LT6888B - Polimetilmetakrilato (PMMA) šalinimo nuo grafeno paviršiaus būdas naudojant foto-apšvitinimą - Google Patents
Polimetilmetakrilato (PMMA) šalinimo nuo grafeno paviršiaus būdas naudojant foto-apšvitinimą Download PDFInfo
- Publication number
- LT6888B LT6888B LT2020535A LT2020535A LT6888B LT 6888 B LT6888 B LT 6888B LT 2020535 A LT2020535 A LT 2020535A LT 2020535 A LT2020535 A LT 2020535A LT 6888 B LT6888 B LT 6888B
- Authority
- LT
- Lithuania
- Prior art keywords
- pmma
- graphene
- layer
- substrate
- irradiated
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 70
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 69
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims abstract description 72
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims abstract description 72
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 9
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 8
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 8
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 5
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000003319 supportive effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 31
- 238000011161 development Methods 0.000 description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 10
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 2
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 2
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- LZCLXQDLBQLTDK-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-hydroxypropanoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)O LZCLXQDLBQLTDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 238000005329 nanolithography Methods 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 description 1
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960001701 chloroform Drugs 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229940116333 ethyl lactate Drugs 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000002070 germicidal effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000879 optical micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011877 solvent mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000013020 steam cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31127—Etching organic layers
- H01L21/31133—Etching organic layers by chemical means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/194—After-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/4418—Methods for making free-standing articles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/56—After-treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/30—Imagewise removal using liquid means
- G03F7/32—Liquid compositions therefor, e.g. developers
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/42—Stripping or agents therefor
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
Abstract
Išradimas priklauso techninei medžiagotyros sričiai. Valymo būdas susideda iš šių etapų: PMMA sluoksnis, kuris yra kaip palaikomasis arba kaukės sluoksnis ant grafeno, kuris uždėtas ant padėklo, (PMMA/grafenas/padėklas), yra apšvitinamas DUV šviesa, apšvitintas PMMA sluoksnis ryškinamas alkoholio ir vandens mišinyje, iki atsilaisvina grafeno paviršius; grafenas/padėklas išdžiovinamas azoto dujų sraute.
Description
Polimetilmetakrilato (PMMA) šalinimo nuo grafeno paviršiaus būdas naudojant foto-apšvitinimą
Technikos sritis, kuriai priklauso išradimas
Būdas priklauso techninei medžiagotyros sričiai, būtent PMMA šalinimo nuo grafeno paviršiaus būdui, naudojant apšvitinimą gilia ultravioletine šviesa ir ryškinimą.
Technikos lygis
Grafenas yra dvimatė (2D) puslaidininkinė medžiaga, sudaryta iš vieno anglies mono-sluoksnio, kuris pasižymi unikaliomis savybėmis, reikalingomis naujoms elektrinėms grandinėms ir prietaisams sukurti.
Dėl įvairių priežasčių (CVD grafeno perkėlimas arba struktūrizavimas) grafenas dažniausiai padengiamas polimero polimetilmetakrilato (PMMA) sluoksniu.
Po pernešimo arba atlikus grafeno sluoksnio struktūrizavimą, likęs PMMA dažniausiai yra tirpinamas panardinant į įvairius organinius tripiklius, tokius kaip acetonas, toluenas, ksilenas, di- ir trichlormetanas, chlorbenzenas, etilo laktatas, etilo acetatas ir kt., kurie įprastai yra toksiški ir kancerogeniški. Vėliau po apdirbimo tirpiklyje grafeną reikia kelais valandas atkaitinti argono (Ar) dujų sraute tam, kad nuvalyti likučius (dervos/polimero ir tirpiklio), kurie keičia grafeno fizikines savybes, pavyzdžiui laidumo pokytis dėl priemaišų grafene.
E-pluošto litografijoje naudojamas kitas būdas, kuris leidžia ištirpinti polimerą (PMMA), kuris čia naudojamas kaip apsauginis sluoksnis ir kuris leidžia gauti labai mažas detales rezisto sluoksnyje, pasiekant struktūrų dydžius iki 10 nm eilės. Epluoštelio litografijoje naudojamas sufokusuotas elektronų pluoštelis, kuriuo yra skenuojamas rezisto sluoksnis, ir taip sukuriamas jame piešinys. Apšvitinus rezistą epluošteliu, pakeičiamas rezisto tirpumas, kas leidžia selektyviai tik apšviestose arba neapšviestose vietose pašalinti rezistą, nardinant PMMA į tirpiklį ir atliekant ryškinimą. Yra didelis kiekis tinkamų PMMA tirpiklių arba tirpiklių mišinių.
Ryškinimas izopropanolio/vandens (IPA/H2O) mišinyje, būtent etanolis arba izopropanolis sumaišytas su vandeniu, atskleidė (L. Ocola, M. Costales ir D Gosztola, Development characteristics of PMMA in alcohol/water mixtures: a lithography and Raman spectroscopy study, Nanotechnology 27 (2016) p.035302) tokių mišinių pranašumą, lyginant su komerciškai prieinamais mišiniais (pavyzdžiui, MIBK, „LIGA“ mišiniai). Nors izopropanolio/vandens mišinys yra perspektyvus tirpiklis grafeno valymui, nes nepalieka valymo produktų likučių, tačiau pagrindinis e-pluošto litografijos trūkumas tas, kad šis būdas yra skirtas tik selektyviam PMMA pašalinimui mažame plote, dėl to šis būdas nėra tinkamas grafeno valymui.
Kinijos patento paraiškoje CN106647183A, paskelbtoje 2017-05-10, aprašytas PMMA nuvalymo nuo grafeno paviršiaus būdas, kur naudojant gilaus ultravioletinio (DUV) spektro šviesos šaltinį, apšvitinamas ant grafeno esantis PMMA sluoksnis per litografinę kaukę. Apšvitintos PMMA sritys yra išryškinamos (tirpinamos) tirpale tokiame, kaip metilo izobutilo ketono (MIBK) ir izopropanolio (IPA) ryškalai. Po to grafenas plaunamas izopropanolio tirpalu ir dejonizuotu vandeniu, džiovinamas azoto garais.
Be to, šiame patente nurodoma, kad grafeno fotolitografijai atlikti naudojama HgXe lempa, kaip DUV šaltinis, kurio šviesos spektras yra ruože nuo 180 nm iki 400 nm. Vėliau, apšvitintas grafenas yra ryškinamas MIBK ir IPA tirpale, kuriame tūrinis medžaigų santykis yra 1:4 ir ryškinimo trukmė 3 minutės.
Naudojant šiuos ryškalus PMMA valymui nuo grafeno paviršiaus po valymo ant paviršiaus lieka dervų ir kitokių likučių, kurie pakeičia grafeno savybes.
Artimiausiame analoge Kinų patento paraiškoje CN107867683A, paskelbtoje 2018-04-03, aprašytas didelio ploto ir aukštos kokybės grafeno pernešimo būdas, kuriame ant grafeno esantis PMMA sluoksnis yra apšvitinamas gilaus ultravioletinio spektro šviesa 1-3 vai. naudojant DUV šaltinį ir nenaudojant foto-kaukės tam, kad PMMA sluoksnį būtų lengviau pašalinti nuo grafeno paviršiaus.
Atlikus foto-apšvitinimą PMMA sluoksnis suskilinėja, po to jis skaidomas ir tirpinamas acetono garais, siekiant pašalinti PMMA sluoksnį nuo grafeno paviršiaus. Po to PMMA likučiams pašalinti grafenas mirkomas panardinant iš eilės į bevandenį etanolį ir dejonizuotą vandenį, o vėliau džiovinamas azoto dujų sraute.
Šis būdas neišnaudoja visų PMMA foto-jautrumo savybių, jo valymas panaudojant tirpiklį yra nepakankamai efektyvus. Be to, būdas turi daugiau operacijų, nes po valymo tirpiklio garais reikalingas dviejų pakopų plovimas bevandeniu etanoliu ir dejonizuotu vandeniu, todėl yra sudėtingesnis ir reikalauja daugiau medžiagų.
Sprendžiama techninė problema
Išradimu siekiama pagerinti PMMA pašalinimo nuo grafeno efektyvumą, supaprastinti, o tuo pačiu ir atpiginti pasiūlyto valymo būdą, padidinti patikimumą.
Išradimo esmės atskleidimas
Uždavinio sprendimo esmė pagal pasiūlytą išradimą yra ta, kad polimetilmetakrilato (PMMA) šalinimo nuo grafeno paviršiaus būde, apimančiame šią operacijų seką:
PMMA sluoksnį, esantį ant grafenas/padėklas pagrindo, apšvitina giliaultravioletine šviesa (DUV), siekiant palengvinti PMMA sluoksnio pašalinimą nuo grafeno paviršiaus, foto-apšvitintą PMMA sluoksninį ant grafenas/padėklas apdoroja siekiant jį pašalinti, nuvalytą pagrindą grafenas/padėklas džiovina azoto dujų sraute, kuriame apšvitinimą atlieka UV-C spektro ruožo šviesa, o minėtą apdorojimą atlieka ryškinant apšvitintą PMMA sluoksninį ant grafenas/padėklas pagrindo alkoholio/dejonizuoto vandens mišinyje.
Visas PMMA sluoksnio plotas priklausomai nuo sluoksnio storio yra apšvitinamas 2-6 valandas su žemo slėgio gyvsidabrio garų UV-C lempa, kurios spinduliavimo spektras yra ribose nuo 100 iki 280 nm, geriausiai ties λ=253.7 nm.
Apšvitintas PMMA sluoksnis ryškinamas izopropanolis/vanduo mišinyje, kuriame santykis izopropanolis/vanduo yra ribose nuo 70:30 iki 75:25 (tūrio).
Apšvitintas PMMA sluoksnis ryškinamas alkoholio/dejonizuoto vandens mišinyje, kuris gali būti pasirinktas iš grupės apimančios šiuo mišinius: metanolis:vanduo, etanolis:vanduo, izoproponolis:vanduo.
Išradimo naudingumas
Pasiūlytas PMMA valymo nuo grafeno paviršiaus būdas pagerina valymo efektyvumą, nes valant šiuo būdu grafeno savybės nepakinta, ryškinimui naudojamas izopropanolio ir dejonizuoto vandens mišinys, šis mišinys veikia kaip tirpiklis, kuris sparčiai tirpdo apšvitintą PMMA polimerą, nėra toksiškas arba kancerogeniškas, nesukuria jokių papildomų likučių, todėl po ryškinimo nebereikalingas papildomas plovimas. Valymo technologija paprasta, po kurios nereikia grafeno atkaitinti. Apšvitinimui naudojamas žemo slėgio gyvsidabrio garų lempa kaip UV-C spektro šaltinis, kuris yra pigus, paprastas naudoti ir prižiūrėti.
Detaliau išradimas paaiškinamas brėžiniais, kur
Fig. 1 pavaizduotas sluoksninis pagrindas PMMA/grafenas/padėklas pradiniame etape.
Fig. 2 pavaizduotas sluoksninis pagrindas PMMA/grafenas/padėklas po apšvitinimo DUV šviesa.
Fig. 3 pavaizduotas sluoksninis pagrindas PMMA/grafenas/padėklas po apšvitinimo panardintas į ryškalus, sudarytus iš alkoholis/vanduo mišinio.
Fig. 4 pavaizduotas gautas sluoksninis pagrindas grafenas/padėklas po ryškinimo kai PMMA sluoksnis ryškinant buvo ištirpintas ir pašalintas.
Fig. 5 parodo optinio mikroskopo nuotrauką grafenas/SiO2 padėklas po to, kai nuo grafeno nauju būdu buvo pašalintas PMMA.
Fig. 6 parodo Ramano spektrą grafeno, nuo kurio nauju būdu buvo pašalintas PMMA.
Išradimo realizavimo aprašymas
Pasiūlytam būdui realizuoti padėklas, gali būti pasirinktas iš tokių medžiagų kaip silicis, silicio dioksidas, safyru, arba silicio karbidas su grafeno sluoksniui, kuris buvo padengtas PMMA derva. Aptariami sluoksniai PMMA/grafenas/padėklas gali būti rezultatas, pavyzdžiui, šlapio grafeno pernešimo nuo Cu folijos, ant kurio kaip padėklo auginamas grafenas, arba struktūrinimas grafeno prietaisų gamyboje, kuomet PMMA naudojamas kaip kaukės sluoksnis.
Fig.1 parodytas 60 nm storio PMMA sluoksniu 1, padengtas grafeno sluoksnis 2, kuris perkeltas ant pasirinkto padėklo 3. Šiuo atveju panaudotas komercinis CVD grafenas, padengtas 60 nm storio 495 K molekulinės masės PMMA sluoksniu. Metodas taip pat buvo išbandytas ir su kitokio storio 950 K molekulinės masės PMMA, naudojamu šlapiam grafeno pernešimui nuo varinės folijos, kuri grafeno sintezės metu naudojama kaip padėklas.
Fig.2 parodytas sluoksninis pagrindas PMMA/grafenas/padėklas kuriame PMMA sluoksnis 1 yra veikiamas dvi valandas DUV spinduliuote 4 kol susidaro apšvitintas PMMA sluoksnis 5. PMMA apšvitinimui panaudotas ne kolimizuotas DUV spinduliuotės šaltinis (Crosslinker XL-1000), kuriame panaudotos žemo slėgio gyvsidabrio garų ultravioletinės lempos („Philips T5 Germicidal UV-C“), kurių spinduliavimo spektras yra ribose nuo 100 to 280 nm, spinduliavimo spektro smailė ties 254 nm bangos ilgiu. Apšvitintuose plotuose apšvitos dozė sukuria polimere trumpąsias grandinėles, kurios žymiai greičiau tirpsta, palyginus su ilgosiomis polimero grandinėlėmis.
Fig.3 parodytas sluoksninis pagrindas PMMA/grafenas/padėklas po apšvitinimo panardintas į ryškalus, kur apšvitintas PMMA sluoksnis 5 yra 30 sekundžių išlaikomas IPA:H2O (7:3) mišinyje.
Fig.4 parodytas sluoksninis grafenas/padėklas po pašalinto PMMA sluoksnio 5 nuo grafeno sluoksnio 2. Po to nuvalytas sluoksninis grafenas/padėklas džiovinimas azoto dujų sraute.
Fig.5 parodyta grafeno sluoksnio 2, pernešto nuo Cu folijos ant SiO2 padėklo 3, optinio mikroskopo (Hirox 3D Digital Microscope) nuotrauka, po to, kai nauju būdu nuo grafeno buvo pašalintas PMMA sluoksnis. Nuotraukoje matyti labai švarus grafenas 2 be PMMA likučių ant paviršiaus.
Fig. 6 paveiksle parodytas Ramano spektras grafeno, nuo kuriuo nauju būdu pašalintas PMMA. Spektroskopiniai matavimai atlikti naudojant Raman spektrometrą kuriame panaudoti žalias lazeris (λ = 532 nm) ir 1800 rėžių/mm gardelė. Stebėtas spektras buvo išmatuotas panaudojant 5% galią, integravimo laiką T = 100 s, ties pagrindine vo= 2050 cm1 linija. Paveiksle matomos pagrindinės linijos yra būdingos viena-sluoksnio grafeno spektrui.
Pasiūlytame būde yra panaudotos foto-jautrios PMMA savybės, kurios kyla iš to fakto, kad PMMA yra gerai žinomas rezistas, naudojamas nano-litografijoje su švitinimo sistemomis, kuriose panaudoti trumpi UV bangos ilgiai (<260 nm), kurie suskaido polimerines grandinėles. Šiuo atveju apšvitintuose plotuose apšvitos dozė sukuria polimere trumpąsias grandinėles, kurios žymiai greičiau tirpsta, palyginus su ilgosiomis polimero grandinėlėmis. Pagal išradimą naudojamas DUV bangų šaltinis yra žemo-slėgio gyvsidabrio garų ultravioletinių spindulių lempos, su kuriomis apšviečiant rezistą nėra apribojimų bandinio matmenims. Tuo pačiu, šie šaltiniai yra pigūs, juos paprasta naudoti ir prižiūrėti. Šios lempos intensyviausiai šviečia 254 nm spektro ruože, jų spinduliuotė nėra kolimuota, todėl gali būti panaudojama apšvitinti tiek didelius, tiek ir mažus PMMA plotus, kuriuos norima pašalinti nuo grafeno.
Apšvitintą PMMA ryškina alkoholio ir vandens mišinyje, dėl dviejų ryškinimo ypatybių, apšvitinus tirpinimo sparta išauga, o po ryškinimo nelieka likučių ant grafeno paviršiaus (grafeno apdirbimo procese IPA yra neatsiejamas ir natūraliai naudojamas). Taip pat, alkoholio -vandens mišiniai nėra toksiški, [žr. pvz.: S. Yasin, D.G. Hasko, H. Ahmed Comparison of MIBK/ IPA and water / IPA as PMMA developers for electron beam nanolithography, Microelectronic Engineering 61-62 (2002) pp.745-753]. Atskirai naudojant nei IPA/etanolis, nei vanduo nėra PMMA tirpikliai kambario temperatūroje, o tik judviejų mišinys veikia kaip tirpiklis, kuris sparčiai tirpdo apšvitintą polimerą.
Claims (4)
- Polimetilmetakrilato (PMMA) šalinimo nuo grafeno paviršiaus būdas, kur PMMA sluoksnis dengia grafeno sluoksnį, išdėstytą ant padėklo, apimantis šią operacijų seką: - PMMA sluoksnį apšvitina gilia-ultravioletine šviesa (DUV), siekiant palengvinti PMMA sluoksnio pašalinimą nuo grafeno paviršiaus, - foto-apšvitintą PMMA sluoksninį apdoroja siekiant jį pašalinti, - nuvalytą grafeno sluoksnį, išdėstytą ant padėklo, džiovina azoto dujų sraute b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad apšvitinimą atlieka UV-C spektro ruožo šviesa, o minėtą apdorojimą atlieka ryškinant apšvitintą PMMA sluoksninį alkoholio/dejonizuoto vandens mišinyje.
- Būdas pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad visas PMMA sluoksnio plotas priklausomai nuo sluoksnio storio yra apšvitinamas 2-6 valandas su žemo slėgio gyvsidabrio garų UV-C lempa, kurios spinduliavimo spektras yra ribose nuo 100 iki 280 nm, geriausiai ties λ=253,7 nm.
- Būdas pagal 1 arba 2 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad apšvitintas PMMA sluoksnis ryškinamas izopropanolis/vanduo mišinyje, kuriame santykis izopropanolis/vanduo yra ribose nuo 70:30 iki 75:25 (tūrio).
- Būdas pagal 1 arba 2 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad apšvitintas PMMA sluoksnis ryškinamas alkoholio/dejonizuoto vandens mišinyje, kuris gali būti pasirinktas iš grupės apimančios šiuo mišinius: metanolis:vanduo, etanolis:vanduo, izoproponolis:vanduo.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2020535A LT6888B (lt) | 2020-07-08 | 2020-07-08 | Polimetilmetakrilato (PMMA) šalinimo nuo grafeno paviršiaus būdas naudojant foto-apšvitinimą |
| EP21169747.9A EP3936476B1 (en) | 2020-07-08 | 2021-04-21 | Method of polymethylmethacrylate (pmma) removal from a graphene surface by photoexposure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LT2020535A LT6888B (lt) | 2020-07-08 | 2020-07-08 | Polimetilmetakrilato (PMMA) šalinimo nuo grafeno paviršiaus būdas naudojant foto-apšvitinimą |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| LT2020535A LT2020535A (lt) | 2022-01-10 |
| LT6888B true LT6888B (lt) | 2022-01-25 |
Family
ID=72266757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LT2020535A LT6888B (lt) | 2020-07-08 | 2020-07-08 | Polimetilmetakrilato (PMMA) šalinimo nuo grafeno paviršiaus būdas naudojant foto-apšvitinimą |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3936476B1 (lt) |
| LT (1) | LT6888B (lt) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4546050A1 (en) * | 2023-10-23 | 2025-04-30 | Valstybinis Moksliniu Tyrimu Institutas Fiziniu Ir Technologijos Mokslu Centras | Method for patterning graphene layers through photolithography for a scalable fabrication of graphene devices |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102849732B (zh) * | 2012-09-18 | 2015-01-07 | 北京大学 | 一种实现单层石墨烯双面非对称修饰的方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106647183A (zh) | 2016-12-30 | 2017-05-10 | 中国科学院微电子研究所 | 石墨烯器件的光刻方法 |
| CN107867683A (zh) | 2017-10-20 | 2018-04-03 | 上海健康医学院 | 一种大面积高质量石墨烯的转移方法 |
-
2020
- 2020-07-08 LT LT2020535A patent/LT6888B/lt unknown
-
2021
- 2021-04-21 EP EP21169747.9A patent/EP3936476B1/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102849732B (zh) * | 2012-09-18 | 2015-01-07 | 北京大学 | 一种实现单层石墨烯双面非对称修饰的方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| JEONG HEE JIN ET AL: "Improved transfer of chemical-vapor-deposited graphene through modification of intermolecular interactions and solubility of poly(methylmethacrylate) layers", CARBON, ELSEVIER OXFORD, GB, vol. 66, 29 September 2013 (2013-09-29), pages 612 - 618, XP028758983, ISSN: 0008-6223, DOI: 10.1016/J.CARBON.2013.09.050 * |
| KIM JIN HONG ET AL: "Facile Dry Surface Cleaning of Graphene by UV Treatment", JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY, KOREAN PHYSICAL SOCIETY, KR, vol. 72, no. 9, 28 April 2018 (2018-04-28), pages 1045 - 1051, XP036490371, ISSN: 0374-4884, [retrieved on 20180428], DOI: 10.3938/JKPS.72.1045 * |
| SUHAIL A ET AL: "Reduction of polymer residue on wet-transferred CVD graphene surface by deep UV exposure", APPLIED PHYSICS LETTERS, A I P PUBLISHING LLC, US, vol. 110, no. 18, 4 May 2017 (2017-05-04), XP012218603, ISSN: 0003-6951, [retrieved on 20170504], DOI: 10.1063/1.4983185 * |
| YANG XIAOJIAN ET AL: "Removing contaminants from transferred CVD graphene", NANO RESEARCH, TSINGHUA UNIVERSITY PRESS, CN, vol. 13, no. 3, 14 February 2020 (2020-02-14), pages 599 - 610, XP037271023, ISSN: 1998-0124, [retrieved on 20200214], DOI: 10.1007/S12274-020-2671-6 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3936476B1 (en) | 2023-03-29 |
| EP3936476A1 (en) | 2022-01-12 |
| LT2020535A (lt) | 2022-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI482201B (zh) | Pattern forming method and high molecular alloy base material | |
| US7666555B2 (en) | Pellicle, methods of fabrication and methods of use for extreme ultraviolet lithography | |
| US4608117A (en) | Maskless growth of patterned films | |
| TW200807184A (en) | Lithographic apparatus comprising a cleaning arrangement, cleaning arrangement and method for cleaning a surface to be cleaned | |
| TW200523989A (en) | Method for forming resist pattern and method for manufacturing semiconductor device | |
| TW200407679A (en) | Lithographic projection apparatus, device manufacturing method, device manufactured thereby, cleaning unit and method of cleaning contaminated objects | |
| TWI339317B (en) | Photomask cleaning using vacuum ultraviolet (vuv) light cleaning | |
| JP2003507772A (ja) | フォトレジスト除去用組成物 | |
| LT6888B (lt) | Polimetilmetakrilato (PMMA) šalinimo nuo grafeno paviršiaus būdas naudojant foto-apšvitinimą | |
| KR20070070036A (ko) | 반도체 소자의 제조 방법 | |
| TW201007380A (en) | Method for removing a deposition on an uncapped multilayer mirror of a lithographic apparatus, lithographic apparatus and device manufacturing method | |
| JP2007067344A (ja) | 露光装置および方法ならびにデバイス製造方法 | |
| JP2001507515A (ja) | 表面からの異物のレーザ除去 | |
| EP1176468B1 (fr) | Bi-couche de résine pour photolithographie dans l'extrême ultraviolet (EUV) et procédé de photolithogravure en extrême ultraviolet (EUV) | |
| US11846881B2 (en) | EUV photomask | |
| TW202105548A (zh) | 對於光學及電子束檢測之檢測靈敏度改善 | |
| Hamamoto et al. | Investigation of contamination removal from finished EUVL mask | |
| US12174544B2 (en) | Photoresist-free deposition and patterning with vacuum ultraviolet lamps | |
| EP4546050A1 (en) | Method for patterning graphene layers through photolithography for a scalable fabrication of graphene devices | |
| TWI733314B (zh) | 一種在半導體製程中形成矽或矽化合物圖案的新方法 | |
| JP2675162B2 (ja) | 感光性樹脂組成物およびこれを用いたパターン形成方法 | |
| KR102766886B1 (ko) | 직접 광 리소그래피를 통한 2d 반데르발스 물질 상의 범용 패터닝 방법 | |
| JP7671057B2 (ja) | 炭素ナノ材料含有膜を加工する方法 | |
| KR20220018956A (ko) | 포토레지스트 조성물 및 포토리소그래피 공정 | |
| US4988608A (en) | Method for forming fine pattern of conjugated polymer film |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB1A | Patent application published |
Effective date: 20220110 |
|
| FG9A | Patent granted |
Effective date: 20220125 |