Nanoshape aftrykslitografi ved hjælp af molekylær dynamik af polymer tværbinding

Anvendelser i nanoskala inden for energi, optik og medicin har forbedret ydeevne med nanoformede strukturer. Sådanne arkitekturer kan fremstilles med høj kapacitet ud over mulighederne for avanceret optisk litografi. I en ny rapport vedr Mikrosystemer og nanoteknik , Anushman Cherala og et forskerhold ved University of Texas i Austin Texas, OS., udvidet på nanoimprint litografi og udvidet den tidligere simuleringsramme for at forbedre formfastholdelsen ved at variere resistformlen og introducere nye brostrukturer under nanoshape-imprinting. Simuleringsstudiet viste levedygtige tilgange til nanoformet prægning med god formretention matchet af eksperimentelle data.

Brug af en diamantlignende nanoform til at danne en halv-pitch dynamisk random-access memory (DRAM) node og forstå tværbinding i nanoformede strukturer

I dette arbejde, forskerholdet udviklede en atomistisk model til at studere formfastholdelsen af ​​resistformuleringer, der bruges til nanofabrikationsteknikker. Anvendelser på tværs af energilagring, nanoskala fotonik, multibit magnetisk hukommelse og bionanopartikler kræver high-throughput mønstre og kompleks formkontrol på nanoskala. Optisk litografi er en vigtig nanofabrikationsteknik, hvor højere opløsning, mønstre med stort område kan dannes ved at komplementere fotolitografi med selvjusterede dobbeltmønsterteknikker sammen med flere litografi-ætsningstrin. Prægning af litografi, herunder jet- og flash-imprintlitografi, kan tillade mønstre i stort område ved sub-nanometer halv stigning med potentiale til at mønstre litografiske strukturer, inklusive halvlederenheder og harddiske. Tværbundne resistmaterialer kan anvendes i sådanne teknikker under ultraviolet (UV) stråling. Brug af simuleringer af resist-afslapning efter UV-tværbinding og skabelonadskillelse, materialeforskere identificerede modstandsegenskaber på nanoskala som en begrænsning for formfastholdelse.

Forskere kan anvende en række forskellige teknikker til at forbedre formfastholdelsen i nanostrukturer, herunder ætsningskompensation og tilføjelse af sub-opløsningsfunktioner. For at undersøge hjørneadfærd af nanoformede strukturer, Cherala et al. derfor forberedt fem unikke 20-nm diamantstrukturer. Konstruktionerne repræsenterede en halv-pitch dynamisk random-access memory (DRAM) dyb trench kondensator design. Resistens tværbindingskvalitet påvirkede materialemodulet og styrken i resisten på tværs af nanoformen. Holdet brugte molekylær dynamik til at estimere kvaliteten og ensartetheden af ​​tværbinding som funktion af trækets form og størrelse. De beregnede derefter tværbindingsprocenten baseret på antallet af carbonatomer med nydannede enkeltbindinger efter tværbinding. Efterhånden som nanoformens størrelse blev reduceret, tværbindingskvaliteten blev forringet og nåede ikke bulktværbindingsværdien.

Bindingseffektivitet i forhold til nanoformstrukturen og det beregningsmæssige design af resist til nanoformede strukturer

Tværbinding afhang stærkt af placeringen i nanoformen af ​​interesse. Ved hjælp af diamantstrukturen, Cherala et al. viste tilsvarende niveauer af tværbinding som for bulken med skarpt forringede hjørner. Baseret på oplysningerne om denne tværbindingsprocent, holdet forudsagde former, der er svære at opnå. De studerede derefter sammensætningen af ​​imprintresisten og brugte en molekylær dynamisk (MD) ramme til at forstå selve resists-formuleringen. Resistformuleringen bestod af tre acrylatmonomermolekyler inklusive hexylacrylat, isobornyl acrylat, og ethylenglycoldiacrylat som tværbinderen. Holdet bemærkede en sammenhæng mellem andelen af ​​tværbinderen i resisten og tværbindingsprocenten. Højere tværbindingsmængder i opsætningen førte til hurtigere tværbinding, processen kunne også reducere tværbindingsprocenten. Det molekylære dynamikdesignværktøj, der blev brugt i dette arbejde, tillod den effektive undersøgelse af tværbindere ved dannelse af kryds- og diamantnanoformede strukturer. Holdet valgte cross nanoshape-størrelsen og to resist-formuleringer med 10 procent og 40 procent tværbindere. Derefter simulerede de tværbinding med hver ny resistformulering for at analysere virkningerne på tværbindingsprocenten. Øget tværbinderdensitet muliggjorde forbedret bindingseffektivitet. Denne metode kan gentages for hver ny nanoshape-designovervejelse for at bevare nanoshapes.

Forbedring af formfastholdelse ved hjælp af offerstrukturer og effekten af ​​resterende lagtykkelser

Når man udvikler et skarpt hjørne på nanoskala under diamantfremstilling, forskere har ofte brugt reaktiv-ion ætsning-baseret design til nanoshape retention. Brug af offerbrostrukturer, Cherala et al. viste, hvordan den eksisterende bindingsineffektivitet kunne overvindes i opsætningen. På denne måde Anushman Cherala og kolleger introducerede forbedringer til geometrien af ​​mønstrede nanostrukturer ved hjælp af offerstrukturer og forbedrede resistformuleringer for forbedret formfastholdelse. De udførte molekylær dynamik undersøgelser af tværbinding i nanoformer som funktion af størrelse og form for at indikere, hvordan omfanget af tværbinding faldt under en specifik tærskelstørrelse. For eksempel, når tværbindingsprocenten var specifikt lavere nær kanterne af nanoformer, de brugte offerbroer, for yderligere at forbedre formfastholdelsen. På denne måde dette arbejde giver indsigt i nanoformprægning på tværs af strukturer med halv tonehøjde i sub-nanoskala.

© 2021 Science X Network