Toepassingen op nanoschaal in energie, optica en medicijnen hebben verbeterde prestaties met nanovormige structuren. Dergelijke architecturen kunnen worden gefabriceerd met een hoge doorvoer die verder gaat dan de mogelijkheden van geavanceerde optische lithografie. In een nieuw verslag over Microsystemen en nano-engineering , Anushman Cherala en een onderzoeksteam aan de Universiteit van Texas in Austin Texas, ONS., uitgebreid op nano-imprint-lithografie en het vorige simulatieraamwerk uitgebreid om vormbehoud te verbeteren door de resistformule te variëren en nieuwe brugstructuren te introduceren tijdens nanoshape-imprinting. De simulatiestudie demonstreerde haalbare benaderingen voor nanovormige imprinting met een goede vormvastheid, geëvenaard door experimentele gegevens.

Een diamantachtige nanovorm gebruiken om een ​​half-pitch dynamisch willekeurig toegankelijk geheugen (DRAM) -knooppunt te vormen en verknoping in nanovormige structuren te begrijpen

In dit werk, het onderzoeksteam ontwikkelde een atomistisch model om het vormbehoud te bestuderen van resistformuleringen die worden gebruikt voor nanofabricagetechnieken. Toepassingen voor energieopslag, fotonica op nanoschaal, multibit magnetisch geheugen en bionanodeeltjes vereisen high-throughput patronen en complexe vormcontrole op nanoschaal. Optische lithografie is een belangrijke nanofabricagetechniek, waar een hogere resolutie, patronen met een groot oppervlak kunnen worden gevormd door fotolithografie aan te vullen met zelf-uitgelijnde technieken voor dubbele patronen naast meerdere lithografie-etsstappen. Imprinting lithografie inclusief jet en flash imprint lithografie kan patronen op grote oppervlakken mogelijk maken met een halve pitch van sub-nanometer met de mogelijkheid om lithografische structuren te modelleren, inclusief halfgeleiderapparatuur en harde schijven. Verknoopte resistmaterialen kunnen bij dergelijke technieken onder ultraviolette (UV) straling worden gebruikt. Met behulp van simulaties van resistrelaxatie na UV-verknoping en sjabloonscheiding, materiaalwetenschappers identificeerden resisteigenschappen op nanoschaal als een beperking voor vormbehoud.

Wetenschappers kunnen verschillende technieken gebruiken om vormbehoud in nanostructuren te verbeteren, waaronder etscompensatie en de toevoeging van subresolutiefuncties. Om het hoekgedrag van nanovormige structuren te onderzoeken, Cherala et al. maakte daarom vijf unieke 20-nm diamantstructuren. De constructies vertegenwoordigden een half-pitch dynamisch willekeurig toegankelijk geheugen (DRAM) diepgeulcondensatorontwerp. De kwaliteit van de resist-crosslinking beïnvloedde de materiaalmodulus en sterkte in de resist over de nanovorm. Het team gebruikte moleculaire dynamica om de kwaliteit en uniformiteit van verknoping te schatten als een functie van de vorm en grootte van het kenmerk. Vervolgens berekenden ze het verknopingspercentage op basis van het aantal koolstofatomen met nieuw gevormde enkelvoudige bindingen na verknoping. Naarmate de nanovorm kleiner werd, de verknopingskwaliteit ging achteruit en bereikte niet de bulkverknopingswaarde.

Bindingsefficiëntie ten opzichte van de nanovormstructuur en het computationele ontwerp van resist voor nanovormstructuren

Crosslinking was sterk afhankelijk van de locatie binnen de nanovorm van belang. Met behulp van de diamantstructuur, Cherala et al. vertoonden vergelijkbare niveaus van verknoping als die van de bulk met sterk gedegradeerde hoeken. Op basis van de informatie over dit verknopingspercentage, het team voorspelde vormen die moeilijk te bereiken zijn. Vervolgens bestudeerden ze de samenstelling van de afdrukresist en gebruikten ze een moleculair dynamisch (MD) raamwerk om de formulering van de resists zelf te begrijpen. De resistformulering bestond uit drie acrylaatmonomeermoleculen, waaronder hexylacrylaat, isobornyl acrylaat, en ethyleenglycoldiacrylaat als de crosslinker. Het team constateerde een correlatie tussen het aandeel van de crosslinker in de resist en het percentage crosslinking. Hogere hoeveelheden crosslinker in de opstelling leidden tot snellere crosslinking, het proces zou ook het verknopingspercentage kunnen verlagen. De ontwerptool voor moleculaire dynamica die in dit werk werd gebruikt, maakte de effectieve studie van crosslinkers mogelijk bij het vormen van kruis- en diamant-nanovormige structuren. Het team koos de cross-nanovormgrootte en twee resistformuleringen met 10 procent en 40 procent crosslinkers. Vervolgens simuleerden ze verknoping met elke nieuwe resistformulering om effecten op het verknopingspercentage te analyseren. Verhoogde dichtheid van crosslinker maakte een verbeterde bindingsefficiëntie mogelijk. Deze methode kan worden herhaald voor elke nieuwe ontwerpoverweging voor nanovorm om nanovormen te behouden.

Verbetering van het vormbehoud door middel van opofferingsstructuren en het effect van restlaagdiktes

Bij het ontwikkelen van een scherpe hoek op nanoschaal tijdens diamantfabricage, onderzoekers hebben vaak gebruik gemaakt van op reactieve ionen etsen gebaseerd ontwerp voor het behoud van nanovorm. Met behulp van opofferingsbrugconstructies, Cherala et al. toonde aan hoe de bestaande bindingsinefficiëntie in de opstelling kon worden overwonnen. Op deze manier, Anushman Cherala en collega's introduceerden verbeteringen in de geometrie van nanostructuren met patronen met behulp van opofferingsstructuren en verbeterde resistformuleringen voor verbeterde vormbehoud. Ze voerden moleculaire dynamische studies uit van verknoping in nanovormen als een functie van grootte en vorm om aan te geven hoe de mate van verknoping afnam onder een specifieke drempelgrootte. Bijvoorbeeld, wanneer het verknopingspercentage specifiek lager was in de buurt van de randen van nanovormen, ze gebruikten offerbruggen, vormbehoud verder te verbeteren. Op deze manier, dit werk biedt inzicht in nanoshape imprinting over sub-nanoschaal half-pitch structuren.

© 2021 Science X Network