자리 나노미터 전자 빔 리소 그래피는 수 차 수정 스캐닝 전송 전자 현미경으로

1. 샘플 준비 저항 코팅 참고:이 작품에서 자리 나노미터 분해능 패턴에에서 정의 된 PMMA (포지티브 및 네거티브-톤)와 HSQ 저항, 스핀-캐스팅은 죄x 또는 SiO2 상업적으로 이용 가능한 가장 windows (약 50 µ m x 50 µ m)에 5에서 다양 한 두께와 막 50 nm nm. 하나 이상의 가장 창 처리 프레임 (두께가 100 µ m) 직경 3 m m 실리콘에서 조작 됩니다. 이 원고를 통해 우리 편 창으로 전자 빔 투명 막에 가장 칩으로 전체 장치를 참조 하십시오. O2 플라즈마 30에 대 한 청소를 수행 하 여 가장 칩에서 어떤 유기 잔류물 든 지 제거 s 100 W (약 5 sccm O2 흐름에서 230 mT의 챔버 압력). 실리콘 웨이퍼, 약 2 cm x 2 cm 회전 저항 중 가장 칩에 보유자로 사용할 크기의 조각을 쪼개합니다 장소 탄소 이중 면 테이프 약 실리콘 홀더의 센터에서 등거리에 있도록 하 고는 가장의 직경 보다 약간 적은 분리의 두 줄무늬 칩 ( 그림 1참조). 이소프로필 알코올 (IPA)을 그들의 접착 강도 줄이기 위해와 줄무늬 린스. 이것은 섬세 한 편 칩 시 홀더에서 제거 하는 동안 위반을 피하기 위해 해야 합니다. 그림 1에서 보듯이 그것 두 반대쪽 가장자리에만 탄소 테이프 줄무늬에 연결 되어 있는지 확인 하 고 실리콘 홀더에 가장 칩을 탑재 합니다. 그림 1 : 회전 저항에 대 한 가장 칩 홀더. 가장 칩 표면 접촉을 줄이기 위해 두 개의 모서리에만 실리콘 홀더에 연결 되어 있고 따라서, 접착 힘을 알 수 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오. 2. 스핀 코트 매개 변수 HSQ PMMA (포지티브 및 네거티브 톤)에 대 한 저항 참고: 저항 두께 측정 되지 가장 칩에 직접 작은 때문에 일반적으로 저항 캐스팅 (예를 들어, SiO2 막에 시 영화), 다른 얇은 층에는 측정을 복잡 하 게. 대신, 저항 두께 영화에서 셋 측정 시 샘플 대량에 캐스팅 사용 하 여 보정 하는 회전 속도 의해 결정 됩니다. 셋 결과 했다, 일반적으로 20% 이상의 정밀도로 의해 뒷받침 줄기 내려 이미지의 축소 된 구조. 실리콘 홀더 회전자 척에 탑재 하 고 회전자로 터의 센터와 약 편 창 중앙 정렬. PMMA의 한 방울 (약 0.05 mL)와 전체 편 창 커버를 피 펫을 사용 하 여 (a 950 K PMMA anisole 0.5-1.0에 희석 2%) 또는 HSQ (1% 고체 XR-1541). 사용 하는 저항에 따라 스핀 코팅 및 표 1에 표시 된 매개 변수를 베이킹을 따릅니다. 조심 스럽게 실리콘 홀더에서 가장 칩을 제거. 광학 현미경을 사용 하 여 가장 창 저항 균일성을 검사 합니다. 영화 인 경우 균질 성 막의 중앙 지역에 걸쳐; 다음 단계로 진행 그렇지 않으면, 신선한 편 창에 저항 코팅 프로세스를 반복 합니다. 저항 스핀 속도(g) x 영화두께(nm) 베이킹 온도(° C) 베이킹 시간(최소) 포지티브-톤 PMMA 60 30 200 2 네거티브-톤 PMMA 60 15 200 2 HSQ 107 10 필요 하지b 필요 하지b 참조 Ref.12; b참고 13 참조 표 1: 스핀 코팅 하 고 매개 변수를 굽기 저항. 스핀 속도 단위에서 g x 3 m m 직경 가장 칩을 고려 하십시오. 베이킹 PMMA 뜨거운 접시에 수행 됩니다. 아니 제빵 HSQ13필요 합니다. HSQ 저항 회전 하기 전에 실내 온도를 따뜻하게 해야 하므로 냉장, 저장 됩니다. 3. 줄기에 샘플을 로드, 지도 창 좌표 및 고해상도 집중 수행 줄기 샘플 홀더, 저항-진공 인터페이스에 들어오는 광속 얼굴 빔을 최적으로 샘플의 상단에 초점을 맞춘 이후 확인 하에 저항 코팅 가장 칩을 탑재 합니다. 또한, 그 가장 창의 양쪽 정렬 됩니다 약으로 x-축 및 y 축 줄기 무대의 있는지 확인 합니다. 이 가장 창 탐색을 촉진 한다. 현미경, 그리고 샘플 실에서 오염 물질을 줄이기 위해 펌프 하룻밤에 가장 칩을 로드 합니다. 되도록 빔을 가장 창 ()을 피하기 위해 우연한 노출의 중심에서 100 µ m 단계 (x, y) 좌표를 이동 합니다. 설정 줄기 프로브 빔 전류와 에너지 34 pA 200 keV, 각각. (고정 빔, z 대비 모드 및 중간 각도 환상 다크 필드 검출기) 이미징 회절 모드에서 쉽게 가장 창의 가장자리를 찾을 수 있는 초점 빔과 30 kx 확대를 설정 합니다.참고: 가장 창 가장자리 또한 이미징 모드에서 찾을 수 있습니다. 우리는 빔 여 이미지 스캔 필요 하지 않기 때문 더 빨리, 때문에 회절 모드를 사용 합니다. 윈도우의 가장자리 회절 이미지에 관찰 될 때까지 가장 창으로 이동 합니다. 기록 창 가장자리를 따라 이동 (x, y) 좌표 가장 윈도우의 네 모퉁이의. 마지막 창 코너에서 증가 50 kX 확대 하 고 거친 집중 수행 단계 z 좌표 (z 높이 조정)는 회절의 크로스 오버까지 이동 하 여 창 막에 패턴 방향을 관찰. 그 후, 현재 목표 렌즈를 조정 하 여 초점을 잘 수행 합니다. 180 kx 확대 증가. 조정 초점, 그림 2B와 같이 창 막의 수 차 수정 회절 이미지를 얻으려면 stigmation 및 수 차 보정 설정. 이 초점 방법은 Ronchigram 방법14로 알려져 있다. 그림 2 : 편 창 막의 회절 이미지. (A) 집중 하지만 stigmatic 이미지. 이 이미지에 대 한 수 차 보정 설정이 최적의 긴밀 한-간격 회절 변두리에 의해 입증 하지 않습니다. (B) 노출 준비 비 stigmated 이미지 부드러운 고원 회절 패턴을 보여주는. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오. 4. 패턴 발생기 시스템은 수 차 수정 줄기를 사용 하 여 패턴을 노출 합니다. 참고:이 작업에 사용 되는 수 차 수정 줄기 컴퓨터 원조 설계 (CAD) 소프트웨어를 사용 하 여 정의 하는 패턴을 노출 하는 전자 빔 위치 제어 패턴 생성기 시스템 (PGS)을 갖추고 있다. 복용량 노출 포인트 (단계 크기)와 포인트 당 노출 시간 사이의 간격을 정의 하 여 제어 됩니다. 표 2 에이 프로토콜에 사용 되는 노출 매개 변수 요약 되어 있습니다. 패턴 “연속 모드,” 가장 창 중앙에 노출 되는 때문에이 작품에 사용 된 줄기 빔 blanker를 포함 하지 않습니다. 노출 전후 PGS 위치 언제 든 지 사용자 정의 시야 (FOV)에 빔 선호 패턴 영역에서. 우리이 프로토콜에서 오른쪽 상단 및 하단 오른쪽 모서리 FOV의 초기 및 최종 빔 위치도 각각 사용합니다. 저항 점 노출 선 노출 영역 노출 복용량(fC/점) 단계 크기(nm) 복용량(노스캐롤라이나/cm) 단계 크기(nm) 복용량(µ C/c m2) 긍정적인 톤 PMMA 10-100 0.5 2-8 0.5 2000 네거티브 톤 PMMA 50-500 0.5 20-40 0.5 50000-80000 HSQ 10-100 0.5 10-20 0.5 20000-30000 표 2: PMMA (포지티브 및 네거티브 톤) 및 HSQ 노출 매개 변수 저항. 표시 된 값은 최적의 복용량 값 특정 패턴 디자인에 따라 달라 집니다 이후 피쳐 치수를 대상으로 일반. 무대를 이동할 때 저항 하는의 어떤 우발적인 노출을 피하기 위해 빔 게이트 밸브를 닫습니다. 빔 전류는 34 pA 확대는 180 kX 확인 합니다. 사용 하 여 미리 녹음 된 창 모서리 좌표 이동 무대, FOV 센터는 윈도우의 중심에서 5 µ m. 빔 게이트 밸브와이 시점에서 단계 3.6에서 설명 하는 Ronchigram 메서드를 사용 하 여 초점을 엽니다. 빔 게이트 밸브를 닫습니다. 가장 창 중앙에서 FOV를 무대를 이동 합니다. 확대 18 kX (FOV를 패턴화 5 µ m x 5 µ m에 해당)를 변경 합니다. PGS 빔 제어 전송 하 고 (우리를 사용 하 여 오른쪽 상단 모서리가 프로토콜에서) 패턴 지역에서 광선을 원하는 위치. 피하기 위해 초기 및 최종 빔 위치에 저항을 overexposing 빠른 승계에서 다음 작업을 수행 합니다. 게이트 밸브를 열고 ( 그림 2B)에서 초기 광속 위치에서 초점에 광선 인지 빔 회절 패턴 이미지를 관찰 하 여 확인 합니다. 패턴을 노출 합니다. 노출이 완료 되 면 회절 패턴 이미지 최종 빔 위치에 초점에 남아 확인 합니다. 마지막으로, 게이트 밸브를 닫습니다. 줄기에서 가장 칩을 제거 합니다. 5. 저항 개발 및 한계점 건조 참고: 개발 프로세스 사용 하는 저항에 따라 달라 집니다. 5.1, 5.2, 5.3 단계 각각 포지티브-톤 PMMA, 네거티브-톤, PMMA 및 HSQ, 개발 프로세스를 설명합니다. 그러나, 모든 공유 같은 최종 한계점 건조 과정은이 프로토콜을 조작 하는 패턴의 높은 종횡비 때문 패턴 붕괴를 방지 하는 데 필요한 저항. (일일)을 건조 하는 중요 한 포인트는 물과 혼합할 수 있는 작동 유체로 액체 CO2 를 사용 합니다. 따라서, 샘플 탈수 (단계 5.4 5.7) ACS 시 약 학년 이소프로필 알코올 (IPA) 사용을 해야 합니다. 포지티브-톤 PMMA15의 개발: IPA:methyl isobutyl-케 톤 (MIBK)의 3:1 솔루션 100 mL 비 커를 준비. 0 ° C (0 ° C에서 얼음 목욕 낮은 비용 대안 이다)에서 목욕 circulator에 비 커를 놓고 온도 평준화 될 때까지 기다립니다. 한 쌍의 족집게와 가장 칩을 부드럽게 저 어 차가운 솔루션에서 단계 5.4와 30 미 진행에 대 한. 네거티브-톤 PMMA16의 개발: 부드럽게 2 분 전송 샘플을 아세톤 솔루션에 대 한 실 온 (24 ° C)에서 MIBK에서 가장 칩을 저 어 하 고 3 분 진행 단계 5.4에 대 한 저 어. HSQ13의 개발: 1 wt %NaOH 24 ° c.에서 4 분 4 wt %NaCl를 포함 하는 “짠” 이온된 수 솔루션에서 가장 칩을 저 어 2 분 (짠 개발자 씻어) 순수 이온된 수에 칩을 저 어. 5.4 단계로 진행 합니다. ACS 시 약 학년 IPA 가장 칩을 찍어와 부드럽게 저 어 30 s. 신속 하 게 특별 한 2″Si 웨이퍼 그림 3A에서 표시에 가장 칩을 놓습니다. 가장 칩은 전송 하는 동안 IPA와 젖은 항상 다는 것을 확인 하십시오. 약 2-3 분 후 그림 3B에서 같이 일일 웨이퍼 홀더 어셈블리를 닫습니다. 추가 15 분 IPA에 완전히 몰입에 대 한 ACS 시 약 등급 IPA에에서 몸을 담글 전체 장치를 둡니다. 빨리 신선한 ACS 시 약 학년 IPA와 두 번째 컨테이너 전체 일일 웨이퍼 홀더 어셈블리를 전송 하 고 IPA에 완전히 몰입 하는 15 분 동안 그것을 둡니다. (언제 든 가장 칩 IPA에 완전히 몰입 해야) 일일 악기 프로세스 챔버를 일일 웨이퍼 홀더 어셈블리를 전송. 악기의 운영 지침에 따라 일일 프로세스를 실행 합니다. 그림 3 : 가장의 탈수에 대 한 사내 솔루션 칩에 일일 표준 2″웨이퍼 홀더. (A) 액체 흐름을 허용 하도록 센터 (직경에서 약 500 μ m)에서 교 련된 작은 구멍을 가진 특별 한 2″Si 웨이퍼에 가장 칩의 회로도 측면 보기. 웨이퍼는 일일 표준 2″웨이퍼 홀더 일일 시스템 제조업체에 의해 제공에 맞는. (B) 두 번째 특별 한 Si 웨이퍼는 가장 칩, 난 류 흐름 과정에서 일일 비용 감소를 포함 합니다. A와 B, 일일 웨이퍼 홀더는 ACS 시 약 학년 IPA에에서 완전히 몰입. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.