G - Physics – 03 – F
Patent
G - Physics
03
F
G03F 1/00 (2006.01) G03F 7/00 (2006.01) G03F 7/004 (2006.01) G03F 7/20 (2006.01) H01L 21/027 (2006.01) H01L 21/225 (2006.01) H01L 21/306 (2006.01)
Patent
CA 2309738
A method for mask-free molecular or atomic patterning of surfaces of reactive solids is disclosed. A molecular-scale pattern of adsorbate molecules is used in place of the conventional macroscopic "mask". Molecules adsorb at surfaces in patterns, governed by the structure of the surface, the chemical nature of the adsorbate, and the adsorbate coverage at the surface. The surface is patterned and then marked or imprinted with the pattern by inducing localised chemical reaction between adsorbate molecules and the surface of the solid, resulting in an imprint being formed in the vicinity of the adsorbate molecules. In one aspect of the invention, photoinduced or electron-induced reaction of the patterned adsorbate leads to patterned reaction with the surface. The reaction can take the form of patterned attachment to the surface (patterned "writing" or "doping") or patterned removal of atoms from the surface ("etching" which takes place in the initial reaction or through subsequent irradiation of the patterned surface). The adsorbate when irradiated with light, electrons or ions imprints a pattern on the substrate by localised reaction. The new method is exemplified by the case of a silicon substrate and chlorobenzene molecules which first adsorb in a pattern on a silicon crystal, and which when irradiated with light or electrons chlorinates the crystal in a similar pattern to that of the adsorbate. The presence of localised chemical reaction is demonstrated most directly by inducing reaction at a restricted locale and showing that this irradiaton-induced reaction occurs primarily at that same locale. The method is suitable for the writing, doping or etching of molecular-scale features.
L'invention concerne un procédé de tracé de motifs sans masque sur les surfaces de solides réactifs à l'échelle moléculaire ou atomique. Un motif à l'échelle moléculaire de molécules d'adsorbat est utilisé à la place d'un masque macroscopique classique. Les molécules sont adsorbées pour former des motifs sur une surface, ceci en fonction de la structure de cette surface, de la nature chimique de l'adsorbat et de la couverture d'adsorbat sur la surface. La surface est tracée, puis marquée ou gravée avec le motif par déclenchement d'une réaction chimique localisée entre les molécules d'adsorbat et la surface du solide, ce qui permet d'obtenir une impression à proximité des molécules d'adsorbat. Selon l'un des aspects de l'invention, une réaction photo-induite ou électro-induite de l'adsorbat tracé déclenche une réaction entre le motif et la surface. Cette réaction peut se concrétiser sous la forme d'une fixation du motif sur la surface ("écriture" ou "dopage" selon le motif) ou retrait selon ce motif des atomes de la surface ("gravage" intervenant pendant la réaction initiale ou par irradiation subséquente de la surface tracée). Lorsqu'il est irradié par des photons, des électrons ou des ions, l'adsorbat grave un motif sur le substrat par réaction localisée. Ce nouveau procédé peut être illustré par le cas d'un substrat de silicium et de molécules de chlorobenzène qui, dans un premier temps, sont adsorbées sous forme d'un motif sur un cristal de silicium et qui, en cas d'irradiation par des photons ou des électrons, chlorure le cristal selon un motif semblable à celui de l'adsorbat. La façon la plus directe de démontrer la présence d'une réaction chimique localisée consiste à induire une réaction dans une zone restreinte et à montrer que cette réaction provoquée par irradiation se produit essentiellement dans cette même zone. Ce procédé convient pour écrire, doper ou graver des détails à l'échelle moléculaire.
Polanyi John C.
Rogers Duncan
Hill & Schumacher
Polanyi John C.
LandOfFree
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Profile ID: LFCA-PAI-O-2005888