JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

موحد النانوية الحجم يمكن إزالة التقلبات في أبعاد الاتصال حفرة نمط في بولي (ميتاكريليت الميثيل) أفلام (PMMA) مقاومة للضوء عن طريق شعاع الالكترون (شعاع E) الطباعة الحجرية. وتنطوي العملية على مجازاته كهرباء لمركز ودائع النانوية في ثقوب الاتصال، تليها إنحسر مقاومة للضوء والخطوات البلازما والرطب الحفر.

Abstract

متعدد الأنماط نانو ملفقة مع الأشعة فوق البنفسجية الشديد (فوق البنفسجي) أو شعاع الإلكترون (E-شعاع) الطباعة الحجرية معرض التغيرات غير المتوقعة في حجم. ويعزى هذا الاختلاف إلى تقلبات إحصائية في عدد الفوتونات / الإلكترونات التوصل إلى نانو منطقة معينة الناشئة من النار الضوضاء (SN). وSN يختلف عكسيا مع الجذر التربيعي لعدد من الفوتونات / الإلكترونات. لجرعة ثابتة، وSN هو أكبر في فوق البنفسجي وE-شعاع lithographies من ل(193 نانومتر) الطباعة الحجرية الضوئية التقليدية. يتم الجمع بين من أسفل إلى أعلى والزخرفة من أعلى إلى أسفل النهج للحد من آثار الضوضاء النار في الزخرفة نانو حفرة. على وجه التحديد، وأميني سيلاني السطحي تجميع الذاتي على رقاقة السيليكون التي تدور في وقت لاحق المغلفة مع فيلم 100 نيوتن متر من مقاوم الضوء شعاع E أساس PMMA. التعرض لشعاع E وتطور لاحق كشف الفيلم بالسطح الكامنة في قيعان من الثقوب. غمس رقاقة في تعليق سالبة الشحنة، وتوج سترات، 20 نانومتر زالنانوية القديمة (GNP) ودائع جسيم واحد في حفرة. يتعرض موجبة فيلم السطحي في حفرة مسارات تحويل كهربية على جسيمات متناهية الصغر سالبة الشحنة إلى وسط حفرة مكشوفة، الذي يحدد بشكل دائم التسجيل الموضعية. بعد ذلك، عن طريق التسخين بالقرب من درجة حرارة التحول الزجاجي من البوليمر مقاومة للضوء، الفيلم مقاومة للضوء إعادة تدفق ويجتاح النانوية. هذه العملية تقوم بمسح الثقوب تتأثر SN لكن يترك الناتج القومي الإجمالي المودعة في مكان مغلق من قبل كهرباء قوية ملزمة. العلاج مع البلازما الأكسجين تكشف الناتج القومي الإجمالي من الحفر طبقة رقيقة من مقاومة للضوء. الرطب فإن النقش الناتج القومي الإجمالي تتعرض بمحلول مكون من أنا 2 / KI ينتج الثقوب موحدة تقع في وسط المسافات البادئة نمط بواسطة البريد شعاع الطباعة الحجرية. قدمت التجارب تظهر أن النهج يقلل من التباين في حجم الثقوب التي تسببها SN من 35٪ إلى أقل من 10٪. يمتد أسلوب حدود الزخرفة من الثقوب الترانزستور اتصال لأقل من 20 نانومتر.

Introduction

النمو المتسارع في السلطة الحسابية، كما كميا بواسطة قانون مور 1 و 2 (1)، هو نتيجة للإنجازات تقدمية في الطباعة الحجرية الضوئية. في هذه التقنية الزخرفة من أعلى إلى أسفل، والقرار قابل للتحقيق، R، تعطى من قبل المعروفة رالي نظرية 3:

figure-introduction-453

هنا، λ وNA هي طول الموجة الضوء والفتحة العددية، على التوالي. لاحظ أن NA = η · sinθ، حيث η هو مؤشر الانكسار من الوسط بين العدسة والرقاقة. θ = تان -1 (د / 2L) لقطر، د، العدسة، والمسافة، ل، بين مركز العدسة والرقاقة. على مدى السنوات الخمسين الماضية، تحسنت قرار معدني من خلال استخدام (أ) مصدر الضوءالصورة، بما في ذلك أشعة الليزر الهيجان، مع موجات الأشعة فوق البنفسجية أصغر تدريجيا. (ب) تصاميم بصرية ذكية تستخدم أقنعة مرحلة التحول 4؛ و (ج) أعلى NA. لتعرض في (η = 1) الهواء، NA هو دائما أقل من وحدة وطنية، ولكن عن طريق إدخال السائل مع η> 1، مثل المياه 5، بين العدسة ويفر، NA يمكن أن تكون مرتفعة أعلى من 1، وبالتالي تحسين القرار من الطباعة الحجرية الغمر. مسارات قابلة للحياة إلى عقدة 20 نانومتر وخارجها وتشمل حاليا مصادر الأشعة فوق البنفسجية القصوى (λ = 13 نانومتر) أو تقنيات الزخرفة باستخدام معالجة مزدوجة ورباعية معقدة من مقاومة للضوء متعدد الطبقات 6 و 7.

في موازين نانومتر طول، وتقلبات الإحصائية، والناجمة عن النار الضوضاء (SN)، في عدد من الفوتونات وصوله ضمن سبب الاختلاف نانو المنطقة في أبعاد lithogra أنماط phic. وهذه الآثار هي أكثر وضوحا مع التعرض للضوء فوق البنفسجي ذات الطاقة العالية وأشعة E، الأنظمة التي تحتاج أوامر من حجم أقل الفوتونات / الجزيئات مقارنة مع الطباعة الحجرية الضوئية العادية 8. مفرط الحساسية تضخيم كيميائيا (مع كفاءة الكم> 1) مقاومات الضوء أيضا إدخال وSN الكيميائية الناجمة عن الاختلاف في عدد الجزيئات photoreactive في nanoregions تتعرض 9 و 10. أقل مقاومات الضوء الحساسية التي تحتاج إلى التعرض أطول قمع هذه الآثار، ولكنها أيضا تقليل الإنتاجية.

على المستوى الجزيئي، وربما يتم تخفيض باستخدام المقاومات الجزيئية 11 مساهمة في خط حافة خشونة من توزيع حجم الجزيئية الكامنة للبوليمرات مقاومة للضوء. وهذا نهج مكمل لهذه المعالجة من أعلى إلى أسفل النانو الزخرفة هو استخدام أساليب من أسفل إلى أعلى 12،الصورة = "XREF"> 13 التي تعتمد بشكل خاص على إخراج التجميع الذاتي (DSA) من البوليمرات diblock 14. قدرة هذه العمليات لتوجيه التنوي وخلق تباعد غير موحدة بين أنماط المطلوب، مثل الثقوب أو خطوط، لا يزال تحديا. توزيع حجم المكونات الجزيئية 15، 16 يحد أيضا على نطاق والعائد من تصنيع 17، 18. مشاكل مماثلة تحد microcontact الطباعة النانوية في الطباعة الحجرية الناعمة (19).

تقدم هذه الورقة دراسات نهج الهجين الجديد (الشكل 1) التي تجمع بين أعلى إلى أسفل إسقاط الطباعة الحجرية التقليدية مع توجه كهربية التجميع الذاتي للحد من تأثير SN / خط حافة خشونة (لير) 20. موجبة مجموعات أمين على تجميعها النفس الطبقات الوحيدة (صواريخ سام) ن - (2-aminoethyl)ويتعرض -11-أمينو-undecyl-ميثوكسي سيلاني (AATMS) الكامنة وراء الفيلم PMMA بعد التطوير. الفيلم مقاومة للضوء سالبة الشحنة من PMMA كهربية مداخل سلبا تهمة الجسيمات النانوية الذهبية (الناتج القومي الإجمالي)، وتوج مع سترات، 21-24 في ثقوب المتضررة SN 25. إعادة تدفق مقاومة للضوء PMMA يجتاح النانوية predeposited في الفيلم.

figure-introduction-4263
الشكل 1: تمثيل تخطيطي للاستراتيجية لإزالة آثار طلقة الضوضاء وخط حافة خشونة لالزخرفة من الثقوب الاتصال باستخدام مصادر القدرة النووية من حجم الدقيق. هنا، والبعد الحاسم (CD) هو القطر المطلوب من الثقوب. النهج (الخطوة 1) يبدأ إيداع أحادي الطبقة الذاتي تجميعها (SAM) من جزيء سيلاني تحمل مجموعات أمين موجبة على الأمواج أكسيدالآس رقاقة السيليكون. بعد ذلك، يتم استخدام شعاع E الطباعة الحجرية إلى نمط الثقوب (الخطوات 2 و 3) في PMMA فيلم مقاومة للضوء، وطبقة زرقاء، الذي يولد النار الضوضاء، كما هو موضح في أقحم SEM صورة. الطباعة الحجرية تكشف المجموعات أمين في الجزء السفلي من الثقوب. الخطوة 4 تستلزم مرحلة الترسيب المائي لسيطرة الحجم، المغطاة سترات (سالبة الشحنة) جزيئات الذهب (الناتج القومي الإجمالي) في الثقوب منقوشة lithographically باستخدام مجازاته كهرباء (EF). في الخطوة 5، تسخين ويفر إلى 100 درجة مئوية، وأقل درجة حرارة التحول الزجاجي من PMMA، 110 درجة مئوية، يسبب إنحسر من مقاوم الضوء حول الجسيمات النانوية أودعت مسبقا. النقش مضافين PMMA مع البلازما الأكسجين (الخطوة 6) يفضح الناتج القومي الإجمالي، ولاحق الرطب الحفر (اليود) من الجسيمات يتعرض (الخطوة 7) يخلق الثقوب المقابلة لحجم الناتج القومي الإجمالي. عندما يقترن مع رد الفعل ايون / الرطب الحفر، فمن الممكن لنقل نمط ثقب في الواقي الضوئي للشافي 2 (الخطوة 8) 31. إعادةطبع بإذن من المرجع 20. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

التفاعل الكهربائي بين الناتج القومي الإجمالي اتهم معاكس ومجموعات أمين على الركيزة يمنع النزوح من الناتج القومي الإجمالي من موقع ملزم. تحتفظ الخطوة إنحسر الموقع النسبي من الناتج القومي الإجمالي ولكن يمحو الثقوب وآثار SN / لير. بلازما / خطوات النقش الرطب تتجدد الثقوب التي لديها حجم الناتج القومي الإجمالي. رد الفعل ايون النقش بتحويل نمط لشافي 2 طبقات بجد قناع. والطريقة تعتمد على استخدام أكثر توحيدا النانوية الحجم من nanohole نمط (NH)، كما أعرب عن الانحراف المعياري، σ، بحيث σ الناتج القومي الإجمالي <σ NH. ويركز هذا التقرير على الخطوات (4 و 5 هو موضح في الشكل رقم 1) التي تنطوي على ترسب الجسيمات النانوية من التشتت وإنحسر من مقاومة للضوء من حولهم لتقييم مزايا وقيود هذه الطريقة. كلا الخطوات هي، من حيث المبدأ، قابلة للركائز أكبر، لا تتطلب تعديلات واسعة النطاق في التدفق الحالي للإنتاج الدوائر المتكاملة الحديثة على رقائق.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

1. Derivatize وتوصيف سطح رقائق السيليكون

  1. تنظيف السطح من رقائق باستخدام هيئة الإذاعة الأمريكية (RCA) محاليل التنظيف SC1 وSC2.
  2. إعداد SC1 وSC2 عن طريق خلط volumetrically المواد الكيميائية التالية:
    SC1: H 2 O 2: NH 4 OH: H 2 O = 1: 1: 5 ت / ت وSC2: H 2 O 2: حمض الهيدروكلوريك: H 2 O = 1: 1: 5 ت / ت.
    1. تزج الرقاقة في SC1 لمدة 10 دقيقة عند 70 درجة مئوية، ثم قم بإجراء غسل الماء منزوع الأيونات.
    2. اتباع بروتوكول مماثل لSC2 (10 دقيقة عند 70 درجة مئوية، تليها يغسل).
      ملاحظة: إجراء التنظيف يزيل الشوائب العضوية والأيونية ويولد مجموعة silanol على سطح أكسيد السيليكون من رقائق السيليكون.
  3. Derivatize أسطح رقائق السيليكون مع AATMS
    1. احتضان رقاقة السيليكون تنظيفها في 0.05 M AATMS (المعد في دالتولوين راي) في 80 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة. يصوتن لمدة 5 دقائق في sonicator 100 واط في درجة حرارة الغرفة في التولوين النقي لمدة 5 دقائق وجاف في تيار من غاز النيتروجين.
  4. تميز أسطح رقائق السليكون derivatized
    1. قياس زاوية الاتصال باستخدام مقياس الزوايا ويماغيج البرمجيات 25.
    2. تحديد سمك من الأفلام باستخدام ellipsometer (وني الليزر مصدر الضوء، λ = 632.8 نانومتر، زاوية السقوط الثابتة من 70 درجة) 25.
    3. تقدير سطح التركيب العنصري التي كتبها أطياف الأشعة السينية الضوئية (XPS) 25.

2. شعاع E الزخرفة

  1. مقاومة للضوء تدور معطف (2٪ بولي (ميتاكريليت الميثيل (PMMA) في الأنيسول) على رقائق derivatized AATMS- في 4000 دورة في الدقيقة لمدة 60 ثانية.
  2. Prebake الفيلم على حرارة 180 درجة مئوية لمدة 120 ق حتى يجف الفيلم مقاومة للضوء.
  3. قياس مقاومة للضوء سماكة الفيلمباستخدام ellipsometer. تأكد من أن مصدر ضوء الليزر وني، λ = 632.8 نانومتر، وثابتة في زاوية حدوث 70 درجة. تحسين المرحلة عينة لتعظيم إشارة كاشف استخدام سطح عاكس مثل رقاقة السيليكون. استخدام برنامج قياس ellipsometer (GEMP) على جهاز كمبيوتر تعلق لقياس سمك الفيلم مقاومة للضوء. يجب أن يكون حوالي 100 نانومتر.
  4. التعرض شعاع E:
    1. نقل الرقاقة لغرفة عالية فراغ لاليجنر شعاع E.
    2. خلق نمط حفرة لعبة البوكر نقطة باستخدام شعاع الالكترون (30 كيلو فولت تسريع الجهد، 37 السلطة الفلسطينية شعاع الحالية) التي تمر عبر فتحة 10 ميكرون وتقديم جرعة 24 μC / سم 3.
    3. ضبط الملعب نمط والجرعة حسب الحاجة لإنتاج لعبة البوكر نقطة من نوع ثقب نمط من القطر المطلوب حفرة (80 نانومتر) والملعب (200 نانومتر).
    4. إزالة الرقاقة من غرفة شعاع E.
  5. تطوير النمط معدني:
    1. ابدأتطوير نمط في حل من إيسوبوتيل الميثيل كيتون / ايزوبروبيل (MIBK / IPA، 1: 3 (ت: ت)) لمدة 70 ثانية.
    2. الاستمرار في تطوير طريق الغمر في IPA لمدة 30 ثانية. استكمال تطوير طريق الغسيل في ماء منزوع الأيونات لمدة 30 ثانية. تجفيف رقاقة في تيار من غاز النيتروجين.

3. ترسب الناتج القومي الإجمالي في ثقوب نمط E-الحزم

ملاحظة: ترسب الناتج القومي الإجمالي في الثقوب منقوشة توظف طريقتين مختلفتين.

  1. تزج رقائق نمط مسبقا في حلول الناتج القومي الإجمالي (الطريقة 1).
    1. ترك العينة في المتوسط ​​تعليق الناتج القومي الإجمالي لمدة 24-48 ساعة، اعتمادا على حجم الناتج القومي الإجمالي وبأقطار من الثقوب. استخدام 20 نانومتر، المغطاة سترات الناتج القومي الإجمالي تعليق يحتوي على 7.0 × 10 11 مصادر القدرة النووية / مل.
      ملاحظة: يمكن للمرء أن توظيف حجم الناتج القومي الإجمالي 10-100 نانومتر، ومجموعة تركيز من 5.7 × 10 12 حتي 5،7 × 10 9 مصادر القدرة النووية / مل، على النحو المنصوص عليه تيد بيلا. لاحظ أن كثافة ترسب يطيعالقانون نشر ̴ (تثنية) 1/2، حيث التطوير ور هم معاملات نشر من الوقت جسيمات متناهية الصغر والترسيب، على التوالي (أي جسيمات أصغر يستغرق وقتا أقصر للترسيب، كما نوقش في اشارة 20، الشكل 2C).
  2. الناتج القومي الإجمالي رش دائع على رقائق نمط (أسلوب 2)
    1. إيداع الناتج القومي الإجمالي عن طريق التبخر، رش محلول من الناتج القومي الإجمالي على الركيزة المزخرفة، وضعت أفقيا. توجيه البخاخ باليد (الطريقة 2) بحيث يتم توجيه رذاذ عموديا على سطح الركيزة.
    2. رش كمية كافية من الحل تعليق لترطيب سطح الركيزة بأكمله.
      ملاحظة: قد يكون من الضروري لتمييع تعليق الناتج المحلي الإجمالي بحلول 10X لتجنب فرض النانوية متعددة في حفرة كبيرة.
    3. احتضان عينات على طبق ساخن الحفاظ على 30-35 درجة مئوية لإنتاج التبخر التي تسيطر عليها لمدة 10 دقيقة.
  3. بعد الترسيب (إما عن طريق الأسلوب1 أو أسلوب 2)، أقل ما يقال ultrasonicate (100 واط) العينات في الماء منزوع الأيونات لمدة 50 ق والجافة في تيار من غاز النيتروجين.

4. المجهر الإلكتروني التصوير

ملاحظة: هناك نوعان من الدراسات المعنية التقليدية من أعلى إلى أسفل ومستعرضة التصوير ووزارة شؤون المرأة.

  1. للأعلى إلى أسفل الصور ووزارة شؤون المرأة، استخدام شعاع E تسريع الجهد من 5 كيلو فولت في تيار ~ 300 أمبير لمنع الأضرار التي لحقت فيلم مقاومة للضوء.
    تحذير: إن أدنى جهد ممكن، والإعداد الحالي ضرورية للحد من سلسلة من ردود الفعل انفصال في مقاومة للضوء. هذه سلسلة من ردود الفعل انفصال تقلل من درجة حرارة التحول الزجاجي من البوليمر، مما يؤثر بدوره على درجة الحرارة التشغيلية للخطوة إنحسر مقاومة هو موضح أدناه.
  2. المقطع العرضي التصوير:
    1. تفل معطف 10 نانومتر من فيلم الذهب الكثيف فوق PMMA مقاومة للضوء لمنع الضرر ايون شعاع. استخدام الجا شعاع الأيون تعمل في 30 كيلو فولت و 93السلطة الفلسطينية لقطع طريق الثقوب. الحصول على المقطع العرضي الصور ووزارة شؤون المرأة عن طريق إمالة رقاقة من الوضع الأفقي الطبيعي لها.

5. إنحسر من PMMA الواقي حول الناتج القومي الإجمالي في ثقوب منقوشة

  1. تسخين ركائز نقوش على طبق ساخن في تي إنحسر (100 درجة مئوية) لمدة 3 دقائق، وهو أقل من المحددة مسبقا درجة حرارة التحول الزجاجي، تي ز (110 درجة مئوية)، من 950،000 جم / مول PMMA. كان معدل إنحسر لالبوليمر 1.7 ± 0.1 نانومتر / ثانية.
    الحذر: حدث أسرع بشكل ملحوظ إنحسر للمناطق نقوش التي تعرضت في السابق إلى شعاع E أثناء التصوير مع المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، ربما بسبب الانقسام من سلسلة العمود الفقري البوليمرية خلال التعرض لشعاع الالكترون، مما يؤدي إلى الحد من T ز. ويدعم هذه الملاحظة من قبل دراسات من Keymeulen وزملاء العمل، الذي أشار إلى أن التعرض للإشعاع الأشعة السينية تخفيض Tغرام من PMMA 26.

6. الغسل الجاف والرطب-حفر

  1. الجاف حفر لمدة كافية (55 ق) مع الأكسجين البلازما لفضح الناتج القومي الإجمالي مغطاة بغشاء رقيق من PMMA بعد إنحسر. رصد دقيق لمعدل PMMA النقش فيلم بوصفها وظيفة من الوقت باستخدام ellipsometer أو رقيقة رصد سمك الفيلم.
    ملاحظة: مدة الحفر قصيرة جدا قد لا يعرض الناتج القومي الإجمالي، في حين الحفر لفترة طويلة جدا من شأنه أن يزيل تماما الفيلم PMMA. 950 كيلو دالتون PMMA، كان معدل حفر 1.5 نانومتر / ثانية، مما يستدعي 55 ق من الوقت النقش.
  2. الناتج القومي الإجمالي الرطب حفر في الجزء السفلي من فتحات الاتصال بعد إنحسر باستخدام محلول اليود، التي تحتوي على 1.0 غرام من الكريستال اليود (I 2)، 4.0 غرام من يوديد البوتاسيوم (KI)، و 40 مل من الماء منزوع الأيونات، لمدة 10 دقيقة.
    ملاحظة: يوديد البوتاسيوم يحسن ذوبان اليود في حل ويسهل الحفر الذهب. رد فعل من الذهب مع اليود (2Au + I 2 → 2 AUI) تنتج الذهبيوديد، وهو قابل للذوبان بشكل طفيف في محلول مائي في درجة حرارة الغرفة.

7. حساب الجسيمات المهجرين، الكثافة، وملء جزء

  1. تحديد موقع مركز حفرة والناتج القومي الإجمالي النزوح:
    1. من جهة، رسم خطوط مستقيمة أفضل تناسب الأفقي والرأسي من خلال الصفوف والأعمدة من الثقوب، على التوالي، إلى مراكز الثقب الذي أنشئ في التقاطعات هذه السطور (الشكل 2A و 2B). تشمل 500+ ما لا يقل عن الثقوب في الحسابات.
    2. تحديد الموقف، ص، من كل جسيمات متناهية الصغر النسبي لمركز nanohole (أي تهجير) حيث تم إيداعه (الشكل 2B) يدويا.
  2. تحديد عدد الجسيمات مقابل رسوم بيانية النزوح باستخدام برنامج جداول البيانات القياسية.
  3. حساب كثافة الجسيمات: ρ = N (عدد الجزيئات) / وحدة المساحة (ميكرون 2):
    1. أولا، تحديد منطقة الحلقي من حلقة مع عرض ثابت (≈R / 10، حيث R هو نصف قطر الثقب) ويحدها من قبل اثنين من نصف قطر (ص 1، ص 2) في تشريد ص (= (ص 1 + ص 2) / 2)؛ figure-protocol-11183 .
    2. خلاصة القول أن عدد الجزيئات، N، في المنطقة الممتدة من الرسم البياني شيدت في الخطوة 7.2 أعلاه.
    3. كرر الإجراء بوصفها وظيفة من r لتوليد حوالي 10 خطوات متساوية تنتهي في ص = R، دائرة نصف قطرها حفرة.
  4. تناسب كثافة الجسيمات مقابل البيانات النزوح إلى منحنى جاوس باستخدام غير الخطية الأقل إجراء المربعات (الشكل 2A، أقحم) 20. استخراج الانحراف المعياري للنزوح (σ ترسب) لترسيب وعدم اليقين المناسب.
  5. وتكرار ما سبقالإجراء لأنماط SEM تم الحصول عليها بعد إنحسر مقاومة للضوء باستخدام صورة SEM هو مبين في الشكل 2C.
    ملاحظة: بعد تختفي الثقوب إنحسر، ورسم الخطوط الأفقية والعمودية أفضل تناسب على مواقع الناتج القومي الإجمالي لتحديد القيم الأكثر ملائمة لمراكز حفرة. حساب تشريد الجسيمات كما في الخطوة 7.1 و استخراج مجتمعة σ إجمالي التالية بروتوكول المحددة في خطوات 7،2-7،4.
    ملاحظة: هنا، جنبا إلى جنب أو يشير مجموعه إلى تشريد العام من الناتج القومي الإجمالي نتيجة لترسب وإنحسر الخطوات.
  6. تحديد نسبة الملء من خلال تقدير نسبة من عدد من الثقوب لشغل عدد من الثقوب، الشكل 2B.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

النتائج

ويبين الشكل 2 صورة SEM من الناتج القومي الإجمالي 20 نانومتر المودعة في ثقوب قطرها 80 نانومتر نمط في فيلم PMMA 60-100 نانومتر سميكة مدفوعة عن طريق تسريب كهرباء. كما لوحظ من قبل الآخرين 22، وأسفرت العملية في حوالي واحد الجسيمات في حفرة. تم ?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

لقطة الضوضاء (SN) في الطباعة الحجرية هو نتيجة بسيطة من التقلبات الإحصائية في عدد من الفوتونات أو الجسيمات (N) وصوله الى نانو منطقة معينة. فمن يتناسب عكسيا مع الجذر التربيعي لعدد من الفوتونات / الجسيمات:

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

Acknowledgements

بتمويل شركة إنتل هذا العمل من خلال منحة رقم 414305، ومبادرة تقنية النانو والتكنولوجيات الدقيقة ولاية أوريغون (ONAMI) قدمت الأموال مطابقة. نحن الامتنان الدعم والمشورة للدكتور جيمس بلاكويل في جميع مراحل هذا العمل. شكر خاص إلى درو Beasau وتشيلسي بنديكت السادس عشر لتحليل إحصاءات الجسيمات المواقع. نشكر الأستاذ قاعة للقراءة متأنية للمخطوطة والدكتور كورت Langworthy، في جامعة ولاية أوريغون، يوجين، OR، لمساعدته مع شعاع E الطباعة الحجرية.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
AATMS (95%)Gelest Inc.SIA0595.0N-(2-aminoethyl)-11-aminoundecyltrimethoxysilane
Gold colloids (Ted Pella Inc.)Ted Pella15705-20Gold Naoparticles
hydrogen peroxideFisher Scientific H325-100Analytical grade (Used to clean wafer)
hydrochloric acidFisher Scientific S25358Analytical grade
Ammonium hydroxideFisher Scientific A669S-500SDSAnalytical grade (Used to clean wafer)
hydrogen fluorideFisher ScientificAC277250250Analytical grade(used to etch SiO2)
Toluene (anhydrous, 99.8%)Sigma Aldrich244511Analytical grade (solvent used in Self Assembly of AATMS
Isopropyl alcohol (IPA)Sigma AldrichW292907Analytical grade (Used to make developer)
Methyl butyl ketone (MIBK)Sigma Aldrich29261Analytical grade(used to make developer)
1:3 MIBK:IPA developerSigma AldrichAnalytical grade (Developer)
950 k poly(methyl methacylate (PMMA, 4% in Anisole)Sigma Aldrich182265Photoresist for E-beam lithography
Purified Water : Barnstead Sybron Corporation water purification Unit, resistivity of 19.0 MΩcmWater for substrate cleaning
Gaertner ellipsometer GaertnerResist and SAM thickness measurements
XPS, ThermoScientifc ESCALAB 250 instrumentThermo-ScientificSurface composition
An FEI Siron XL30Fei CorporationCharacterize nanopatterns
Zeiss sigma VP FEG SEMZeiss CorporationE-beam exposure and patterning
MDS 100  CCD cameraKodakImaging drop shapes for contact angle measurements
Tegal PlasmodTegalOxygen plasma to etch photoresist
I2Sigma Aldrich451045Components for gold etch solution
KISigma Aldrich746428Components for gold etch solution
Ellipsometer (LSE Stokes model L116A)GaertnerL116AAATMS self assembled monolayer film thickness measurements

References

  1. Moore, G. E. Cramming more components onto integrated circuits. Electronics. 38 (8), 114(1965).
  2. Moore, G. E. Lithography and the future of Moore's law. SPIE Proc.: Advances in Resist Technology and Processing XII. Allen, R. D. 2438, 2-17 (1995).
  3. Rayleigh, L. On the theory of optical images, with special reference to the microscope. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and J. Sci. 42 (255), 167-195 (1896).
  4. Levenson, M. D., Viswanathan, N. S., Simpson, R. A. Improving resolution in photolithography with a phase-shifting mask. IEEE Trans. Electron Devices. 29 (12), 1828-1836 (1982).
  5. French, R. H., Tran, H. V. Immersion Lithography: Photomask and Wafer-Level Materials. Annu. Rev. Mater. Res. 39 (1), 93-126 (2009).
  6. Borodovsky, Y. Complementary Lithography at Insertion and Beyond. Complementary Lithography - Stochastics Suppression and EUV, Electronics, Proc. Semicon. West, June 12, San Franscisco, , (2012).
  7. Reiser, A. Photoreactive Polymers: the Science and Technology of Resists. , John Wiley & Sons. (1989).
  8. Brunner, T. A. Why optical lithography will live forever. J. of Vac. Sci. & Technol. B: Microelectronics and Nanometer Structures. 21 (6), 2632-2637 (2003).
  9. Tran, H., Jackson, E., Eldo, J., Kanjolia, R., Rananavare, S. B. Photochemical reactivity of bis-carbamate photobase generators. Nanotechnology (IEEE-NANO), 2011 11th IEEE Conference, , 1683-1688 (2011).
  10. Hallett-Tapley, G. L., et al. Single component photoacid/photobase generators: potential applications in double patterning photolithography. J. Mater. Chem. C. 1 (15), 2657-2665 (2013).
  11. Krysak, M., De Silva, A., Sha, J., Lee, J. K., Ober, C. K. Molecular glass resists for next-generation lithography. Proc. SPIE: Advances in Resist Materials and Processing Technology XXVI. Henderson, C. L. 7273, 72732N(2009).
  12. Li, M., et al. Bottom-up assembly of large-area nanowire resonator arrays. Nat Nano. 3 (2), 88-92 (2008).
  13. Thiruvengadathan, R., et al. Nanomaterial processing using self-assembly-bottom-up chemical and biological approaches. Rep. Prog. Phys. 76 (6), 066501(2013).
  14. Tsai, H. Y., et al. Pattern transfer of directed self-assembly (DSA) patterns for CMOS device applications. Proc.SPIE Advanced Etch Technology for Nanopatterning II. Zhang, Y., Oehrlein, G. S., Lin, Q. 8865, 86850L-86850L (2013).
  15. Hawker, C. J., Russell, T. P. Block Copolymer Lithography: Merging "Bottom-Up" with "Top-Down" Processes. MRS Bulletin. 30 (12), 952-966 (2005).
  16. Lin, Y., et al. Self-directed self-assembly of nanoparticle/copolymer mixtures. Nature. 434 (7029), 55-59 (2005).
  17. Cheng, J. Y., et al. Simple and Versatile Methods To Integrate Directed Self-Assembly with Optical Lithography Using a Polarity-Switched Photoresist. ACS Nano. 4 (8), 4815-4823 (2010).
  18. Wong, H. S. P., Bencher, C., Yi, H., Bao, X. Y., Chang, L. W. Block copolymer directed self-assembly enables sublithographic patterning for device fabrication. Proc. SPIE. Tong, W. . 8323, Alternative Lithographic Technologies IV, (2012).
  19. Chan, J. C., Hannah-Moore, N., Rananavare, S. B. Controlled Deposition of Tin Oxide and Silver Nanoparticles Using Microcontact Printing. Crystals. 5 (1), 116-142 (2015).
  20. Morakinyo, M. K., Rananavare, S. B. Reducing the effects of shot noise using nanoparticles. J. Mater. Chem. C. 3 (5), 955-959 (2015).
  21. Cui, Y., et al. Integration of Colloidal Nanocrystals into Lithographically Patterned Devices. Nano Lett. 4 (6), 1093-1098 (2004).
  22. Huang, H. W., Bhadrachalam, P., Ray, V., Koh, S. J. Single-particle placement via self-limiting electrostatic gating. Appl. Phys. Lett. 93 (7), 073110-073113 (2008).
  23. Ma, L. C., et al. Electrostatic Funneling for Precise Nanoparticle Placement: A Route to Wafer-Scale Integration. Nano Lett. 7 (2), 439-445 (2007).
  24. Richard Bowen, W., Filippov, A. N., Sharif, A. O., Starov, V. M. A model of the interaction between a charged particle and a pore in a charged membrane surface. Adv. Colloid Interface Sci. 81 (1), 35-72 (1999).
  25. Morakinyo, M. K., Rananavare, S. B. Positional control over nanoparticle deposition into nanoholes. Nanotechnology (IEEE-NANO), 2011 11th IEEE Conference, , 1677-1682 (2011).
  26. Keymeulen, H. R., et al. Measurement of the x-ray dose-dependent glass transition temperature of structured polymer films by x-ray diffraction. J. Appl. Phys. 102 (1), 013528(2007).
  27. Feng, B. C. Resist Reflow Method for Making Submicron Patterned Resist Masks. US patent A. , (1977).
  28. You, J. H., et al. Position Shift Analysis in Resist Reflow Process for Sub-50 nm Contact Hole. Jpn. J. Appl. Phys. 48 (9), 096502(2009).
  29. Montgomery, P. K., et al. Resist reflow for 193-nm low-K1 lithography contacts. Proc. SPIE Advances in Resist Technology and Processing XX. Fedynyshyn, T. H. 5039, 807-816 (2003).
  30. King, W. P., et al. Atomic force microscope cantilevers for combined thermomechanical data writing and reading. Appl. Phys. Lett. 78 (9), 1300-1302 (2001).
  31. Chuo, Y., et al. Rapid fabrication of nano-structured quartz stamps. Nanotechnology. 24 (5), 055304(2013).
  32. Moreau, W. M. Semiconductor Lithography: Principles, Practices, and Materials. , Springer Science & Business Media. 419(2012).
  33. Chan, J. C., Tran, H., Pattison, J. W., Rananavare, S. B. Facile pyrolytic synthesis of silicon nanowires. Solid-State Electron. 54 (10), 1185-1191 (2010).
  34. Tran, H. A., Rananavare, S. B. Synthesis and characterization of N- and P- doped tin oxide nanowires. (IEEE-NANO), 2011 11th IEEE Conference on Nanotechnology, , (2011).
  35. Tran, H. A., Rananavare, S. B. Ch. 39, Synthesis and Characterization of n- and p-Doped Tin Oxide Nanowires for Gas Sensing Applications. Nanoelectronic Device Applications Handbook . Morris, J. E., Iniewski, K. , CRC Press. (2013).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

120 E

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved