Исследователи Института Нанотехнологии MESA+ Университета Твенте (MESA+ Institute for Nanotechnology, University of Twente), Нидерланды использовали металлоорганический полимер в качестве нового типа наноимпринтных резистов для литографии. Новый резист отличается очень высокой устойчивостью при использовании методов ионно-реактивного травления и потенциально перспективен для изготовления изображений с большим соотношением размеров сторон, что является одной из проблем наноимпринтной литографии.

С 1990-х годов наноимпринтная литография (НИЛ) возникла и развивалась как один из наиболее универсальных методов для формирования наноразмерных структур, размеры которых лежат в диапазоне от 10 нм до единиц мкм. Сегодня НИЛ является одной из технологий, на которые делают ставку разработчики микросхем (см. также аналитический обзор «Современные методы лазерной микрообработки: лазерная литография»: http://store.nanonewsnet.ru/…-lithography). Для реализации НИЛ на подложке необходимы три основных компонента: штамп с соответствующими деталями, материал, на котором изготавливают отпечаток (в качестве которого обычно используют полимерный резист), оборудование для печати с соответствующим контролем температуры, давления и относительного расположения штампа и подложки.

Схема наноимпринтной литографии

В процессе термического импринта, штамп вдавливают под высоким давлением и при высокой температуре в слой полимера, который в данный момент процесса находится в жидком состоянии. При остывании полимер фиксирует необходимую форму, после чего штамп удаляют. Технология достаточно проста и благодаря этому находит широкое применение. Самым слабым местом такой технологии является резист, который, для получения высокого качества и разрешения изображений должен удовлетворять целому ряду иногда противоречивых требований, таких как низкая вязкость, низкая адгезия к штампу, высокая адгезия к подложке, высокое сопротивление к травлению. В частности, высокую резистивность травлению получают при добавлении в резист тонкослойного металлического покрытия с целью образования металлической маски, имеющей высокую резистивность к ионному травлению по сравнению с большинством органических полимерных резистов.

В статье, опубликованной в журнале Nanotechnology («Direct surface structuring of organometallic resists using nanoimprint lithography»: http://www.iop.org/…0/13/135304/), группа исследователей из Института Нанотехнологии MESA+ предлагает новый тип металлоорганических резистов типа полиферроценилсиланов (polyferrocenylsilane, известных также, как PFS). Такие материалы демонстрируют превосходный контраст при травлении и не требуют дополнительных металлических масок.

Наноструктура, полученная методом НИЛ

PFS-полимеры состоят из чередующихся молекул ферроцена и силана в основной цепочке, которая и добавляет уникальные свойства этому материалу. Эксперименты показывают, что такие материалы, используемые в качестве резистов, очень эффективны в реактивном ионном травлении благодаря формирующемуся железо-кремний оксидному слою в кислород содержащей плазме (В процессе реактивного ионного травления используют химически реактивную плазму для удаления остаточного материала с подложек; плазму создают в электромагнитном поле под низким давлением, при этом образуются направленные потоки ионов с высокой энергией). Последнее обстоятельство и явилось мотивирующим в попытке использования этого полимера в качестве резиста для НИЛ.

Пленки PFS, изготовленные методом спиннинга, были успешно использованы для высокотемпературной наноимпринтной литографии с уменьшенным количесвом технологических переходов. После удаления остаточного слоя резиста, структуры были напрямую перенесены на кремниевые подложки с исключительно высоким контрастом, демонстрируя потенциал процесса для формирования структур с большим соотношением размеров.

Евгений Биргер