Ультрафиолетовая нанолитография (UV-NIL) — это метод создания узоров в наномасштабе, который широко применяется в оптоэлектронике, фотонике и биологии из-за его низкой стоимости и масштабируемости.
Однако текущее разрешение UV-NIL ограничено ниже 10 нм, а более высокие разрешения требуют лучшего понимания процесса UV-NIL.
Исследователи использовали симуляции, чтобы раскрыть молекулярные свойства, необходимые для точного формирования УФ-НИЛ-паттернов при более высоких разрешениях.
Хотя UV-NIL является хорошо изученным методом с моделированием, обеспечивающим глубокое понимание процесса, он по-прежнему ограничен разрешением ниже 10 нм.
Это связано с тем, что разрешение ниже 10 нм требует понимания свойств материала в атомных масштабах. К сожалению, эту особенность нельзя исследовать с помощью традиционных симуляций, которые предполагают, что материя непрерывна.
В то время как в предыдущих исследованиях рассматривалось влияние размера полимера на УФ-НИЛ, поведение короткоцепочечных молекул резиста в процессе заполнения остается неясным.
Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа под руководством доцента Тадаши Андо из Токийского научного университета (TUS), Япония, провела моделирование молекулярной динамики (МД), чтобы выяснить молекулярные особенности, которые управляют процессом заполнения в наномасштабах.
Исследователи смоделировали процесс заполнения канавок пресс-формы размером 2 и 3 нм для четырех различных резистов, а именно N-винил-2-пирролидона (NVP), 1,6-гександиола диакрилата (HDDA), три(пропиленгликоля) диакрилат (TPGDA), триакрилат триметилолпропана (TMPTA) и 2,2-диметокси-2-фенилацетофенон (DMPA). Из них HDDA, NVP, TPGDA и TMPTA были фотополимерами, а DMPA был инициатором полимеризации. В частности, команда исследовала влияние состава и вязкости этих молекул на процесс заполнения UV-NIL.
Результаты моделирования показали, что HDDA, NVP/TPGDA/TMPTA и TPGDA с вязкостью менее 10 мПа·с способны заполнить канавки шириной 2 и 3 нм, в то время как более вязкий и объемный TMPTA не может,— говорит Андо.
В частности, молекулы с вязкостью выше 92 мПа·с не могли заполнить траншеи. Кроме того, исследователи сравнили два фотополимера линейной формы, HDDA и TPGDA.
Моделирование показало, что TPGDA был относительно более гибким, что повышает вероятность его внутримолекулярного сшивания во время УФ-отверждения.
Кроме того, эти результаты моделирования хорошо согласовывались с эмпирическими правилами, полученными в результате экспериментов.
Благодаря этим выводам исследователи воодушевлены будущими перспективами UV-NIL. «Результаты нашего исследования могут предоставить нам полезную информацию для выбора и разработки оптимизированных резистов для создания тонких наноструктур с разрешением менее 10 нм с помощью UV-NIL.,— говорит Андо.
Для получения дополнительной информации см. www.mdpi.com/2079-4991/12/15/2554
