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
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

באופן אחיד חלקיקים בגודל יכולים להסיר תנודות בממדי קשר חור בדוגמת פולי (methacrylate מתיל) (PMMA) סרטי photoresist על ידי קרן אלקטרונים (E-beam) ליתוגרפיה. התהליך כרוך תיעול אלקטרוסטטית חלקיקים במרכז הפקדה חורה קשר, ואחריו הזרמה מחדש photoresist ו פלזמה וצעדים רטוב-תחריט.

Abstract

ננו-תבניות מפוברקות עם אולטרה סגול קיצוני (EUV) או קרן אלקטרונים (E-beam) וריאציות בלתי צפויות תערוכה ליתוגרפיה בגודל. וריאציה זו יוחסה תנודות סטטיסטיות במספר פוטונים / אלקטרוני הגעתו א-באזור ננו נתון נובע ירה לרעש (SN). את המספר הסידורי משתנה ביחס הפוך לשורש הריבועי של מספר הפוטונים / אלקטרונים. עבור במינון קבוע, SN הוא גדול lithographies EUV ו- E-הקרן מאשר מסורתית (193 ננומטר) ליתוגרפיה אופטית. מלמטה למעלה וגישות דפוסים מלמעלה למטה משולבות כדי למזער את ההשפעות של רעש נורה דפוסי ננו-חור. באופן ספציפי, א-מרכיבה עצמית פעילה שטח אמינו-silane על פרוסות סיליקון כי הוא לאחר מכן ספין מצופה עם סרט 100 ננומטר של photoresist E-קרן PMMA מבוססת. חשיפת E-קורה ואת ההתפתחות שלאחר מכן לחשוף את הסרט פעיל שטח הבסיסי בתחתיות החורות. טובלים את פרוסות להשעיית, ציטרט הכתיר טעונים שלילית, 20 ננומטר gחלקיקים ישנים (תל"ג) פיקדונות חלקיק אחד לכל חור. הסרט הפעיל השטח הטעון החשוף באופן חיובי החור אלקטרוסטטי מתעל את ננו-החלקיקים הטעונים השלילית למרכז חור חשוף, אשר לצמיתות מתקן את הרישום מיקומית. לאחר מכן, על ידי חימום ליד מעבר זכוכית הטמפרטורה של פולימר photoresist, סרט photoresist reflows ואת בולעת החלקיקים. תהליך זה מוחק את החורים מושפעים SN אבל משאיר את GNPs שהופקד נעול במקום על ידי אלקטרוסטטית חזקה מחייבת. טיפול עם פלזמה חמצן חושף את GNPs ידי חריטה של ​​שכבה דקה של photoresist. Wet-תחריט GNPs החשוף עם תמיסה של לי 2 / KI מניב חורים אחידים הממוקמים במרכז החריצים בדוגמת ידי ליתוגרפיה-אלומת E. הניסויים שהוצגו עולה כי הגישה מפחיתה את השוני בין גודל חורים שנגרמו על ידי SN מ -35% אל מתחת ל 10%. השיטה מרחיבה את גבולות דפוסים של חורי קשר טרנזיסטור אל מתחת ל 20 ננומטר.

Introduction

הגידול המעריכי בשלטון חישובית, כמו לכימות על ידי חוק מור 1, 2 (1), היא תוצאה של התקדמות הדרגתית ליתוגרפיה אופטית. בטכניקת דפוסים מלמעלה למטה זה, החלטת השגה, R, ניתן על ידי משפט ראלי ידוע 3:

figure-introduction-416

הנה, λ ו NA הם גל אור צמצם מספרי, בהתאמה. שים לב NA = η · sinθ, שבו η הוא מקדם השבירה של התווך בין העדשה ואת פרוסות; θ = tan -1 (ד / 2L) עבור הקוטר, ד, של העדשה, ואת המרחק, l, בין מרכז העדשה ואת הפרוסות. במהלך חמישים השנים האחרונות, ההחלטה ליתוגרפיות השתפרה באמצעות (א) מקור אורs, כולל לייזרים excimer, עם אורכי גל UV קטנים יותר ויותר; (ב) עיצובים אופטיים חכמים העסקת שלב משמרת מסכות 4; ו- (ג) גבוה NA. להשגת חשיפה באוויר (η = 1), אנ-איי היא תמיד פחות אחדים, אלא על ידי החדרת נוזל עם η> 1, כגון מים 5, בין העדשה ואת פרוסות, יכול להיות מורם NA מעל 1, ובכך לשפר את הרזולוציה של ליתוגרפיה טבילה. נכון לעכשיו נתיבי קיימא צומת 20 ננומטר ומעבר כוללים מקורות UV קיצוניים (λ = 13 ננומטר) או טכניקות דפוסים באמצעות עיבוד כפול מרובע מורכב של photoresist רב שכבתי 6, 7.

בקני מידה באורך ננומטר, תנודות סטטיסטיות, הנגרמת על ידי זריקה לרעש (SN), במספר הפוטונים המגיעים בתוך וריאציה הגורם ננו באזור בממדי lithogra דפוסי phic. תופעות אלה בולטות יותר עם חשיפה לאור EUV אנרגיה גבוהה ו- E-קורות, מערכות שצריכות הזמנות של פוטונים פחות גודל / חלקיקים לעומת ליתוגרפיה 8 אופטית רגילה. רגיש במיוחד מוגבר כימי (עם יעילות קוונטית> 1) photoresists גם להציג SN כימי שגרם וריאציה במספר מולקולות photoreactive ב nanoregions החשוף 9, 10. photoresists רגישות נמוכה שצריכים חשיפות כבר לדכא את ההשפעות הללו, אבל הם גם להפחית את התפוקה.

על בקנה מידה מולקולרי, התרומה קו קצה חיספוס מהפצת גודל מולקולרי אינהרנטי פולימרים photoresist עשוי להיות מופחת על ידי שימוש מתנגד מולקולרית 11. הלך מחשבה זה, הוא משלים עיבוד מלמעלה למטה של דפוסי ננו היא השימוש בשיטות מלמטה למעלה 12,s = "Xref"> 13 המסתמכים באופן ספציפי על הרכבה עצמית מכוונת (DSA) של פולימרים diblock 14. היכולת של תהליכים אלה לכוון נוקלאציה ליצור ריווח לא אחיד בין דפוסים רצויים, כגון חורים או קווים, נותרת מאתגרת. התפלגות הגודל של רכיבים מולקולריים 15, 16 גם מגבילה את היקף תשואה של ייצור 17, 18. בעיות דומות להגביל הדפסת microcontact של חלקיקים ליתוגרפיה רך 19.

מאמר זה מציג מחקרים של גישה היברידית חדשה (איור 1), המשלבת את ליתוגרפיה ההקרנה מלמעלה למטה הקלסית עם הרכבה עצמית מכוון אלקטרוסטטי כדי לצמצם את ההשפעה של חספוס SN / קו-קצה (הימלר) 20. מטען חשמלי חיובי קבוצות האמינו על משטחים עצמיים התאסף (Sams) של N - (2-aminoethyl)-11-אמינו-undecyl-methoxy-silane (AATMS) שבבסיס הסרט PMMA נחשפים לאחר פיתוח. סרט photoresist הטעון השלילי של PMMA אלקטרוסטטי משפכי טעונת חלקיקי זהב שלילי (GNPs), כתרים עם ציטרט, 21 - 24 לחורים SN-מושפע 25. Re-זרימה של photoresist PMMA בולעת חלקיקים predeposited בסרט.

figure-introduction-3989
איור 1: ייצוג סכמטי של האסטרטגיה להסיר את ההשפעות של רעש ירייה וחספוס קו-קצה עבור הדפוסים של חורי קשר באמצעות צירופים של גודל מדויק. הנה, את הממד הביקורתי (CD) הוא בקוטר הרצוי של החורים. הגישה (שלב 1) מתחילה עם הפקדה בשכבה עצמית התאסף (SAM) של מולקולת silane נושאה קבוצות אמין בעלי מטען חשמלי חיובי על גלי התחמוצתאס של פרוסות סיליקון. לאחר מכן, ליתוגרפיה E-הקרן משמשת תבנית החורה (שלבי 2 ו -3) בסרטו photoresist PMMA, השכבה הכחולה, אשר מייצר רעש ירייה, כפי שמודגם תמונת שיבוץ SEM. ליתוגרפיה חושפת קבוצות אמינות בתחתית החורה. שלב 4 כרוך בתצהיר השלב המימי של גודל-נשלט, כתרים-ציטראט חלקיקי זהב (מטען שלילי) (GNPs) חורים בדוגמת lithographically באמצעות תיעול אלקטרוסטטית (EF). בשלב 5, חימום רקיק 100 ° C, מתחת לטמפרטורה מעבר הזכוכית של PMMA, 110 ° C, גורם הזרמה מחדש של photoresist סביב חלקיקים מראש שהופקד. תחריט מעולף PMMA עם פלזמת חמצן (שלב 6) חושף את GNPs, ורטוב תחריט עקב (יוד) של החלקיקים החשופים (שלב 7) יוצר חורים המתאים לגודל של GNPs. כאשר מצמידים עם תגובתי-ion / רטוב-תחריט, אפשר להעביר את דפוס חור photoresist כדי SiO 2 (שלב 8) 31. מִחָדָשׁמודפס באישור התייחסות 20. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

האינטראקציה אלקטרוסטטית בין GNPs ו"חורים וקבוצות אמינות על פני המצע מונעת התזוזה של GNPs מאתר המחייב. צעד ההזרמה מחדש שומר על המיקום היחסי של GNPs אבל מוחק את החורים ואת ההשפעות של SN / הימלר. פלזמה / צעדי תחריט רטובים להתחדש חורים שיש להם את הגודל של התל"ג. תחריט תגובתי יון מעביר הדפוס שלהם SiO 2 שכבות קשה מסכה. השיטה מסתמכת על שימוש יותר אחיד חלקיקים בגודל מאשר nanohole בדוגמת (NH), כפי שבאה לידי ביטוי בסטיית התקן, σ, כך σ התל"ג <σ NH. דוח זה מתמקד צעדים (4 ו -5 המתוארים באיור 1) מעורבים בתצהיר של חלקיקים מן הפיזור ואתהזרמה מחדש של photoresist סביבם להעריך את היתרונות והמגבלות של השיטה. שני השלבים הללו, באופן עקרוני, ניתן להרחבה עד מצעים גדולים, אין צורך שינוי נרחב של הזרימה הנוכחית של ייצור מעגלים משולבים מודרניים על שבבי.

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

Protocol

1. Derivatize ולאפיין את פני השטח של פרוסות סיליקון

  1. נקו את המשטח של פרוסות באמצעות רדיו Corporation of America SC1 פתרונות ניקוי (RCA) ו SC2.
  2. כן SC1 ו SC2 ידי volumetrically ערבוב הכימיקלים הבאים:
    SC1: H 2 O 2: NH 4 OH: H 2 O = 1: 1: 5 V / V ו SC2: H 2 O 2: HCl: H 2 O = 1: 1: 5 V / V.
    1. לטבול את פרוסות סיליקון ב SC1 במשך 10 דקות ב 70 מעלות צלזיוס, ולאחר מכן לבצע שטיפה במים ללא יונים.
    2. עקוב פרוטוקול דומה SC2 (10 דקות ב 70 מעלות צלזיוס, ואחריו לשטוף).
      הערה: תהליך הניקוי מסיר זיהומים אורגניים יוניים ומייצר קבוצות silanol על משטח תחמוצת סיליקון של פרוסות סיליקון.
  3. Derivatize משטחים של פרוסות סיליקון עם AATMS
    1. דגירה פרוסות סיליקון לנקות 0.05 M AATMS (שהוכנו דטולואן ר"י) על 80 מעלות צלזיוס למשך 20 דקות. Sonicate במשך 5 דקות בתוך sonicator W 100 בטמפרטורת חדר טולואן טהור למשך 5 דקות ויבשות זרם של גז חנקן.
  4. לאפיין את פני השטח של פרוסות סיליקון derivatized
    1. מדוד את זווית המגע באמצעות תוכנת goniometer ו ImageJ 25.
    2. קבע את עובי של סרטים באמצעות ellipsometer (מקור אור לייזר הוא Ne-, λ = 632.8 nm, זווית שכיחות קבוע של 70 °) 25.
    3. להעריך את הרכב פני השטח היסודות על ידי ספקטרוסקופיה photoelectron רנטגן (XPS) 25.

E-קרן 2. דפוסים

  1. ספין-מעיל photoresist (2% פולי (methacrylate מתיל (PMMA) ב anisole) על פרוסות derivatized AATMS- ב 4000 סל"ד במשך 60 שניות.
  2. Prebake הסרט ב 180 מעלות צלזיוס למשך 120 שניות לייבוש פילם photoresist.
  3. מדוד את עובי הסרט photoresistבאמצעות ellipsometer. ודא שמקור אור לייזר הוא Ne-, λ = 632.8 nm, הוא קבוע בזווית שכיחות של 70 מעלות. מטב את הבמה מדגם על מנת למקסם את אות הגלאי באמצעות משטח רפלקטיבי כגון פרוסות סיליקון. השתמש בתוכנית המדידה ellipsometer (GEMP) במחשב המחובר למדוד את עובי הסרט photoresist; זה צריך להיות בערך 100 ננומטר.
  4. E-קרן חשיפה:
    1. מעבירים את רקיק בתא ואקום גבוה של aligner E-הקורה.
    2. צור דפוס חור נקודה פוקר באמצעות קרן אלקטרונים (30 kV מתח מאיץ, 37 הנוכחי קרן PA) עובר דרך פתח של 10 מיקרומטר ומתן במינון 24 μC / ס"מ 3.
    3. התאם את התבנית המגרש ואת המינון לפי הצורך לייצר פוקר נקודה מסוג חור-דפוס של חור בקוטר הרצוי (80 ננומטר) ועל המגרש (200 ננומטר).
    4. הסר את רקיק מהאולם E-הקורה.
  5. לפתח את דפוס ליטוגרפי:
    1. התחלפיתוח דפוס בתמיסה של קטון isobutyl מתיל / אלכוהול איזופרופיל (MIBK / IPA, 1: 3 (v: v)) במשך 70 שניות.
    2. להמשיך ולפתח עוד יותר על ידי טבילת IPA למשך 30 שניות. להשלמת הפיתוח על ידי שטיפה במים deionized למשך 30 שניות. לייבש את פרוסות סיליקון בזרם של גז חנקן.

הפקדת 3. GNPs לתוך חורים בדוגמת E-קרן

הערה: הפקדה של GNPs בחורים בדוגמת מעסיקה שתי שיטות שונות.

  1. לטבול ופלים טרום בדוגמת בפתרונות התל"ג (שיטה 1).
    1. השאר המדגם במדיום השעית התל"ג במשך 24-48 שעות, תלוי בגודל של התל"ג ואת בקטרים ​​של החורים. השתמש השעיה של 20 ננומטר, ציטרט הכתיר תל"ג המכילה 7.0 x 10 11 צירופים / מיליליטר.
      הערה: אפשר להעסיק גודל תל"ג מ 10-100 ננומטר ומגוון ריכוז מ -5.7 x 10 12 - 5.7 x 10 9 צירופים / מיליליטר, כפי שנמסר על ידי טד פלה. ראוי לציין, כי הצפיפות בתצהיר מצייתתהחוק דיפוזיה ̴ (DT) 1/2, כאשר D ו- T הם מקדמי דיפוזיה של זמן nanoparticle בתצהיר, בהתאמה (כלומר, חלקיקים קטנים להימשך זמן קצר לצורך מתן עדות, כפי שפורט התייחסות 20, איור 2 ג).
  2. GNPs ריסוס-הפקדה על ופלים בדוגמת (שיטה 2)
    1. להפקיד GNPs ידי אידוי, לרסס פתרון של GNPs על גבי המצע בדוגמת, בצורה אופקית. אוריינט המרסס הידני (השיטה 2), כך ספריי מופנים בניצב למשטח המצע.
    2. תרסיס נפח מספיק של פתרון ההשעיה להרטיב את פני מצע כולו.
      הערה: ייתכן שיהיה צורך לדלל את ההשעיה התל"ג ידי 10x להימנע מכריח חלקיקים מרובים לתוך חור גדול.
    3. דגירת דגימות על פלטה חשמלית נשמרה C 30-35 מעלות לייצר אידוי מבוקר למשך 10 דקות.
  3. לאחר בתצהיר (או על ידי שיטה1 או שיטה 2), במתינות ultrasonicate (100 W) דגימות מים ללא יונים עבור 50 s ויבש זרם של גז חנקן.

4. הדמיה במיקרוסקופ אלקטרונים סורק

הערה: ישנם שני סוגים של המחקרים כללו מלמעלה למטה קונבנציונאלי חתך הדמיה SEM.

  1. לקבלת תמונות SEM מלמעלה למטה, להשתמש E-קרן מאיץ מתח של 5 קילו וולט בזרם של ~ 300 מיקרו-אמפר כדי למנוע נזק הסרט photoresist.
    זהירות: מתח האפשר הגדרה נוכחית הנמוך ביותר הנדרשת להפחתת תגובות scission שרשרת photoresist. תגובות scission שרשרת אלה מפחיתות את טמפרטורת מעבר זכוכית של הפולימר, אשר בתורו משפיע על הטמפרטורה המבצעית עבור שלב ההזרמה מחדש להתנגד כמתואר להלן.
  2. הדמית חתך:
    1. גמגום מעיל 10 ננומטר של הסרט זהב עבה על photoresist PMMA כדי למנוע נזק הקורה-יון. השתמש אלומת יונים ממוקדת Ga פעלו 30 ק ו -93הרשות לחתוך דרך החורים. להשיג תמונות SEM חתך ידי הטיית אפיפית במצב אופקי הרגיל שלו.

5. הזרמה מחדש של photoresist PMMA סביב GNPs בתוך החורים Patterned

  1. מחממים את המצעים בדוגמת על צלחת חמה ב הזרמה מחדש T (100 מעלות צלזיוס) במשך 3 דקות, שהוא מתחת לטמפרטורת מעבר זכוכית שנקבעה מראש, גרם T (110 מעלות צלזיוס), של 950,000 g / mol PMMA; שיעור הזרמה מחדש עבור הפולימר היה 1.7 ± 0.1 nm / s.
    זהירות: הזרמה מחדש מהר יותר באופן משמעותי התרחש על האזורים בדוגמת שנחשפו בעבר הדמיה E-הקורה במהלך עם מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM), אולי בגלל המחשוף של שרשרת עמוד השדרה פולימריים במהלך החשיפה אלומת אלקטרונים, שמוביל הפחתה של g T. תצפית זו נתמכת על ידי המחקרים מן Keymeulen ועמיתים לעבודה, אשר ציינו כי חשיפה לקרינת רנטגן הפחיתה את Tגרם של PMMA 26.

6. תחריטים-לחרוט רטוב

  1. יבש-לחרוט על זמן מספק (55 שניות) עם פלזמה חמצן לחשוף GNPs מכוסה שכבה דקה של PMMA לאחר הזרמה מחדש. בזהירות לפקח על שיעור של תחריט הסרט PMMA כפונקציה של הזמן באמצעות ellipsometer או צג עובי סרט דק.
    הערה: משך תחריט קצר מדי לא יכול לחשוף את GNPs, תוך תחריט במשך זמן רב מדי היה להסיר לחלוטין את סרט PMMA. עבור 950 kDa PMMA, שיעור לחרוט היה של 1.5 ננומטר /, דבר המחייב 55 של זמן תחריט.
  2. GNPs Wet-לחרוט בתחתית החורים קשר לאחר הזרמה מחדש באמצעות פתרון של יוד, המכיל 1.0 גרם של קריסטל יוד (I 2), 4.0 גרם של אשלגן יודיד (KI), ו -40 מ"ל מים ללא יונים, במשך 10 דקות.
    הערה: אשלגן יודיד משפר את המסיסות של יוד בתמיסה ומקל תחריט זהב. התגובה של זהב עם יוד (2Au + I 2 → 2 AUI) מייצרת זהביודיד, אשר מסיסה מעט בתמיסה מימית בטמפרטורת החדר.

7. חישוב חלקיקי תזוזה, הצפיפות, שברים מלאים

  1. איתור במרכז החור ועקירת תל"ג:
    1. ביד, לצייר אופקיים ואנכיים ביותר בכושר בקווים ישרים דרך שורות ועמודות של חורים, בהתאמה, למרכזי חור הוקמה בצמתים שורות אלה (איור 2 א ו -2 ב). לכלול לפחות 500 + חורים בחישובים.
    2. ידני לקבוע את המיקום, r, של כל היחסי nanoparticle למרכז של nanohole (כלומר, תזוזה) שבו הופקד (איור 2b).
  2. לדעת את כמות החלקיקים לעומת היסטוגרמות תזוזה באמצעות תוכנית גיליון אלקטרוני רגיל.
  3. חישוב צפיפות החלקיקים: ρ = N (מספר החלקיקים) / Area היחידה (מיקרומטר 2):
    1. ראשית, לקבוע את האזור הטבעתי של טבעת עם רוחב קבוע (≈R / 10, כאשר R הוא הרדיוס של החור) ומוגבל על ידי שני רדיוסים (r 1, r 2) בכל תזוזה של r (= (r 1 + r 2) / 2); figure-protocol-10470 .
    2. לסכם את מספר החלקיקים, N, באזור מן היסטוגרמה נבנתה בשלב 7.2 לעיל.
    3. חזור על התהליך כפונקציה של r לייצר כ -10 צעדים שווים סיום ב r = R, רדיוס החור.
  4. התאם את צפיפות החלקיקים מול נתוני העקירה עקומה גאוס באמצעות 20 קוי לפחות ריבועי הליך (איור 2 א, הבלעה). חלץ את סטיית ההתקן של (בתצהיר σ) עקירה להפקדה וחוסר הוודאות ההולמת שלה.
  5. חזור על האמור לעילנוהל דפוסי SEM שהושג לאחר הזרמה מחדש photoresist באמצעות תמונה SEM שמוצג איור 2 ג.
    הערה: לאחר חורי ההזרמה מחדש להיעלם, לצייר ביותר בכושר קווים אופקיים ואנכיים על עמדות תל"ג כדי לקבוע את הערכים-ההתאמה הטובה ביותר עבור מרכזי החור. חשב את התקות חלקיק כמו בשלב 7.1 ולחלץ את הסיכום המשולב σ בעקבות פרוטוקול המותווה צעדים 7.2-7.4.
    הערה: כאן, משולב או הכוללים מתייחס התזוזה הכוללת של תל"ג בשל בתצהיר וצעדי הזרמה מחדש.
  6. לקבוע את החלק היחסי המילוי על ידי אומדן היחס בין מספר חורים מלאים עד המספר הכולל של חורים, איור 2b.

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

תוצאות

תרשים 2 מציג תמונה SEM של GNPs 20 ננומטר שהופקדו חורים בקוטר 80 ננומטר בדוגמת סרט PMMA 60-100 ננומטר בעובי מונע על ידי תיעול אלקטרוסטטי. כפי שנצפה על ידי אחרים 22, התהליך הביא על אחד חלקיקים לכל חור. התפלגות חלקיקים סביב מרכז החורים היה גאוס...

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

Discussion

Shot-רעש (SN) ליתוגרפיה הוא תוצאה פשוטה של ​​תנודות סטטיסטיות במספר הפוטונים או חלקיקים (N) המגיעים בתוך ננו-אזור נתון; זה עומד ביחס הפוך לשורש הריבועי של מספר הפוטונים / חלקיקים:

figure-discussion-314

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

Disclosures

החוקרים אין לי מה לחשוף.

Acknowledgements

אינטל מימנה את העבודה הזאת דרך מספר מענק 414,305, ויוזמת ננוטכנולוגיה מיקרוטכנולוגיה אורגון (אונמי) העמידה משאבים תואמים. אנו בתודה להכיר תמיכה וייעוץ של ד"ר ג'יימס בלקוול בכל שלבי העבודה הזאת. תודה מיוחדת הדרים Beasau וצ'לסי בנדיקטוס לניתוח נתונים סטטיסטיים מיצוב חלקיקים. אנו מודים פרופ 'הול עבור קריאה זהירה של כתב היד וד"ר קורט Langworthy, באוניברסיטת אורגון, יוג'ין, OR, על עזרתו עם ליתוגרפיה E-הקורה.

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

120E EUV

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