Name: single-digit nanometer electron-beam lithography with an aberration-corrected scanning transmission electron microscope
Uploaded: 2018-09-14T14:30:00
Duration: 10 min 25 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Single-Digit Nanometer Electron-Beam Lithography with an Aberration-Corrected Scanning Transmission Electron Microscope at JoVE.com

Bu araştırma merkezi kaynakları fonksiyonel Nanomalzemeler, bir ABD DOE Office, bilim tesisi, Sözleşme No altında Brookhaven Ulusal Laboratuvarı için kullanılan DE-SC0012704.

1. numune hazırlama için direnmek kaplama
Not: Bu çalışmada, PMMA (pozitif ve negatif-tonlu) desenleri tek basamaklı nanometre çözünürlük ile tanımlanır ve HSQ direnir, hangi spin-döküm üzerine piyasada bulunan TEM windows (yaklaşık 50 µm x 50 µm) SiNx veya SiO2 Membranlar ile 5 arasında değişen kalınlıklarda nm 50 nm. Bir veya daha fazla TEM pencere çerçeve (100 µm kalınlığında) işleme bir 3 mm çapında silikon cihazlarında. Bu makale, biz bütün birim olarak TEM çip ve elektron ışını şeffaf membran TEM pencere olarak bakın.
<ol><li>O2 plazma için 30 temizlik gerçekleştirerek TEM küçük parça--dan herhangi bir organik kalıntı Kaldır s 100 W (yaklaşık 5 sccm O2 akışı, 230 mT odası baskısı).</li>
	<li>Silikon gofret, yaklaşık 2 cm x 2 cm boyutunda bir tutucu olarak TEM küçük parça için iplik resist sırasında kullanmak için bir parça ayırmak.</li>
	<li>(Bkz. Şekil 1) karbon çift taraflı bant yaklaşık eşit uzaklıkta silikon sahibinin Merkezi'nden ve TEM çapı daha biraz daha az ayrılmış iki çizgiler chip yer. İzopropil alkol (IPA) onların yapıştırıcı gücü azaltmak için çizgili durulayın. Bu hassas TEM çip Si sahibinden kaldırma sırasında bozulmaması gereklidir.</li>
	<li>Bu iki zıt kenarlarında sadece karbon teyp çizgili Şekil 1' de gösterildiği gibi bağlı olduğu emin Silikon tutucu üzerinde TEM çip monte.</li>
</ol><img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58272/58272fig1.jpg"> Resim 1 : TEM çip tutucu iplik direnmek için. TEM çip yüzey alanı iletişim azaltmak sadece iki kenarlardaki silikon sahibine bağlı olduğu ve bu nedenle, yapışma gücü dikkat edin. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58272/58272fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
2. spin kat parametreleri PMMA (pozitif ve negatif sesi) ve HSQ için direnir
Not: Resist kalınlığı doğrudan TEM çipte küçük olduğu için ve genellikle resist diğer ince tabakalar (Örneğin, SiO2 membran Si filmde), hangi ölçü birimi olmak zordur artığını ölçülen değildir. Bunun yerine, direnmek kalınlığı reflectometry ölçümleri filmlerden döküm bir toplu Si örnek kullanılarak kalibre dönüş hızı tarafından belirlenir. Reflectometry sonuçları, genellikle %20 iyi bir hassasiyetle kök tepeden görüntülerini daraltılmış yapıları tarafından doğrulanmıştır.
<ol><li>Silikon tutucu spinner chuck dağ ve TEM pencerenin merkezine yaklaşık spinner rotor merkezi ile hizalamak.</li>
	<li>PMMA kapak tüm TEM pencereyi bir damla (yaklaşık 0.05 mL) ile bir pipet kullanarak (A2 950 PMMA seyreltilmiş ANISOL 0.5-1.0 içinde K %) veya HSQ (% 1 katı XR-1541).</li>
	<li>Kullanılan resist bağlı olarak kaplama ve Tablo 1' de gösterilen parametreler pişirme spin izleyin.</li>
	<li>Dikkatli bir şekilde TEM çip silikon sahibinden çıkarın. Resist tekdüzelik bir optik mikroskop kullanarak TEM penceresi üzerinde kontrol edin. Film membran Merkez Bölgesi homojen ise, sonraki adıma geçin; Aksi takdirde, bir taze TEM pencere resist kaplama işlemi yineleyin.</li>
</ol><table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>Karşı koymak</td>
			<td>Dönüş hızı (g) x</td>
			<td>Film Kalınlığı (nm)</td>
			<td>Fırın sıcaklığı (° C)</td>
			<td>Pişirme süresi (min)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Pozitif tonlu PMMA</td>
			<td>60</td>
			<td>30</td>
			<td>200bir
</td>
			<td>2bir
</td>
		</tr>
<tr>
<td>Negatif tonlu PMMA</td>
			<td>60</td>
			<td>15</td>
			<td>200bir
</td>
			<td>2bir
</td>
		</tr>
<tr>
<td>HSQ</td>
			<td>107</td>
			<td>10</td>
			<td>Gerekli değilb
</td>
			<td>Gerekli değilb
</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="5">
birRef.12 görmek; bbkz: Ref. 13</td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 1: karşı koymak kaplama ve parametreleri pişirme spin. Spin hız birimleri içinde g x 3-mm çap TEM çip göz önünde bulundurun. Pişirme sıcak tabakta PMMA için gerçekleştirilir. Hiçbir pişirme HSQ13için gereklidir. Bu oda sıcaklığına iplik önce ısınmak gerekir bu yüzden HSQ resist buzdolabında, depolanır.
3. yük örnek kök, penceresinin koordinatları harita ve yüksek çözünürlüklü odaklanarak gerçekleştirmek
<ol><li>Işın en iyi şekilde örnek üst kısmında odaklandığı resist-vakum arabirimi gelen ışın, yüzleri emin kök örnek kutusunda resist kaplı TEM çip monte. Ayrıca, TEM pencerenin yaklaşık x - ve y - ekseni ile kök sahne alanı'nın hizalandığından emin olun. Bu TEM penceresine gezinme kolaylaştıracaktır.<ol>
<li>TEM çip mikroskop ve örnek odasında kirletici madde azalttığı gecede pompa yüklemek.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Öyle ki ışın 100'den fazla µm (yanlışlıkla maruz önlemek için) TEM pencerenin merkezine uzak sahne alanı (x, y) koordinatlarına taşıyın. Geçerli kök sonda kiriş ve 34 pA için enerji ve 200 ayarla keV, anılan sıraya göre.</li>
	<li>(Sabit ışın, z-karşıtlık modu ve orta açı anüler karanlık alan dedektörü) görüntüleme kırınım modunda büyütme yak²n bir TEM pencerenin kenarına bulmak kolay hale getiren kirişli 30 kX için ayarlayın. Not: TEM pencere kenarları görüntüleme modunda da bulunabilir. Işın taranmış bir görüntü oluşturmak için gerekli değildir bu yana daha hızlı, çünkü biz kırınım modunu kullanın.</li>
	<li>Bir pencerenin kenarına kırınım resmine görülmektedir kadar TEM pencereye doğru gezinin. Pencere kenarları ve kaydı gezinmek (x, y) koordinatları TEM penceresinin dört köşe.</li>
	<li>Vasıl belgili tanımlık son pencere köşe, 50 kX için büyütmeyi ve kaba odaklanarak gerçekleştirmek kırınım crossover kadar sahne z koordinatını (z-yükseklik ayarı) hareket ettirerek pencere membran üzerinde desen yönlendirme görülmektedir. Daha sonra iyi objektif lens geçerli ayarlayarak odaklanarak gerçekleştirin.</li>
	<li>Büyütmeyi 180 kX için. Odak, ayarlamak Şekil 2Biçinde gösterildiği gibi pencere membran sapmaları düzeltilmiş kırınım görüntüsünü elde etmek için stigmation ve sapmaları düzeltme ayarları. Odaklama bu yöntem Ronchigram Yöntem14olarak bilinir.</li>
</ol><img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58272/58272fig2.jpg"> Resim 2 : TEM pencere membran görüntüsünü kırınım. (A) odaklı ama tır görüntü. Bu görüntü için sapmaları-düzeltme ayarlarını tarafından yakından aralıklı kırınım saçaklar kanıtladığı gibi en uygun değildir. (B) düzgün Yaylası kırınım deseni gösterilen pozlama hazır stigmated görüntü. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58272/58272fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
4. bir desen jeneratör sistemi ile donatılmış bir sapma düzeltilmiş kök kullanarak desenleri ortaya çıkarmak.
Not: bilgisayar destekli tasarım (CAD) yazılımıyla tanımlanan desenleri ortaya çıkarmak için elektron ışını pozisyon denetleyen bir desen jeneratör sistemi ile (PGS), bu çalışmada kullanılan sapmaları düzeltilmiş kök bulunuyor. Doz pozlama noktaları (adım boyu) ve çekim hızı her noktası arasındaki aralığı tanımlayarak kontrol edilir. Tablo 2 bu protokol için kullanılan Pozlama Parametreler özetlenmiştir. Desen "sürekli modu," TEM penceresinde ortasındaki maruz kalan bu çalışmada kullanılan kök bir ışın blanker dahil değildir beri. Önce ve maruz kaldıktan sonra PGS ışını görüş alanı (FOV), herhangi bir kullanıcı tarafından tanımlanan noktada desen alan uzak tercihen konumlandırır. Biz bu protokol için sağ üst ve alt doğru köşe-in FOV ilk ve son ışın konumlarını, sırasıyla kullanın.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td rowspan="2">Karşı koymak</td>
			<td>Nokta pozlama</td>
			<td colspan="2">Satır pozlama</td>
			<td colspan="2">Alan pozlama</td>
		</tr>
<tr>
<td>Doz (fC/nokta)</td>
			<td>Adım boyu. (nm)</td>
			<td>Doz (nC/cm)</td>
			<td>Adım boyu. (nm)</td>
			<td>Doz (µC/cm2)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Pozitif sesi PMMA</td>
			<td>10-100</td>
			<td>0,5</td>
			<td>2 – 8</td>
			<td>0,5</td>
			<td>2.000</td>
		</tr>
<tr>
<td>Olumsuz sesi PMMA</td>
			<td>50-500</td>
			<td>0,5</td>
			<td>20-40</td>
			<td>0,5</td>
			<td>50.000-80.000</td>
		</tr>
<tr>
<td>HSQ</td>
			<td>10-100</td>
			<td>0,5</td>
			<td>10-20</td>
			<td>0,5</td>
			<td>20.000-30.000</td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 2: pozlama parametreleri PMMA (pozitif ve negatif sesi) ve HSQ için direnir. Beri en uygun doz değerleri belirli desen tasarımı üzerinde bağlıdır ve özellik boyutları hedef gösterilen değerler genel, vardır.
<ol><li>Sahne alanı resist herhangi bir kaza sonucu maruz önlemek için kiriş kapı Vanayı kapat. 34 pA ışın geçerli olduğunu ve büyütme 180 kX olduğunu doğrulayın.</li>
	<li>FOV merkezi 5 mikron pencerenin ortasına uzak olması önceden kaydedilmiş penceresinin köşe koordinatları sahne alanı taşımak için kullanın. Kiriş kapı Vana ve odak bu noktada adım 3.6 içinde açıklanan Ronchigram yöntemini kullanarak açın.</li>
	<li>Kiriş kapı Vanayı kapat. Sahne Alanı ' FOV TEM pencerenin ortasına yerleştirmek için taşıyın. 18 kX (FOV biçimlenme bir 5 mikron x 5 µm karşılık gelen) için büyütme oranını değiştirme. Işın kontrol PGS için transfer ve ışın (Bu protokol için sağ üst köşedeki kullandığımız) desen alan uzak herhangi bir konuma.</li>
	<li>İlk ve son ışın pozisyonlarda resist pozlamayı önlemek için hızlı bir şekilde aşağıdaki eylemleri gerçekleştirin.<ol>
<li>Kapı valfi açın ve ışın odak (aynı derecede içinde Şekil 2B) ilk ışın konumda olup ışını kırınım deseni görüntü gözlemleyerek doğrulayın. Desen kullanır.</li>
		<li>Pozlama tamamlandığında, kırınım deseni görüntü odak son ışın konumda kalır, kontrol edin. Son olarak, kapı Vanayı kapat.</li>
	</ol>
</li>
	<li>TEM yonga kök çıkarmak.</li>
</ol>5. Kalkınma ve kritik nokta kurutma karşı
Not: Kullanılan resist üzerinde geliştirme süreci bağlıdır. 5.1, 5.2 ve 5.3 adımları gelişmekte olan süreci olumlu tonlu PMMA, negatif-sesi PMMA ve HSQ, için sırasıyla açıklanmaktadır. Ancak, tüm direnir payı nedeniyle yüksek-boy oranı bu iletişim kuralı ile fabrikasyon desen desen çöküşü önlemek gerekli olan işlemi, kurutma aynı son kritik nokta. Kritik noktası (GBM) kurutma sıvı CO2 hangi su ile karışan değil çalışma sıvı kullanır. Sonuç olarak, örnek dehidratasyon (adım 5.4-5.7) ACS reaktif sınıf izopropil alkol (IPA) kullanımını gerektirir.
<ol><li>Pozitif tonlu PMMA15geliştirme: 3:1 çözüm IPA:methyl izobütil-keton (MIBK) ile 100 mL kabı hazırlamak. Kabı (0 ° C'de bir buz banyosu daha düşük bir maliyet alternatif olduğunu) 0 ° C'de bir banyo sirkülatörün yerleştirin ve sıcaklık equalized kadar bekleyin. TEM çip cımbız bir çift ile kapmak ve hafifçe adım 5.4 ile 30 s. devam et için soğuk çözümde karıştırın.</li>
	<li>Negatif tonlu PMMA16tane geliştirme: hafifçe MIBK TEM yongasında (24 ° C) Oda sıcaklığında 2 dk. aseton çözümünü örnek aktarmak için ilave edin ve 3 dk. Proceed adım 5.4 ile karıştırın.</li>
	<li>HSQ13/ geliştirme: TEM çip 1 wt % NaOH ve 4 wt % NaCl, 24 ° C'de 4 dk için içeren bir "tuzlu" deiyonize su çözüm ilave edin Saf deiyonize su (durulama tuzlu Geliştirici) 2 min için yongasında karıştırın. Adım 5.4 ile devam edin.</li>
	<li>ACS reaktif sınıf IPA TEM yongasında daldırma ve hafifçe için 30 karıştırın s.</li>
	<li>Hızlı bir şekilde TEM çip özel 2" Si gofret Şekil 3Aiçinde gösterilen yerleştirin. TEM çip her zaman transfer sırasında IPA ile ıslak olduğundan emin olun. Yaklaşık 2-3 dakika sonra Şekil 3B' tasvir CPD gofret tutucu derleme kapatın. Bütün birim ACS reaktif sınıf IPA ek 15 dakika tamamen IPA içinde dalmış sırılsıklam bırakın.</li>
	<li>Hızlı bir şekilde taze ACS reaktif sınıf IPA ile ikinci bir konteyner tam CPD gofret tutucu derleme aktarmak ve tamamen IPA içinde dalmış 15dk için bırakın.</li>
	<li>CPD gofret tutucu derleme CPD enstrüman işlem odasına (yaklaştırmayın TEM küçük parça-meli var olmak tamamen IPA batırma) aktarın. Cihazın işletim talimatları CPD işlemini çalıştırın.</li>
</ol><img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58272/58272fig3.jpg"> Şekil 3 : Kurum içi çözüm TEM susuzluktan için fiş bir CPD Standart 2" gofret sahibi. (A) TEM çip şematik yan görünüm üzerinde bir özel 2" Si gofret küçük bir delik ile delinmiş (yaklaşık 500 mikron çapında) Center'da sıvı akışı izin vermek. CPD sistem üreticisi tarafından sağlanan bir CPD Standart 2" gofret tutucu gofret uyuyor. (B) ikinci bir özel Si gofret böylece türbülanslı akış CPD işlemi sırasında azaltarak TEM çipi içine alır. İçinde A ve B, CPD gofret tutucu ACS reaktif sınıfta IPA tamamen batırılır. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58272/58272fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>

<ol>
	<li>Manfrinato, V. R., Stein, A., Zhang, L., Nam, C. Y., Yager, K. G., Stach, E. A., Black, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aberration-Corrected+Electron+Beam+Lithography+at+the+One+Nanometer+Length+Scale.">Aberration-Corrected Electron Beam Lithography at the One Nanometer Length Scale.</a> Nano Letters. 17 (8), 4562-4567 (2017).</li><li>Chen, W., Ahmed, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+5-7+nm+wide+etched+lines+in+silicon+using+100+keV+electron-beam+lithography+and+polymethylmethacrylate+resist.">Fabrication of 5-7 nm wide etched lines in silicon using 100 keV electron-beam lithography and polymethylmethacrylate resist.</a> Applied Physics Letters. 62 (13), 1499-1501 (1993).</li><li>Vieu, C., Carcenac, F., Pepin, A., Chen, Y., Mejias, M., Lebib, A., Manin-Ferlazzo, L., Couraud, L., Launois, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+beam+lithography:+resolution+limits+and+applications.">Electron beam lithography: resolution limits and applications.</a> Applied Surface Science. 164, 111-117 (2000).</li><li>Hu, W., Sarveswaran, K., Lieberman, M., Bernsteina, G. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sub-10+nm+electron+beam+lithography+using+cold+development+of+poly(methylmethacrylate).">Sub-10 nm electron beam lithography using cold development of poly(methylmethacrylate).</a> Journal of Vacuum Science &amp; Technology B. 22 (4), 1711-1716 (2004).</li><li>Chen, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanofabrication+by+electron+beam+lithography+and+its+applications:+A+review.">Nanofabrication by electron beam lithography and its applications: A review.</a> Microelectronic Engineering. 135, 57-72 (2015).</li><li>Jiang, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+spatial+resolution+limit+of+direct-write+electron+beam+lithography.">On the spatial resolution limit of direct-write electron beam lithography.</a> Microelectronic Engineering. 168, 41-44 (2017).</li><li>Manfrinato, V. R., Zhang, L., Su, D., Duan, H., Hobbs, R. G., Stach, E. A., Berggren, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resolution+Limits+of+Electron-Beam+Lithography+toward+the+Atomic+Scale.">Resolution Limits of Electron-Beam Lithography toward the Atomic Scale.</a> Nano Letters. 13 (4), 1555-1558 (2013).</li><li>Isaacson, M., Muray, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+vaporization+of+very+low+molecular+weight+resists+using+1/2+nm+diameter+electron+beams.">In situ vaporization of very low molecular weight resists using 1/2 nm diameter electron beams.</a> Journal of Vacuum Science &amp; Technology B. 19 (4), 1117-1120 (1981).</li><li>van Dorp, W. F., van Someren, B., Hagen, C. W., Kruit, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Approaching+the+Resolution+Limit+of+Nanometer-Scale+Electron+Beam-Induced+Deposition.">Approaching the Resolution Limit of Nanometer-Scale Electron Beam-Induced Deposition.</a> Nano Letters. 5 (7), 1303-1307 (2005).</li><li>Fuechsle, M., Miwa, J. A., Mahapatra, S., Ryu, H., Lee, S., Warschkow, O., Hollenberg, L. C. L., Klimeck, G., Simmons, M. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+single-atom+transistor.">A single-atom transistor.</a> Nature Nanotechnology. 7 (4), 242-246 (2012).</li><li>Randall, J. N., Lyding, J. W., Schmucker, S., Von Ehr, J. R., Ballard, J., Saini, R., Xu, H., Ding, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Atomic+precision+lithography+on+Si.">Atomic precision lithography on Si.</a> Journal of Vacuum Science &amp; Technology B. 27 (6), 2764-2768 (2009).</li><li>Arjmandi, N., Lagae, L., Borghs, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+resolution+of+poly(methyl+methacrylate)+electron+resist+by+thermal+processing.">Enhanced resolution of poly(methyl methacrylate) electron resist by thermal processing.</a> Journal of Vacuum Science &amp; Technology B. 27 (4), 1915-1918 (2009).</li><li>Yang, J. K. W., Berggren, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+high-contrast+salty+development+of+hydrogen+silsesquioxane+for+sub-10-nm+half-pitch+lithography.">Using high-contrast salty development of hydrogen silsesquioxane for sub-10-nm half-pitch lithography.</a> Journal of Vacuum Science &amp; Technology B. 25 (6), 2025-2029 (2007).</li><li>Lin, J. A., Cowley, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calibration+of+the+operating+parameters+for+an+HB5+STEM+instrument.">Calibration of the operating parameters for an HB5 STEM instrument.</a> Ultramicroscopy. 19 (1), 31-42 (1986).</li><li>Cord, B., Lutkenhaus, J., Berggren, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimal+temperature+for+development+of+poly(methylmethacrylate).">Optimal temperature for development of poly(methylmethacrylate).</a> Journal of Vacuum Science &amp; Technology B. 25 (6), 2013-2016 (2007).</li><li>Duan, H. G., Winston, D., Yang, J. K. W., Cord, B. M., Manfrinato, V. R., Berggren, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sub-10-nm+half-pitch+electron-beam+lithography+by+using+poly(methyl+methacrylate)+as+a+negative+resist.">Sub-10-nm half-pitch electron-beam lithography by using poly(methyl methacrylate) as a negative resist.</a> Journal of Vacuum Science &amp; Technology B. 28 (6), C6C58-C6C62 (2010).</li><li>Dial, O., Cheng, C. C., Scherer, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+high-density+nanostructures+by+electron+beam+lithography.">Fabrication of high-density nanostructures by electron beam lithography.</a> Journal of Vacuum Science &amp; Technology B. 16 (6), 3887-3890 (1998).</li><li>Kamcev, J., Germack, D. S., Nykypanchuk, D., Grubbs, R. B., Nam, C. Y., Black, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemically+Enhancing+Block+Copolymers+for+Block-Selective+Synthesis+of+Self-Assembled+Metal+Oxide+Nanostructures.">Chemically Enhancing Block Copolymers for Block-Selective Synthesis of Self-Assembled Metal Oxide Nanostructures.</a> ACS Nano. 7 (1), 339-346 (2013).</li></ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

İletişim kuralı en kritik adım pozlama önce elektron ışını duruluyor vardır. Bu yüksek çözünürlüklü desenlendirme elde etmek gereklidir. Birden çok pozlamayı (TEM çip birden fazla pencere vardır ve her desenlimesela ) işlemi sırasında daha önce pozlama alan çoğu, 5 mikron mesafeden her maruz kiriş yönlendirmesi önemlidir. Protokolü de önce ve pozlama bazı defocusing desenlendirme sırasında örneğin nedeniyle oluşup bir kararlılık sağlayan iki aşırı pozisyonlarda desenlendirme çevrenin (köşeler) üst ve alt, sonra ışın netlemeyi kontrol için adımları içerir bir membran desenlendirme bölgede yerel olarak eğik.
Bu iletişim kuralı bir önemli adım kritik noktası (GBM) kurutma kurutmak için kullanıyor maruz geliştirme sonra örnekleri karşı koymak desenleri. Bu adım desen desenli yapıları (desenliYani, resist yanal boyutları kalınlığı küçük) yüksek en boy oranı nedeniyle sık sık çökecek. CPD sistemlerin çoğu bir standart 2" gofret tutucu kaynağı. Ancak, beri TEM cips çok küçük ve oldukça hassas desenli yapılardır, onlar daha büyük örnekler için tasarlanmış sahipleri yerleştirildiğinde CPD işlemi sırasında zarar görmüş olabilir. Şekil 3 TEM CPD fiş bir standart gofret tutucu kullanarak şirket içi bir çözüm gösterir. Merkezi, akışı sağlayan delikle iki gofret TEM yonga içine alın ve türbülanslı akış CPD işlemi sırasında korumak.
En iyi resist film kalınlığı belirlenmesi rakip gereksinimleri dengelemek için çalışır. Bir yandan, en yüksek çözünürlükte elde etmek ve desen çöküşü önlemek için mümkün olduğunca ince olmalı, ama öte yandan, kalkış ve dağlama gibi desen aktarma uygulamalar için kalın olmalıdır. Bu iletişim kuralı % 1 kullanır HSQ, en düşük fiyat seyreltme ticari olarak mevcut olan ve laboratuvarda daha fazla olan seyreltme (seyreltilmiş HSQ genellikle için kısmi crosslinking açar bizim deneyim gösterir) tavsiye edilmez. Ancak, % 1'için pozitif tonlu PMMA çünkü seyreltilmiş PMMA tekrarlanabilir sonuçlar vermek, bu iletişimi kullanan (30 nm kalınlık) ve % 0,5 ve olumsuz sesi için % 1 (15 ve 30 nm kalınlığının, sırasıyla). Bu pozitif tonlu PMMA direnmek değil acı desen Daralt negatif tonlu PMMA yaptığı gibi böylece daha ince kalınlık kullanım için olumsuz sesi gösterildiği gibi bulduk Tablo 1. Buna ek olarak, negatif tonlu PMMA e-beam maruz kaldıktan sonra (ve geliştirme önce), ~ %50 kalınlık kaybı yoktur yani negatif tonlu PMMA son kalınlığını ~ 7-15 nm. ( Şekil 4 1.7 ve 1.8 nm özellikleri desen Daralt bu kadar yaklaşık 7 nm resist kalınlığı vardır.) Şekil 4 ' te gösterilen PMMA desenleri CPD adım kullanımı yoktu; Ancak, varsa, bu iletişim kuralını CPD kullanımı PMMA desen geliştirme sonra önerir. Buna ek olarak, biz CPD gerçeğini o daha fazla (daha ince kalınlık elde etmek için) seyreltilmiş olamaz nedeniyle ve kalın HSQ desenleri (Şekil 5 gösterildiği gibi silikon etch içinÖrneğin, gravür maskesi olarak kullanmak için gerekli çünkü HSQ işlemek için kritik olmak bulundu ).
Şekil 4 pozitif tonlu PMMA desenleri Karşıtlık görüntüleme sırasında artırmak için ince bir metal film ile kaplı. Manfrinato ve arkçalışmalarını destekleyici bilgileri. 1 bu metalik kaplama Metroloji desen üzerinde etkisi önemsiz olduğunu gösterir. Benzer şekilde, biz HSQ karşı koymak için Şekil 5 ' te gösterilen sonuçları büyük ölçüde TEM pencere yapısı üzerinde temel Si tabakasının kalınlığı Ultra-ince dayalı belirli seçimi üzerinde bağımlı olmayan olduğunu düşünün.
Bilgimizin en iyi, pozitif ve negatif sesi PMMA1 (Şekil 4) temsilcisi sonuçlar bölümünde açıklanan tüm ölçümler1,7 bugüne kadar literatürde bildirilen en küçük özellikleri şunlardır. , 12 , 16 , 17. Manfrinato ve ark. 1 alt-5 nm desen aktarma, direnmek için geleneksel metal kalkış (pozitif tonlu PMMA) izni ve sıralı infiltrasyon sentez18 ZnO (için negatif tonlu PMMA) kullanarak bir hedef malzeme üzerinden de gösterdi. HSQ için Şekil 5 ' te gösterilen sonuçlar en küçük bildirilen özellikleri7değildir. Ancak, bu iletişim kuralını HSQ tekrarlanabilir özellikleri çözünürlüklerinde 10'dan daha iyi almak için yararlıdır nm ve tek basamaklı desenlendirme silikon yapıları gösterir.
Burada sunulan protokolünü geleneksel elektron ışını direnir PMMA ve HSQ kullanarak tek haneli nanometre çözünürlük ile rasgele yapıları desenlendirme için bir işlem açıklar. Ayrıca, burada ve referans 1 gösterilen sonuçlar böyle desenler yüksek sadakat ile seçim için bir hedef malzeme transfer edilebilir gösterilmektedir.

Bu el yazması sunulan iletişim kuralı tek basamaklı nanometre çözünürlük desenlerle poli (Metil metakrilat) (PMMA) tanımlamak için rehberlik sağlar ve iki ortak elektron ışını direnir olan hidrojen silsesquioxane (HSQ), kullanılan yüksek çözünürlüklü desenlendirme elektron ışını litografi tarafından. Elektron ışını kontrol etmek için bir desen jeneratör ile outfitted pozlama aracı olarak bir sapma düzeltilmiş tarama transmisyon elektron mikroskobu (kök) kullanarak bu sonuçlar elde etmek. Resist maruz kaldıktan sonra nano desenleri hedef malzemeler1böylece etkinleştirme tek basamaklı nanometre çözünürlükte roman cihazları imalatı, çeşitli aktarılabilir.
Önceki çalışmalarda elektron ışını litografi (EBL) desen tanımlama kapasitesine sahip olduğunu göstermiştir resist içinde malzemeleri ile alt-10 nm boyut2,3,4,5,6ölçek. Her nasıl, için boyutları yaklaşık 4 nm, bu gösteriler gerekli kullanımı gibi standart prosedürler yardımcı yapıları7 veya kendini geliştirmek için uzun pozlama süreleri8direnir. Bunlar gerektirse de önemli ölçüde diğer nanopatterning, elektron ışını ifade9 indüklenen veya tarama prob litografi10,11, gibi alt-4 nm çözünürlük, ulaşma yeteneğine sahip kanıtlanmış teknikleri EBL için karşılaştırıldığında daha uzun pozlama süreleri.
Modern özel EBL sistemleri elektron ışınları ile alt-10 nm kararlılık belirleyici desenler çok zor kılan birkaç nanometre uzunluğu ölçeğinde (2-10 nm), nokta boyutları ile üretmek. Buna ek olarak, bizim protokolünü EBL angstrom uzunluğu ölçeklerde malzeme karakterizasyonu için çok optimize edilmiş bir araçtır bir sapma düzeltilmiş kök kullanarak uygular. Bu fark rutin desenlendirme tek nanometre çözüm1ile rekor kırma taş özellikleri sağlar. State-of--art, süre ticari sapmaları düzeltilmiş kök sistemleri milyonlarca dolar aralığında fiyatına, onlar çeşitli ulusal Kullanıcı tesislerinde kullanılabilir ve bazı maliyet olmadan erişilebilir.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Plasma asher</td>
			<td>Plasma Etch</td>
			<td>PE-75</td>
			<td>Located in class 100 cleanroom</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon Nitride 5 nm thick TEM Windows (9 SMALL Windows)&#160;</td>
			<td>TEM windows.com</td>
			<td>SN100-A05Q33A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEM chip holder for resist coating</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Home made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>27 nm thick c-Si TEM Windows</td>
			<td>TEMwindows.com</td>
			<td></td>
			<td>Custom order</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A2 950K PMMA diluted in anisole to 0.5-1.0% by weight</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td>M230002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HSQ (1% solids XR-1541) e-beam resist in MIBK</td>
			<td>Dow Corning</td>
			<td>XR-1541-001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spinner</td>
			<td>Reynolds Tech</td>
			<td>ReynoldsTech Flo-Spin system</td>
			<td>Located in class 100 cleanroom</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hot plate</td>
			<td>Brewer Science</td>
			<td>CEE 1300X</td>
			<td>Located in class 100 cleanroom</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectral reflectometer</td>
			<td>Filmetrics</td>
			<td>F20</td>
			<td>Located in class 1000 cleanroom</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bath circulator</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>Neslab RTE 740</td>
			<td>Located in class 100 cleanroom</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical microscope</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>Eclipse L200N</td>
			<td>Located in class 1000 cleanroom</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MIBK/IPA 1:3 developer</td>
			<td>MicroChem</td>
			<td>M089025&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>221465</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>31434</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl Alcohol, ACS Reagent Grade</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>MK303202</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TEM chip holder for critical point drying</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Home made</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Critical point drying system</td>
			<td>Tousimis</td>
			<td>Autosamdri-815B, Series C</td>
			<td>Located in class 100 cleanroom</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aberration-corrected STEM</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td>HD 2700C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pattern generation system</td>
			<td>JC Nabity Lithography Systems</td>
			<td>NPGS v9&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scanning Electron Microscope (SEM)</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td>S-4800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reactive ion etcher</td>
			<td>Oxford Instruments</td>
			<td>Plasmalab 100&#160;</td>
			<td>Located in class 1000 cleanroom</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

single-digit nanometer electron-beam lithography with an aberration-corrected scanning transmission electron microscope

Elektron ışını litografi geleneksel kullanımının uzantısını direnir ve pozlama aracı olarak bir sapma düzeltilmiş tarama transmisyon elektron mikroskobu istihdam ederek tek basamaklı nanometre boyutları için desen aktarma işler göstermektedir. Burada, iki yaygın olarak kullanılan elektron ışını direnir, tek basamaklı nanometre desenlendirme sonuçlarını mevcut: Poli (Metil metakrilat) ve hidrojen silsesquioxane. Yöntem poli (Metil metakrilat) alt-5 nanometre özellikleri ve hidrojen silsesquioxane alt-10 nanometre çözünürlük sağlar. Bu kalıpları yüksek sadakat transfer hedef malzemeler tercih içine metal kalkış kullanılarak gerçekleştirilebilir, plazma etch ve organometallics ile infiltrasyon karşı.

Şekil 4 taş desen pozitif tonlu PMMA (resist maruz kalan bölgelerden sonra geliştirme kaldırıldı) ve negatif tonlu PMMA (resist yıkamaya alanlarından kaldırıldı) gösterir. TEM windows yaklaşık 30 nm kalın PMMA direnmek için pozitif tonlu PMMA oluşuyordu (15 nm negatif tonlu PMMA için kalın) spin bir 5 nm kalın SiNx membran üzerinde döküm. İnce bir metal film (10 nm AuPd üzerinde 5 nm Ti) kontrast kök görüntüleme sırasında geliştirmek için pozitif tonlu PMMA gelişimi sonra yatırılır. En küçük adım desen 17,5 pozitif tonlu PMMA için en küçük izole ortalama Özellik 2,5 ± 0.7 nm (Şekil 4 c, 4 D), iken nm (Şekil 4F). En küçük adım desen 10,7 negatif tonlu PMMA için en küçük izole ortalama Özellik 1.7 ± 0.5 nm (Şekil 4 g), iken nm (Şekil 4J).
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58272/58272fig4.jpg"> Şekil 4 : Sapmaları düzeltilmiş elektron ışını litografi, pozitif ve negatif-tonlu PMMA. (İnce bir film 10 nm AuPd üzerinde 5 nm Ti bu şekilde gösterildiği tüm pozitif tonlu PMMA örgülerine yatırılır.) (A) SEM görüntüsü rasgele pozitif tonlu PMMA modellerinde. (B) negatif tonlu PMMA rasgele desen TEM görüntüsü. (C, D) SEM görüntüleri en küçük pozitif tonlu PMMA, ortalama delik çapı 2,5 ± 0.7 Nm ile delikler desenli. (E, F) SEM görüntüleri pozitif tonlu PMMA ile 21,5 perdesini tanımlanan delik dizilerin nm (E) ve 17,5 nm (F). (G, H) Negatif tonlu PMMA ortalama ayağı çapı 1,7 ± 0.5 Nm (G) ve 1.8 ± 0.5 nm (H) ile 20 nm pitch ile dizide ayağı TEM görüntüleri. (I, J) Negatif tonlu PMMA TEM görüntüleri dizileri 15.2 ve 10.7 nm perde, sırasıyla ayağı. Tüm ölçek çubukları vardır 40 nm. Bu rakam yeniden Manfrinato, V.R., Stein, A., Zhang, L., Nam, C.-Y., Yager, K.G., Stach, E.A ve siyah, tomografi Aberration-Corrected elektron ışını litografi bir nanometre uzunluğu ölçekte. Nano Letonyalı. 17 (8), 4562-4567 (2017). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58272/58272fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Şekil 5 HSQ resist üzerinde tanımlanan desenler görüntüler. HSQ litografi için kullanılan TEM penceresi bir 27 nm kalın Si membran üzerinde döküm yaklaşık 10 nm kalın HSQ resist spin oluşuyordu. Pozlama ve resist geliştirme, 3-4 nm pencerenin HSQ serbest bölgelerde (yıkamaya alanları) ultra-ince Si tabakasının çıkarıldı sonra endüktif tarafından bir odası baskısı 50 sccm HBr ve 20 sccm Cl2 gaz karışımı kullanarak plazma (ICP) gravür birleştiğinde 10 mT (önyargı ve ICP gücü 60 W ve 250 W, sırasıyla). Şekil 5A kısa dikey çizgiler, dört satırlarından oluşur. İki satır satır doz ile maruz kaldılar üst katlanarak 120 nC/cm (0 tasarlanmış nm genişliği bu satırları için) için 2'den çıktı. Alt iki satır katlanarak 60.000 μC/cm2 ' ye (5 nm kadar tasarlanmış geniş ve 200 nm dikdörtgenler) 3000 adım attı bir alan dozla maruz bırakıldı. Şekil 5B Şekil 5Aalt satırda merkezi bölgenin yakınlaştırılmış bir görüntüdür. İki en soldaki, dört merkezi ve dört en sağdaki satır 23,300, 27,300 ve 32.000 μC/cm2, bir alan dozu ile sırasıyla maruz kalmışlar. Ortalama ölçülen genişliği 7 dört merkezi çizgiye sahip nm.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58272/58272fig5.jpg"> Şekil 5 : Sapmaları düzeltilmiş elektron ışını litografi, HSQ resist. (Bu şekilde kullanılan TEM penceresi 27 nm-kalın sı yapılmıştır. Sonra HSQ geliştirme, endüktif Eşleşmiş Plazma gravür 3-4 nm si HSQ tarafından kapsanmayan alanları kaldırmak için kullanılmıştır.) (A) dikey çizgiler dört satır TEM görüntüsü katlanarak 120 nC/cm (en iyi iki satır) ve 3000-60.000 μC/cm2 (alt iki satır) den 2 farklı dozlarda maruz. Işın adım boyu 0.5 oldu nm tüm satırları için. (A) alt satırda merkezi alan (B) yüksek büyütme TEM görüntüsü. Merkezi 4 satır ortalama grubunuz ölçülen genişliği 7 nm ve 27,300 μC/cm2bir alan dozu ile maruz kaldılar. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58272/58272fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Single-Digit Nanometer Electron-Beam Lithography with an Aberration-Corrected Scanning Transmission Electron Microscope at JoVE.com

Single-Digit Nanometer Electron-Beam Lithography with an Aberration-Corrected Scanning Transmission Electron Microscope

İki yaygın olarak kullanılan elektron ışın direnir içinde tek haneli nanometre desenleri tanımlamak için bir sapma düzeltilmiş tarama transmisyon elektron mikroskobu kullanın: Poli (Metil metakrilat) ve hidrojen silsesquioxane. Karşı koymak desenleri tercih hedef malzemelerinde kalkış, aşındırma, plazma kullanarak tek basamaklı nanometre sadakat ile çoğaltılabilir ve organometallics tarafından infiltrasyon karşı.

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

We demonstrate extension of electron-beam lithography using conventional resists and pattern transfer processes to single-digit nanometer dimensions by ...

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.

Research

JoVE Journal

Engineering

Revealing Dynamic Processes of Materials in Liquids Using Liquid Cell Transmission Electron Microscopy

Sıvı Hücre Transmisyon Elektron Mikroskobu kullanarak Sıvılarda Malzemelerin Dinamik Süreçler Revealing

The recent development for in situ transmission electron microscopy, which allows imaging through liquids with high spatial resolution, has attracted ...

Scanning-probe Single-electron Capacitance Spectroscopy

Tarama-prob Tek elektron Kapasite Spektroskopisi

The integration of low-temperature scanning-probe techniques and single-electron capacitance spectroscopy represents a powerful tool to study the ...

In Situ Time-dependent Dielectric Breakdown in the Transmission Electron Microscope: A Possibility to Understand the Failure Mechanism in Microelectronic Devices

In Situ Time-dependent Dielectric Breakdown in the Transmission Electron Microscope: A Possibility to Understand the Failure Mechanism in Microelectronic Devices

Transmisyon Elektron Mikroskobu Situ Zamana bağlı Dielektrik Dağılımı In: Bir imkanı Mikroelektronik aygıtlar Başarısızlık Mekanizması Anlayın

The time-dependent dielectric breakdown (TDDB) in on-chip interconnect stacks is one of the most critical failure mechanisms for microelectronic devices. ...

Comprehensive Characterization of Extended Defects in Semiconductor Materials by a Scanning Electron Microscope

Bir Tarama Elektron Mikroskobu tarafından Yarıiletken Malzemelerin Genişletilmiş Kusur Kapsamlı Karakterizasyonu

Extended defects such as dislocations and grain boundaries have a strong influence on the performance of microelectronic devices and on other applications ...

Hand Controlled Manipulation of Single Molecules via a Scanning Probe Microscope with a 3D Virtual Reality Interface

El 3D Sanal Gerçeklik Arayüzü ile bir Tarama Prob Mikroskobu üzerinden Tek Moleküllerin Manipülasyon Kontrollü

Considering organic molecules as the functional building blocks of future nanoscale technology, the question of how to arrange and assemble such building ...

Sub-nanometer Resolution Imaging with Amplitude-modulation Atomic Force Microscopy in Liquid

Sıvı olarak Genlik modülasyonu Atomik Kuvvet Mikroskobu ile alt nanometre Çözünürlüklü Görüntüleme

Atomic force microscopy (AFM) has become a well-established technique for nanoscale imaging of samples in air and in liquid. Recent studies have shown ...

Studying Dynamic Processes of Nano-sized Objects in Liquid using Scanning Transmission Electron Microscopy

Tarama Transmisyon Elektron Mikroskobu kullanılarak Sıvı Nano-ölçekli Nesnelerin dinamik Süreçlerinin İncelenmesi

Samples fully embedded in liquid can be studied at a nanoscale spatial resolution with Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) using a ...

Precision Milling of Carbon Nanotube Forests Using Low Pressure Scanning Electron Microscopy

Alçak Basınç Taramalı Elektron Mikroskobu kullanılarak Karbon Nanotüp Ormanlar Hassas freze

A nanoscale fabrication technique appropriate for milling carbon nanotube (CNT) forests is described. The technique utilizes an environmental scanning ...

A Method for Obtaining Serial Ultrathin Sections of Microorganisms in Transmission Electron Microscopy

Transmisyon elektron mikroskobu mikroorganizmaların seri Ultrathin bölümler elde etmek için bir yöntem

Observing cells and cell components in three dimensions at high magnification in transmission electron microscopy requires preparing serial ultrathin ...

Visualizing Uniaxial-strain Manipulation of Antiferromagnetic Domains in Fe1+YTe Using a Spin-polarized Scanning Tunneling Microscope

Visualizing Uniaxial-strain Manipulation of Antiferromagnetic Domains in Fe1+YTe Using a Spin-polarized Scanning Tunneling Microscope

Soy Uniaxial manipülasyon bir Spin polarize tarama mikroskop tünel kullanarak Fe1 +YTe Antiferromagnetic etki alanlarının görüntülenmesi

The quest to understand correlated electronic systems has pushed the frontiers of experimental measurements toward the development of new experimental ...