Nanolitografía y metrología de alta precisión en el ultravioleta extremo

• Autores: Capeluto, María Gabriela
• Año de publicación: 2009
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Iemmi, Claudio César; Marconi, Mario C.
• Materia: ULTRAVIOLETA EXTREMO (EUV); LITOGRAFIA DE PROYECCION; LITOGRAFIA DE PROXIMIDAD; LITOGRAFIA INTERFEROMETRICA; INTERFEROMETRIA POR CORRIMIENTO DE FASE; EXTREME ULTRAVIOLET (EUV); PROJECTION LITHOGRAPHY; PROXIMITY LITHOGRAPHY; INTERFEROMETRIC LITHOGRAPHY; PHASE SHIFTING INTERFEROMETRY
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

En esta Tesis se discute el empleo de un láser de Ar ionizado, que emite a 46.9nm, en dos aplicaciones de gran importancia tecnológica. La primera es el desarrollo de un sistema de litografía compacto capaz de producir nano-estructuras con dimensiones típicas por debajo de 100nm. La segunda consiste en el diseño de un interferómetro por corrimiento de fase que potencialmente permitirá alcanzar una resolución mayor que los instrumentos actualmente disponibles Las experiencias de fotolitografía realizadas muestran que es posible llevar a cabo procesos de nanofabricación con un dispositivo compacto y más versátil que los ya desarrollados para luz sincrotrón. Se analizaron varias configuraciones experimentales para implementar litografía de proximidad, litografía de proyección y litografía interferométrica con dos y cuatro haces. El experimento de litografía de proximidad fue realizado como prueba de principios y es la primera demostración de que el PMMA puede ser activado con los fotones provenientes del láser de 46.9nm. En este caso el detalle con tamaño más chico que se logró grabar en la muestra fue de 120nm. Un arreglo de agujeros de 360nm de diámetro y 20nm de profundidad, fue impreso utilizando la técnica de litografía de proyección. La técnica de litografía interferométrica se llevó a cabo, primero, utilizando un espejo de Lloyd mediante el cual el menor período que se logró transferir fue de 55nm. Posteriormente se realizó un experimento en el que, mediante el empleo de cuatro redes de difracción, se producen cuatro haces coherentes que interfieren para generar una distribución de intensidad que consiste en un arreglo de puntos luminosos. En este caso el tamaño de los agujeros fue del orden de los 60nm, consistente con el diseño de las redes. El estudio de la segunda aplicación, interferometría por corrimiento de fase en el ultravioleta extremo, está motivado por el hecho de que un dispositivo que trabaje en ese rango de longitudes de onda permitiría, en principio, alcanzar una precisión muchas veces mayor que la obtenida con interferómetros que utilicen luz visible. Con este fin se diseñó, en primera instancia, un interferómetro apropiado para trabajar en ultravioleta extremo. Posteriormente se desarrolló un modelo capaz de simular la propagación del láser en el dispositivo. Para ello se tuvieron en cuenta las características de la emisión de la fuente luminosa, es decir, se analizaron los efectos producidos por las fluctuaciones en puntería del haz de iluminacion. Asimismo se analizó el comportamiento de los errores en la reconstrucción del frente de ondas como función de la tolerancia en los parámetros de emisión.
In this work we exploit the main features of a 46.9nm table-top laser, such as high coherence and high power, used in two applications with fundamental technological importance. These applications consist in developing a compact nanopatterning tool and in the design and the study of feasibility of a phase-shift interferometer. The photolithography experiments were conducted with the aim of studying new techniques to enable nanomanufacturing processes with a compact and most versatile tool as those already developed for synchrotron light. We analyzed several experimental configurations to implement proximity lithography, projection lithography and interferometric lithography with two and four beams. Proximity lithography was implemented as a proof of principle experiment, to show that PMMA could be activated with the photons at 46.9nm coming from the Ne-like Ar laser. The smaller size recorded in the sample was 120nm. Holes of 360nm diameter and 20nm depth were printed with the projection lithography technique. Interferometric lithography was carried out, firstly using a Lloyd mirror through which the smaller transferred period was 55nm. Subsequently we conducted an experiment in which, we use four diffraction gratings to produce four coherent beams that interfere to generate an intensity distribution which consists of an array of intense spots. In this case the size of the holes was of the order of 60nm, which is consistent with the design of four gratings. In the second part of this thesis, we designed a phase shift interferometer, capable of working in the extreme ultraviolet with the light coming from the Ne-like Ar laser. Since the wavelength of this laser is significantly smaller than that for the visible light, with this interferometer it is likely to get a much higher precision than that obtained with conventional interferometers. We design a EUV compatible interferometer and we design a model to simulate the beam propagation trough the interferometer. The model was performed taking into account the random fluctuations of the incident beam. We analyzed the behavior of the errors in the reconstruction of the wavefront as a function of the tolerance parameters of issue.
Fil: Capeluto, María Gabriela. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.