नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी: Difference between revisions

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नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी का उपयोग करके बनाई गई त्रि-आयामी संरचना के साथ एक विवर्तक किरण विभाजक

नैनो-इमप्रिंट लिथोग्राफी (NIL) नैनोमीटर पैमाना प्रतिरूप बनाने की एक विधि है। यह कम दरों, उच्च प्रवाह क्षमता और उच्च वियोजन वाली एक सरल नैनो-लिथोग्राफी प्रक्रिया है। यह मुद्रण प्रतिरोध और बाद की प्रक्रियाओं के यांत्रिक विरूपण द्वारा प्रतिरूप बनाता है। इम्प्रिन्ट (मुद्रण) प्रतिरोध सामान्यतः एकलक या बहुलक सूत्रीकरण होता है जिसे इम्प्रिन्ट के समय ताप या UV प्रकाश से उपचारित किया जाता है। प्रतिरोध और टेम्पलेट के बीच आसंजन को उपयुक्त संपादित की स्वीकृति देने के लिए नियंत्रित किया जाता है।

इतिहास

नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी शब्द 1996 में वैज्ञानिक साहित्य में संपादित किया गया था, जब प्रोफेसर स्टीफन चाउ (वैज्ञानिक) और उनके छात्रों ने विज्ञान में एक रिपोर्ट प्रकाशित की थी।[1] हालांकि थर्माप्लास्टिक के अत्यधिक मुद्रांकन (चूंकि NIL के पर्याय के रूप में लिया जाता है) कुछ वर्षों से आविष्कार साहित्य में दिखाई दे रहे थे। विज्ञान के लेख के तुरंत बाद, कई शोधकर्ताओं ने विभिन्न रूपों और कार्यान्वयनों को विकसित किया। इस बिंदु पर, 32 नैनोमीटर और 22 नैनोमीटर nm निस्पंद के लिए अर्धचालक (ITRS) के लिए अंतर्राष्ट्रीय प्रौद्योगिकी दिशानिर्देश में नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी को जोड़ा गया है।

प्रक्रियाएं

प्रक्रियाएं कई हैं लेकिन सबसे महत्वपूर्ण निम्नलिखित तीन प्रक्रियाएं हैं:

  • थर्माप्लास्टिक नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी
  • प्रकाश नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी
  • प्रतिरोध मुक्त प्रत्यक्ष ऊष्मीय नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी।

थर्माप्लास्टिक नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी

थर्माप्लास्टिक नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी (T-NIL) प्रो. स्टीफन चाउ के समूह द्वारा विकसित सबसे पुरानी नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी है।एक मानक (T-NIL) प्रक्रिया में, इम्प्रिंट प्रतिरोध (थर्मोप्लास्टिक पॉलीमर) की एक पतली परत नमूना कार्यद्रव पर आवर्तनण विलेपन होती है। तत्पश्चात मोल्ड (साँचा), जिसमें पूर्व निर्धारित सांस्थितिक प्रतिरूप हैं, नमूने के संपर्क में लाया जाता है और उन्हें एक निश्चित दबाव में एक साथ संपीडित किया जाता है। बहुलक के कांच संक्रमण तापमान के ऊपर गर्म होने पर, मोल्ड पर प्रतिरूप को नरम बहुलक झिल्ली में संपीडित किया जाता है।[1] ठंडा होने के बाद, मोल्ड को नमूने से अलग किया जाता है और प्रतिरूप प्रतिरोध को कार्यद्रव पर छोड़ दिया जाता है। प्रतिरूप स्थानांतरण प्रक्रिया (सामान्य रूप से प्रतिक्रियाशील आयन निक्षारण) का उपयोग कार्यद्रव के नीचे प्रतिरोध में प्रतिरूप को स्थानांतरित करने के लिए किया जा सकता है।[1]

वैकल्पिक रूप से, दो धातु सतहों के बीच अतप्‍त वेल्‍डिंग भी कम-आयामी अतिसूक्ष्म संरचित धातु को गर्म किए बिना स्थानांतरित कर सकता है (विशेष रूप से ~ 10 nm से कम महत्वपूर्ण आकार के लिए)।[2][3] इस प्रक्रिया को दोहराकर त्रि-आयामी संरचनाएं निर्मित की जा सकती हैं। अतप्‍त वेल्‍डिंग उपागम में तापक प्रक्रिया के बिना सतह संपर्क सम्मिश्रण या दोष को कम करने का लाभ है, जो कि जैविक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के साथ-साथ नए सौर कोशिकाओं के नवीनतम विकास और निर्माण में एक मुख्य समस्या है।[4]

प्रकाश नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी

प्रकाश नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी (P-NIL) में, नमूना कार्यद्रव पर एक प्रकाश (UV) चिकित्स्य तरल प्रतिरोध लागू किया जाता है और मोल्ड सामान्य रूप से संगलित सिलिका या पॉलीडाइमिथाइलसिलोक्सेन (PDMS) जैसी पारदर्शी सामग्री से बना होता है। मोल्ड और कार्यद्रव को एक साथ संपीडित करने के बाद, प्रतिरोध UV प्रकाश में उपचारित हो जाता है और ठोस हो जाता है। मोल्ड पृथक्करण के बाद, एक समान प्रतिरूप स्थानांतरण प्रक्रिया का उपयोग अंदर से सामग्री पर प्रतिरोध में प्रतिरूप को स्थानांतरित करने के लिए किया जा सकता है। UV-पारदर्शी मोल्ड का उपयोग निर्वात में जटिल होता है, क्योंकि मोल्ड को नियन्त्रित करने के लिए निर्वात निकाल देना संभव नहीं होगा।

प्रतिरोध-मुक्त प्रत्यक्ष ऊष्मीय नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी

ऊपर बताए गए नैनोइमप्रिंट तरीकों से अलग, प्रतिरोध- मुक्त प्रत्यक्ष ऊष्मीय नैनोइमप्रिंट को इम्प्रिन्ट प्रतिरोध से उपकरण परत पर प्रतिरूप स्थानांतरण करने के लिए अतिरिक्त निक्षारण चरण की आवश्यकता नहीं होती है।

एक विशिष्ट प्रक्रिया में, प्रकाश-प्रतिरोध प्रतिरूप को पहले प्रकाश-लिथोग्राफी का उपयोग करके परिभाषित किया जाता है। पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन (PDMS) प्रत्यास्थलक आकार को बाद में प्रतिरोध प्रतिरूप से संचित किया गया है। इसके अतिरिक्त, एकल चरण नैनोइमप्रिंट प्रत्यक्ष पतली झिल्ली सामग्री को बढ़े हुए तापमान पर दबाव में वांछित उपकरण ज्यामिति में संचित है। प्रतिरूप को पूरित करने के लिए मुद्रण सामग्री में उपयुक्त मृदुलन करने की विशेषताएँ होनी चाहिए। अनाकार अर्धचालक (उदाहरण के लिए कैल्कोजिनाइड कांच[5][6]) उच्च अपवर्तक सूचकांक और विस्तृत पारदर्शी खिड़की का प्रदर्शन प्रकाशीय/फोटोनिक उपकरण की इम्प्रिन्ट के लिए आदर्श सामग्री है।

यह प्रत्यक्ष इम्प्रिन्ट संरूपण दृष्टिकोण संभावित रूप से संशोधित उत्पादन और लाभ के साथ अखंड एकीकरण विकल्प प्रदान करता है, और परंपरागत लिथोग्राफिक संरूपण विधियों का उपयोग करके पहुंचने योग्य बड़े कार्यद्रव क्षेत्रों पर उपकरणों के ''रोल टू रोल'' प्रसंस्करण को भी सक्षम कर सकता है।[7]

ऊष्मीय नैनोइम्प्रिंट विधियों में पूर्ण प्रतिरूप हस्तांतरण और कार्यद्रव को विकृत करने के बीच समंजन निर्माण की गुणवत्ता में प्रतिबंध उत्पन्न करता है। संपर्क किए गए प्रत्यक्ष प्रतिरोधविहीन नैनोइमप्रिंटिंग प्रक्रियाओं के लिए अन्य संपन्न सहायप्रदत्त तरीके बनाए हैं।[8][9]

योजनाएं

पूर्ण वेफर नैनोइमप्रिंट

एक पूर्ण वेफर नैनोइमप्रिंट योजना में, सभी प्रतिरूप एक एकल नैनोइमप्रिंट क्षेत्र में समाहित हैं और एक ही इम्प्रिन्ट चरण में स्थानांतरित किए जाएंगे। यह एक उच्च उत्पादन और एकरूपता की स्वीकृति देता है। कम से कम 8-inch (203 mm) उच्च विश्वसनीयता के साथ व्यास पूर्ण-वेफर नैनोइमप्रिंट संभव है।

पूर्ण वेफर नैनोइम्प्रिंट प्रक्रियाओं के दबाव और प्रतिरूप की एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए और मोल्ड जीवनकाल को बढ़ाने के लिए, समदैशिक द्रव दबाव का उपयोग करने वाली एक दबाने वाली विधि, जिसे एयर कुशन प्रेस (एसीपी) नाम दिया गया है।[10] इसके आविष्कारकों द्वारा विकसित और व्यावसायिक रूप से नैनोइमप्रिंट प्रणाली द्वारा उपयोग किया जा रहा है। वैकल्पिक रूप से, नम्य मुद्रक (जैसे PDMS) के संयोजन में प्रौद्योगिकियों पर लगाना (जैसे रोल टू प्लेट) को पूर्ण वेफर इम्प्रिन्ट के लिए प्रदर्शित किया गया है।[11]

नैनोइमप्रिंट का चरण और पुनरावृत्ति

नैनोइमप्रिंट को पदचिन्ह और पुनरावृत्ति प्रकाशीय लिथोग्राफी के समान तरीके से किया जा सकता है। इम्प्रिन्ट क्षेत्र (मुहर) सामान्यतः पूर्ण वेफर नैनोइमप्रिंट क्षेत्र से बहुत छोटा होता है। मुहर को बार-बार निश्चित चरण आकार के साथ कार्यद्रव पर अंकित किया जाता है। यह योजना नैनोइम्प्रिंट मोल्ड निर्माण के लिए उपयुक्त है।

अनुप्रयोग

विद्युत, प्रकाशीय, फोटोनिक और जैविक अनुप्रयोगों के लिए उपकरणों के निर्माण के लिए नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी का उपयोग किया गया है। इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए, NIL का उपयोग MOSFET, O-TFT, एकल इलेक्ट्रॉन मेमोरी बनाने के लिए किया गया है। प्रकाशिकी और फोटोनिक के लिए, NIL द्वारा, अनुतरंग-दैर्घ्य प्रतिध्वनित कर्कश निस्यंदक, सतह-संवर्धित रमन स्पेक्ट्रमदर्शी (SERS) संवेदक के[12] NIL द्वारा ध्रुवक, तरंगपट्टिका, प्रति-परावर्तन संरचना, एकीकृत फोटोनिक परिपथ और प्लास्मोनिक उपकरण के निर्माण में गहन अध्ययन किया गया है। प्रकाश-उत्सर्जक डायोड (LED) और सौर सेल जैसे प्रकाशीय-इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के संदर्भ में, NIL की बाहरी और युग्मन संरचनाओं की जांच की जा रही है।[11] उप-10 nm अतिसूक्ष्म तरली नलिका को NIL का उपयोग करके संविरचित गया था और DNA विस्तारण प्रयोग में उपयोग किया गया था। वर्तमान में, NIL का उपयोग जैव-आण्विक प्रवरण उपकरण के आकार को छोटे और अधिक प्रभावशाली परिमाण के क्रम में छोटा करने के लिए किया जाता है।

लाभ

नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी का उपयोग करके बनाया गया एक विवर्तनिक लेंस
मोल्ड का उपयोग
परिणामी लेंस

नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी का एक प्रमुख लाभ इसकी सरलता है। चिप निर्माण से जुड़ी सबसे बड़ी कीमत प्रकाशीय लिथोग्राफी उपकरण है जिसका उपयोग परिपथ प्रतिरूप को मुद्राँकन करने के लिए किया जाता है। प्रकाशीय लिथोग्राफी में नैनोमीटर पैमाने वियोजन प्राप्त करने के लिए उच्च शक्ति वाले उत्तेजद्वयी लेसर और सूक्ष्मतामापी आधार लेंस तत्वों के अत्यधिक राशि की आवश्यकता होती है। नैनोइमप्रिंट उपकरण के साथ जटिल प्रकाशिकी या उच्च-ऊर्जा विकिरण स्रोतों की कोई आवश्यकता नहीं है। किसी दिए गए तरंग दैर्घ्य पर वियोजन और संवेदनशीलता दोनों के लिए डिज़ाइन किए गए सूक्ष्मता से तैयार किए गए प्रकाश प्रतिरोध की कोई आवश्यकता नहीं है। प्रौद्योगिकी की सरलीकृत आवश्यकताएं इसकी कम दरों की ओर ले जाती हैं।

सिलिकॉन मास्टर मोल्ड का उपयोग कुछ हज़ार इम्प्रिन्टों तक किया जा सकता है जबकि निकल मोल्ड दस हज़ार आवर्तन तक चल सकते हैं।

इम्प्रिन्ट लिथोग्राफी स्वाभाविक रूप से एक त्रि-आयामी संरूपण प्रक्रिया है। इम्प्रिंट मोल्ड् को स्थलाकृति की कई परतों के साथ लंबवत रूप से तैयार किया जा सकता है। परिणामी इम्प्रिन्ट दोनों परतों को एक एकल इम्प्रिन्ट चरण के साथ दोहराते हैं, जो चिप निर्माताओं को चिप निर्माण कीमत को कम करने और उत्पाद उत्पादन में सुधार करने की स्वीकृति देता है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, उच्च वियोजन और संवेदनशीलता के लिए इम्प्रिन्ट सामग्री को उपचारित से समायोजित करने की आवश्यकता नहीं है। इम्प्रिन्ट लिथोग्राफी के साथ उपयोग के लिए अलग-अलग गुणों वाली सामग्रियों की एक विस्तृत श्रृंखला उपलब्ध है। बढ़ी हुई सामग्री परिवर्तनशीलता रसायनज्ञ को लाभहीन निक्षारण प्रतिरोधी बहुलक के अपेक्षाकृत नई कार्यात्मक सामग्री डिजाइन करने की स्वतंत्रता देती है।[13] चिप में एक परत बनाने के लिए एक कार्यात्मक सामग्री को प्रत्यक्ष मुद्रण किया जा सकता है, जिसमें अंतर्निहित सामग्री में प्रतिरूप स्थानांतरण की आवश्यकता नहीं होती है। एक कार्यात्मक इम्प्रिन्ट सामग्री के सफल कार्यान्वयन के परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण कीमत में कमी आएगी और कई कठिन चिप निर्माण प्रसंस्करण चरणों को समाप्त करके उत्पादन में वृद्धि होगी।[14]

संबंध

नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी के लिए प्रमुख संबंध अधिचित्रित, दोष, टेम्प्लेट संरूपण और टेम्प्लेट विघर्षण हैं। हालाँकि, हाल ही में कुमार एट अल. ने दिखाया है कि अक्रिस्टलीय धातुओं (धात्विक कांच) को उप-100 nm पैमाने पर प्रतिरूपित किया जा सकता है, जो टेम्पलेट कीमत को महत्वपूर्ण रूप से कम कर सकता है।[15]

अधिचित्रित

वर्तमान अधिचित्रित 3 मानक विचलन क्षमता 10 नैनोमीटर है।[16] पूर्ण-वेफर इम्प्रिन्ट के विपरीत अधिचित्रित के पास चरण-और-अवलोकन उपागमों के साथ एक उपयुक्त अवसर है।

दोष

जैसा कि अंतर्वेशन लिथोग्राफी के साथ होता है, जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी परिपक्व होती है दोष नियंत्रण में सुधार होने का अनुमान है। पद-मुद्रांकन प्रक्रिया पूर्वाग्रह के नीचे आकार वाले टेम्पलेट से दोषों को समाप्त किया जा सकता है। अन्य दोषों के लिए प्रभावी टेम्पलेट शोधन और/या मध्यवर्ती बहुलक मुद्रांक (स्टाम्प) के उपयोग की आवश्यकता होगी। जब इम्प्रिन्ट प्रक्रिया के समय निर्वात का उपयोग नहीं किया जाता है, तो वायु प्रगृहित सकती है, जिसके परिणामस्वरूप असार दोष हो सकता है।[17] ऐसा इसलिए है क्योंकि इम्प्रिंट प्रतिरोध परत और टेम्प्लेट या मुद्रांक सुविधाएँ पूरी तरह से समान्य नहीं हैं। एक उच्च जोखिम तब होता है जब मध्यवर्ती या मास्टर मुद्रांक में गर्त होते हैं (जो विशेष रूप से आसान वायु जाल होते हैं), या जब इम्प्रिन्ट प्रतिरोध को कार्यद्रव पर पूर्व-प्रआवर्तनित के अपेक्षाकृत इम्प्रिन्ट से पूर्णतः पहले बूंदों के रूप में फैलाया जाता है। वायु निकलने के लिए पर्याप्त समय देना चाहिए।[18] यदि नम्य मुद्रांकन सामग्री का उपयोग किया जाता है, तो ये प्रभाव बहुत कम महत्वपूर्ण होते हैं, उदाहरण PDMS।[11] एक और विषय मुद्रांक और प्रतिरोध के बीच आसंजन है। उच्च आसंजन (चिपका हुआ) प्रतिरोध को नष्ट कर सकता है, जो तब मुद्रांक पर रहता है। यह प्रभाव प्रतिरूप को कम करता है, लाभ को कम करता है और मुद्रांक को नुकसान पहुंचाता है। मुद्रांक पर FDTS निरोधी परत लगाकर इसे कम किया जा सकता है।

टेम्पलेट संरूपण

उच्च वियोजन टेम्प्लेट संरूपण वर्तमान में इलेक्ट्रॉन-किरण पुंज लिथोग्राफी या केंद्रित आयन किरण पुंज संरूपण द्वारा किया जा सकता है; हालाँकि सबसे छोटे वियोजन पर, उत्पादन बहुत मन्द है। परिणामस्वरूप, यदि उनके पास पर्याप्त वियोजन है तो प्रकाशीय संरूपण उपकरण अधिक सहायक होंगे। ग्रीनर एट अल द्वारा इस तरह के दृष्टिकोण का सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया गया है। जिससे एक फोटोमास्क के माध्यम से एक प्रकाश-प्रतिरोध-लेपित धातु कार्यद्रव के प्रकाशीय संरूपण द्वारा मजबूत टेम्पलेट तेजी से निर्मित गए।[19] यदि बड़े क्षेत्रों पर सजातीय प्रतिरूप की आवश्यकता होती है, तो व्यतिकरण लिथोग्राफी एक बहुत ही आकर्षक संरूपण तकनीक है।[20][21] अन्य संरूपण तकनीकों (दोहरा संरूपण सहित) का भी उपयोग किया जा सकता है। येल में कुमार और श्रोअर्स ने अक्रिस्टलीय धातुओं की अतिसूक्ष्म संरूपण विकसित की जिसे नैनोइम्प्रिंटिंग के लिए सस्ते टेम्पलेट के रूप में उपयोग किया जा सकता है। वर्तमान में, अत्याधुनिक नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी का उपयोग 20 nm और नीचे के प्रतिरूप के लिए किया जा सकता है।[22]

टेम्पलेट विघर्षण

न केवल संपर्क करने के लिए पर्याप्त दबाव का उपयोग बल्कि अन्य प्रकार के लिथोग्राफिक प्रच्छादक की तुलना में इम्प्रिन्टिंग के समय एक परत में प्रवेश करने से इम्प्रिंट टेम्प्लेट के विघर्षण में तेजी आती है। मुद्रांक पर प्रति-आसंजन FDTS एकस्तर विलेपित के उपयुक्त उपयोग से टेम्पलेट का घर्षण कम हो जाता है। PDMS मुद्रांक के क्षरण को चिह्नित करने के लिए एक बहुत ही प्रभावशाली और यथावत AFM आधारित विधि विघर्षण को कम करने के लिए सामग्री और प्रक्रियाओं को अनुकूलित करने में सक्षम बनाती है।[23]

अन्य

नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी के भविष्य के अनुप्रयोगों में संरन्ध्र मंद-κ सामग्री का उपयोग सम्मिलित हो सकता है। ये सामग्री कठोर नहीं हैं और, कार्यद्रव के भाग के रूप में, इम्प्रिन्ट प्रक्रिया के दबाव से यांत्रिक रूप से आसानी से क्षतिग्रस्त हो जाती हैं।

अवशिष्ट परतों को हटाना

नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी ( विद्युत रासायनिक नैनोइम्प्रिंटिंग को छोड़कर) की एक प्रमुख विशेषता इम्प्रिन्ट प्रक्रिया के बाद अवशिष्ट परत है। संरेखण और उत्पादन और कम दोषों का समर्थन करने के लिए पर्याप्त स्थूल अवशिष्ट परतें होना अधिमान्य है।[24] हालांकि, यह अवशिष्ट परत को हटाने के लिए उपयोग किए जाने वाले उत्कीर्ण चरण की तुलना में महत्वपूर्ण आयाम (CD) नियंत्रण के लिए नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी चरण को कम महत्वपूर्ण बनाता है। इसलिए, अवशिष्ट परत को हटाने को समग्र नैनोइमप्रिंट संरूपण प्रक्रिया का एक एकीकृत भाग माना जाना महत्वपूर्ण है।[25][26] इस अर्थ में, अवशिष्ट परत उत्कीर्ण पारंपरिक लिथोग्राफी में विकसित प्रक्रिया के समान है। अवशिष्ट परत को नष्ट करने के लिए एक चरण में प्रकाश-लिथोग्राफी और नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी तकनीकों को संयोजित करने का प्रस्ताव दिया गया है।[27]

निकटता प्रभाव

नैनोइमप्रिंट निकटता प्रभाव शीर्ष: गर्तों की शृंखला केंद्र की तुलना में किनारे पर अधिक तेज़ी से भर जाती है, जिसके परिणामस्वरूप शृंखला के केंद्र में कम इम्प्रिन्ट पड़ती है। निचला भाग: बहिःक्षेपण के दो समूहों के बीच की चौड़ी जगह बहिःक्षेपण के बीच की संकरी जगहों की तुलना में मंद गति से भरी जाती है, जिसके परिणामस्वरूप असंगत क्षेत्र में छिद्र बन जाते हैं।

नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी बहुलक को विस्थापित करने पर निर्भर करती है। इससे लंबी दूरी पर व्यवस्थित प्रभाव हो सकता है। उदाहरण के लिए, बहिःक्षेपण की एक बड़ी, सघन शृंखला एक पृथक बहि:सरण की तुलना में काफी अधिक बहुलक को विस्थापित कर देगी। शृंखला से इस पृथक बहि:क्षेप की दूरी के आधार पर, पृथक सुविधा बहुलक विस्थापन और सघनता के कारण सही रूप से इम्प्रिन्ट नहीं सकती है। प्रतिरोधी छिद्र बहिःक्षेपण के समूहों के बीच बन सकते हैं।[28] इसी तरह, टेम्प्लेट में व्यापक गर्त अधिक बहुलक से नहीं भरते जितने संकरे गर्त होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप विकृत चौड़ी रेखाएं होती हैं। इसके अतिरिक्त, एक बड़ी शृंखला के किनारे पर एक गर्त शृंखला के केंद्र में स्थित एक की तुलना में अत्यधिक पूर्व भर जाता है, जिसके परिणामस्वरूप शृंखला के अंदर एकरूपता की समस्या होती है।

3D- संरूपण

नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी का एक अनन्य लाभ पारंपरिक लिथोग्राफी के लिए आवश्यकता से कम चरणों में 3D संरचनाओं, जैसे दमिश्क अन्तःसम्बद्ध और T-गेट को प्रतिरूप करने की क्षमता है। यह टेम्पलेट पर बहि:क्षेप में T-आकार का निर्माण करके प्राप्त किया जाता है।[29] इसी तरह, नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी का उपयोग केंद्रित आयन किरण-पुंज का उपयोग करके बनाई गई 3D संरचनाओं को दोहराने के लिए किया जा सकता है। यद्यपि केंद्रित आयन किरण-पुंज का उपयोग करके प्रतिरूपित किया जा सकने वाला क्षेत्र सीमित है, उदाहरण के लिए प्रकाशिक तंतु के किनारे पर संरचनाओं को मुद्रांकन करने के लिए[30] इसका उपयोग किया जा सकता है।

उच्च स्वरूप अनुपात अतिसूक्ष्म संरचना

उच्च-स्वरूप-अनुपात और पदानुक्रमिक रूप से अतिसूक्ष्म संरचित सतहें निर्मित के लिए असुविधाजनक हो सकती हैं और संरचनात्मक निपात से प्रभावित हो सकती हैं। पृथक्-तत्वयोगमितीय थिओल-ईने-एपॉक्सी बहुलक के UV-NIL का उपयोग करना, बड़े क्षेत्र और उच्च-स्वरूप-अनुपात अतिसूक्ष्म संरचना के साथ-साथ सीमित निपात और दोष के साथ जटिल पदानुक्रमित स्तरित संरचनाओं को सुदृढ़ बनाना संभव है।[31]

वैकल्पिक दृष्टिकोण

विद्युत-रासायनिक नैनोइम्प्रिंटिंग

सिल्वर सल्फाइड जैसे अति-आयनी चालक से बने मुद्रांक का उपयोग करके विद्युत-रासायनिक नैनो-मुद्रण प्राप्त की जा सकती है।[32] जब मुद्रांक को धातु से संपर्क किया जाता है, तो लागू विद्युत दाब के साथ विद्युत-रासायनिक निक्षारण की जा सकती है। विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया धातु आयनों को उत्पन्न करती है जो मूल झिल्ली से मुद्रांक में चले जाते हैं। फलतः सभी धातु को हटा दिया जाता है और पूरक मुद्रांक प्रतिरूप को शेष धातु में स्थानांतरित कर दिया जाता है।

लेसर सहायक प्रत्यक्ष इम्प्रिंट

लेसर सहायक प्रत्यक्ष इम्प्रिंट (LADI)[33] ठोस कार्यद्रव मेंअतिसूक्ष्म संरचनाओं के प्रतिरूपण के लिए एक तीव्र तकनीक है और इसमें निक्षारण की आवश्यकता नहीं होती है। एक एकल या एकाधिक उत्तेजद्वयी लेसर स्पंदित कार्यद्रव सामग्री की एक पतली सतह परत को तरल कर देती हैं, और परिणामी तरल परत में एक मोल्ड उद्कीर्ण होता है। 10 nm से अधिकांश वियोजन वाली विभिन्न संरचनाओं को LADI का उपयोग करके सिलिकॉन में अंकित किया गया है, और सम्मुद्रण का समय 250 ns से कम है। LADI का उच्च वियोजन और गति, तरल हुए सिलिकॉन की कम श्यानता (पानी का एक तिहाई) के लिए अधीन है, विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों का पता लगा सकता है और अन्य सामग्रियों और प्रसंस्करण तकनीकों तक बढ़ाया जा सकता है।

पराद्रुत नैनोइमप्रिंट

पराद्रुत नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी[34] या स्पंदित-शून्य अतिसूक्ष्म प्रतिरूप वाली सतह के नीचे एकीकृत ताप परत के साथ मुद्रांक के उपयोग पर आधारित एक तकनीक है। तापक परत में एकल, संक्षिप्त (<100 μs), अत्यंत अदीप्त धारा स्पंदन लगाना से मुद्रांक की सतह का तापमान अचानक कई सौ डिग्री सेल्सियस तक बढ़ा देता है। इसके परिणामस्वरूप इसके विपरीत दबाए गए थर्मोप्लास्टिक प्रतिरोध झिल्ली के तरल होने और अतिसूक्ष्म संरचना के तेजी से अभिस्थापन होता है। उच्च उत्पादन के अतिरिक्त, इस तेज प्रक्रिया के अन्य लाभ हैं, अर्थात्, तथ्य यह है कि इसे प्रत्यक्ष रूप से बड़ी सतहों तक बढ़ाया जा सकता है, और मानक ऊष्मीय NIL के संबंध में ऊष्मीय आवर्तन में व्यय की गई ऊर्जा को कम कर देता है। यह दृष्टिकोण वर्तमान में ThunderNIL srl द्वारा अपनाया गया है।[35]

रोलर नैनोइमप्रिंट

रोलर प्रक्रियाएं बड़े कार्यद्रव (पूर्ण वेफर) और बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए बहुत अच्छी तरह से अनुकूल हैं क्योंकि उन्हें उत्पादन लाइनों में लागू किया जा सकता है। यदि एक नरम मुद्रक के साथ प्रयोग किया जाता है, तो प्रक्रिया (इम्प्रिन्ट के साथ-साथ विसंचकन) सतह अपरिष्कृतता या दोषों के लिए बेहद नरम और सहिष्णु हो सकती है। तो अत्यंत पतले और मृदु कार्यद्रव का भी प्रसंस्करण संभव है। इस प्रक्रिया का उपयोग करके 50 माइक्रोन की सघनता तक सिलिकॉन वेफर के निशान प्रदर्शित किए गए हैं।[11] UV-रोलर-NIL के लिए अपारदर्शी कार्यद्रव पर, UV प्रकाश को नम्य मुद्रक के माध्यम से प्रसारित करना चाहिए, उदाहरण UV-LED को एक स्फटिक-कांच मृदंग में एकीकृत करके।

नैनोइमप्रिंट का भविष्य

नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी एक सरल प्रतिरूप स्थानांतरण प्रक्रिया है जो न तो विवर्तन और न ही बिखरने वाले प्रभावों और न ही द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों द्वारा सीमित है, और इसके लिए किसी परिष्कृत विकिरण रसायन की आवश्यकता नहीं है। यह एक संभावित सरल और सस्ती तकनीक भी है। हालांकि, नैनोमीटर-पैमाने संरूपण के लिए एक विलंब करने वाला प्रतिबंध टेम्पलेट उत्पन्न करने के लिए अन्य लिथोग्राफी तकनीकों पर वर्तमान निर्भरता है। यह संभव है कि स्व-संयोजित सरंचना 10 nm और उससे कम के पैमाने पर आवधिक प्रतिरूप के टेम्प्लेट के लिए मुख्य समाधान प्रदान करेगा।[36] दोहरी संरूपण पर आधारित योजना में कार्यक्रमीय टेम्प्लेट का उपयोग करके टेम्प्लेट उत्पादन समस्या को हल करना भी संभव है।[37]

अक्टूबर 2007 तक, तोशीबा एकमात्र कंपनी है जिसने 22 nm और उससे आगे के लिए नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी को मान्य किया है।[38] अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी एक औद्योगिक उपयोगकर्ता द्वारा सत्यापित की जाने वाली पहली उप-30 nm लिथोग्राफी थी।

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 Chou, S.Y.; Krauss, P.R.; Renstrom, P.J. (1996). "25-नैनोमीटर रिज़ॉल्यूशन के साथ इंप्रिंट लिथोग्राफी". Science. 272 (5258): 85–7. Bibcode:1996Sci...272...85C. doi:10.1126/science.272.5258.85. S2CID 136512200.
  2. ↑ Whitesides George M.; et al. (2005). "नैनोफैब्रिकेशन के लिए नए दृष्टिकोण: मोल्डिंग, प्रिंटिंग और अन्य तकनीकें". Chem. Rev. 105 (4): 1171–1196. doi:10.1021/cr030076o. PMID 15826012.
  3. ↑ Lu, Yang; et al. (2010). "अल्ट्राथिन गोल्ड नैनोवायर्स की कोल्ड वेल्डिंग". Nature Nanotechnology. 5 (3): 218–224. Bibcode:2010NatNa...5..218L. doi:10.1038/nnano.2010.4. PMID 20154688.
  4. ↑ Torres, C. M. Sotomayor; et al. (2003). "नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी: एक वैकल्पिक नैनोफैब्रिकेशन दृष्टिकोण". Materials Science and Engineering: C. 23 (1–2): 23–31. doi:10.1016/s0928-4931(02)00221-7.
  5. ↑ Zou Y.; et al. (2014). "सिलिकन और अपरंपरागत गैर-प्लानर सबस्ट्रेट्स पर उच्च-प्रदर्शन, उच्च-सूचकांक-कंट्रास्ट चॉकोजेनाइड ग्लास फोटोनिक्स". Advanced Optical Materials. 2 (5): 478–486. arXiv:1308.2749. doi:10.1002/adom.201300489. S2CID 41407957.
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