Дряхлушин В. Ф., Востоков Н. В., Климов А. Ю
| Вид материала | Документы |
- Востоков Виктор Секреты целителей Востока, 3821.5kb.
- Климов Никита Вячеславович, 65.75kb.
- В. И. Оскретков, В. А. Ганков, А. Г. Климов, А. А. Гурьянов, В. В. Федоров, В. М. Казарян, 2643.88kb.
- Учебной работе М. К. Орунханов Программа для вступительных экзаменов в магистратуру, 275.16kb.
- Востоков Виктор Индо-Тибетская школа омоложения, 2072.57kb.
- Климов Иван Павлович, доктор исторических наук, профессор кафедры, Романчук Иван Сергеевич,, 896.39kb.
- Детский психоанализ, 6357.39kb.
- Григорий Петрович Климов, 4116.41kb.
- Григорий Петрович Климов, 3442kb.
- Календарный план занятий на IV курсе мбф (б/х, б/ф, м/к) в осеннем семестре 2011/2012, 37.47kb.
ИНТЕРФЕРЕНЦИОННАЯ ФОТОТЕРМИЧЕСКАЯ ЛИТОГРАФИЯ
ДЛЯ СОЗДАНИЯ МАССИВОВ НАНОМЕТРОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Дряхлушин В.Ф., Востоков Н.В., Климов А.Ю.
Институт физики микроструктур РАН, ГСП-105, Н. Новгород - 603600, Россия
Тел.: (8312) 675535; e-mail: vostokov@ipm.sci-nnov.ru
Веревкин Ю.К., Петряков В.Н.
Институт прикладной физики РАН, ГСП-120, Н. Новгород - 603600, Россия
Аннотация – Найдены условия использования двухслойных покрытий полимер–металл в качестве резистов для интерференционной фототермической литографии. Экспозиция осуществляется несколькими когерентными пучками излучения XeCl лазера. На базе такого метода реализованы массивы различных периодических нанометровых структур на поверхности полупроводников.
^ I. Введение
В настоящее время активно развиваются методы интерференционной литографии для создания массивов периодических нанометровых структур с различной размерностью и симметрией [1, 2]. Эти методы могут быть реализованы в структурах из полупроводниковых, металлических и диэлектрических пленок. Важной стадией процесса литографии является модификация резиста, при которой под действием излучения различной природы создается маска для последующих процессов травления структуры либо нанесения новых слоев. Данная работа посвящена разработке метода интерференционной фототермической литографии при краткоимпульсном (менее 10 нс) воздействии на резист нескольких когерентных пучков УФ излучения.
^ II. Основная часть
В
Рис. 1 АСМ-изображение модифицированной лазерными пучками области резиста
Fig.1. AFM image of a laser-beams modified
area of a resist
экспериментах в качестве образцов использовались пластины кремния, покрытые слоем окиси кремния толщиной до 80 нм. В качестве резиста использовалось двухслойное тонкопленочное покрытие поликарбонат ( 50 нм) – индий ( 10 нм) [3]. Показано, что под воздействием излучения с длиной волны 308 нм и средней плотностью мощности 20 мВт/см2 за время одного импульса происходит лазерная абляция пленки индия, т. е. в ней возникают окна. Эксперименты проводились с помощью четырех когерентных пучков XeCl лазера, что приводило к созданию двумерной периодической структуры на поверхности образца (рис. 1). Таким образом был создан массив на площади 0,2 см2. Важным преимуществом используемого нами резиста является возможность его модификации за время одного импульса длительностью менее 10 нсек. При использовании традиционных фоторезистов время экспозиции порядка десяти секунд, поэтому для получения нанометровых элементов необходимо использование высокостабильных источников излучения и механических платформ. Предлагаемый нами метод позволяет снизить требования к механической стабильности установки и лазерным источникам.
Профиль отверстия в слое металла характеризуется большой крутизной и плоским дном, что обусловлено использованием полимера с большей температурой абляции и меньшим оптическим поглощением. Минимальный размер модифицированной области может быть сделан порядка четверти длины волны излучения. Далее, слой полимера был протравлен в кислородной плазме для перенесения рисунка на поверхность образца без изменения неэкспонированных областей. Сформированная таким образом маска имеет высокое отношение её высоты к ширине и позволяет создавать массив металлических или диэлектрических элементов, проводить сухое травление образца, либо реализовать комбинацию этих возможностей. На рис. 2 показано АСМ–и
^ Рис. 2 АСМ-изображение массива нанометровых
металлических контактов на поверхности
окиси кремния
Fig.2. AFM image of an array of nanometer metal contacts on a silicon oxide surface
зображение массива нанометровых металлических контактов на поверхности окиси кремния, на рис. 3 показан массив нанометровых ямок на поверхности образца, получающихся в результате плазмохими-ческого травления слоя окиси кремния.
Одно- или двухмерность массива, форма и период структуры (при сохранении размеров модифицированной области) могут меняться в зависимости от угла падения и числа интерферируемых пучков. По нашему мнению, данный метод в сочетании с оптической и
^ Рис. 3 АСМ-изображение массива нанометровых ямок, вытравленных в окиси кремния
Fig.3. AFM image of an array of nanometer-size holes etched in a silicon oxide layer
сканирующей зондовой литографией [3] может найти применение при создании твердотельных приборов с нанометровыми размерами активных областей.
^
III. Заключение
Таким образом, в работе исследованы интерференционные фототермические литографические методы создания массивов нанометровых периодических структур для применения в наноэлектронике и оптике.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (00-02-16487), программы "Фундаментальные исследования и высшее образование" и центра сканирующей зондовой микроскопии ННГУ.
^
IV. Список литературы
| [1] | Kintaka K., Nishii J., Tohge N. Appl. Opt., v. 39, No 4, p. 489 (2000). |
| [2] | ^ Savas T.A., Farhoud M., Smith H.J. et al. J. of Appl. Phys., v. 85, No 8, p. 6160 (1999). |
| [3] | Востоков Н.В., Волгунов Д.Г., Дряхлушин В.Ф. и др. Создание наноразмерных элементов методами атомно-силовой литографии. – В кн. 9-я Международная Крымская конференция "СВЧ техника и телекоммуникационные технологии". Материалы конференции [Севастополь, 13-16 сентября 1999 г.]. Севастополь: Вебер, 1999, стр. 3-4. |
^ Interference photothermal lithography for creation
of nanometer elements arrays
Dryakhlushin V.F., Vostokov N.V., Klimov A.Yu.
Institute for Physics of Microstructures RAS, GSP-105 Nizhny Novgorod – 603600, Russia
phone: (8312) 675535
e-mail: vostokov@ipm.sci-nnov.ru
Verevkin Yu.K., Petryakov V.N.
Institute of Applied Physics RAS, GSP-120
Nizhny Novgorod - 603600, Russia
Abstract - The conditions for using of two-layer polymer-metal coatings as resists for interference photothermal lithography, are found. A resist is exposed to several coherent beams of a XeCl laser radiation. This method was used to create arrays of various periodic nanometer structures on semiconductor surface.
I. Introduction
At present interference lithography methods towards creation of arrays of periodic nanometer structures of various dimensions and symmetry [1,2], are rapidly developing. An important stage in lithography process is modification of the resist, when a mask is created by the action of various-source radiaton to aid the further processes of etching or deposition of new layers on a structure. The present paper deals with development of a new method of interference photothermal lithography under a short-pulse (less than 10 ns) impact of several coherent beams of UV radiation on a resist.
II. Main part
Experimental samples were silicon wafers coated with a layer of silicon oxide with thickness up to 80 nm. For a resist we used a two-layer thin-film coating of polycarbonate ( 50 nm) and indium ( 10 nm) [3]. It is shown that the effect of a single pulse of a 308 nm wavelength and 20 mW/cm2 average radiation density, causes ablation of In film. For our experiments we used four coherent beams of a XeCl laser, which helped to create a two-dimension periodic structure on a sample surface (Fig.1). In this way an array was created on a 0,2 cm2 area. An important advantage of the resist used is that it can be modified in only one pulse of less than 10 nsec duration. With the resists used conventionally in this application the exposure time is about 10 seconds, therefore, high-stability radiation sources and mechanical platforms are needed to create nanometer elements.
The profile of a hole in a metal layer is featured by high steepness and a flat bottom, which is caused by using of a polymer with the higher ablation temperature and the lower optical absorption. The minimal size of a modified region that can be achieved is about a quarter of the radiation wavelength. Further, the polymer layer was etched in oxygen plasma to assist in transferring the pattern on sample surface without altering the areas of the film unaffected by the laser pulse. A mask thus formed has a high height-to-width ratio and allows forming an array of metal or dielectric elements, performing dry etching of sample, or both these procedures. Fig.2 is an AFM image of a nanometer metal contacts array on a silicon oxide surface, Fig.3 shows an array of nanometer holes on the surface of a sample prepared by plasma-chemical etching of a silicon oxide layer.
One- or two-dimensionality of an array, the shape and period of a structure (the modified region dimensions remaining the same) can vary depending on an incidence angle and a number of interference beams. We believe that this method, if combined with the optical and scanning probe lithography [3], may find application in the development of solid-state devices with nanometer-size active regions.
III. Conclusion
The work is concerned with a study of interference photothermal lithography methods to be used in formation of arrays of nanometer periodic structures for nanoelectronics and optical applications.