L'utilizzo di nanoparticelle sacrificali per eliminare gli effetti del colpo-rumore in fori di contatto fabbricato da E-litografia a fascio

La crescita esponenziale della potenza di calcolo, come quantificato dalla legge di Moore ^{1, 2} (1), è un risultato dei progressi progressivi litografia ottica. In questa tecnica patterning top-down, la risoluzione ottenibile, R, è data dalla noto teorema Raleigh ^3:

Qui, λ e NA sono la lunghezza d'onda della luce e apertura numerica, rispettivamente. Si noti che NA = η · sinθ, dove η è l'indice di rifrazione del mezzo tra la lente e il wafer; θ = tan ^-1 (d / 2L) per il diametro, d, della lente, e la distanza, l, tra il centro della lente e il wafer. Negli ultimi cinquant'anni, la risoluzione litografica è migliorata attraverso l'uso di (a) sorgente luminosas, tra cui laser a eccimeri, con lunghezze d'onda UV progressivamente più piccoli; (b) i disegni ottici intelligenti che impiegano maschere di fase-shift ^4; e (c) superiori NA. Per l'esposizione in aria (η = 1), NA è sempre inferiore all'unità, ma introducendo un liquido con η> 1, come acqua ^5, tra l'obiettivo e il wafer, NA può essere elevato sopra 1, migliorando così la risoluzione di litografia a immersione. Attualmente i percorsi praticabili a un nodo 20 nm e oltre comprendono sorgenti UV estreme (λ = 13 nm) o tecniche di patterning che utilizzano l'elaborazione doppia e quadrupla complesso di un fotoresist multistrato ^{6, 7.}

Su scala nanometrica lunghezza, fluttuazioni statistiche, causate da un tiro-rumore (SN), del numero di fotoni che arrivano entro una causa variante nano-regione nelle dimensioni di lithogra modelli ENTI GRAFICI. Questi effetti sono più pronunciati con l'esposizione alla luce EUV ad alta energia ed E-travi, i sistemi che necessitano di ordini di grandezza meno fotoni / particelle rispetto al normale litografia ottica ^8. Supersensitive chimicamente amplificata (con una efficienza quantica> 1) fotoresist introducono un SN chimica causata da una variazione nel numero di molecole fotoreattive in nanoregions esposte ^{9, 10.} Lower fotoresist sensibilità che hanno bisogno di esposizioni più lunghe sopprimere questi effetti, ma riducono anche il throughput.

Sulla scala molecolare, il contributo alla linea-bordo rugosità dalla distribuzione delle dimensioni molecolari inerenti ai polimeri di resina fotosensibile può essere ridotto utilizzando resiste molecolari ^11. Un approccio che è complementare a tale trattamento top-down di nano-patterning è l'uso di metodi bottom-up ^12,s = "xref"> 13 che si basano in particolare sulla auto-assemblaggio diretto (DSA) di polimeri diblock ^14. La capacità di questi processi di dirigere nucleazione e di creare la spaziatura non uniforme tra disegni desiderati, come i fori o linee, rimane difficile. La distribuzione delle dimensioni dei componenti molecolari ^{15, 16} limita anche la scala e la resa di fabbricazione ^{17, 18.} Problemi simili limitano stampa microcontact di nanoparticelle in litografia soffice ^19.

Questo documento presenta studi di un nuovo approccio ibrido (Figura 1) che unisce il classico litografia proiezione dall'alto con elettrostaticamente diretto autoassemblaggio per ridurre l'effetto di SN / linea-edge rugosità (LER) ^20. Carica positiva gruppi amminici su monostrati auto-assemblati (SAM) di N – (2-amminoetil)-11-Ammino-undecil-metossi-silano (AATMS) sottostante il film PMMA sono esposti dopo lo sviluppo. La pellicola fotosensibile carica negativa di PMMA elettrostaticamente ad imbuto che carica negativa nanoparticelle d'oro (PNL), ricoperto con citrato, ^{21 – 24} nei fori SN colpite ^25. Re-flusso del fotoresist PMMA sommerge nanoparticelle predeposited nel film.

Figura 1: Rappresentazione schematica della strategia per rimuovere gli effetti del colpo-rumore e ruvidità line-edge per il patterning di fori di contatto con nanoparticelle di dimensioni precise. Qui, la dimensione critica (CD) è il diametro desiderato dei fori. L'approccio (step 1) inizia con deposizione di un monostrato auto-assemblato (SAM) della molecola di silano aventi gruppi amminici caricati positivamente sul surf ossidoasso di un wafer di silicio. Successivamente, la litografia e-beam viene utilizzato per i fori modello (punti 2 e 3) in PMMA pellicola fotosensibile, lo strato blu, che genera colpo-rumore, come illustrato nell'immagine SEM inserto in. Litografia espone gruppi amminici nella parte inferiore dei fori. Fase 4 comporta la deposizione fase acquosa di controllo di dimensioni, (carica negativa) nanoparticelle d'oro citrato-capped (PNL) nei fori litografia fantasia utilizzando focalizzazione elettrostatica (EF). Nel passaggio 5, riscaldando il wafer a 100 ° C, al di sotto della temperatura di transizione vetrosa del PMMA, 110 ° C, provoca il riflusso del fotoresist intorno nanoparticelle pre-depositato. Etching sovrapposto PMMA con plasma di ossigeno (fase 6) espone PNL, e successiva wet-etching (iodio) delle particelle esposte (fase 7) crea fori corrispondenti alle dimensioni del PNL. Una volta accoppiato con reattivi-ion / wet-etching, è possibile trasferire i fori nel fotoresist a SiO ₂ (fase 8) ^31. Ristampata con il permesso di riferimento ^20. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.

L'interazione elettrostatica tra PNL carica opposta e gruppi amminici sul substrato impedisce lo spostamento del PNL dal sito di legame. La fase di riflusso mantiene la posizione relativa dei PNL, ma cancella i buchi e gli effetti della SN / LER. Plasma / fasi di attacco umido rigenerare fori che hanno la dimensione del PIL. Etching reattivo ioni di litio trasferisce il loro modello di SiO ₂ strati hard-maschera. Il metodo si basa sull'utilizzo di nanoparticelle di dimensioni più uniformemente di un nanohole fantasia (NH), espressa come la deviazione standard, σ, in modo tale che σ _PIL <σ _NH. Questo rapporto si concentra sui gradini (4 e 5 descritti in figura 1) che prevedano la deposizione di nanoparticelle dalla dispersione e lareflow del fotoresist intorno a loro per valutare i vantaggi ei limiti del metodo. Entrambi i passi sono, in linea di principio, scalabile per substrati più grandi, senza necessità di modifiche sostanziali del flusso di corrente di produrre moderni circuiti integrati su chip.