नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी

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

नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी (NIL) नैनोमीटर पैमाना प्रतिरूप बनाने की एक विधि है। यह कम दरों, उच्च प्रवाह क्षमता और उच्च वियोजन वाली एक सरल नैनोलिथोग्राफी प्रक्रिया है। यह अधिमुद्रण प्रतिरोध और बाद की प्रक्रियाओं के यांत्रिक विरूपण द्वारा प्रतिरूप बनाता है। प्रकाशन विवरण प्रतिरोध सामान्यतः एक मोनोमर या बहुलक सूत्रीकरण होता है जिसे प्रकाशन विवरण 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 गढ़ा गया था, जब प्रोफेसर स्टीफन चाउ (वैज्ञानिक) और उनके छात्रों ने विज्ञान (जर्नल) में एक रिपोर्ट प्रकाशित की थी।[1] हालांकि थर्माप्लास्टिक के गर्म गर्म मुद्रांकन अब एनआईएल के पर्याय के रूप में लिया जाता है) कुछ वर्षों से पेटेंट साहित्य में दिखाई दे रहे थे। विज्ञान के पेपर के तुरंत बाद, कई शोधकर्ताओं ने विभिन्न रूपों और कार्यान्वयनों को विकसित किया। इस बिंदु पर, 32 नैनोमीटर और 22 नैनोमीटर एनएम नोड्स के लिए अर्धचालक (ITRS) के लिए अंतर्राष्ट्रीय प्रौद्योगिकी रोडमैप में नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी को जोड़ा गया है।

प्रक्रियाएं

कई हैं लेकिन सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं निम्नलिखित तीन हैं:

  • थर्माप्लास्टिक नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी
  • फोटो नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी
  • प्रतिरोध मुक्त प्रत्यक्ष थर्मल नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी।

थर्माप्लास्टिक नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी

थर्माप्लास्टिक नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी (टी-एनआईएल) प्रो. स्टीफन चाउ के समूह द्वारा विकसित सबसे पुरानी नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी है। एक मानक टी-एनआईएल प्रक्रिया में, इम्प्रिंट रेसिस्टेंस (थर्मोप्लास्टिक पॉलीमर) की एक पतली परत नमूना कार्यद्रव पर स्पिन कोटिंग होती है। फिर मोल्ड, जिसमें पूर्वनिर्धारित टोपोलॉजिकल प्रतिरूप हैं, को नमूने के संपर्क में लाया जाता है और उन्हें एक निश्चित दबाव में एक साथ दबाया जाता है। बहुलक के कांच संक्रमण तापमान के ऊपर गर्म होने पर, मोल्ड पर प्रतिरूप को नरम बहुलक फिल्म में दबाया 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। एक प्रतिरूप स्थानांतरण प्रक्रिया (सामान्य रूप से प्रतिक्रियाशील आयन नक़्क़ाशी) 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 शीत वेल्डिंग भी कम-आयामी नैनोसंरचित धातु को गर्म किए बिना स्थानांतरित कर सकता है (विशेष रूप से ~ 10 एनएम से कम महत्वपूर्ण आकार के लिए)।[2][3] इस प्रक्रिया को दोहराकर त्रि-आयामी संरचनाएं गढ़ी जा सकती हैं। कोल्ड वेल्डिंग दृष्टिकोण में हीटिंग प्रक्रिया के बिना सतह संपर्क संदूषण या दोष को कम करने का लाभ है, जो कि जैविक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के साथ-साथ उपन्यास सौर कोशिकाओं के नवीनतम विकास और निर्माण में एक मुख्य समस्या है।[4]


फोटो नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी

फोटो नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी (पी-एनआईएल) में, नमूना कार्यद्रव पर एक फोटो (यूवी) इलाज (रसायन विज्ञान) तरल प्रतिरोध लागू किया जाता है और मोल्ड सामान्य रूप से फ्यूज्ड सिलिका या पॉलीडाइमिथाइलसिलोक्सेन जैसी पारदर्शी सामग्री से बना होता है। मोल्ड और कार्यद्रव को एक साथ दबाने के बाद, प्रतिरोध यूवी प्रकाश में उपचारित हो जाता है और ठोस हो जाता है। मोल्ड पृथक्करण के बाद, एक समान प्रतिरूप स्थानांतरण प्रक्रिया का उपयोग नीचे की सामग्री पर प्रतिरोध में प्रतिरूप को स्थानांतरित करने के लिए किया जा सकता है। यूवी-पारदर्शी मोल्ड का उपयोग वैक्यूम में मुश्किल होता है, क्योंकि मोल्ड को पकड़ने के लिए वैक्यूम चक संभव नहीं होगा।

प्रतिरोध-मुक्त प्रत्यक्ष थर्मल नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी

ऊपर बताए गए नैनोइमप्रिंट तरीकों से अलग, रेजिस्टेंस-फ्री डायरेक्ट थर्मल नैनोइमप्रिंट को इम्प्रिंट रेजिस्टेंस से डिवाइस परत पर प्रतिरूप ट्रांसफर करने के लिए अतिरिक्त एचिंग स्टेप की जरूरत नहीं होती है।

एक विशिष्ट प्रक्रिया में, फोटोरेसिस्ट प्रतिरूप को पहले फोटोलिथोग्राफी का उपयोग करके परिभाषित किया जाता है। एक पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन (पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन) इलास्टोमेर स्टैम्प को बाद में प्रतिरोध प्रतिरूप से ढाला गया है। इसके अलावा, सिंगल-स्टेप नैनोइमप्रिंट सीधे पतली फिल्म सामग्री को ऊंचे तापमान पर दबाव में वांछित डिवाइस ज्यामिति में ढालता है। प्रतिरूप को भरने के लिए अंकित सामग्री में उपयुक्त नरमी विशेषताएँ होनी चाहिए। अनाकार अर्धचालक (उदाहरण के लिए चाकोजेनाइड ग्लास[5][6]) उच्च अपवर्तक सूचकांक और विस्तृत पारदर्शी खिड़की का प्रदर्शन ऑप्टिकल / फोटोनिक डिवाइस की प्रकाशन विवरण के लिए आदर्श सामग्री है।

यह प्रत्यक्ष प्रकाशन विवरण प्रतिरूपिंग दृष्टिकोण संभावित रूप से बेहतर थ्रूपुट और उपज के साथ एक मोनोलिथिक एकीकरण विकल्प प्रदान करता है, और परंपरागत लिथोग्राफिक प्रतिरूपिंग विधियों का उपयोग करके पहुंचने योग्य बड़े कार्यद्रव क्षेत्रों पर उपकरणों के रोल-टू-रोल प्रसंस्करण को भी सक्षम कर सकता है।[7] थर्मल नैनोइम्प्रिंट विधियों में पूर्ण प्रतिरूप हस्तांतरण और कार्यद्रव को विकृत करने के बीच व्यापार बंद निर्माण की गुणवत्ता में सीमाएं पैदा करता है। संपर्क किए गए कुछ लोगों ने प्रत्यक्ष प्रतिरोधी नैनोइमप्रिंटिंग प्रक्रियाओं के लिए अन्य सॉल्वेंट असिस्टेड 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 प्रकाशन विवरण चरण में स्थानांतरित किए जाएंगे। यह एक उच्च थ्रूपुट और एकरूपता की स्वीकृति देता है। कम से कम 8-inch (203 mm) उच्च निष्ठा 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, आइसोट्रोपिक 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 वाणिज्यिक नैनोइमप्रिंट सिस्टम द्वारा उपयोग किया जा रहा है। वैकल्पिक रूप से, लचीले स्टैम्पर्स (जैसे पीडीएमएस) के संयोजन में प्रौद्योगिकियों पर रोल (जैसे रोल टू प्लेट) को पूर्ण वेफर प्रकाशन विवरण के लिए प्रदर्शित किया गया है।[11]


=== कदम उठाएं और नैनोइमप्रिंट === दोहराएं नैनोइमप्रिंट को स्टेप और रिपीट ऑप्टिकल लिथोग्राफी के समान तरीके से किया जा सकता है। प्रकाशन विवरण क्षेत्र (डाई) सामान्यतः पूर्ण वेफर नैनोइमप्रिंट क्षेत्र से बहुत छोटा होता है। मरने को बार-बार निश्चित चरण आकार के साथ कार्यद्रव पर अंकित किया जाता है। यह योजना नैनोइम्प्रिंट मोल्ड निर्माण के लिए अच्छी है।

अनुप्रयोग

विद्युत, ऑप्टिकल, 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, OTFT|O-TFT, एकल इलेक्ट्रॉन मेमोरी बनाने के लिए किया गया है। प्रकाशिकी और फोटोनिक्स के लिए, सबवेवलेंथ रेज़ोनेंट ग्रेटिंग फिल्टर, सतह-संवर्धित रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एसईआरएस) सेंसर के निर्माण में गहन अध्ययन किया गया है।[12] NIL द्वारा polarizer, वेवप्लेट, एंटी-रिफ्लेक्टिव स्ट्रक्चर्स, इंटीग्रेटेड फोटोनिक्स सर्किट और प्लास्मोनिक डिवाइस। प्रकाश-उत्सर्जक डायोड और सौर कोशिकाओं जैसे ऑप्टो-इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के संदर्भ में, आउट और इनक्यूप्लिंग संरचनाओं के लिए एनआईएल की जांच की जा रही है।[11]सब-10 एनएम नैनोफ्लुइडिक चैनल को एनआईएल का उपयोग करके गढ़ा गया था और डीएनए स्ट्रेचिंग प्रयोग में उपयोग किया गया था। वर्तमान में, NIL का उपयोग बायोमोलेक्यूलर सॉर्टिंग डिवाइस के आकार को छोटे और अधिक कुशल परिमाण के क्रम में छोटा करने के लिए किया जाता है।

लाभ

A diffractive lens created using nanoimprint lithography
The mold used
The resulting lens

नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी का एक प्रमुख लाभ इसकी सरलता है। चिप निर्माण से जुड़ी सबसे बड़ी लागत ऑप्टिकल लिथोग्राफी उपकरण है जिसका उपयोग सर्किट प्रतिरूप को प्रिंट करने के लिए किया जाता है। ऑप्टिकल लिथोग्राफी में नैनोमीटर पैमाने वियोजन प्राप्त करने के लिए उच्च शक्ति वाले एक्साइमर लेजर और सटीक ग्राउंड लेंस तत्वों के विशाल ढेर की आवश्यकता होती है। नैनोइमप्रिंट टूल के साथ जटिल प्रकाशिकी या उच्च-ऊर्जा विकिरण स्रोतों की कोई आवश्यकता नहीं है। किसी दिए गए वेवलेंथ पर वियोजन और संवेदनशीलता दोनों के लिए डिज़ाइन किए गए बारीकी से तैयार किए गए photoresist की कोई आवश्यकता नहीं है। प्रौद्योगिकी की सरलीकृत आवश्यकताएं इसकी कम दरों की ओर ले जाती हैं।

सिलिकॉन मास्टर मोल्ड्स का उपयोग कुछ हज़ार प्रकाशन विवरणों तक किया जा सकता है जबकि निकल मोल्ड्स दस हज़ार चक्रों तक चल सकते हैं।

प्रकाशन विवरण लिथोग्राफी स्वाभाविक रूप से एक त्रि-आयामी प्रतिरूपिंग प्रक्रिया है। इम्प्रिंट मोल्ड्स को स्थलाकृति की कई परतों के साथ लंबवत रूप से तैयार किया जा सकता है। परिणामी प्रकाशन विवरण दोनों परतों को एक एकल प्रकाशन विवरण चरण के साथ दोहराते हैं, जो चिप निर्माताओं को चिप निर्माण लागत को कम करने और उत्पाद थ्रूपुट में सुधार करने की स्वीकृति देता है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, उच्च वियोजन और संवेदनशीलता के लिए प्रकाशन विवरण सामग्री को उपचारित से ट्यून करने की आवश्यकता नहीं है। प्रकाशन विवरण लिथोग्राफी के साथ उपयोग के लिए अलग-अलग गुणों वाली सामग्रियों की एक विस्तृत श्रृंखला उपलब्ध है। बढ़ी हुई सामग्री परिवर्तनशीलता केमिस्टों को बलिदान ईच प्रतिरोधी पॉलिमर के बजाय नई कार्यात्मक सामग्री डिजाइन करने की स्वतंत्रता देती है।[13] चिप में एक परत बनाने के लिए एक कार्यात्मक सामग्री को सीधे प्रकाशन विवरणा जा सकता है, जिसमें अंतर्निहित सामग्री में प्रतिरूप स्थानांतरण की आवश्यकता नहीं होती है। एक कार्यात्मक प्रकाशन विवरण सामग्री के सफल कार्यान्वयन के परिणामस्वरूप महत्वपूर्ण लागत में कमी आएगी और कई कठिन चिप निर्माण प्रसंस्करण चरणों को समाप्त करके थ्रूपुट में वृद्धि होगी।[14]


चिंताएं

नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी के लिए प्रमुख चिंताएं ओवरले, दोष, टेम्प्लेट प्रतिरूपिंग और टेम्प्लेट वियर हैं। हालाँकि, हाल ही में कुमार एट अल। ने दिखाया है कि अक्रिस्टलीय धातुओं (धात्विक ग्लास) को उप-100 एनएम पैमाने पर प्रतिरूपित किया जा सकता है, जो टेम्पलेट लागत को महत्वपूर्ण रूप से कम कर सकता है।[15]


ओवरले

वर्तमान ओवरले 3 मानक विचलन क्षमता 10 नैनोमीटर है।[16] पूर्ण-वेफर प्रकाशन विवरण के विपरीत ओवरले के पास चरण-और-स्कैन दृष्टिकोणों के साथ एक बेहतर अवसर है।

दोष

जैसा कि विसर्जन लिथोग्राफी के साथ होता है, जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी परिपक्व होती है दोष नियंत्रण में सुधार होने की उम्मीद है। पोस्ट-इंप्रिंट प्रोसेस बायस के नीचे आकार वाले टेम्पलेट से दोषों को समाप्त किया जा सकता है। अन्य दोषों के लिए प्रभावी टेम्पलेट सफाई और/या मध्यवर्ती बहुलक टिकटों के उपयोग की आवश्यकता होगी। जब प्रकाशन विवरण प्रक्रिया के समय निर्वात का उपयोग नहीं किया जाता है, तो हवा फंस सकती है, जिसके परिणामस्वरूप बुलबुला दोष हो सकता है।[17] ऐसा इसलिए है क्योंकि इम्प्रिंट रेज़िस्टेंट परत और टेम्प्लेट या स्टैम्प सुविधाएँ पूरी तरह से सपाट नहीं हैं। एक उच्च जोखिम तब होता है जब मध्यवर्ती या मास्टर स्टैम्प में अवसाद होते हैं (जो विशेष रूप से आसान वायु जाल होते हैं), या जब प्रकाशन विवरण प्रतिरोध को कार्यद्रव पर प्री-स्पून के बजाय प्रकाशन विवरणने से उपचारित पहले बूंदों के रूप में फैलाया जाता है। हवा निकलने के लिए पर्याप्त समय देना चाहिए।[18] यदि लचीली स्टैम्पर सामग्री का उपयोग किया जाता है, तो ये प्रभाव बहुत कम महत्वपूर्ण होते हैं, उदा। पीडीएमएस।[11]एक और मुद्दा स्टाम्प और प्रतिरोध के बीच आसंजन है। उच्च आसंजन (चिपका हुआ) प्रतिरोध को नष्ट कर सकता है, जो तब स्टाम्प पर रहता है। यह प्रभाव प्रतिरूप को कम करता है, उपज को कम करता है और स्टाम्प को नुकसान पहुंचाता है। स्टैम्प पर FDTS एंटीस्टीकेशन परत लगाकर इसे कम किया जा सकता है।

टेम्पलेट प्रतिरूपिंग

उच्च वियोजन टेम्प्लेट प्रतिरूपिंग वर्तमान में इलेक्ट्रॉन बीम लिथोग्राफी या केंद्रित आयन बीम प्रतिरूपिंग द्वारा किया जा सकता है; हालाँकि सबसे छोटे वियोजन पर, थ्रूपुट बहुत धीमा है। परिणामस्वरूप, यदि उनके पास पर्याप्त वियोजन है तो ऑप्टिकल प्रतिरूपिंग टूल अधिक सहायक होंगे। ग्रीनर एट अल द्वारा इस तरह के दृष्टिकोण का सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया गया है। जिससे एक photomask के माध्यम से एक फोटोरेसिस्ट-लेपित धातु कार्यद्रव के ऑप्टिकल प्रतिरूपिंग द्वारा मजबूत टेम्पलेट तेजी से गढ़े गए।[19] यदि बड़े क्षेत्रों पर सजातीय प्रतिरूप की आवश्यकता होती है, तो हस्तक्षेप लिथोग्राफी एक बहुत ही आकर्षक प्रतिरूपिंग तकनीक है।[20][21] अन्य प्रतिरूपिंग तकनीकों (डबल प्रतिरूपिंग सहित) का भी उपयोग किया जा सकता है। येल में कुमार और श्रोअर्स ने अक्रिस्टलीय धातुओं की नैनोप्रतिरूपिंग विकसित की जिसे नैनोइम्प्रिंटिंग के लिए सस्ते टेम्पलेट्स के रूप में उपयोग किया जा सकता है। वर्तमान में, अत्याधुनिक नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी का उपयोग 20 एनएम और नीचे के प्रतिरूप के लिए किया जा सकता है।[22]


टेम्पलेट पहनना

न केवल संपर्क करने के लिए पर्याप्त दबाव का उपयोग बल्कि अन्य प्रकार के लिथोग्राफिक मास्क की तुलना में इम्प्रिन्टिंग के समय एक परत में प्रवेश करने से इम्प्रिंट टेम्प्लेट के पहनने में तेजी आती है। स्टैम्प पर एंटी-एडहेसन एफडीटीएस मोनोपरत कोटिंग के उचित उपयोग से टेम्पलेट का घिसाव कम हो जाता है। पीडीएमएस टिकटों के क्षरण को चिह्नित करने के लिए एक बहुत ही कुशल और सटीक परमाणु-बल माइक्रोस्कोपी आधारित विधि पहनने को कम करने के लिए सामग्री और प्रक्रियाओं को अनुकूलित करने में सक्षम बनाती है।[23]


अन्य

नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी के भविष्य के अनुप्रयोगों में झरझरा कम-κ डाइलेक्ट्रिक | कम-κ सामग्री का उपयोग सम्मिलित हो सकता है। ये सामग्री कठोर नहीं हैं और, कार्यद्रव के हिस्से के रूप में, प्रकाशन विवरण प्रक्रिया के दबाव से यांत्रिक रूप से आसानी से क्षतिग्रस्त हो जाती हैं।

अवशिष्ट परतों को हटाना

नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी (इलेक्ट्रोकेमिकल नैनोइम्प्रिंटिंग को छोड़कर) की एक प्रमुख विशेषता प्रकाशन विवरण प्रक्रिया के बाद अवशिष्ट परत है। संरेखण और थ्रूपुट और कम दोषों का समर्थन करने के लिए पर्याप्त मोटी अवशिष्ट परतें होना बेहतर है।[24] हालांकि, यह अवशिष्ट परत को हटाने के लिए उपयोग किए जाने वाले ईच चरण की तुलना में महत्वपूर्ण आयाम (सीडी) नियंत्रण के लिए नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी चरण को कम महत्वपूर्ण बनाता है। इसलिए, अवशिष्ट परत को हटाने को समग्र नैनोइमप्रिंट प्रतिरूपिंग प्रक्रिया का एक एकीकृत हिस्सा माना जाना महत्वपूर्ण है।[25][26] एक मायने में, अवशिष्ट परत नक़्क़ाशी पारंपरिक लिथोग्राफी में विकसित प्रक्रिया के समान है। अवशिष्ट परत को खत्म करने के लिए एक चरण में फोटोलिथोग्राफी और नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी तकनीकों को संयोजित करने का प्रस्ताव दिया गया है।[27]


निकटता प्रभाव

नैनोइमप्रिंट निकटता प्रभाव। शीर्ष: अवसादों की सरणी केंद्र की तुलना में किनारे पर अधिक तेज़ी से भर जाती है, जिसके परिणामस्वरूप सरणी के केंद्र में कम प्रकाशन विवरण पड़ती है। बॉटम: प्रोट्रूशियंस के दो समूहों के बीच की चौड़ी जगह प्रोट्रूशियंस के बीच की संकरी जगहों की तुलना में धीमी गति से भरी जाती है, जिसके परिणामस्वरूप असंगत क्षेत्र में छेद बन जाते हैं।

नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी पॉलीमर को विस्थापित करने पर निर्भर करती है। इससे लंबी दूरी पर व्यवस्थित प्रभाव हो सकता है। उदाहरण के लिए, प्रोट्रूशियंस की एक बड़ी, घनी सरणी एक पृथक फलाव की तुलना में काफी अधिक बहुलक को विस्थापित कर देगी। सरणी से इस पृथक फलाव की दूरी के आधार पर, पृथक सुविधा बहुलक विस्थापन और मोटाई के कारण सही ढंग से प्रकाशन विवरण नहीं सकती है। विरोध छेद प्रोट्रूशियंस के समूहों के बीच बन सकते हैं।[28] इसी तरह, टेम्प्लेट में व्यापक अवसाद उतने अधिक बहुलक से नहीं भरते जितने संकरे अवसाद होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप विकृत चौड़ी रेखाएं होती हैं। इसके अलावा, एक बड़ी सरणी के किनारे पर एक अवसाद सरणी के केंद्र में स्थित एक की तुलना में बहुत पहले भर जाता है, जिसके परिणामस्वरूप सरणी के भीतर एकरूपता की समस्या होती है।

3डी-प्रतिरूपिंग

नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी का एक अनूठा लाभ पारंपरिक लिथोग्राफी के लिए आवश्यकता से कम चरणों में कॉपर-आधारित चिप्स#प्रतिरूपिंग्स और टी-गेट्स जैसी 3डी संरचनाओं को प्रतिरूप करने की क्षमता है। यह टेम्पलेट पर फलाव में टी-आकार का निर्माण करके प्राप्त किया जाता है।[29] इसी तरह, नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी का उपयोग फोकस्ड आयन बीम का उपयोग करके बनाई गई 3डी संरचनाओं को दोहराने के लिए किया जा सकता है। यद्यपि वह क्षेत्र जिसे फोकस्ड आयन बीम का उपयोग करके प्रतिरूपित किया जा सकता है, सीमित है, इसका उपयोग किया जा सकता है, उदाहरण के लिए ऑप्टिकल फाइबर के किनारे पर संरचनाओं को प्रकाशन विवरणने के लिए।[30]


उच्च पहलू अनुपात नैनोसंरचना

उच्च-पहलू-अनुपात और पदानुक्रमिक रूप से नैनोसंरचित सतहें गढ़ने के लिए बोझिल हो सकती हैं और संरचनात्मक पतन से पीड़ित हो सकती हैं। ऑफ-स्टोइकियोमेट्रिक थिओल-एनी-एपॉक्सी पॉलीमर के यूवी-एनआईएल का उपयोग करना मजबूत, बड़े क्षेत्र और उच्च-पहलू-अनुपात नैनोस्ट्रक्चर के साथ-साथ सीमित पतन और दोष के साथ जटिल पदानुक्रमित स्तरित संरचनाओं को बनाना संभव है।[31]


वैकल्पिक दृष्टिकोण

इलेक्ट्रोकेमिकल नैनोइम्प्रिंटिंग

सिल्वर सल्फाइड जैसे सुपरियोनिक कंडक्टर से बने स्टैम्प का उपयोग करके इलेक्ट्रोकेमिकल नैनोइमप्रिन्टिंग प्राप्त की जा सकती है।[32] जब स्टाम्प को धातु से संपर्क किया जाता है, तो लागू वोल्टेज के साथ इलेक्ट्रोकेमिकल नक़्क़ाशी की जा सकती है। विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया धातु आयनों को उत्पन्न करती है जो मूल फिल्म से स्टाम्प में चले जाते हैं। आखिरकार सभी धातु को हटा दिया जाता है और पूरक स्टाम्प प्रतिरूप को शेष धातु में स्थानांतरित कर दिया जाता है।

लेजर असिस्टेड डायरेक्ट इम्प्रिंट

लेजर असिस्टेड डायरेक्ट इम्प्रिंट (LADI)[33] ठोस सबस्ट्रेट्स में नैनोसंरचनाओं के प्रतिरूपण के लिए एक तीव्र तकनीक है और इसमें नक़्क़ाशी की आवश्यकता नहीं होती है। एक एकल या एकाधिक एक्सीमर लेजर दालें कार्यद्रव सामग्री की एक पतली सतह परत को पिघला देती हैं, और परिणामी तरल परत में एक मोल्ड उभरा होता है। 10 एनएम से बेहतर वियोजन वाली विभिन्न संरचनाओं को एलएडीआई का उपयोग करके सिलिकॉन में अंकित किया गया है, और एम्बॉसिंग का समय 250 एनएस से कम है। LADI का उच्च वियोजन और गति, पिघले हुए सिलिकॉन की कम चिपचिपाहट (पानी का एक तिहाई) के लिए जिम्मेदार है, विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों को खोल सकता है और अन्य सामग्रियों और प्रसंस्करण तकनीकों तक बढ़ाया जा सकता है।

अल्ट्राफास्ट नैनोइमप्रिंट

अल्ट्राफास्ट नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी[34] या स्पंदित-शून्य नैनोप्रतिरूप वाली सतह के नीचे एकीकृत ताप परत के साथ स्टैम्प के उपयोग पर आधारित एक तकनीक है। हीटिंग परत में सिंगल, शॉर्ट (<100 μs), इंटेंस करंट पल्स इंजेक्ट करना स्टैम्प की सतह का तापमान अचानक कई सौ डिग्री सेल्सियस तक बढ़ा देता है। इसके परिणामस्वरूप इसके खिलाफ दबाए गए थर्मोप्लास्टिक प्रतिरोध फिल्म के पिघलने और नैनोस्ट्रक्चर के तेजी से इंडेंटेशन होता है। उच्च थ्रूपुट के अलावा, इस तेज प्रक्रिया के अन्य फायदे हैं, अर्थात्, तथ्य यह है कि इसे सीधे बड़ी सतहों तक बढ़ाया जा सकता है, और मानक थर्मल एनआईएल के संबंध में थर्मल चक्र में खर्च की गई ऊर्जा को कम कर देता है। यह दृष्टिकोण वर्तमान में थंडरनिल srl द्वारा अपनाया गया है।[35]


रोलर नैनोइमप्रिंट

रोलर प्रक्रियाएं बड़े सबस्ट्रेट्स (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 स्टैम्पर के साथ प्रयोग किया जाता है, तो प्रक्रिया (प्रकाशन विवरण के साथ-साथ डिमोल्डिंग) सतह खुरदरापन या दोषों के लिए बेहद नरम और सहिष्णु हो सकती है। तो अत्यंत पतले और भंगुर सबस्ट्रेट्स का भी प्रसंस्करण संभव है। इस प्रक्रिया का उपयोग करके 50 माइक्रोन की मोटाई तक सिलिकॉन वेफर्स के निशान प्रदर्शित किए गए हैं।[11]यूवी-रोलर-एनआईएल के लिए अपारदर्शी सबस्ट्रेट्स पर, यूवी लाइट को लचीले स्टैम्पर के माध्यम से फ्लैश करना चाहिए, उदा। यूवी-एलईडी को एक क्वार्ट्ज ग्लास ड्रम 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 प्रतिरूपिंग के लिए एक लंबी बाधा टेम्पलेट उत्पन्न करने के लिए अन्य लिथोग्राफी तकनीकों पर वर्तमान निर्भरता है। यह संभव है कि स्व-समूहन|स्व-संयोजनस्ट्रक्चर 10 एनएम और उससे कम के पैमाने पर आवधिक प्रतिरूप के टेम्प्लेट के लिए अंतिम समाधान प्रदान करेगा।[36] प्रोग्रामेबल टेम्प्लेट का उपयोग करके टेम्प्लेट जनरेशन समस्या को हल करना भी संभव है[37] डबल प्रतिरूपिंग पर आधारित योजना में।

अक्टूबर 2007 तक, तोशीबा एकमात्र कंपनी है जिसने 22 एनएम 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 सब-30 एनएम 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.
  6. ↑ Han T.; et al. (2010). "थर्मल नैनो-इंप्रिंट लिथोग्राफी द्वारा कम नुकसान वाले चॉकोजेनाइड ग्लास वेवगाइड्स". Optics Express. 18 (18): 19286–19291. Bibcode:2010OExpr..1819286H. doi:10.1364/oe.18.019286. PMID 20940824.
  7. ↑ Zou Y.; et al. (2014). "समाधान प्रसंस्करण और पतली फिल्म चालकोजेनाइड ग्लास उपकरणों का प्रतिरोध-मुक्त नैनोइमप्रिंट फैब्रिकेशन: अकार्बनिक-कार्बनिक हाइब्रिड फोटोनिक एकीकरण". Advanced Optical Materials. 2 (8): 759–764. doi:10.1002/adom.201400068. S2CID 95490598.
  8. ↑ Rosenberg, Maor; Schvartzman, Mark (20 November 2019). "फ्रीफॉर्म सतहों की डायरेक्ट रेसिस्टलेस सॉफ्ट नैनोपैटर्निंग". ACS Applied Materials & Interfaces. 11 (46): 43494–43499. doi:10.1021/acsami.9b13494. PMID 31660725. S2CID 204954408.
  9. ↑ Tzadka, S.; Ostrovsky, N.; Toledo, E.; Saux, G. L.; Kassis, E.; Joseph, S.; Schvartzman, M. (2020). "चॉकोजेनाइड ग्लास का सरफेस प्लास्टिसाइजिंग: मल्टीफंक्शनल एंटीरिफ्लेक्टिव और अत्यधिक हाइड्रोफोबिक संरचनाओं के साथ सीधे नैनोइमप्रिंट के लिए एक मार्ग". Optics Express. 28 (19): 28352–28365. Bibcode:2020OExpr..2828352T. doi:10.1364/OE.400038. PMID 32988108. S2CID 222163346.
  10. ↑ Gao H, Tan H, Zhang W, Morton K, Chou SY (November 2006). "100 मिमी क्षेत्र में उत्कृष्ट एकरूपता, उच्च उपज और तेज़ नैनोइमप्रिंट के लिए एयर कुशन प्रेस". Nano Lett. 6 (11): 2438–41. Bibcode:2006NanoL...6.2438G. doi:10.1021/nl0615118. PMID 17090070. S2CID 22488371.
  11. ↑ 11.0 11.1 11.2 11.3 Hauser, Hubert; Tucher, Nico; Tokai, Katharina; Schneider, Patrick; Wellens, Christine; Volk, Anne; Seitz, Sonja; Benick, Jan; Barke, Simon (2015-01-01). "फोटोवोल्टिक अनुप्रयोगों के लिए नैनोइमप्रिंट प्रक्रियाओं का विकास" (PDF). Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS. 14 (3): 031210. Bibcode:2015JMM&M..14c1210H. doi:10.1117/1.JMM.14.3.031210. ISSN 1932-5150. S2CID 54520984.
  12. ↑ Xu, Zhida; Wu, Hsin-Yu; Ali, Usman; Jiang, Jing; Cunningham, Brian; Liu, Logan (2011). "सरफेस एन्हांस्ड रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एसईआरएस) के लिए नैनोरिप्लिकेटेड पॉजिटिव और इनवर्टेड सब-माइक्रोन पॉलीमर पिरामिड ऐरे". Journal of Nanophotonics. 5 (1): 053526. arXiv:1402.1733. Bibcode:2011JNano...5.3526X. doi:10.1117/1.3663259. S2CID 14864970.
  13. ↑ Hao, Jianjun; Palmieri, Frank; Stewart, Michael D.; Nishimura, Yukio; Chao, Huang-Lin; Collins, Austin; Willson, C. Grant. Octa(hydridotetramethyldisiloxanyl) silsesquioxane as a synthetic template for patternable dielectric materials. Polymer Preprints (American Chemical Society, Division of Polymer Chemistry) (2006), 47(2), 1158-1159.
  14. ↑ Palmieri, Frank; Stewart, Michael D.; Wetzel, Jeff; Hao, Jianjun; Nishimura, Yukio; Jen, Kane; Flannery, Colm; Li, Bin; Chao, Huang-Lin; Young, Soo; Kim, Woon C.; Ho, Paul S.; Willson, C. G. Multi-level step and flash imprint lithography for direct patterning of dielectrics. Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering (2006), 6151
  15. ↑ Golden Kumar; Hong Tang & Jan Schroers (Feb 2009). "अनाकार धातुओं के साथ नैनोमोल्डिंग". Nature. 457 (7231): 868–72. Bibcode:2009Natur.457..868K. doi:10.1038/nature07718. PMID 19212407. S2CID 4337794.
  16. ↑ "इम्प्रियो 250 नैनो-इंप्रिंट लिथोग्राफी सिस्टम". Retrieved 2008-04-24.
  17. ↑ Hiroshima, H.; Komuro, M. (2007). "यूवी नैनोइमप्रिंट में बबल डिफेक्ट्स का नियंत्रण". Jpn. J. Appl. Phys. 46 (9B): 6391–6394. Bibcode:2007JaJAP..46.6391H. doi:10.1143/jjap.46.6391. S2CID 120483270.
  18. ↑ Liang, X.; et al. (2007). "नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी के वितरण में वायु बुलबुला गठन और विघटन". Nanotechnology. 18 (2): 025303. Bibcode:2007Nanot..18b5303L. doi:10.1088/0957-4484/18/2/025303. S2CID 16251109.
  19. ↑ Greener, Jesse; Li, Wei; Ren, Judy; Voicu, Dan; Pakharenko, Viktoriya; Tang, Tian; Kumacheva, Eugenia (2010). "फोटोलिथोग्राफी और हॉट एम्बॉसिंग के संयोजन से थर्मोप्लास्टिक पॉलिमर में माइक्रोफ्लुइडिक रिएक्टरों का तीव्र, लागत प्रभावी निर्माण". Lab Chip. 10 (4): 522–524. doi:10.1039/b918834g. PMID 20126695.
  20. ↑ Wolf, Andreas J.; Hauser, Hubert; Kübler, Volker; Walk, Christian; Höhn, Oliver; Bläsi, Benedikt (2012-10-01). "हस्तक्षेप लिथोग्राफी द्वारा बड़े क्षेत्रों पर नैनो- और माइक्रोस्ट्रक्चर की उत्पत्ति". Microelectronic Engineering. Special issue MNE 2011 - Part II. 98: 293–296. doi:10.1016/j.mee.2012.05.018.
  21. ↑ Bläsi, B.; Tucher, N.; Höhn, O.; Kübler, V.; Kroyer, T.; Wellens, Ch.; Hauser, H. (2016-01-01). "Large area patterning using interference and nanoimprint lithography". In Thienpont, Hugo; Mohr, Jürgen; Zappe, Hans; Nakajima, Hirochika (eds.). माइक्रो-ऑप्टिक्स 2016. Vol. 9888. pp. 98880H–98880H–9. doi:10.1117/12.2228458.
  22. ↑ Yasuaki Ootera; Katsuya Sugawara; Masahiro Kanamaru; Ryousuke Yamamoto; Yoshiaki Kawamonzen; Naoko Kihara; Yoshiyuki Kamata; Akira Kikitsu (2013). "टोन रिवर्सल प्रक्रिया का उपयोग करते हुए 20-एनएम-पिच डॉट ऐरे पैटर्न की नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी". Japanese Journal of Applied Physics. 52 (10R): 105201. Bibcode:2013JaJAP..52j5201O. doi:10.7567/JJAP.52.105201. S2CID 121635636.
  23. ↑ Tucher, Nico; Höhn, Oliver; Hauser, Hubert; Müller, Claas; Bläsi, Benedikt (2017-08-05). "नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी में पीडीएमएस टिकटों के क्षरण की विशेषता". Microelectronic Engineering. 180: 40–44. doi:10.1016/j.mee.2017.05.049.
  24. ↑ S.V. Sreenivasan; Ian McMackin; Frank Xu; David Wang; Nick Stacey; Doug Resnick (2005). "उन्नत लिथोग्राफी अनुप्रयोगों के लिए उन्नत नैनोइमप्रिंट प्रक्रिया". Semiconductor Fabtech (25th edition). Archived from the original on November 15, 2007.
  25. ↑ "पीएचडी थीसिस "इलेक्ट्रॉनिक्स, फोटोनिक्स और जीवन-विज्ञान में अनुप्रयोगों के लिए नैनोइमप्रिंट लिथोग्राफी का विकास" लुंड विश्वविद्यालय, स्वीडन से पैट्रिक कार्लबर्ग द्वारा". Archived from the original on 2007-08-21. Retrieved 2007-07-26.
  26. ↑ Goswami, Debkalpa; Munera, Juan C.; Pal, Aniket; Sadri, Behnam; Scarpetti, Caio Lui P. G.; Martinez, Ramses V. (2018-05-18). "लेज़र-प्रेरित सुपरप्लास्टिसिटी का उपयोग करके धातुओं का रोल-टू-रोल नैनोफ़ॉर्मिंग". Nano Letters (in English). 18 (6): 3616–3622. Bibcode:2018NanoL..18.3616G. doi:10.1021/acs.nanolett.8b00714. ISSN 1530-6984. PMID 29775318.
  27. ↑ Cheng, X.; Jay Guo, L. (2004). "एक संयुक्त-नैनोइमप्रिंट-एंड-फोटोलिथोग्राफी पैटर्निंग तकनीक". Microelectronic Engineering. 71 (3–4): 277–282. doi:10.1016/j.mee.2004.01.041.
  28. ↑ S. Landis et al., Nanotechnology 17, 2701-2709 (2006).
  29. ↑ Li, M.; Chen, L.; Chou, S.Y. (May 2001). "नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी का उपयोग करते हुए प्रत्यक्ष त्रि-आयामी पैटर्निंग". Applied Physics Letters. 78 (21): 3322–4. Bibcode:2001ApPhL..78.3322L. doi:10.1063/1.1375006.
  30. ↑ Calafiore, Giuseppe; Koshelev, Alexander; Allen, Frances I; Dhuey, Scott; Sassolini, Simone; Wong, Edward; Lum, Paul; Munechika, Keiko; Cabrini, Stefano (2016). "लाइट वेवफ्रंट हेरफेर के लिए एक ऑप्टिकल फाइबर पर एक 3डी संरचना का नैनोइमप्रिंट". Nanotechnology. 27 (37): 375301. arXiv:1605.06415. Bibcode:2016Nanot..27K5301C. doi:10.1088/0957-4484/27/37/375301. PMID 27501300. S2CID 25348069.
  31. ↑ Zandi Shafagh, Reza; Shen, Joanne X.; Youhanna, Sonia; Guo, Weijin; Lauschke, Volker M.; van der Wijngaart, Wouter; Haraldsson, Tommy (2020). "मानव कोशिका बायोमैकेनिक्स के लिए मजबूत उच्च-पहलू-अनुपात नैनोसंरचना की सतही नैनोइमप्रिंटिंग". ACS Applied Bio Materials. 3 (12): 8757–8767. doi:10.1021/acsabm.0c01087. ISSN 2576-6422. PMID 35019647.
  32. ↑ Hsu, K.H.; Schultz, P.L.; Ferreira, P.M.; Fang, N.X. (2007). "सॉलिड-स्टेट सुपरियोनिक स्टैम्प के साथ इलेक्ट्रोकेमिकल नैनोइम्प्रिंटिंग". Nano Lett. 7 (2): 446–451. Bibcode:2007NanoL...7..446H. doi:10.1021/nl062766o. PMID 17256917.
  33. ↑ Chou, S.Y.; Keimel, C.; Gu, J. (2002). "सिलिकॉन में नैनोस्ट्रक्चर का अल्ट्राफास्ट और डायरेक्ट इम्प्रिंट". Nature. 417 (6891): 835–837. Bibcode:2002Natur.417..835C. doi:10.1038/nature00792. PMID 12075347. S2CID 4307775.
  34. ↑ Massimo Tormen; Enrico Sovernigo; Alessandro Pozzato; Michele Pianigiani; Maurizio Tormen (2015). "वेफर स्केल पर सब-100 μs नैनोइम्प्रिंट लिथोग्राफी". Microelectronic Engineering. 141: 21–26. doi:10.1016/j.mee.2015.01.002.
  35. ↑ ThunderNIL
  36. ↑ Shevchenko, E.V.; Talapin, D.V.; Kotov, N.A.; O’brien, S.; Murray, C.B. (2006). "बाइनरी नैनोपार्टिकल सुपरलैटिस में संरचनात्मक विविधता" (PDF). Nature. 439 (7072): 55–59. Bibcode:2006Natur.439...55S. doi:10.1038/nature04414. PMID 16397494. S2CID 6707631.
  37. ↑ US 7128559 
  38. ↑ M. LaPedus, "Toshiba claims to 'validate' nanoimprint litho," EETimes, October 16, 2007.


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