Tillämpningar i nanoskala inom energi, optik och medicin har förbättrad prestanda med nanoformade strukturer. Sådana arkitekturer kan tillverkas med hög genomströmning utöver kapaciteten hos avancerad optisk litografi. I en ny rapport om Mikrosystem och nanoteknik , Anushman Cherala och ett forskarteam vid University of Texas i Austin Texas, U.S., utökade på nanoimprint-litografi och utökade det tidigare simuleringsramverket för att förbättra formhållningen genom att variera resistformeln och introducera nya brostrukturer under nanoshape-imprinting. Simuleringsstudien visade genomförbara tillvägagångssätt för nanoformad prägling med god formretention matchad av experimentella data.

Använda en diamantliknande nanoform för att bilda en DRAM-nod (Dynamic Random Access Memory) med halv tonhöjd och förstå tvärbindning i nanoformade strukturer

I det här arbetet, forskargruppen utvecklade en atomistisk modell för att studera formbevarandet av resistformuleringar som används för nanotillverkningstekniker. Tillämpningar över energilagring, nanoskala fotonik, multibit magnetiskt minne och bionanopartiklar kräver hög genomströmning mönstring och komplex formkontroll på nanoskala. Optisk litografi är en nyckelteknik för nanotillverkning, där högre upplösning, mönster med stora ytor kan bildas genom att komplettera fotolitografi med självjusterande dubbelmönstertekniker tillsammans med flera litografietsningssteg. Imprinting litografi inklusive jet- och flash imprint litografi kan tillåta mönstring av stora ytor vid sub-nanometer halv stigning med potential att mönstra litografiska strukturer, inklusive halvledarenheter och hårddiskar. Tvärbundna resistmaterial kan användas i sådana tekniker under ultraviolett (UV) strålning. Använda simuleringar av resistavslappning efter UV-tvärbindning och mallseparation, materialforskare identifierade resistegenskaper på nanoskala som en begränsning för formbevarande.

Forskare kan använda en mängd olika tekniker för att förbättra formbevarandet i nanostrukturer inklusive etsningskompensation och tillägg av sub-upplösningsfunktioner. För att undersöka hörnbeteende hos nanoformade strukturer, Cherala et al. förberedde därför fem unika 20-nm diamantstrukturer. Konstruktionerna representerade en halv-pitch dynamiskt slumpmässigt minne (DRAM) djupt trench kondensatordesign. Resisttvärbindningskvaliteten påverkade materialmodulen och styrkan i resisten över nanoformen. Teamet använde molekylär dynamik för att uppskatta kvaliteten och enhetligheten av tvärbindning som en funktion av formen och storleken på funktionen. De beräknade sedan tvärbindningsprocenten baserat på antalet kolatomer med nybildade enkelbindningar efter tvärbindning. När nanoformens storlek minskade, tvärbindningskvaliteten försämrades och nådde inte bulktvärbindningsvärdet.

Bindningseffektivitet i förhållande till nanoformstrukturen och beräkningsdesignen av resist för nanoformstrukturer

Tvärbindning berodde starkt på platsen inom nanoformen av intresse. Med hjälp av diamantstrukturen, Cherala et al. visade liknande nivåer av tvärbindning som för bulken med kraftigt försämrade hörn. Baserat på informationen om denna tvärbindningsprocent, teamet förutspådde former som är svåra att uppnå. De studerade sedan sammansättningen av imprintresisten och använde en molekylär dynamisk (MD) ram för att förstå själva resistformuleringen. Resistformuleringen bestod av tre akrylatmonomermolekyler inklusive hexylakrylat, isobornylakrylat, och etylenglykoldiakrylat som tvärbindare. Teamet noterade en korrelation mellan andelen tvärbindare i resisten och tvärbindningsprocenten. Högre mängder tvärbindare i inställningen ledde till snabbare tvärbindning, processen skulle också kunna minska tvärbindningsprocenten. Det molekylära dynamikdesignverktyget som användes i detta arbete gjorde det möjligt att effektivt studera tvärbindare vid bildning av kors- och diamantnanoformade strukturer. Teamet valde cross nanoshape-storleken och två resistformuleringar med 10 procent och 40 procent tvärbindare. Sedan simulerade de tvärbindning med varje ny resistformulering för att analysera effekter på tvärbindningsprocenten. Ökad tvärbindningstäthet möjliggjorde förbättrad bindningseffektivitet. Denna metod kan upprepas för varje ny nanoshape-designövervägande för att behålla nanoshapes.

Förbättra formhållningen med hjälp av offerstrukturer och effekten av kvarvarande lagertjocklekar

När man utvecklar ett skarpt hörn i nanoskala under diamanttillverkning, forskare har ofta använt reaktiv-jonetsning-baserad design för att behålla nanoform. Med hjälp av offerbrostrukturer, Cherala et al. visade hur den befintliga bindningsineffektiviteten kunde övervinnas i installationen. På det här sättet, Anushman Cherala och kollegor introducerade förbättringar av geometrin hos mönstrade nanostrukturer med hjälp av offerstrukturer och förbättrade resistformuleringar för förbättrad formbevarande. De utförde molekylära dynamikstudier av tvärbindning i nanoformer som en funktion av storlek och form för att indikera hur omfattningen av tvärbindning minskade under en specifik tröskelstorlek. Till exempel, när tvärbindningsprocenten var specifikt lägre nära kanterna på nanoformer, de använde offerbroar, för att ytterligare förbättra formhållningen. På det här sättet, detta arbete ger insikter i nanoformprägling över strukturer med halv tonhöjd i sub-nanoskala.

© 2021 Science X Network