Uso de sacrificiais nanopartículas para eliminar os efeitos do Plano de ruído em contato Buracos fabricada por E-beam litografia

O crescimento exponencial do poder computacional, como quantificada pela lei de Moore ^{1, 2} (1), é o resultado de avanços progressivos em litografia óptica. Nesta técnica de modelação de cima para baixo, a resolução alcançável, R, é dada pela bem conhecida Raleigh teorema ^3:

Aqui, λ e NA são o comprimento de onda da luz e abertura numérica, respectivamente. Note-se que NA = η · sinθ, onde η é o índice de refracção do meio entre a lente e a bolacha; θ = ^tan-1 (d / 2l) para o diâmetro, d, da lente, e a distância, L, entre o centro da lente e a bolacha. Durante os últimos cinquenta anos, a resolução litográfica tem melhorado através da utilização de (a) fonte de luzs, incluindo lasers excimer, com comprimentos de onda UV progressivamente menores; (b) modelos ópticos inteligentes que utilizam máscaras do turno da fase ^4; e (c) mais elevada NA. Por exposição ao ar (η = 1), NA é sempre menor que a unidade, mas através da introdução de um líquido com η> 1, ^5, tal como água, entre a lente e a bolacha, NA pode ser elevado acima de um, melhorando assim a resolução da litografia de imersão. Atualmente os caminhos viáveis para um nó de 20 nm e além incluem fontes de UV extremos (λ = 13 nm) ou técnicas de padronização através do processamento duplos e quádruplos complexo de um fotorresiste várias camadas ^{6, 7.}

Em escalas nanômetros de comprimento, flutuações estatísticas, causadas por shot-ruído (SN), no número de fótons chegam dentro de uma causa variação nano-região nas dimensões de lithogra padrões diográficas. Estes efeitos são mais pronunciados com a exposição à luz EUV de alta energia e E-feixes, sistemas que necessitam de ordens de grandeza menos fotões / partículas em comparação com o normal ^oito litografia óptica. Supersensíveis amplificado quimicamente (com uma eficiência quântica> 1) fotorresistentes também introduzir um SN química provocada por uma variação do número de moléculas em fotorreactivos nanoregions expostas ^{9, 10.} Fotorresistentes inferiores sensibilidade que necessitam de exposições mais longas suprimir estes efeitos, mas também reduzem o rendimento.

Na escala molecular, a contribuição para a linha de ponta de rugosidade a partir da distribuição de tamanho molecular inerente aos polímeros fotossensíveis pode ser reduzido pelo uso de resinas fotossensíveis moleculares ^11. Uma abordagem que é complementar a este processamento de cima para baixo de nano-padronização é a utilização de métodos de baixo para cima ^12,s = "xref"> 13 que dependem especificamente sobre a auto-montagem dirigida (DSA) de polímeros dibloco ^14. A capacidade desses processos para dirigir a nucleação e para criar espaçamento não uniforme entre os padrões desejados, tais como furos ou linhas, permanece um desafio. A distribuição de tamanho dos componentes moleculares ^{15, 16,} também limita a escala e produtividade de fabricação de ^{17, 18.} Problemas semelhantes limitar impressão microcontact de nanopartículas em litografia macia ^19.

Este artigo apresenta estudos de uma nova abordagem híbrida (Figura 1), que combina o clássico de cima para baixo projeção de litografia com a automontagem eletrostática direcionado para reduzir o efeito da SN rugosidade / line-edge (LER) ^20. Carregado positivamente grupos amina em monocamadas auto-montadas (SAM) de N – (2-aminoetil)-11-Amino-undecil-metoxi-silano (AATMS) subjacente à película de PMMA são expostas após o desenvolvimento. O filme fotorresistente carregada negativamente de PMMA electrostaticamente funis de carga negativa nanopartículas de ouro (PNB), tampado com citrato, ^21-24 em buracos afetados-SN ^25. Re-fluxo do fotorresistente PMMA engole nanopartículas predeposited no filme.

Figura 1: Representação esquemática da estratégia para eliminar os efeitos do shot-ruído e aspereza linha de ponta para o padrão de furos de contato usando NPs de tamanho preciso. Aqui, a dimensão crítica (CD) é o diâmetro desejado dos orifícios. A abordagem (passo 1) começa com a deposição de uma monocamada auto-montada (SAM) da molécula de silano tendo grupos amina carregados positivamente sobre o óxido de surfás de uma pastilha de silício. Em seguida, a litografia de feixe de electrões é usado para padrão de orifícios (Passos 2 e 3) em PMMA filme foto-resistente, a camada de azul, que gera tiro-ruído, tal como ilustrado na Imagem SEM inserir. Litografia expõe grupos amina na parte inferior dos orifícios. Passo 4 implica a deposição em fase aquosa de tamanho controlado, (carga negativa) nanopartículas de ouro cobertas de citrato (PNB) em buracos lithographically estampados utilizando afunilamento eletrostática (EF). No passo 5, o aquecimento da bolacha a 100 ° C, abaixo da temperatura de transição vítrea do PMMA, 110 ° C, faz com que o refluxo do fotorresistente em torno de nanopartículas pré-depositados. Etching sobreposta PMMA com plasma de oxigénio (passo 6) expõe as PNB, e subsequente molhado-condicionante (iodo) das partículas expostas (passo 7) cria orifícios correspondentes ao tamanho das PNB. Quando acoplada com Reactive-ião / molhado-gravar, é possível transferir o padrão de furos no fotorresistente de SiO ₂ (passo 8) ^31. Réimpresso com a permissão de referência ^20. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

A interacção electrostática entre as cargas opostas e PNB grupos amina sobre o substrato impede o deslocamento das PNB do local de ligação. A etapa de refusão mantém a posição relativa dos PNB, mas apaga os buracos e os efeitos da SN / LER. Plasma / etapas corrosão úmida regenerar buracos que têm o tamanho do PIB. Gravura reativa-ion transfere o seu padrão de SiO ₂ camadas hard-máscara. O método baseia-se na utilização de mais uniformemente do que um tamanho nanopartículas nanohole modelado (NH), expressa como o desvio padrão, σ, de tal modo que σ _PNB <σ _NH. Este relatório centra-se em etapas (4 e 5 descritos na Figura 1), envolvendo a deposição de nanopartículas de dispersão e darefluxo do fotorresistente em torno deles para avaliar as vantagens e limitações do método. Ambos os passos são, em princípio, adaptar a substratos maiores, sem necessidade de grande modificação do fluxo de corrente de produção modernos circuitos integrados em batatas fritas.