استخدام الهدى النانوية لإزالة آثار طلقة الضوضاء في ثقوب الاتصال اختلقتها E-شعاع الطباعة الحجرية

موحد النانوية الحجم يمكن إزالة التقلبات في أبعاد الاتصال حفرة نمط في بولي (ميتاكريليت الميثيل) أفلام (PMMA) مقاومة للضوء عن طريق شعاع الالكترون (شعاع E) الطباعة الحجرية. وتنطوي العملية على مجازاته كهرباء لمركز ودائع النانوية في ثقوب الاتصال، تليها إنحسر مقاومة للضوء والخطوات البلازما والرطب الحفر.

متعدد الأنماط نانو ملفقة مع الأشعة فوق البنفسجية الشديد (فوق البنفسجي) أو شعاع الإلكترون (E-شعاع) الطباعة الحجرية معرض التغيرات غير المتوقعة في حجم. ويعزى هذا الاختلاف إلى تقلبات إحصائية في عدد الفوتونات / الإلكترونات التوصل إلى نانو منطقة معينة الناشئة من النار الضوضاء (SN). وSN يختلف عكسيا مع الجذر التربيعي لعدد من الفوتونات / الإلكترونات. لجرعة ثابتة، وSN هو أكبر في فوق البنفسجي وE-شعاع lithographies من ل(193 نانومتر) الطباعة الحجرية الضوئية التقليدية. يتم الجمع بين من أسفل إلى أعلى والزخرفة من أعلى إلى أسفل النهج للحد من آثار الضوضاء النار في الزخرفة نانو حفرة. على وجه التحديد، وأميني سيلاني السطحي تجميع الذاتي على رقاقة السيليكون التي تدور في وقت لاحق المغلفة مع فيلم 100 نيوتن متر من مقاوم الضوء شعاع E أساس PMMA. التعرض لشعاع E وتطور لاحق كشف الفيلم بالسطح الكامنة في قيعان من الثقوب. غمس رقاقة في تعليق سالبة الشحنة، وتوج سترات، 20 نانومتر زالنانوية القديمة (GNP) ودائع جسيم واحد في حفرة. يتعرض موجبة فيلم السطحي في حفرة مسارات تحويل كهربية على جسيمات متناهية الصغر سالبة الشحنة إلى وسط حفرة مكشوفة، الذي يحدد بشكل دائم التسجيل الموضعية. بعد ذلك، عن طريق التسخين بالقرب من درجة حرارة التحول الزجاجي من البوليمر مقاومة للضوء، الفيلم مقاومة للضوء إعادة تدفق ويجتاح النانوية. هذه العملية تقوم بمسح الثقوب تتأثر SN لكن يترك الناتج القومي الإجمالي المودعة في مكان مغلق من قبل كهرباء قوية ملزمة. العلاج مع البلازما الأكسجين تكشف الناتج القومي الإجمالي من الحفر طبقة رقيقة من مقاومة للضوء. الرطب فإن النقش الناتج القومي الإجمالي تتعرض بمحلول مكون من أنا ₂ / KI ينتج الثقوب موحدة تقع في وسط المسافات البادئة نمط بواسطة البريد شعاع الطباعة الحجرية. قدمت التجارب تظهر أن النهج يقلل من التباين في حجم الثقوب التي تسببها SN من 35٪ إلى أقل من 10٪. يمتد أسلوب حدود الزخرفة من الثقوب الترانزستور اتصال لأقل من 20 نانومتر.

النمو المتسارع في السلطة الحسابية، كما كميا بواسطة قانون مور ^{1 و 2} (1)، هو نتيجة للإنجازات تقدمية في الطباعة الحجرية الضوئية. في هذه التقنية الزخرفة من أعلى إلى أسفل، والقرار قابل للتحقيق، R، تعطى من قبل المعروفة رالي نظرية ^3:

هنا، λ وNA هي طول الموجة الضوء والفتحة العددية، على التوالي. لاحظ أن NA = η · sinθ، حيث η هو مؤشر الانكسار من الوسط بين العدسة والرقاقة. θ = تان ^-1 (د / 2L) لقطر، د، العدسة، والمسافة، ل، بين مركز العدسة والرقاقة. على مدى السنوات الخمسين الماضية، تحسنت قرار معدني من خلال استخدام (أ) مصدر الضوءالصورة، بما في ذلك أشعة الليزر الهيجان، مع موجات الأشعة فوق البنفسجية أصغر تدريجيا. (ب) تصاميم بصرية ذكية تستخدم أقنعة مرحلة التحول ^4؛ و (ج) أعلى NA. لتعرض في (η = 1) الهواء، NA هو دائما أقل من وحدة وطنية، ولكن عن طريق إدخال السائل مع η> 1، مثل المياه ^5، بين العدسة ويفر، NA يمكن أن تكون مرتفعة أعلى من 1، وبالتالي تحسين القرار من الطباعة الحجرية الغمر. مسارات قابلة للحياة إلى عقدة 20 نانومتر وخارجها وتشمل حاليا مصادر الأشعة فوق البنفسجية القصوى (λ = 13 نانومتر) أو تقنيات الزخرفة باستخدام معالجة مزدوجة ورباعية معقدة من مقاومة للضوء متعدد الطبقات ^{6 و 7.}

في موازين نانومتر طول، وتقلبات الإحصائية، والناجمة عن النار الضوضاء (SN)، في عدد من الفوتونات وصوله ضمن سبب الاختلاف نانو المنطقة في أبعاد lithogra أنماط phic. وهذه الآثار هي أكثر وضوحا مع التعرض للضوء فوق البنفسجي ذات الطاقة العالية وأشعة E، الأنظمة التي تحتاج أوامر من حجم أقل الفوتونات / الجزيئات مقارنة مع الطباعة الحجرية الضوئية العادية ^8. مفرط الحساسية تضخيم كيميائيا (مع كفاءة الكم> 1) مقاومات الضوء أيضا إدخال وSN الكيميائية الناجمة عن الاختلاف في عدد الجزيئات photoreactive في nanoregions تتعرض ^{9 و 10.} أقل مقاومات الضوء الحساسية التي تحتاج إلى التعرض أطول قمع هذه الآثار، ولكنها أيضا تقليل الإنتاجية.

على المستوى الجزيئي، وربما يتم تخفيض باستخدام المقاومات الجزيئية ¹¹ مساهمة في خط حافة خشونة من توزيع حجم الجزيئية الكامنة للبوليمرات مقاومة للضوء. وهذا نهج مكمل لهذه المعالجة من أعلى إلى أسفل النانو الزخرفة هو استخدام أساليب من أسفل إلى أعلى ^12،الصورة = "XREF"> 13 التي تعتمد بشكل خاص على إخراج التجميع الذاتي (DSA) من البوليمرات diblock ^14. قدرة هذه العمليات لتوجيه التنوي وخلق تباعد غير موحدة بين أنماط المطلوب، مثل الثقوب أو خطوط، لا يزال تحديا. توزيع حجم المكونات الجزيئية ^{15، 16} يحد أيضا على نطاق والعائد من تصنيع ^{17، 18.} مشاكل مماثلة تحد microcontact الطباعة النانوية في الطباعة الحجرية الناعمة ^(19).

تقدم هذه الورقة دراسات نهج الهجين الجديد (الشكل 1) التي تجمع بين أعلى إلى أسفل إسقاط الطباعة الحجرية التقليدية مع توجه كهربية التجميع الذاتي للحد من تأثير SN / خط حافة خشونة (لير) ^20. موجبة مجموعات أمين على تجميعها النفس الطبقات الوحيدة (صواريخ سام) ن - (2-aminoethyl)ويتعرض -11-أمينو-undecyl-ميثوكسي سيلاني (AATMS) الكامنة وراء الفيلم PMMA بعد التطوير. الفيلم مقاومة للضوء سالبة الشحنة من PMMA كهربية مداخل سلبا تهمة الجسيمات النانوية الذهبية (الناتج القومي الإجمالي)، وتوج مع سترات، ^21-24 في ثقوب المتضررة SN ^25. إعادة تدفق مقاومة للضوء PMMA يجتاح النانوية predeposited في الفيلم.

الشكل 1: تمثيل تخطيطي للاستراتيجية لإزالة آثار طلقة الضوضاء وخط حافة خشونة لالزخرفة من الثقوب الاتصال باستخدام مصادر القدرة النووية من حجم الدقيق. هنا، والبعد الحاسم (CD) هو القطر المطلوب من الثقوب. النهج (الخطوة 1) يبدأ إيداع أحادي الطبقة الذاتي تجميعها (SAM) من جزيء سيلاني تحمل مجموعات أمين موجبة على الأمواج أكسيدالآس رقاقة السيليكون. بعد ذلك، يتم استخدام شعاع E الطباعة الحجرية إلى نمط الثقوب (الخطوات 2 و 3) في PMMA فيلم مقاومة للضوء، وطبقة زرقاء، الذي يولد النار الضوضاء، كما هو موضح في أقحم SEM صورة. الطباعة الحجرية تكشف المجموعات أمين في الجزء السفلي من الثقوب. الخطوة 4 تستلزم مرحلة الترسيب المائي لسيطرة الحجم، المغطاة سترات (سالبة الشحنة) جزيئات الذهب (الناتج القومي الإجمالي) في الثقوب منقوشة lithographically باستخدام مجازاته كهرباء (EF). في الخطوة 5، تسخين ويفر إلى 100 درجة مئوية، وأقل درجة حرارة التحول الزجاجي من PMMA، 110 درجة مئوية، يسبب إنحسر من مقاوم الضوء حول الجسيمات النانوية أودعت مسبقا. النقش مضافين PMMA مع البلازما الأكسجين (الخطوة 6) يفضح الناتج القومي الإجمالي، ولاحق الرطب الحفر (اليود) من الجسيمات يتعرض (الخطوة 7) يخلق الثقوب المقابلة لحجم الناتج القومي الإجمالي. عندما يقترن مع رد الفعل ايون / الرطب الحفر، فمن الممكن لنقل نمط ثقب في الواقي الضوئي للشافي ₂ (الخطوة 8) ^31. إعادةطبع بإذن من المرجع ^20. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

التفاعل الكهربائي بين الناتج القومي الإجمالي اتهم معاكس ومجموعات أمين على الركيزة يمنع النزوح من الناتج القومي الإجمالي من موقع ملزم. تحتفظ الخطوة إنحسر الموقع النسبي من الناتج القومي الإجمالي ولكن يمحو الثقوب وآثار SN / لير. بلازما / خطوات النقش الرطب تتجدد الثقوب التي لديها حجم الناتج القومي الإجمالي. رد الفعل ايون النقش بتحويل نمط لشافي ₂ طبقات بجد قناع. والطريقة تعتمد على استخدام أكثر توحيدا النانوية الحجم من nanohole نمط (NH)، كما أعرب عن الانحراف المعياري، σ، بحيث σ _{الناتج القومي الإجمالي} <σ _NH. ويركز هذا التقرير على الخطوات (4 و 5 هو موضح في الشكل رقم 1) التي تنطوي على ترسب الجسيمات النانوية من التشتت وإنحسر من مقاومة للضوء من حولهم لتقييم مزايا وقيود هذه الطريقة. كلا الخطوات هي، من حيث المبدأ، قابلة للركائز أكبر، لا تتطلب تعديلات واسعة النطاق في التدفق الحالي للإنتاج الدوائر المتكاملة الحديثة على رقائق.

1. Derivatize وتوصيف سطح رقائق السيليكون

1. تنظيف السطح من رقائق باستخدام هيئة الإذاعة الأمريكية (RCA) محاليل التنظيف SC1 وSC2.
2. إعداد SC1 وSC2 عن طريق خلط volumetrically المواد الكيميائية التالية:
   SC1: H ₂ O _2: NH ₄ OH: H ₂ O = 1: 1: 5 ت / ت وSC2: H ₂ O _2: حمض الهيدروكلوريك: H ₂ O = 1: 1: 5 ت / ت.
   1. تزج الرقاقة في SC1 لمدة 10 دقيقة عند 70 درجة مئوية، ثم قم بإجراء غسل الماء منزوع الأيونات.
   2. اتباع بروتوكول مماثل لSC2 (10 دقيقة عند 70 درجة مئوية، تليها يغسل).
      ملاحظة: إجراء التنظيف يزيل الشوائب العضوية والأيونية ويولد مجموعة silanol على سطح أكسيد السيليكون من رقائق السيليكون.
3. Derivatize أسطح رقائق السيليكون مع AATMS
   1. احتضان رقاقة السيليكون تنظيفها في 0.05 M AATMS (المعد في دالتولوين راي) في 80 درجة مئوية لمدة 20 دقيقة. يصوتن لمدة 5 دقائق في sonicator 100 واط في درجة حرارة الغرفة في التولوين النقي لمدة 5 دقائق وجاف في تيار من غاز النيتروجين.
4. تميز أسطح رقائق السليكون derivatized
   1. قياس زاوية الاتصال باستخدام مقياس الزوايا ويماغيج البرمجيات ^25.
   2. تحديد سمك من الأفلام باستخدام ellipsometer (وني الليزر مصدر الضوء، λ = 632.8 نانومتر، زاوية السقوط الثابتة من 70 درجة) ^25.
   3. تقدير سطح التركيب العنصري التي كتبها أطياف الأشعة السينية الضوئية (XPS) ^25.

2. شعاع E الزخرفة

1. مقاومة للضوء تدور معطف (2٪ بولي (ميتاكريليت الميثيل (PMMA) في الأنيسول) على رقائق derivatized AATMS- في 4000 دورة في الدقيقة لمدة 60 ثانية.
2. Prebake الفيلم على حرارة 180 درجة مئوية لمدة 120 ق حتى يجف الفيلم مقاومة للضوء.
3. قياس مقاومة للضوء سماكة الفيلمباستخدام ellipsometer. تأكد من أن مصدر ضوء الليزر وني، λ = 632.8 نانومتر، وثابتة في زاوية حدوث 70 درجة. تحسين المرحلة عينة لتعظيم إشارة كاشف استخدام سطح عاكس مثل رقاقة السيليكون. استخدام برنامج قياس ellipsometer (GEMP) على جهاز كمبيوتر تعلق لقياس سمك الفيلم مقاومة للضوء. يجب أن يكون حوالي 100 نانومتر.
4. التعرض شعاع E:
   1. نقل الرقاقة لغرفة عالية فراغ لاليجنر شعاع E.
   2. خلق نمط حفرة لعبة البوكر نقطة باستخدام شعاع الالكترون (30 كيلو فولت تسريع الجهد، 37 السلطة الفلسطينية شعاع الحالية) التي تمر عبر فتحة 10 ميكرون وتقديم جرعة 24 μC / سم ^3.
   3. ضبط الملعب نمط والجرعة حسب الحاجة لإنتاج لعبة البوكر نقطة من نوع ثقب نمط من القطر المطلوب حفرة (80 نانومتر) والملعب (200 نانومتر).
   4. إزالة الرقاقة من غرفة شعاع E.
5. تطوير النمط معدني:
   1. ابدأتطوير نمط في حل من إيسوبوتيل الميثيل كيتون / ايزوبروبيل (MIBK / IPA، 1: 3 (ت: ت)) لمدة 70 ثانية.
   2. الاستمرار في تطوير طريق الغمر في IPA لمدة 30 ثانية. استكمال تطوير طريق الغسيل في ماء منزوع الأيونات لمدة 30 ثانية. تجفيف رقاقة في تيار من غاز النيتروجين.

3. ترسب الناتج القومي الإجمالي في ثقوب نمط E-الحزم

ملاحظة: ترسب الناتج القومي الإجمالي في الثقوب منقوشة توظف طريقتين مختلفتين.

1. تزج رقائق نمط مسبقا في حلول الناتج القومي الإجمالي (الطريقة 1).
   1. ترك العينة في المتوسط ​​تعليق الناتج القومي الإجمالي لمدة 24-48 ساعة، اعتمادا على حجم الناتج القومي الإجمالي وبأقطار من الثقوب. استخدام 20 نانومتر، المغطاة سترات الناتج القومي الإجمالي تعليق يحتوي على 7.0 × 10 ¹¹ مصادر القدرة النووية / مل.
      ملاحظة: يمكن للمرء أن توظيف حجم الناتج القومي الإجمالي 10-100 نانومتر، ومجموعة تركيز من 5.7 × 10 ^{12 حتي 5،7} × 10 ⁹ مصادر القدرة النووية / مل، على النحو المنصوص عليه تيد بيلا. لاحظ أن كثافة ترسب يطيعالقانون نشر ̴ (تثنية) ^1/2، حيث التطوير ور هم معاملات نشر من الوقت جسيمات متناهية الصغر والترسيب، على التوالي (أي جسيمات أصغر يستغرق وقتا أقصر للترسيب، كما نوقش في اشارة 20، الشكل 2C).
2. الناتج القومي الإجمالي رش دائع على رقائق نمط (أسلوب 2)
   1. إيداع الناتج القومي الإجمالي عن طريق التبخر، رش محلول من الناتج القومي الإجمالي على الركيزة المزخرفة، وضعت أفقيا. توجيه البخاخ باليد (الطريقة 2) بحيث يتم توجيه رذاذ عموديا على سطح الركيزة.
   2. رش كمية كافية من الحل تعليق لترطيب سطح الركيزة بأكمله.
      ملاحظة: قد يكون من الضروري لتمييع تعليق الناتج المحلي الإجمالي بحلول 10X لتجنب فرض النانوية متعددة في حفرة كبيرة.
   3. احتضان عينات على طبق ساخن الحفاظ على 30-35 درجة مئوية لإنتاج التبخر التي تسيطر عليها لمدة 10 دقيقة.
3. بعد الترسيب (إما عن طريق الأسلوب1 أو أسلوب 2)، أقل ما يقال ultrasonicate (100 واط) العينات في الماء منزوع الأيونات لمدة 50 ق والجافة في تيار من غاز النيتروجين.

4. المجهر الإلكتروني التصوير

ملاحظة: هناك نوعان من الدراسات المعنية التقليدية من أعلى إلى أسفل ومستعرضة التصوير ووزارة شؤون المرأة.

1. للأعلى إلى أسفل الصور ووزارة شؤون المرأة، استخدام شعاع E تسريع الجهد من 5 كيلو فولت في تيار ~ 300 أمبير لمنع الأضرار التي لحقت فيلم مقاومة للضوء.
   تحذير: إن أدنى جهد ممكن، والإعداد الحالي ضرورية للحد من سلسلة من ردود الفعل انفصال في مقاومة للضوء. هذه سلسلة من ردود الفعل انفصال تقلل من درجة حرارة التحول الزجاجي من البوليمر، مما يؤثر بدوره على درجة الحرارة التشغيلية للخطوة إنحسر مقاومة هو موضح أدناه.
2. المقطع العرضي التصوير:
   1. تفل معطف 10 نانومتر من فيلم الذهب الكثيف فوق PMMA مقاومة للضوء لمنع الضرر ايون شعاع. استخدام الجا شعاع الأيون تعمل في 30 كيلو فولت و 93السلطة الفلسطينية لقطع طريق الثقوب. الحصول على المقطع العرضي الصور ووزارة شؤون المرأة عن طريق إمالة رقاقة من الوضع الأفقي الطبيعي لها.

5. إنحسر من PMMA الواقي حول الناتج القومي الإجمالي في ثقوب منقوشة

1. تسخين ركائز نقوش على طبق ساخن في تي _إنحسر (100 درجة مئوية) لمدة 3 دقائق، وهو أقل من المحددة مسبقا درجة حرارة التحول الزجاجي، تي _ز (110 درجة مئوية)، من 950،000 جم / مول PMMA. كان معدل إنحسر لالبوليمر 1.7 ± 0.1 نانومتر / ثانية.
   الحذر: حدث أسرع بشكل ملحوظ إنحسر للمناطق نقوش التي تعرضت في السابق إلى شعاع E أثناء التصوير مع المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، ربما بسبب الانقسام من سلسلة العمود الفقري البوليمرية خلال التعرض لشعاع الالكترون، مما يؤدي إلى الحد من T _ز. ويدعم هذه الملاحظة من قبل دراسات من Keymeulen وزملاء العمل، الذي أشار إلى أن التعرض للإشعاع الأشعة السينية تخفيض T_غرام من PMMA ^26.

6. الغسل الجاف والرطب-حفر

1. الجاف حفر لمدة كافية (55 ق) مع الأكسجين البلازما لفضح الناتج القومي الإجمالي مغطاة بغشاء رقيق من PMMA بعد إنحسر. رصد دقيق لمعدل PMMA النقش فيلم بوصفها وظيفة من الوقت باستخدام ellipsometer أو رقيقة رصد سمك الفيلم.
   ملاحظة: مدة الحفر قصيرة جدا قد لا يعرض الناتج القومي الإجمالي، في حين الحفر لفترة طويلة جدا من شأنه أن يزيل تماما الفيلم PMMA. 950 كيلو دالتون PMMA، كان معدل حفر 1.5 نانومتر / ثانية، مما يستدعي 55 ق من الوقت النقش.
2. الناتج القومي الإجمالي الرطب حفر في الجزء السفلي من فتحات الاتصال بعد إنحسر باستخدام محلول اليود، التي تحتوي على 1.0 غرام من الكريستال اليود (I _2)، 4.0 غرام من يوديد البوتاسيوم (KI)، و 40 مل من الماء منزوع الأيونات، لمدة 10 دقيقة.
   ملاحظة: يوديد البوتاسيوم يحسن ذوبان اليود في حل ويسهل الحفر الذهب. رد فعل من الذهب مع اليود (2Au + I ₂ → 2 AUI) تنتج الذهبيوديد، وهو قابل للذوبان بشكل طفيف في محلول مائي في درجة حرارة الغرفة.

7. حساب الجسيمات المهجرين، الكثافة، وملء جزء

1. تحديد موقع مركز حفرة والناتج القومي الإجمالي النزوح:
   1. من جهة، رسم خطوط مستقيمة أفضل تناسب الأفقي والرأسي من خلال الصفوف والأعمدة من الثقوب، على التوالي، إلى مراكز الثقب الذي أنشئ في التقاطعات هذه السطور (الشكل 2A و 2B). تشمل 500+ ما لا يقل عن الثقوب في الحسابات.
   2. تحديد الموقف، ص، من كل جسيمات متناهية الصغر النسبي لمركز nanohole (أي تهجير) حيث تم إيداعه (الشكل 2B) يدويا.
2. تحديد عدد الجسيمات مقابل رسوم بيانية النزوح باستخدام برنامج جداول البيانات القياسية.
3. حساب كثافة الجسيمات: ρ = N (عدد الجزيئات) / وحدة المساحة (ميكرون ^2):
   1. أولا، تحديد منطقة الحلقي من حلقة مع عرض ثابت (≈R / 10، حيث R هو نصف قطر الثقب) ويحدها من قبل اثنين من نصف قطر (ص _1، ص ₂₎ في تشريد ص (= (ص ₁ + ص ₂₎ / 2)؛ .
   2. خلاصة القول أن عدد الجزيئات، N، في المنطقة الممتدة من الرسم البياني شيدت في الخطوة 7.2 أعلاه.
   3. كرر الإجراء بوصفها وظيفة من r لتوليد حوالي 10 خطوات متساوية تنتهي في ص = R، دائرة نصف قطرها حفرة.
4. تناسب كثافة الجسيمات مقابل البيانات النزوح إلى منحنى جاوس باستخدام غير الخطية الأقل إجراء المربعات (الشكل 2A، أقحم) ^20. استخراج الانحراف المعياري للنزوح (σ _ترسب) لترسيب وعدم اليقين المناسب.
5. وتكرار ما سبقالإجراء لأنماط SEM تم الحصول عليها بعد إنحسر مقاومة للضوء باستخدام صورة SEM هو مبين في الشكل 2C.
   ملاحظة: بعد تختفي الثقوب إنحسر، ورسم الخطوط الأفقية والعمودية أفضل تناسب على مواقع الناتج القومي الإجمالي لتحديد القيم الأكثر ملائمة لمراكز حفرة. حساب تشريد الجسيمات كما في الخطوة 7.1 و استخراج مجتمعة σ _إجمالي التالية بروتوكول المحددة في خطوات 7،2-7،4.
   ملاحظة: هنا، جنبا إلى جنب أو يشير مجموعه إلى تشريد العام من الناتج القومي الإجمالي نتيجة لترسب وإنحسر الخطوات.
6. تحديد نسبة الملء من خلال تقدير نسبة من عدد من الثقوب لشغل عدد من الثقوب، الشكل 2B.

ويبين الشكل 2 صورة SEM من الناتج القومي الإجمالي 20 نانومتر المودعة في ثقوب قطرها 80 نانومتر نمط في فيلم PMMA 60-100 نانومتر سميكة مدفوعة عن طريق تسريب كهرباء. كما لوحظ من قبل الآخرين ^22، وأسفرت العملية في حوالي واحد الجسيمات في حفرة. تم توزيع الجسيمات حول مركز الثقوب جاوس (أقحم أعلى اليمين). معظم الثقوب (93٪) تحتوي على الناتج القومي الإجمالي واحدة، و 95٪ من هذه الجسيمات وقعت في غضون 20 نانومتر من المركز. مزيد من التحسين، وناقش في أي مكان آخر، وهناك حاجة لتحسين ملء جزء وتوسيط من الناتج القومي الإجمالي ^{20، 25.} الشكل 2B و2C يظهر الصور SEM من الناتج القومي الإجمالي المودعة من مناطق أكبر من الرقاقة، قبل وبعد إنحسر من مقاومة للضوء. ويقدم القسم مناقشة مزيد من التحليل الكمي.

الشكل 2: (أ) الناتج القومي الإجمالي بقطر 20 نانومتر المودعة في 80 ثقوب قطرها نانومتر مفصولة الملعب، P، 200 نانومتر (أعلى اليسار الشكل). 93٪ من الثقوب تحتوي على جسيمات متناهية الصغر واحدة، و 95٪ من الجسيمات النانوية ضمن 18 نانومتر من المركز (الدائرة الزرقاء). يظهر أعلى أقحم الصحيح لتوزيع جاوس من النزوح الجسيمات من المركز، مع σ = 9.0 ± 0.1 نانومتر. صورة (ب) ووزارة شؤون المرأة من منطقة واسعة بعد الترسيب، σ = 9 ± 1 نانومتر. (ج) نفس كما ب) بعد إنحسر من مقاومة للضوء، σ = 11 ± 2 نانومتر. تعديل بإذن من المرجع ^20. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

ترسب التبخر يمكن أن تقللح 24-48 اللازمة لترسيب ^25. وعندما سمح التفرق النانوية لتتبخر على سطح نمط، أودعت الناتج القومي الإجمالي على الفيلم PMMA، وكذلك في الثقوب. ultrasonication معتدل في حل مخزنة حذفه ملزمة ضعيف الناتج القومي الإجمالي على PMMA، وترك جزيئات ملزمة بقوة إلا في الثقوب. يوضح الشكل (3) كيف جزيئات متعددة قد يضطر الى الثقوب باستخدام هذه الطريقة بسبب انخفاض التنافر بين الجسيمات في تشتت الأيونية المركزة تدريجيا. وينبغي تجنب هذه الآثار فحص الأيونية، لأنها سمحت الإشغال multiparticle وخفض كفاءة مجازاته الكهربائي الذي يوجه الجسيمات إلى مركز الثقب. خفض تركيز الناتج القومي الإجمالي في تشتت إيداع، جنبا إلى جنب مع ultrasonication، من المحتمل أن تسمح لترسب الجسيمات واحد في حفرة بسرعة أكبر من ترسب معظم حل المرحلة. في هذا العمل، ونحن لم تحسينالشروط اللازمة.

الشكل (3): ترسب الناتج القومي الإجمالي خلال التبخر استمرت أكثر من 20 دقيقة. تظهر الميكروسكوب SEM السفلية وجهات النظر من أعلى إلى أسفل ومستعرضة من الثقوب نمط من قبل شعاع E. تعديل بإذن من المرجع ^25. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الملف الشخصى SEM مستعرضة عرض الجوانب حفرة مائلة نحو مراكزهم. وكانت زاوية جدار أقل من 90 درجة الأمثل، وخلق زيادة مساحة المقطع العرضي في البئر عند الاقتراب واجهة مقاومة للضوء رقاقة. هذا التكوين يوضح نمط التعبئة الملحوظ (يسار) من حزبجسيمات، مشيرا إلى نزوحهم بعيدا عن مركز الثقب. مع التركيز بشكل أفضل من شعاع E، تحت واجهة بين الهواء والفيلم مقاومة للضوء، من شأنه القضاء على مثل هذه القطع الأثرية.

رقيقة، والأفلام الصلبة من PMMA مقاومة للضوء ^27-30 تسييل وتتدفق بالقرب من التحول الزجاجي، تي _ز، 110 درجة مئوية. وعند درجة حرارة 10 درجة تحت تي _ز من البوليمر مقاومة للضوء، PMMA، استهل إنحسر البطيء للمقاومة للضوء. في، دولة زجاجي خفف مثل السائل، التوتر السطحي للفيلم مقاومة للضوء تخفيض انحناء حافة وخشونة، مما أدى إلى قمع آثار لير. وتقدم جبهة مقاومة للضوء السائلة اجتاحت تماما nanoholes، جنبا إلى جنب مع الناتج القومي الإجمالي المودعة، كما هو موضح في الشكل (4)، حيث كان عدد من الناتج القومي الإجمالي في حفرة عالية. لاحظ كيف إنحسر مقاومة للضوء من الحدود حفرة تمحى عشرنمط (ه) من nanoholes في الفيلم. ومع ذلك، ملزمة بقوة الناتج القومي الإجمالي حبيس التسجيل الموضعية من النمط. بشكل ملحوظ، وكشفت هذه الدراسات مقاومة للضوء إنحسر كهرباء قوي ملزم من الناتج القومي الإجمالي المغطاة سترات إلى amine منتهية silanes. تشابه نمط ترسب الناتج القومي الإجمالي قبل وبعد إنحسر تدعم هذا الاستنتاج. انظر الشكل 4C (راجع أدناه).

الرقم 4: مواقف الناتج القومي الإجمالي المودعة لا تعير اهتماما نسبيا إلى إنحسر من مقاومة للضوء (انظر النص). أنماط أودعت 60 نانومتر الناتج القومي الإجمالي في الثقوب 250 نانومتر: (أ) قبل إنحسر، (ب) بعد إنحسر جزئي، و (ج) بعد إنحسر كاملة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذه شملت رقمه.

ويبين التسلسل العام من الخطوات والتغييرات التي تحدث في الصور SEM المقابلة في الشكل (5). في الشكل 5B، تقلصت الثقوب في الفيلم خلال إنحسر مقاومة للضوء، في حين تم الانتهاء من عملية تجتاح في أقل من 3 دقائق (الشكل 5C). محفورا الأكسجين البلازما الفيلم أكثر سمكا من مقاومة للضوء أن مضافين على رأس الناتج القومي الإجمالي، مما يعرضهم للهواء. تعرض مرة واحدة، وكانت هذه الناتج القومي الإجمالي الرطب محفورا باستخدام محلول الحفر الذهب على أساس KI / I ₂ (الشكل 5D). كان معامل الاختلاف للأقطار 9٪ للحفرة التي شكلتها عملية بمساعدة الناتج القومي الإجمالي. لاحظ أنه في هذه الدراسات، وقطر ابتداء من الثقوب انكمش 80-20 نانومتر، والذي يوضح قوة هذا النهج. الحد الأساسي من هذه الطريقة مقدمة من عدم اليقين في موقف مركز حفرة صوغه نتيجة لمزيج من الشكوك INTR oduced خلال ترسيب الناتج القومي الإجمالي ومقاومة إنحسر. يحاول العمل الجاري حاليا لمعالجة هذه الآثار. إلى جانب الذهب، النانوية أخرى من مواد مختلفة، مثل السيليكا (etchable في HF مخفف)، ويمكن استخدامها للحد من المواد وتكاليف التجهيز. الشرط الأساسي هو أن جسيمات متناهية الصغر / البنية النانوية يجب أن يكون etchable بشكل انتقائي دون أن يؤثر ذلك على المواد المقاومة.

الرقم 5: SEM. الصور التي تم جمعها خلال الخطوات المستخدمة لتقليل التباين في الأحجام ثقب. (أ) ترسب (24 ساعة). (ب) و (ج) إنحسر من مقاومة للضوء (20 ق، 3 دقيقة). (د) النقش PMMA (O ₂ البلازما: 55 ق) والناتج القومي الإجمالي (الرطب حفر مع الحل الأول ₂ / KI: 10 دقيقة)."> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

لقطة الضوضاء (SN) في الطباعة الحجرية هو نتيجة بسيطة من التقلبات الإحصائية في عدد من الفوتونات أو الجسيمات (N) وصوله الى نانو منطقة معينة. فمن يتناسب عكسيا مع الجذر التربيعي لعدد من الفوتونات / الجسيمات:

حيث A و r هي منطقة وحجم المنطقة المكشوفة، على التوالي. على سبيل المثال، عند استخدام المنتدى الاقليمى للاسيان 193 نانومتر (6.4 فولت) الهيجان الليزر لنمط ثقوب 50 نانومتر، وعدد من الفوتونات تلقى ما يقرب من 1 × 10 ⁶ في جرعة التعرض للمن 52 ميغا جول / سم ^2. عن مصدر شعاع E 50 كيلو، وعدد من الإلكترونات توفير 50 ميغا جول / سم ² سيكون حوالي 128، مما يعني أن تأثير SN سيكون 100 مرة أكبر لE-شعاع الطباعة الحجرية. وعلاوة على ذلك، فإن عدد الفوتونات / الالكترونات وصوله إلى منطقة معينة ينخفض ​​بشكل مباشر مع منطقة النمط. ونتيجة لذلك، اليحدث تذبذب الدو في حجم الثقوب التي تلقت "متطابقة" النتائج التعرض كبعد من حفرة لتكون وضعت الانخفاضات. لثقوب نانومتر 35 هو مبين في الشكل 1 مع 30 كيلو E-شعاع نحو 1440 الإلكترونات توفر الجرعة المطلوبة من 24 μc / سم ^2. إلى نمط 20 حفرة نانومتر في ظل ظروف مماثلة، واحد يحتاج حوالي 400 الإلكترونات، التي هي قريبة من الحد SN النظري (200 الإلكترونات) التي قدمها مورو ^32. حاليا، فإن الطريقة الوحيدة لمنع تأثير SN هي من خلال استخدام مقاومة للضوء الحساسية المنخفضة التي تحتاج الى أعلى جرعة الإلكترون / الفوتون. ويأتي على حساب انخفاض الإنتاجية وارتفاع تكاليف نانو الزخرفة. أسلوبنا يقلل من تأثير تقلبات حجم باستخدام النانو monodisperse إلى إعادة تحديد حجم الثقوب منقوشة lithographically مع الحفاظ على التسجيل الموضعية الأصلي. يتم إصلاح التسجيل من قبل كهرباء قوي ملزم النانوعلى السطح، موجهة عن طريق تسريب كهرباء.

نجاح الزخرفة في هذه الطريقة يعتمد على اثنين من الآثار. الأول هو الاختلاف في أحجام الثقوب، والثاني هو تمركز الجسيمات النانوية داخل الثقوب التي تؤثر على التسجيل الموضعية. معامل الاختلاف لقطر الثقوب نمط من خلال هذا النهج (9٪، أو 19 ± 2 نانومتر) هي مماثلة لمعامل حجم (8٪) من الناتج القومي الإجمالي ^20. من ناحية أخرى، كما كشفت في الشكل 1، وشعاع E-منقوشة 35 نانومتر (35 ± 9) الثقوب، من دون استخدام هذا النهج، وكان السيرة الذاتية بنسبة 35٪. إن السيرة الذاتية المقابلة من الزخرفة E-شعاع بذاتها تصبح أسوأ عندما افتعال 20 حفرة نانومتر. وSN يمكن وضعها لتكون متناسبة مع السيرة الذاتية، مع تقديرات تقريبية من السير الذاتية لمدة 20 نانومتر و 80 نانومتر الثقوب في 61٪ و 15٪ على التوالي. الطريقة المعروضة هنا يوفر تحسنا ستة أضعاف (~ 61٪ / 9٪) على الأقل في السيرة الذاتية على البريد شعاع ألونالبريد الزخرفة من 20 حفرة نانومتر. حتى بدءا من الثقوب 80 نانومتر، وتحسين ما يقرب من 60٪ في نتائج السيرة الذاتية (~ 15٪ / 9٪) تحدث بعد هذا النهج.

ثاني ترسب المخاوف تأثير الجسيمات بعيدا عن المركز الهندسي للثقوب (التسجيل). تم استخراج اثنين من العوامل التي تساهم في هذا التأثير من البيانات التي تم جمعها SEM بعد خلع الناتج القومي الإجمالي في الثقوب (الشكل 2B) وبعد مقاومة للضوء إنحسر (الشكل 2C). أظهرت نتائج التحليل الإحصائي للنزوح من الناتج القومي الإجمالي من وسط nanoholes التي يقيمون فيها (الشكل 2A) أنه خلال ترسب حل المرحلة، تم توزيع الناتج القومي الإجمالي عن مركز الثقب جاوس، مع انحراف معياري (σ _ترسب) من 9 نانومتر، أو ما يقرب من نصف قطرها من الناتج القومي الإجمالي. كان إجراء تحليل يعادل افتراض أن الجسيمات، في المتوسط، يظل في المركز من الثقوب، على الرغم من أنها قد تكون فردية النازحين رابسبب ndomly لنشر أثناء الترسيب.

ويرجع ذلك إلى حركة الناتج القومي الإجمالي خلال إنحسر مقاومة للضوء والعامل الثاني الذي أثر على النزوح. النتائج التي قدمت في الشكل (4)، تشير إلى أن AATMS SAM موجبة تربط بقوة إلى الناتج القومي الإجمالي أنها لا تتحرك خلال إنحسر من مقاومة للضوء. تحليل مماثل من الصور ووزارة شؤون المرأة (راجع أعلاه) التي تم جمعها بعد إنحسر مقاومة للضوء (الشكل 2C) خطوة قدمت الانحراف المعياري العام (σ _{إجمالي)} في المواقع الجسيمات (أي تسجيل) بعد ترسب وإنحسر. لاستخراج مساهمة مقاومة إنحسر افترضنا أن عمليات ترسيب ومقاومة للضوء إنحسر آثارا مستقلة في تشريد الجزيئات من وسط الثقوب، مثل ما يلي:

باستخدام القيم تركيبها من σ. _ترسب (9 ± 1 نانومتر) وσ _إجمالي (11 ± 2 نانومتر)، فإن القيمة المستخرجة من σ قدرت _{قاوم إنحسر} أن تكون 6 نانومتر، وهو مشابه إلى ثلاثة أضعاف الانحراف المعياري في 20 نانومتر الناتج القومي الإجمالي. هذا انحراف معياري منخفض ينطوي على تأثير يذكر للغاية على النزوح من جسيمات المربوطة أثناء عملية مقاومة للضوء إنحسر. ومع ذلك، يبدو أن _ترسب σ تختلف مباشرة مع حجم الناتج القومي الإجمالي. وبالتالي، فإنه يحتاج إلى تحسينات كبيرة. والنموذج المقدم في أماكن أخرى ²⁰ يوحي تعظيم الاستفادة من تهمة كثافة فيلم مقاومة للضوء وSAM لتحسين التسجيل الموضعية. العديد من الطرق، بما في ذلك استخدام التحيز كهرباء ورسوم على الناتج القومي الإجمالي، ويجري حاليا استكشاف. ملاحظة، كما نوقش أعلاه، أن تحليل الصور ووزارة شؤون المرأة يوفر طريقة واضحة لعملية أعلاه من التحسين.

وافاعي التجاريتقلقل من الجسيمات الناتج القومي الإجمالي monodisperse تقريبا أملت اختيار جزيئات الذهب. من حيث المبدأ، المواد النانوية غير مكلفة أخرى، مثل النانوية السيليكا derivatized مع chelant مشحونة بشكل مناسب، كما أن المرشحين المناسبين. المعيار الأساسي لاختيار النانوية هو من monodispersity وقابليتها للالحفر. لمجازاته الكهربائي، يجب أن تكون الرسوم التكميلية المناسبة على SAM وNP الحالي. وأكد القائمون على مصادر القدرة النووية يعتمد على إمكانات زيتا لها، الذي علامة وحجم يمكن ضبطها سواء من خلال الرقم الهيدروجيني للمحلول أو التهمة على chelants. وبالمثل، واختيار مجموعة النهاية الطرفية الموجبة أو الأيونية يسمح لتعديل الشحنة السطحية على SAM. إذا الكمال، وطريقة يمتد بسهولة إلى خطوط خندق نمط مع أسلاك ^33-35. والنجاح الشامل للأسلوب يعتمد على تحسين وضع وملء النانو على photore قبل منقوشةالأفلام SIST، واستغلال كهرباء، والتفاعلات المغناطيسي، أو يجند ربط.

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

بتمويل شركة إنتل هذا العمل من خلال منحة رقم 414305، ومبادرة تقنية النانو والتكنولوجيات الدقيقة ولاية أوريغون (ONAMI) قدمت الأموال مطابقة. نحن الامتنان الدعم والمشورة للدكتور جيمس بلاكويل في جميع مراحل هذا العمل. شكر خاص إلى درو Beasau وتشيلسي بنديكت السادس عشر لتحليل إحصاءات الجسيمات المواقع. نشكر الأستاذ قاعة للقراءة متأنية للمخطوطة والدكتور كورت Langworthy، في جامعة ولاية أوريغون، يوجين، OR، لمساعدته مع شعاع E الطباعة الحجرية.