKen hassas TEM çipini kırmamak için şeritleri izopropil alkolle durula. TEM çipini silikon tutucuya monte ederek karbon bant şeritlerine sadece iki zıt kenardan bağlı olduğundan emin olun.

HSQ direncini döndürmek için silikon tutucuyu spinner chuck'a monte edin ve TEM penceresinin merkezini yaklaşık olarak spinner rotor merkeziyle hizala. Bir pipet kullanarak, tüm TEM penceresini bir damla HSQ ile kaplayın. Kullanılan direnenre bağlı olarak, metin protokolünde gösterilen spin kaplama ve pişirme parametrelerini takip edin.

Spin kaplamayı takiben TEM çipini silikon tutucudan dikkatlice çıkarın. Optik mikroskop kullanarak TEM penceresi üzerinden dirençli tekdüzeliği inceleyin. Film burada gösterildiği gibi membranın orta bölgesinde homojen ise, bir sonraki adıma geçin.

Aksi takdirde, taze bir TEM penceresinde rezes kaplama işlemini tekrarlayın. RESIST kaplı TEM çipini STEM numune tutucuya monte edin. Direnç vakum arabiriminin gelen Kirişe karşı olduğundan emin olun.

Işın en iyi şekilde numunenin en üstüne odaklandığından. Ayrıca, TEM penceresinin kenarlarının STEM aşamasının X ve Y ekseni ile yaklaşık olarak hizalandığından emin olun. Bu, TEM penceresine gezinmeyi kolaylaştıracaktır.

Şimdi, TEM çipini mikroskoba yükleyin ve numune odasındaki kirleri azaltmak için bir gecede pompalayın. Ertesi gün, kazara maruz kalmamak için ışın TEM penceresinin merkezinden 100 mikrondan fazla olacak şekilde sahne koordinatlarını hareket ettirin. Kök sonda ışını akımını 34 pikoam ve ışın enerjisini 200 kiloluk elektronvolta ayarlayın.

Bu mikroskopta beş mikroamptan oluşan bir emisyon akımı 34 pikoamp'lık bir sonda ışını akımına eşdeğerdir. Kırınım modu görüntülemede, büyütmeyi ışın odak dışında 30.000 kez ayarlayın. Bu da TEM penceresinin kenarını bulmayı kolaylaştırır.

Kırınım modu sabit bir ışın, z-kontrast modu ve orta açı açılı açısal doğrudan alan dedektörü ile karakterizedir. Daha hızlı olduğu için kırınım modunu kullanıyoruz. Işın herhangi bir görüntü oluşturmak için taranmış olması gerekmez beri.

Kırınım görüntüsünde pencerenin bir kenarı gözlenene kadar TEM penceresine doğru ilerleyin. Ardından pencere kenarları boyunca ilerleyin ve TEM penceresinin dört köşesinin X ve Y koordinatlarını kaydedin. Bu alıştırmada her pencerenin kaydedilmiş koordinatları bu slaytta gösterilir.

Son pencere köşesinde büyütmeyi 50,000 katına çıkarır ve kırınım deseni yönünün kesişmesi gözlenene kadar sahne z koordinatını hareket ettirerek pencere zarına kaba netleme yapar. Daha sonra, objektif lens akımını ayarlayarak ince odaklama gerçekleştirin. Şimdi, büyütmeyi 180,000 katına yükseltin.

Pencere zarının sapma düzeltilmiş kırınım görüntüsünü elde etmek için odak, damgalama ve sapma düzeltme ayarlarını ayarlayın. Bu odaklama yöntemi Ronchigram yöntemi olarak bilinir. Sahneyi hareket ettirirken direnmenin kazara maruz kalmasını önlemek için kiriş kapısı valfini kapatın.

Işın akımının 34 pikoamp ve büyütmenin 180,000 kez olduğunu doğrulayın. Sahne yi hareket ettiresi için önceden kaydedilmiş pencere köşe koordinatlarını kullanın, böylece görüş merkezi alanı pencerenin merkezinden 5 mikron uzaktadır. Bu alıştırmada, bu konum slayttaki A noktasıyla temsil edilir.

Ronchigram yöntemini kullanarak ışın kapısı vanasını açın ve bu noktada odaklanın. Sonra, ışın kapısı vanasını kapatın. TEM penceresinin ortasına görüş alanı yerleştirmek için sahneyi hareket ettirin.

Büyütmeyi 18,000 kez değiştirin. Şimdi, desen jeneratörü kullanıcı arabiriminin NPGS komutunu tıklayarak ışın kontrolünü desen jeneratör sistemine aktarın ve ışını desen alanından herhangi bir yere yerleştirin. Burada, sağ üst köşede dac artı 10 artı 10 komutu ile elde edilir kullanılır.

İşlem Çalıştır Dosyası komutunu tıklattığınızda, desen jeneratör ülü bilgisayarın boşluk çubuğu depresif olduğunda ancak henüz basmadığında gerçekleşen sistemi pozlamaya hazır hale getiren sistem ayarlar. İlk ve son ışın pozisyonlarında direnmeyi aşırı maruz bırakmamak için aşağıdaki eylemleri hızlı bir şekilde gerçekleştirmek çok önemlidir. Kapı vanasını açın ve ışın kırınım deseni görüntüsünü gözlemleyerek doğrulayın.

Işın ilk ışın pozisyonunda odak olup olmadığını. Deseni ortaya çıkar. Pozlama tamamlandığında.

Kırınım deseni görüntüsünün son ışın konumunda odakta kalıp kalabileceğini kontrol edin. Son olarak, kapı vanasını kapatın ve TEM çipini STEM'den çıkarın. HSQ'yu geliştirmek için TEM çipini %1 ağırlıkta sodyum hidroksit ve %4 ağırlıkta sodyum klorür içeren tuzlu deiyonize su çözeltisinde 24 santigrat derecede dört dakika karıştırın.

Sonra tuzlu geliştirici kapalı durulamak için iki dakika boyunca saf deiyonize suda çip karıştırın. TEM çipini ACS reaktif sınıfı IPA'ya batırın ve 30 saniye hafifçe karıştırın. TEM çipini özel bir iki inçlik silikon gofret üzerine hızla yerleştirin.

Transfer sırasında TEM çipinin IPA ile her zaman ıslak olduğundan emin olun. Yaklaşık 2-3 dakika sonra, metin protokolünde diyagramlı olarak kritik nokta kurutma veya CPD gofret tutucu montajKapatın. Tüm üniteyi ACS reaktif sınıfı IPA'da 15 dakika daha bekletin.

Tüm CPD gofret tutucu tertibatını taze ACS reaktif sınıfı IPA içeren ikinci bir konteynere hızlı bir şekilde aktarın ve IPA'ya tamamen batırılmış 15 dakika daha bekletin. Şimdi CPD gofret tutucu montajını CPD enstrüman işlem odasına aktarın. TEM çipi her zaman TAMAMEN IPA'ya daldırılmalıdır.

CpD işlemini enstrümanın çalışma yönergelerini izleyerek çalıştırın. Pozlama ve HSQ geliştirmeye karşı koyduktan sonra, pencerenin maruz kalan tabakasındaki ultra ince silikon tabakasının 3-4 nanometreendüktif birleştirilmiş plazma gravürtarafından çıkarıldı. HSQ'nun orta bölgesinin detaylarını gözlemleyerek direniyor.

Dört çizgiyedi nanometre ortalama ölçülen genişliği ne olduğunu ortaya koymaktadır. Burada en küçük desen deliklerinin ve pozitif ton PMMA'nın elektro mikroskopi görüntüleri gösterilmiştir. Ortalama en küçük izole özelliği 2,5 artı veya eksi 0,7 nanometredir.

En küçük perde deseni 17.5 nanometre iken. Sarı ölçekli çubuk kırk nanometredir. Negatif ton PMMA sonuçları burada gösterilmiştir.

Ortalama en küçük izole özelliği 1,7 artı veya eksi 0,5 nanometredir. En küçük perde deseni 10.7 nanometre iken. Yine, sarı ölçekli çubuk kırk nanometre.

Bu protokol, konvansiyonel elektron elektron ışını pmma ve HSQ dirençli tek haneli nanometre çözünürlüğü ile anormal yapıları desenleme için bir süreç açıklar. En yüksek çözünürlük desenleme elde etmek ve herhangi bir defokus desenleme sırasında meydana olup olmadığını belirlemek için maruz kalma öncesi ve sonrası elektron ışını odaklanmak için önemlidir. Geliştirdikten sonra kritik nokta kuruması kullanımı da desen yapıların en yüksek varyasyon nedeniyle desen çökmesini önlemek için önemlidir.

Olumlu ve negatif ton PMMA sonuçları literatürdeki en küçük özelliklerdir. HSQ sonuçları en küçük değildir ancak bu protokol HSQ'da tekrarlanabilir 10 nanometre özelliklerinin elde edilmesini sağlar ve silikon yapıların tek basamaklı desenli desenlerini gösterir. Ayrıca daha önce yayınlanmış çalışmalarla uyum içinde bu sonuçlar, bu tür örüntülerin yüksek sadakatle tercih edilen bir hedef materyale aktarılabilen bir sonuç olduğunu göstermektedir.