Silsesquioxan hidrogen

Silsesquioxan hidrogen
General
Chim. formulă (HSiO 3/2 ) 8n [1]
Proprietăți fizice
Densitate 0,88 [2]
Proprietati termice
Temperatura
 •  clipește 17 [2]  °C
Proprietati optice
Indicele de refracție 1,41 [3]
Clasificare
Reg. numar CAS 137125-44-1 [2]
Siguranță
NFPA 704 NFPA 704 diamant în patru culori patru 2 unu
Datele se bazează pe condiții standard (25 °C, 100 kPa), dacă nu este menționat altfel.

Silsesquioxanul de hidrogen ( HSQ ) este un compus  organosiliciu polimeric cu formula generală (HSiO 3/2 ) 8n [1] , utilizat ca rezistență negativă cu adăugarea de metil izobutil cetonă în litografia cu fascicul de electroni . Folosit ca înlocuitor pentru PMMA . Cu o grosime a filmului mai mică de 25 nm, rezistența prezintă o rezoluție mai bună de 10 nm. Fasciculul de electroni distruge lanțul polimeric, transformând rezistența în oxid de siliciu amorf, care este folosit pentru o mască rezistentă la gravarea cu plasmă. NaOH sau NH4OH acționează ca un dezvoltator pentru hidrogenul silsesquioxan, rezultând degajare de hidrogen. Rezistul este foarte sensibil la îmbătrânire, astfel încât pentru un material proaspăt preparat cea mai bună rezoluție se obține cu o lățime de linie de 10 nm [4] .

Rezistul nu este utilizat în forma sa pură, dar este de obicei dizolvat în metil izobutil cetonă 1-20% în greutate (Dow Corning XR-1541). Se păstrează până la șase luni la 5 °C [5] .

Rezistul este utilizat în litografia nanotipărită deoarece este sensibil la regiunea ultravioletă extremă. Materialul are o constantă dielectrică scăzută (2,2 după recoacere), ceea ce îl face un bun izolator. O grosime de rezistență de 20 nm face posibilă realizarea de linii unice de 6 nm sau linii de 7 nm separate prin goluri de 20 nm cu o grosime de rezistență de 10 nm pentru un fascicul de electroni cu o energie de 100 keV [6] . După cum sa dovedit, grosimea rezistenței este crucială pentru rezoluție [7] .

HSQ ca rezistență prezintă o rezoluție înaltă și o doză de șablon relativ scăzută. De asemenea, stabilitatea ridicată și rezistența la gravarea ionică fac posibilă utilizarea acestui rezist pentru a crea rețele de nanostructuri strâns distanțate [8] . Pentru a depune un strat HSQ de 10 nm pe o placă de siliciu, a fost utilizată o soluție de HSQ în metil izobutil cetonă (FOx-12). Pentru o rezoluție maximă, a fost utilizată o litografie Raith 150-TWO EBL cu o energie a fasciculului de 10 keV, un curent de 160 pA și o deschidere de 20 μm. Doza liniară a fost de 5 nK/cm. Pentru dezvoltare, a fost folosită o soluție apoasă de NaOH 1% și NaCl 4% la 24 °C timp de 15 secunde, după care substratul a fost spălat în apă deionizată timp de mai mult de 1 minut pentru a îndepărta sarea și uscat într-un curent de azot . 8] . Utilizarea sării este motivată de o selectivitate ridicată în comparație cu dezvoltatorii utilizați în mod obișnuit, cum ar fi soluția apoasă de NaOH 1% și hidroxid de tetrametilamoniu 25% . HSQ prezintă un efect de îmbătrânire în care rezultatul diferă între rezistența veche și rezistența proaspăt preparată. Dezvoltarea în ansamblu este neuniformă în timp și încetinește odată cu creșterea timpului, ceea ce este un semn al unui proces de autolimitare care este asociat cu reticulare ( eng.  cross-linked ). 15 secunde de dezvoltare sunt suficiente pentru dezvoltarea completă a filmelor rezistente subțiri [8] . Parametrul principal care determină rezoluția litografiei electronice pentru HSQ este funcția de împrăștiere a punctului , care, la rândul său, depinde în principal de împrăștierea fasciculului în electronii rezistenți și secundari [9] . S-a stabilit experimental că o creștere a grosimii rezistenței duce la o mai mare împrăștiere a fasciculului până la o anumită grosime critică, începând de la care energia fasciculului nu este importantă pentru rezoluție. Dar dacă grosimea filmului este mai mare decât cea critică, atunci pentru a nivela acest efect, este necesară creșterea energiei electronilor. Pentru o grosime a filmului de 25 nm, energia în intervalul de la 10 keV la 30 keV are un efect redus asupra rezoluției [9] .

Pentru cea mai bună rezoluție, grosimea rezistenței ar trebui să fie de 10 nm și substratul cât mai subțire posibil. Pentru cea mai mică dimensiune a fasciculului, a fost utilizat un microscop electronic cu transmisie cu scanare corectată cu aberații Hitachi HD 2700C cu o energie a fasciculului de 200 keV și un emițător rece, ceea ce a făcut posibilă obținerea unui diametru al fasciculului de 0,15 nm. Pentru acești parametri, distanța minimă dintre elemente a fost de 2,1 nm [10] .

Note

  1. ↑ 1 2 Cordes, Lickiss & Rataboul, 2010 .
  2. ↑ 1 2 3 chemsrc.com, 2021 .
  3. ↑ XR-1541, 2021 .
  4. ↑ Klimin V.S., Kolomiytsev A.S., Solodovnik M.S. Partea 1 // Materiale pentru procese litografice avansate. - Rostov-on-Don - Taganrog: Southern Federal University , 2017. - P. 35-40. — 62 s.
  5. ↑ Dow Corning XR-1541 E-Beam Resist . — 2021. Arhivat la 7 iunie 2021.
  6. ↑ Grigorescu, AE; van der Krogt, MC; Hagen, CW; Kruit, P. (2007). „Linii și spații de 10 nm scrise în HSQ, folosind litografia cu fascicul de electroni”. Inginerie microelectronică . 84 (5-8): 822-824. DOI : 10.1016/j.mee.2007.01.022 .
  7. ↑ Tavakkoli, A.; Piramanayagam, S.N.; Ranjbar, M.; Sbiaa, R.; Chong, T. C. (2011). „Cale pentru a obține o jumătate de pas sub 10 nm folosind litografie cu fascicul de electroni”. Journal of Vacuum Science and Technology B . 29 (1): 011035. Bibcode : 2011JVSTB..29a1035T . DOI : 10.1116/1.3532938 .
  8. ↑ 123 Yang și colab., 2009 .
  9. ↑ 12 Cord și colab., 2009 .
  10. ↑ Manfrinato et al., 2013 .

Literatură