ES2957553T3 - Máscaras líquidas para procedimientos de microfabricación - Google Patents

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Abstract

En el presente documento se describen métodos para usar una máscara de aceite fluorado para preparar una matriz de plumas de litografía con pluma de haz. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Máscaras líquidas para procedimientos de microfabricación
Campo técnico
La presente invención se refiere a un método de producción de una matriz de puntas para litografía con lápiz de haz.
Antecedentes de la técnica
Las técnicas de microfabricación, tales como fotolitografía, recubrimiento por centrifugación, deposición a vacío y grabado químico, han permitido grandes avances en la formación de patrones de material a escalas de longitud micro a nanométrica. Generalmente, cuando se aplican estas técnicas a lo largo de grandes zonas, existe uniformidad local (a escala milimétrica) pero falta de homogeneidad global de un lado de la oblea a otro (a lo largo de varios centímetros). Tales variaciones pueden tener impactos cada vez más indeseables sobre las siguientes etapas de microfabricación posteriores, lo cual puede dar como resultado que ciertas estructuras sean prácticamente imposibles de fabricar de una manera uniforme a lo largo de grandes zonas. Un ejemplo de este tipo de una variación global sistemática puede ser un cambio en la altura de características de un lado de una oblea al otro. En este caso, intentar aplicar una capa de enmascaramiento uniforme encima de estas características irregulares puede provocar variaciones en las zonas expuestas a través de la capa de enmascaramiento. Algunas características quedarán expuestas en exceso y, por tanto, por encima de la máscara, mientras que algunas permanecerán correctamente por debajo de la máscara completamente sin exponerse. Tales variaciones en las zonas expuestas pueden conducir finalmente a estructuras no homogéneas en una etapa de microfabricación (tal como deposición selectiva, modificación química, grabado, etc.). Para evitar que suceda esto, en el presente documento se da a conocer una máscara de autonivelación que puede adaptarse a los contornos de las características para recubrir la superficie irregular de una manera que deja características expuestas de manera uniforme.
Tanto la litografía con lápiz de polímero (PPL) como la litografía con lápiz de haz (BPL) han demostrado ser técnicas de nanolitografía versátiles. Un inconveniente de estas técnicas es que hay una variación de altura de pirámides a pirámide (de lápiz a lápiz) que se produce a partir de moldes de Si imperfectos usados en la fabricación de las matrices de PDMS. En BPL, estas variaciones son complicadas y dan como resultado variaciones en el tamaño de abertura. El método actual para grabar matrices de PPL recubiertas con oro para crear matrices de lápiz de haz es (1) recubrir por centrifugación una capa uniforme de material fotosensible sobre un sustrato, (2) realizar un grabado en seco descendente para exponer la punta de pirámide una altura dada desde la base de la pirámide, (3) grabar en húmedo la región de oro expuesta (o capa de bloqueo seleccionada), y (4) desprender para retirar la capa de enmascaramiento (figura 6, (a)). A lo largo de zonas pequeñas (~1.000 lápices o menos) y con moldes de Si perfectos, es posible lograr aberturas inferiores a la difracción. Cuando la escala se aproxima a millones de pirámides dispersadas a lo largo de varias pulgadas al cuadrado, el resultado es una matriz “moteada”, ya que la variación en la altura de puntas a lo largo de la matriz da como resultado regiones con grandes aberturas (~10 μm), regiones sin aberturas y gradientes que abarcan este intervalo. Por tanto, es necesario desarrollar un nuevo método para grabar que pueda adaptarse a las variaciones tanto locales como globales en la variación de altura de pirámides.
Un enfoque para evitar variaciones en la altura de características es el uso de una máscara de autonivelación que se adapta a los contornos de cada característica, permitiendo recubrir una superficie irregular con características expuestas de manera uniforme (figura 6, (b)). Esto se diferencia de las máscaras de fotolitografía clásicas en que el enfoque actualmente dado a conocer busca formar características uniformes usando una máscara con grosor irregular, mientras que las técnicas de fotolitografía clásicas buscan aplicar una capa de enmascaramiento uniforme. Resulta fundamental para este enfoque general la capacidad, en algún punto en el procedimiento, de que el material de enmascaramiento pueda “fluir” y humedecer la superficie. Durante este periodo, la máscara se adapta al sustrato subyacente y fuerzas capilares dan como resultado la fijación de flujo del material de enmascaramiento a las puntas de las características piramidales.
El documento US 2011/305996 da a conocer métodos de litografía con lápiz de haz que usan una matriz de puntas que tiene una pluralidad de puntas transparentes, elastoméricas, deformables de manera reversible, recubiertas con una capa de bloqueo y aberturas definidas en la capa de bloqueo para exponer los extremos de punta de las puntas en la matriz.
El documento WO 2016/018880 da a conocer matrices de puntas libres de voladizo y sin aberturas para litografía óptica de barrido e impresión fotoquímica.
Huan Huet al.,Nano-fabrication with a flexible array of nano-apertures, Nanotechnology 23 (2012), da a conocer la nanofabricación con una matriz flexible de nanoaberturas.
Sumario
En el presente documento se proporcionan métodos de producción de una matriz de puntas para litografía con lápiz de haz, que comprende proporcionar una matriz de puntas que comprende una pluralidad de puntas fijadas a un sustrato común, estando el sustrato común fijado a un soporte, comprendiendo cada uno de la pluralidad de puntas y el sustrato común un material al menos translúcido, teniendo cada punta un radio de curvatura de menos de 1 μm, comprendiendo además la matriz de puntas una superficie recubierta que comprende una capa de bloqueo, estando la superficie recubierta dispuesta sobre la pluralidad de puntas; colar un material de máscara sobre la matriz de puntas para formar una máscara sobre la matriz de puntas que proporciona una porción expuesta de cada punta de la matriz de puntas, en el que el material de máscara y la capa de bloqueo interaccionan mediante acción capilar para formar la máscara sobre la matriz de puntas y proporcionar porciones expuestas sustancialmente uniformes de cada punta, y formar una abertura en la porción expuesta de cada punta retirando la capa de bloqueo en la porción expuesta de cada punta.
Breve descripción de los dibujos
Las figuras 1A y 1B son representaciones esquemáticas de un método de litografía con lápiz de haz según una realización de la divulgación.
La figura 2A es una imagen de SEM de una porción de una realización de matriz de puntas de lápiz de polímero a gran escala (aproximadamente 15.000 lápices).
La figura 2B es una imagen de SEM de una realización de matriz de puntas de lápiz de haz, mostrando el recuadro una abertura formada en un extremo de punta.
La figura 2C es una imagen de SEM del extremo de punta de la realización de punta de lápiz de haz individual mostrada en el recuadro de la figura 2B.
La figura 2D es una imagen de SEM de una realización de matriz de puntas de lápiz de haz que tiene una matriz de lápices de polímero recubierta con una capa de oro y aberturas en la capa de oro en los extremos de punta.
La figura 2E es una imagen de SEM de una realización de matriz de puntas de lápiz de haz que tiene aberturas formadas mediante ablación por haz de iones focalizados (FIB), demostrando el recuadro que el diámetro de las aberturas es de 50 ± 5 nm.
La figura 3A es una ilustración esquemática de un método de producción de una matriz de puntas de lápiz de haz según una realización de la divulgación.
La figura 3B es una ilustración esquemática de un método de producción de una matriz de puntas de lápiz de haz según otra realización de la divulgación.
La figura 4A es una matriz de puntos en la que cada punto se creó mediante puntas de lápiz de haz diferentes en una realización de matriz de puntas con una única exposición. El diámetro de los puntos individuales es de aproximadamente 209 nm (recuadro).
La figura 4B es una imagen óptica de una matriz de matrices de puntos realizada mediante una realización de litografía con lápiz de haz tal como se describe en el presente documento.
La figura 4C es una imagen de SEM de una matriz de puntos de la figura 4B, que ilustra que cada matriz contiene 10 X 10 puntos; cada matriz de 10 X 10 puntos se realizó mediante una única punta.
La figura 4D es una imagen de SEM de una matriz de puntos de cromo creada mediante una realización de litografía con lápiz de haz descrita en el presente documento, tras la evaporación de metal y desprendimiento de material sensible, formándose las aberturas en la matriz de puntas de lápiz de haz mediante FIB.
La figura 5A es un patrón de material fotosensible revelado óptico de una región representativa de aproximadamente 15.000 duplicados miniaturizados del perfil de Chicago realizados mediante litografía con lápiz de haz.
La figura 5B es una imagen óptica aumentada de una copia representativa de la figura 5A. El recuadro muestra una imagen de SEM a escala aumentada de los puntos.
La figura 6 muestra (a) un procedimiento tradicional para fabricar aberturas de lápiz de haz. En primer lugar, se recubre por centrifugación un material fotosensible seguido por un grabado en seco y en húmedo, y finalmente se realiza un desprendimiento para retirar el material fotosensible. (b) Nuevo método para fabricar aberturas de lápiz de haz con una máscara líquida. En primer lugar, se recubre por centrifugación la capa de fluoro-aceite sobre la matriz de lápiz de oro para usarse como máscara líquida. Esto va seguido por grabado en húmedo para retirar el oro y una etapa de aclarado para retirar el agente de grabado y aceite.
La figura 7 muestra matrices de puntas recubiertas con una máscara.
La figura 8 muestra imágenes de SEM de una matriz de puntas tal como se prepara usando los métodos dados a conocer y diversos cuadrantes de esa matriz de puntas, (a) imagen de SEM cosida de más de 650+ lápices de haz uniformemente grabados en el centro de la matriz, barra de escala de 100 μm. Imágenes aumentadas de la matriz de (b) cuadrante 1, (c) cuadrante 2, (d) cuadrante 3 y (e) cuadrante 4, barra de escala de 10 μm. (f,g) Aberturas de ~200 nm formadas con una baja concentración de agente de grabado durante 1 minuto. (h,i) Abertura de ~800 nm formada con una concentración de agente de grabado superior durante un minuto.
Descripción detallada
Un protocolo típico incluye: (a) modificación opcional de la superficie de sustrato para fomentar la humectación de superficie o deshumectación de superficie según se desee basándose en el material de máscara seleccionado; (b) colada (por ejemplo, recubrimiento por centrifugación) del material de máscara sobre la superficie como una formulación fluida (la máscara final puede ser fluida o sólida, pero preferiblemente es un material fluido o de tipo gel para humedecer y adaptarse a los contornos de superficie en el momento de la colada) para aplicar una capa delgada aproximadamente a la altura de las características de interés; (c) tratamiento térmico opcional del sustrato y fluido para reducir la viscosidad del material de enmascaramiento para acelerar el recubrimiento del material de enmascaramiento a los contornos de superficie de la capa de bloqueo; (d) deposición de material, grabado o modificación de las regiones expuestas de manera uniforme; y (e) retirada opcional de material de enmascaramiento si se desea. Las características de este método se representan en la figura 7 (parte central e inferior) en comparación con métodos anteriores (parte superior).
La capa de bloqueo puede comprender metales, óxidos de metal, polímeros, materiales cerámicos o materiales compuestos. Los ejemplos específicos para la capa de bloqueo incluyen Au, Ag, Al, Ti, Cu, Fe, Co, Ni, Zn, Pt, Pd, Pb y/u óxidos o aleaciones de estos metales (por ejemplo, A^O<3>, TiO<2>, ZnO<2>, Fe<2>O<3>o similares). Otras capas de bloqueo contempladas incluyen polímeros, hidrogeles, materiales compuestos de polímero/material particulado, nanotubos de carbono, grafeno o similares. En algunos casos, la capa de bloqueo puede comprender además una monocapa autoensamblada (SAM) sobre la superficie de la capa. En algunos casos, la capa de bloqueo que se somete a tratamiento cambia la manera en la que el material de máscara humedece la superficie de la capa de bloqueo (por ejemplo, la capa de bloqueo se oxida en un dispositivo de limpieza por plasma, se pule en un entorno reductor, tiene una delgada capa de polímero o carbono aplicada o similares).
El material de máscara puede comprender una gama de sólidos y líquidos que son inmiscibles (o son escasamente solubles) con el agente de grabado previsto. Los ejemplos incluyen polímeros, grasas o aceites orgánicos, de silicona o fluorados, denominados de manera colectiva “aceite fluorado”. Los aceites fluorados (o, más específicamente, perfluorados) incluyen aceites de la marca Kyrtox, por ejemplo, Krytox GPL-100, GPL-107, XHT-1000. Las grasas fluoradas (o, más específicamente, perflouradas) pueden prepararse a partir de cualquier aceite fluorado. El material de máscara puede comprender un polímero, por ejemplo, un material termoplástico. Los polímeros específicamente contemplados incluyen poli(metacrilato de metilo) (PMMA), polipropileno (PP), acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), nailon, poli(ácido láctico) (PLA), polibencimidazol (PBI), policarbonato (PC), polietersulfona (PES), polioximetileno (POM), polietereetercetona (PEEK), polieterimida (PEI), polietileno (PE) de densidades y pesos moleculares variables, poliestireno (PS), poli(cloruro de vinilo) (PVC), teflón (PTFE) o cualquier combinación de los mismos. En algunos casos, el material de máscara comprende un material termoplástico, tal como PMMA o PP.
La SAM y/o la capa de bloqueo pueden comprender un material que proporciona una interacción adecuada con el material de máscara para proporcionar acción capilar (de atracción o repulsión) entre los dos y dar como resultado las porciones expuestas sustancialmente uniformes deseadas de las puntas de la matriz de puntas. Algunas SAM y/o capas de bloqueo y materiales de máscara compatibles contemplados incluyen alcanotioles alifáticos con grasas y polímeros orgánicos, alcanotioles perfluorados con aceites de Kryotox, recubrimientos de SiO<2>con aceites de silicio.
La colada del material de máscara puede comprender recubrimiento por centrifugación, colada por vertido, recubrimiento por pulverización o colada con película. En algunos casos, el material de máscara es un sólido y la colada comprende aplicar el sólido a la matriz de puntas. En algunos casos, el material de máscara es un sólido que posteriormente se calienta o se funde para dar un estado semisólido o líquido tras la aplicación a la matriz de puntas (por ejemplo, colada con película de una lámina de polímero delgada, después fusión de la lámina para proporcionar un recubrimiento que se adapta a lo largo de la matriz de lápiz).
Al recubrir por centrifugación un líquido de fluoro-aceite sobre la matriz recubierta con oro (el oro puede modificarse con un alcanotiol perfluorado para la humectación entre el material de bloqueo y el material de máscara), el aceite tiene la capacidad de humedecer los lados de las pirámides y formar meniscos que abarcan el vértice de cada punta recubierta con oro. A pesar del peso del aceite, el efecto de la tensión superficial hace que el aceite humedezca la superficie de oro y suba por encima del nivel de líquido promedio, superando las fuerzas gravitacionales a esta escala de longitud. El aceite, como consecuencia, se fija en el vértice de cada pirámide supuestamente formando una superficie de contacto de 3 fases. Tras la aplicación de un agente de grabado de oro, el agente de grabado entra en contacto con el oro únicamente en la superficie de contacto de 3 fases (es decir, la punta de las pirámides) y comienza a disolver la capa de oro. Debido a que la capa de oro y cualquier monocapa autoensamblada posterior unida al oro es responsable de los fenómenos de humectación de superficie favorables, a medida que se disuelve el oro, la capa de aceite se retrae del vértice de cada lápiz en la matriz a lo largo de este frente de grabado de una manera uniforme. El resultado final es la capacidad de tener una uniformidad mucho mayor en la generación de aberturas de lápiz de haz a lo largo de dominios muy grandes.
Se aplica un material de máscara a la superficie de la matriz de puntas, por ejemplo, se recubre por centrifugación con una máscara líquida, tal como un fluoro-aceite. Después, se exponen las porciones expuestas de las puntas de la matriz de puntas a condiciones que permiten la retirada de la capa de bloqueo, por ejemplo, se someten a una etapa de grabado en húmedo, para proporcionar la abertura de punta de una manera más uniforme. Esta técnica aprovecha la tensión superficial entre el material de máscara y la capa de bloqueo de la matriz de puntas de tal manera que se exponen cantidades sustancialmente similares (por ejemplo, dentro del 10% o dentro del 5% o con una variación del 1%) de la punta por encima de la máscara y que pueden producir una formación de aberturas durante la etapa de formación de aberturas (por ejemplo, grabado en húmedo). La capa de bloqueo puede retirarse mediante cualquier medio adecuado para retirar la capa de bloqueo. La capa de bloqueo puede retirarse mediante grabado en húmedo, grabado por plasma, grabado por iones, grabado electroquímico/pulido. Por ejemplo, cuando la capa de bloqueo comprende un metal, el metal (por ejemplo, oro) puede retirarse mediante contacto con un agente de grabado (por ejemplo, un agente de grabado de oro). Los agentes de grabado contemplados incluyen disoluciones de agente de grabado a base de yodo, disoluciones de grabado de cianuro, agentes de grabado de base/ácido fuerte.
Pueden prepararse matrices de BPL de múltiples millones de puntas (por ejemplo, 4,84 millones de puntas en un dominio cuadrado de 4,45 cm (1,75 pulgadas) por 4,45 cm (1,75 pulgadas)) usando esta técnica que tiene una varianza de diámetro de abertura de entre el 3% y el 9%. Una matriz de puntas específica tenía un tamaño de abertura promedio global de todos los lápices que era de aproximadamente 354 nm X 266 nm con una varianza del 3% en una dimensión de la matriz de lápiz de 4,45 cm (1,75”) X 4,45 cm (1,75”) y una varianza del 9% en la segunda segundo dimensión perpendicular de la matriz de lápiz. Dependiendo del cuadrante de la matriz, los promedios locales eran de (1, figura 8, parte superior izquierda) 343 ± 63 nm X 249 ± 60 nm; (2, figura 8, parte superior derecha) 365 ± nm X 270 ± 50 nm; (3, figura 8, centro) 354 ± 51 nm X 266 ± 45 nm; (4, figura 8, parte inferior izquierda) 365 ± 52 nm X 270 ± 50 nm; y (5, figura 8, parte inferior derecha) 388 ± 47 nm X 275 ± 39 nm.
Adicionalmente, el tamaño de la característica grabada puede controlarse mediante variación de las condiciones de grabado. Por ejemplo, cambiando o bien la concentración de agente de grabado o bien el tiempo que se deja la matriz expuesta al agente de grabado, puede controlarse el tamaño de abertura en las matrices de BPL desde unos pocos cientos de nanómetros hasta varios micrómetros. En la figura 8 se muestra un ejemplo, en la que se usa una concentración de agente de grabado inferior y alta durante una cantidad de tiempo fija, dando como resultado aberturas de aproximadamente 200 nm y 800 nm, respectivamente.
Los fluoro-aceites que pueden usarse en los métodos dados a conocer incluyen polímeros, aceites y lubricantes fluorados, tales como, por ejemplo, los de Krytox. Adicionalmente, los métodos dados a conocer pueden realizarse usando un disolvente fluorado, opcionalmente en presencia de uno o más modificadores de la viscosidad para ayudar durante la etapa de recubrimiento por centrifugación. Los métodos dados a conocer también pueden realizarse con un material sólido, que se calienta durante la etapa de humectación de superficie por encima de su punto de fusión para fluir y adaptarse a la superficie, después opcionalmente se enfría para solidificarse de nuevo. Pueden usarse materiales no fluorados en los métodos dados a conocer, tales como una máscara de gel o líquido o aceite o sólido de fase orgánica, fase acuosa o fase de silicona siempre que la fase sea inmiscible con los componentes del procedimiento. Por ejemplo, en este caso, en los ejemplos, se empleó el uso de Krytox GPL con un agente de grabado de oro de base acuosa.
Litografía con lápiz de haz
La litografía con lápiz de haz (BPL) puede permitir la formación de patrones de características submicrométricas a lo largo de zonas grandes con diseño de patrones flexible, direccionabilidad de punta de lápiz selectiva y conveniente, y bajo coste de fabricación. En comparación con la fotolitografía convencional o la impresión por contacto en la que sólo pueden duplicarse patrones previamente formados (es decir, fotomáscaras), BPL puede proporcionar la flexibilidad de crear diferentes patrones controlando el movimiento de una matriz de puntas 10 sobre el sustrato y/o iluminando selectivamente una o más de las puntas de lápiz 14 en la matriz de puntas 10. Por tanto, pueden fabricarse múltiples “puntos”, por ejemplo, para obtener características arbitrarias. Este enfoque evita la necesidad de, y los costes asociados con, la fabricación de fotomáscaras en la fotolitografía convencional, permitiendo realizar de manera arbitraria diferentes tipos de estructuras sin el obstáculo de diseñar un nuevo diseño maestro mediante un procedimiento en serie obstruido por el rendimiento.
Haciendo referencia a las figuras 1A y 1B, una realización de BPL incluye generalmente poner en contacto un sustrato fotosensible, por ejemplo, un sustrato que tiene una capa fotosensible 20 recubierta sobre el mismo, con una matriz de puntas 10 e irradiar una superficie de una matriz de puntas 10 con una fuente de radiación, tal como, por ejemplo, luz UV. La matriz de puntas 10 incluye una pluralidad de puntas 14. Las puntas 14 están formadas a partir de un material que es al menos translúcido frente a la longitud de onda de la radiación destinada para su uso en la formación de patrones, por ejemplo en un intervalo de 300 nm a 600 nm, y preferiblemente las puntas 14 son transparentes frente a tal luz. Cada punta puede tener una capa de bloqueo 16 dispuesta sobre la misma, con una abertura 18 definida en la capa de bloqueo 16 y que expone el extremo de punta. La capa de bloqueo 16 sirve como capa de bloqueo de radiación 16, canalizando la radiación a través del material de la punta y fuera del extremo de punta expuesto. Las puntas 14 pueden usarse tanto para canalizar la radiación hasta una superficie en un procedimiento de litografía con sonda de barrido en paralelo masivo como para controlar uno o más parámetros tales como la distancia entre la punta y el sustrato, y el grado de deformación de punta. El control de tales parámetros puede permitir aprovechar efectos de campo cercano. En una realización, las puntas 14 son elastoméricas y deformables de manera reversible, lo cual puede permitir poner la matriz de puntas 10 en contacto con el sustrato sin dañar el sustrato o la matriz de puntas 10. Este contacto puede garantizar la generación de efectos de campo cercano.
Matriz de puntas de BPL
Haciendo referencia a las figuras 1B y 2A-2D, una realización de una matriz de puntas de BPL 10 incluye una capa de sustrato de puntas 12 (véase la figura 1B) y una pluralidad de puntas 14 (véase la figura 1B) fijada a la capa de sustrato de puntas 12. La capa de sustrato de puntas 12 y la pluralidad de puntas 14 están formadas por un polímero transparente. La capa de sustrato de puntas 12 y las puntas 14 pueden estar formadas por el mismo polímero o pueden estar formadas por polímeros diferentes. La matriz de puntas 10 incluye además una capa de bloqueo 16 recubierta sobre las paredes laterales de las puntas 14 y sobre las porciones de la capa de sustrato de puntas 12 entre puntas 14 adyacentes. Haciendo referencia a las figuras 2B y 2C, se define una abertura 18 en la capa de bloqueo 16 en el extremo de punta (por ejemplo, el extremo de contacto con la capa fotosensible 20 de cada una de las puntas 14), de tal manera que el extremo de punta de polímero transparente se expone a través de la abertura 18.
La capa de sustrato de puntas 12 puede tener cualquier grosor adecuado, por ejemplo en un intervalo de aproximadamente 50 μm a aproximadamente 5 mm, de aproximadamente 50 μm a aproximadamente 100 μm o de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 5 mm. Por ejemplo, la capa de sustrato de puntas 12 puede tener un grosor mínimo de aproximadamente 50, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000 o 5000 μm. Por ejemplo, la capa de sustrato de puntas 12 puede tener un grosor máximo de aproximadamente 50, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 2000, 3000, 4000 o 5000 μm. El grosor de la capa de sustrato de puntas puede reducirse a medida que aumenta la rigidez del polímero usado para formar la capa de sustrato de puntas. Por ejemplo, para un polímero de gel (por ejemplo, agarosa), la capa de sustrato de puntas puede tener un grosor en un intervalo de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 5 mm. Para otros polímeros más rígidos (por ejemplo, PDMS) la capa de sustrato de puntas puede tener un grosor en un intervalo de aproximadamente 50 μm a aproximadamente 100 μm, por ejemplo. El grosor combinado de la capa de sustrato de puntas 12 y las puntas 14 puede estar en el intervalo de aproximadamente 50 μm a aproximadamente 5 mm. Por ejemplo, para un polímero de gel (por ejemplo, agarosa), el grosor combinado puede ser de hasta aproximadamente 5 mm. Por ejemplo, para otros polímeros (por ejemplo, PDMS) el grosor combinado puede ser de menos de aproximadamente 200 μm, preferiblemente menos de aproximadamente 150 μm o más preferiblemente de aproximadamente 100 μm.
La capa de sustrato de puntas 12 puede estar unida a un soporte rígido transparente, por ejemplo, formado a partir de vidrio, silicio, cuarzo, material de cerámica, polímero o cualquier combinación de los mismos. El soporte rígido es preferiblemente altamente rígido y tiene una superficie altamente plana sobre la cual montar la matriz de puntas 10.
Las matrices de puntas no están en voladizo y comprenden puntas 14 que pueden diseñarse para tener cualquier forma o separación (paso) entre las mismas, según se necesite. La forma de cada punta puede ser igual o diferente de otras puntas 14 de la matriz, y preferiblemente las puntas 14 tienen una forma común. Las formas de punta contempladas incluyen esferoide, semiesferoide, toroide, poliedro, cono, cilindro y pirámide (trigonal o cuadrada). Las puntas 14 tienen una porción de base fijada a la capa de sustrato de puntas 12. La porción de base es preferiblemente más grande que la porción de extremo de punta. La porción de base puede tener una longitud de borde en un intervalo de aproximadamente 1 μm a aproximadamente 50 μm, o de aproximadamente 5 μm a aproximadamente 50 μm. Por ejemplo, la longitud de borde mínima puede ser de aproximadamente 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48 o 50 μm. Por ejemplo, la longitud de borde máxima puede ser de aproximadamente 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48 o 50 μm.
Haciendo referencia a la figura 2A, una matriz de puntas 10 preferida contiene miles de puntas 14, preferiblemente que tienen una forma piramidal. Las porciones de contacto con sustrato (extremo de punta) de las puntas 14 pueden tener, cada una, un diámetro en un intervalo de aproximadamente 50 nm a aproximadamente 1 μm. Por ejemplo, el diámetro mínimo puede ser de aproximadamente 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950 o 1000 nm. Por ejemplo, el diámetro mínimo puede ser de aproximadamente 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950 o 1000 nm. Las porciones de contacto con sustrato de las puntas 14 son preferiblemente afiladas, de modo que cada una es adecuada para formar patrones submicrométricos, por ejemplo, de menos de aproximadamente 500 nm. El filo de la punta se mide mediante su radio de curvatura. Las puntas 14 pueden tener un radio de curvatura, por ejemplo, por debajo de aproximadamente 1 μm, y puede ser de menos de aproximadamente 0,9 μm, menos de aproximadamente 0,8 μm, menos de aproximadamente 0,7 μm, menos de aproximadamente 0,6 μm, menos de aproximadamente 0,5 μm, menos de aproximadamente 0,4 μm, menos de aproximadamente 0,3 μm, menos de aproximadamente 0,2 μm, menos de aproximadamente 0,1 μm, menos de aproximadamente 90 nm, menos de aproximadamente 80 nm, menos de aproximadamente 70 nm, menos de aproximadamente 60 nm o menos de aproximadamente 50 nm.
La separación de punta a punta entre puntas 14 adyacentes (paso de puntas) puede estar en un intervalo de aproximadamente 1 μm a aproximadamente más de 10 mm, o de aproximadamente 20 μm a aproximadamente 1 mm.
Por ejemplo, la separación de punta a punta mínima puede ser de aproximadamente 1 μm, 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm,
6 μm, 7 μm, 8 μm, 9 μm, 10 μm, 15 μm, 20 μm, 25 μm, 30 μm, 35 μm, 40 μm, 45 μm, 50 μm, 55 μm, 60 μm, 65 μm,
70 μm, 75 μm, 80 μm, 85 μm, 90 μm, 95 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm,
900 μm, 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm o 10 mm. Por ejemplo, la separación de punta a punta máxima puede ser de aproximadamente 1 μm, 2 μm, 3 μm, 4 μm, 5 μm, 6 μm, 7 μm, 8 μm, 9 μm, 10 μm, 15 μm, 20 μm, 25 μm, 30 μm, 35 μm, 40 μm, 45 μm, 50 μm, 55 μm, 60 μm, 65 μm, 70 μm, 75 μm, 80 μm, 85 μm, 90 μm,
95 μm, 100 μm, 200 μm, 300 μm, 400 μm, 500 μm, 600 μm, 700 μm, 800 μm, 900 μm, 1 mm, 2 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm o 10 mm.
Las puntas 14 de la matriz de puntas 10 pueden estar diseñadas para tener cualquier grosor deseado, pero normalmente el grosor de la matriz de puntas 10 es de aproximadamente 50 nm a aproximadamente 50 μm, de aproximadamente 50 nm a aproximadamente 1 μm, de aproximadamente 10 μm a aproximadamente 50 μm, de aproximadamente 50 nm a aproximadamente 500 nm, de aproximadamente 50 nm a aproximadamente 400 nm, de aproximadamente 50 nm a aproximadamente 300 nm, de aproximadamente 50 nm a aproximadamente 200 nm o de aproximadamente 50 nm a aproximadamente 100 nm. Por ejemplo, el grosor mínimo puede ser de aproximadamente
50 nm, 60 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm, 200 nm, 300 nm, 400 nm, 500 nm, 600 nm, 700 nm, 800 nm, 900 nm, 1 μm, 5 μm, 10 μm, 15 μm, 20 μm, 25 μm, 30 μm, 35 μm, 40 μm, 45 μm o 50 μm. Por ejemplo, el grosor máximo puede ser de aproximadamente 50 nm, 60 nm, 70 nm, 80 nm, 90 nm, 100 nm, 200 nm, 300 nm, 400 nm, 500 nm, 600 nm,
700 nm, 800 nm, 900 nm, 1 μm, 5 μm, 10 μm, 15 μm, 20 μm, 25 μm, 30 μm, 35 μm, 40 μm, 45 μm o 50 μm. El grosor de la matriz de puntas 10 puede reducirse a medida que aumenta la rigidez del polímero usado para formar la capa de sustrato de puntas. Por ejemplo, para un polímero de gel (por ejemplo, agarosa), la matriz de puntas 10 puede tener un grosor en un intervalo de aproximadamente 10 μm a aproximadamente 50 μm. Para otros polímeros (por ejemplo, PDMS), por ejemplo, la matriz de puntas 10 puede tener un grosor de aproximadamente 50 nm a aproximadamente 1 μm. Tal como se usa en el presente documento, el grosor de la matriz de puntas 10 se refiere a la distancia desde el extremo de punta hasta el extremo de base de una punta. Las puntas 14 pueden estar dispuestas de manera aleatoria o en un patrón periódico regular (por ejemplo, en columnas y filas, en un patrón circular o similares).
La capa de bloqueo 16 en las paredes laterales de punta de polímero sirve como capa de bloqueo de radiación 16, permitiendo que la radiación iluminada sobre una superficie del capa de sustrato opuesta a la superficie en la que están fijadas las puntas 14 se emita únicamente a través del extremo de punta expuesto por la abertura 18 definida en la capa de bloqueo 16. Tal como se muestra en la figura 1A, la exposición de un sustrato previamente recubierto con una capa de material sensible 20 a la radiación canalizada a través de los extremos de punta 18 de la matriz de puntas 10 puede permitir la formación de un único punto por cada punta para cada exposición. La capa de bloqueo 16 puede estar formada por cualquier material adecuado para bloquear (por ejemplo, reflejar) un tipo de radiación usada en el procedimiento de litografía. Por ejemplo, la capa de bloqueo 16 puede ser un metal, tal como oro, cuando se usa con luz UV. Otras capas de bloqueo adecuadas incluyen, pero no se limitan a, oro, cromo, titanio, plata, cobre, níquel, silicio, aluminio, polímeros y moléculas orgánicas opacas y combinaciones de los mismos. La capa de bloqueo 16 puede tener cualquier grosor adecuado, por ejemplo en un intervalo de aproximadamente 40 nm a aproximadamente
500 nm. Por ejemplo, el grosor mínimo puede ser de aproximadamente 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95,
100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 o 500 nm. Por ejemplo, el grosor máximo puede ser de aproximadamente 40,
45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 o 500 nm.
Los materiales poliméricos adecuados para su uso en la matriz de puntas 10 pueden tener estructuras principales lineales o ramificadas y pueden estar reticulados o no reticulados, dependiendo del polímero particular y del grado de compresibilidad deseado para la punta. Los agentes de reticulación se refieren a monómeros multifuncionales que pueden formar dos o más enlaces covalentes entre moléculas de polímero. Los ejemplos no limitativos de agentes de reticulación incluyen aquellos tales como trimetacrilato de trimetilolpropano (TMPTMa ), divinilbenceno, compuestos di-epoxídicos, compuestos tri-epoxídicos, compuestos tetra-epoxídicos, di-vinil éteres, tri-vinil éteres, tetra-vinil éteres y combinaciones de los mismos.
Pueden usarse polímeros termoplásticos o termoendurecibles, al igual que elastómeros reticulados. En general, los polímeros pueden ser porosos y/o amorfos. Se contempla una variedad de materiales poliméricos elastoméricos, incluyendo polímeros de las clases generales de polímeros de silicona y polímeros epoxídicos. Pueden usarse polímeros que tienen bajas temperaturas de transición vítrea tales como, por ejemplo, por debajo de 25°C o más preferiblemente por debajo de -50°C. Pueden usarse diglicidil éteres de bisfenol A, además de compuestos basados en amina aromática, triazina y estructuras principales cicloalifáticas. Otro ejemplo incluye polímeros de novolaca. Otros polímeros elastoméricos contemplados incluyen metilclorosilanos, etilclorosilanos y fenilclorosilanos, polidimetilsiloxano (PDMS). Otros materiales incluyen polietileno, poliestireno, polibutadieno, poliuretano, poliisopreno, caucho poliacrílico, caucho de fluorosilicona y fluoroelastómeros.
Pueden encontrarse ejemplos adicionales de polímeros adecuados que pueden usarse para formar una punta en la patente estadounidense n.° 5.776.748; la patente estadounidense n.° 6.596.346; y la patente estadounidense n.° 6.500.549. Otros polímeros adecuados incluyen los dados a conocer por Hcet al.,Langmuir 2003, 19, 6982-6986; Donzelet al.,Adv. Mater. 2001, 13, 1164-1167; y Martinet al.,Langmuir, 1998, 14-15, 3791-3795. Pueden modificarse polímeros hidrófobos tales como polidimetilsiloxano, o bien químicamente o bien físicamente, por ejemplo, mediante exposición a una disolución de un oxidante fuerte o a un plasma de oxígeno.
El polímero de la matriz de puntas 10 puede ser un gel de polímero. El polímero de gel puede comprender cualquier gel adecuado, incluyendo hidrogeles y organogeles. Por ejemplo, el gel de polímero puede ser un hidrogel de silicio, un gel de polisacárido ramificado, un gel de polisacárido no ramificado, un gel de poliacrilamida, un gel de poli(óxido de etileno), un gel de poli(óxido de etileno) reticulado, un gel de poli(ácido 2-acrilamido-2-metil-1-propanosulfónico) (poliAMPS), un gel de polivinilpirrolidona, un gel de polivinilpirrolidona reticulado, un gel de metilcelulosa, un gel de hialuronano y combinaciones de los mismos. Por ejemplo, el gel de polímero puede ser un gel de agarosa. En peso, los geles son principalmente líquidos, por ejemplo el gel puede ser líquido en más del 95%, pero se comportan como un sólido debido a la presencia de una red reticulada dentro del líquido.
El material usado para formar la matriz de puntas 10 tiene un módulo de compresión y dureza de superficie adecuados para evitar el derrumbe de la punta durante el contacto con la superficie, pero un módulo demasiado alto y una dureza de superficie demasiado grande pueden conducir a un material quebradizo que no puede adaptarse y ajustarse a una superficie de sustrato durante la exposición. Tal como se da a conocer en Schmid,et al.,Macromolecules, 33:3042 (2000), los prepolímeros de vinilo e hidrosilano pueden adaptarse a medida para proporcionar polímeros de diferentes módulos y durezas de superficie. Por tanto, en otro tipo de realización, el polímero puede ser una mezcla de prepolímeros de vinilo e hidrosilano, en la que la razón en peso de prepolímero de vinilo con respecto a agente de reticulación de hidrosilano es de aproximadamente 5:1 a aproximadamente 20:1, de aproximadamente 7:1 a aproximadamente 15:1 o de aproximadamente 8:1 a aproximadamente 12:1.
El material usado para formar la matriz de puntas 10 tendrá preferiblemente una dureza de superficie de aproximadamente el 0,2% a aproximadamente el 3,5% del vidrio, según se mide mediante la resistencia de una superficie a la penetración por una esfera dura con un diámetro de 1 mm, en comparación con la resistencia de una superficie de vidrio (tal como se describe en Schmid,et al.,Macromolecules, 33:3042 (2000) en la pág. 3044). Opcionalmente, la dureza de superficie puede ser de aproximadamente el 0,3% a aproximadamente el 3,3%, de aproximadamente el 0,4% a aproximadamente el 3,2%, de aproximadamente el 0,5% a aproximadamente el 3,0% o de aproximadamente el 0,7% a aproximadamente el 2,7% del vidrio. Los polímeros de la matriz de puntas 10 pueden tener un módulo de compresión de aproximadamente 10 MPa a aproximadamente 300 MPa. La matriz de puntas 10 comprende preferiblemente un polímero compresible que es hookeano a presiones de aproximadamente 10 MPa a aproximadamente 300 MPa. La relación lineal entre la presión ejercida sobre la matriz de puntas 10 y el tamaño de característica permite el control del campo cercano y el tamaño de característica usando los métodos y matrices de puntas dados a conocer (véase la figura 2B).
Formación de matriz de puntas de BPL
La porción de puntas de las matrices de puntas puede realizarse con un diseño maestro preparado mediante fotolitografía convencional y grabado químico en húmedo posterior. El moldeo puede diseñarse por ingeniería para contener tantas puntas 14 dispuestas de cualquier amanera deseada. Las puntas 14 de la matriz de puntas 10 pueden estar en cualquier número deseado, y los números contemplados de puntas 14 incluyen aproximadamente de 1000 puntas 14 a aproximadamente 15 millones de puntas o más. El número de puntas 14 de la matriz de puntas 10 puede ser de más de aproximadamente 1 millón, más de aproximadamente 2 millones, más de aproximadamente 3 millones, más de aproximadamente 4 millones, más de 5 millones de puntas 14, más de 6 millones, más de 7 millones, más de 8 millones, más de 9 millones, más de 10 millones, más de 11 millones, más de 12 millones, más de 13 millones, más de 14 millones o más de 15 millones de puntas.
Opcionalmente, las puntas 14 pueden limpiarse, por ejemplo, usando plasma de oxígeno, antes de recubrirse con la capa de bloqueo 16. La capa de bloqueo 16 puede disponerse sobre las puntas 14 mediante cualquier procedimiento adecuado, incluyendo recubrimiento, por ejemplo, recubrimiento por centrifugación, de las puntas 14 con la capa de bloqueo 16.
Puede formarse una abertura 18 en la capa de bloqueo 16 mediante cualquier método adecuado, incluyendo, por ejemplo, métodos de haz de iones focalizados (FIB) (figura 2E) o usando un método de desprendimiento. El método de desprendimiento puede ser un método de desprendimiento en seco. Haciendo referencia a la figura 3B, un enfoque adecuado incluye aplicar un adhesivo 22, tal como poli(metacrilato de metilo) (PMMA), encima de la capa de bloqueo 16 de la matriz de puntas 10, y retirar una porción del material de adhesivo 22 dispuesto en el extremo de contacto con sustrato de las puntas 14 poniendo en contacto la matriz de puntas 10 con una superficie limpia y plana, por ejemplo una superficie de vidrio. Entonces pueden sumergirse las puntas 14 en una disolución de grabado para retirar la porción expuesta de la capa de bloqueo 16 para formar la abertura 18 y exponer el material de la punta, por ejemplo el polímero transparente. El material de adhesivo 22 restante protege las superficies cubiertas de la capa de bloqueo 16 frente al grabado durante la etapa de grabado. El adhesivo puede ser, por ejemplo, PMMA, polietilenglicol (p Eg ), poliacrilonitrilo y combinaciones de los mismos.
Alternativamente, haciendo referencia a la figura 3A, puede usarse un enfoque de contacto simple en el que una matriz de puntas 10 que tiene la capa de bloqueo 16 se pone en contacto con un portaobjetos de vidrio u otra superficie recubierta con un material de adhesivo 22, tal como PMMA. Otros materiales de adhesivo 22 adecuados incluyen, por ejemplo, PMMA, PEG, poliacrilonitrilo y combinaciones de los mismos. Tras la retirada de la punta de lápiz a partir de la superficie recubierta con el material de adhesivo 22, el material de adhesivo 22 retira la porción en contacto de la capa de bloqueo 16, definiendo de ese modo una abertura 18 y exponiendo el material de punta, por ejemplo el polímero transparente.
En cualquiera de los métodos de formación de aberturas 18 anteriormente descritos, el tamaño de la abertura 18 formada puede controlarse aplicando diferentes fuerzas externas en el lado posterior de la matriz de puntas de BPL 10. Como resultado de la flexibilidad de las puntas elastoméricas 14, la aplicación de fuerza sobre el lado posterior de la matriz de puntas de BPL 10 puede usarse para controlar la zona de contacto entre las puntas 14 y la superficie de material de adhesivo 22. Haciendo referencia a la figura 3A, la matriz de puntas de BPL 10 puede incluir puntas piramidales 14, estando cada punta en forma de pirámide cubierta por una capa de bloqueo de oro 16 que tiene una pequeña abertura 18 definida en la capa de bloqueo 16 en el mismo extremo de la punta. El tamaño de la abertura 18 no cambia significativamente de punta a punta. Por ejemplo, el tamaño de la abertura 18 puede variar en menos de aproximadamente el 10% de punta a punta. El tamaño de la abertura 18 puede ajustarse a medida a lo largo de los intervalos de 200 nm a de 1 a 10 μm, por ejemplo, controlando la fuerza de contacto. Por ejemplo, la abertura 18 puede tener un diámetro en un intervalo de aproximadamente 5 nm a aproximadamente 5 μm, de aproximadamente 30 nm a aproximadamente 500 nm o de aproximadamente 200 nm a aproximadamente 5 μm. Por ejemplo, el diámetro de abertura 18 mínimo puede ser de aproximadamente 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000, 4500 o 5000 nm. Por ejemplo, el diámetro de abertura 18 máximo puede ser de aproximadamente 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000, 4500 o 5000 nm. Opcionalmente, la fuerza de contacto puede estar en un intervalo de aproximadamente 0,002 N a<aproximadamente 0,2 N para una matriz de lápiz de 1 cm>2<.>
Por ejemplo, una matriz de PDMS de puntas en forma de pirámide 14 puede fabricarse mediante métodos conocidos (17, 20). Por ejemplo, cada punta de pirámide puede tener una base cuadrada con una longitud de borde de varias decenas de μm y puede llegar hasta una punta que tiene un diámetro de punta de aproximadamente 100 nm. Entonces puede limpiarse toda la matriz, incluyendo las puntas 14, por ejemplo, mediante plasma de oxígeno y cubrirse con una capa de bloqueo 16 (por ejemplo de oro), mediante un método de evaporación térmica, por ejemplo. El recubrimiento puede incluir, por ejemplo, una capa de oro que tiene aproximadamente 80 nm de grosor con una capa de adhesión de Ti de aproximadamente 5 nm de grosor. Después se pone la matriz de puntas 10 en contacto con un portaobjetos de vidrio recubierto con PMMA, un material de adhesivo 22, que posteriormente retira la capa de Au/Ti a partir de las puntas de PDMS 14 y expone el PDMS transparente subyacente.
Superficies en las que van a formarse patrones
Las superficies en las que van a formarse patrones mediante BPL pueden incluir cualquier sustrato adecuado, y preferiblemente uno que puede verse ventajosamente afectado por la exposición a radiación. Por ejemplo, el sustrato puede ser fotosensible o puede incluir una capa fotosensible 20. Por ejemplo, el sustrato fotosensible o la capa fotosensible 20 puede ser una capa de material sensible. La capa de material sensible puede ser cualquier material sensible conocido, por ejemplo SHIPLEY1805 (MicroChem Inc.). Otros materiales sensibles adecuados incluyen, pero no se limitan a, Shipley1813 (MicroChem Inc.), Shipley1830 (MicroChem Inc.), PHOTORESIST AZ1518 (MicroChemicals, Alemania), PHOTORESIST AZ5214 (MicroChemicals, Alemania), SU-8 y combinaciones de los mismos. Otros ejemplos de materiales fotosensibles incluyen, pero no se limitan a, cristales líquidos y metales. Por ejemplos, el sustrato puede incluir sales de metales que pueden reducirse cuando se exponen a la radiación. Los sustratos adecuados para su uso en métodos dados a conocer en el presente documento incluyen, pero no se limitan a, metales, aleaciones, materiales compuestos, materiales cristalinos, materiales amorfos, conductores, semiconductores, materiales ópticos, fibras, materiales inorgánicos, vidrios, materiales cerámicos (por ejemplo, óxidos de metal, nitruros de metal, siliciuros de metal y combinaciones de los mismos), zeolitas, polímeros, plásticos, materiales orgánicos, minerales, biomateriales, tejido vivo, hueso y materiales laminados y combinaciones de los mismos. El sustrato puede estar en forma de películas, películas delgadas, láminas y combinaciones de las mismas. Un sustrato puede comprender un semiconductor incluyendo, pero sin limitarse a, uno o más de: silicio cristalino, silicio policristalino, silicio amorfo, silicio con dopaje tipo p, silicio con dopaje tipo n, óxido de silicio, silicio-germanio, germanio, arseniuro de galio, arseniuro-fosfuro de galio, óxido de indio y estaño, grafeno y combinaciones de los mismos. Un sustrato puede comprender un vidrio incluyendo, pero sin limitarse a, uno o más de vidrio de sílice sin dopar(SiO<2>), vidrio de sílice fluorado, vidrio de borosilicato, vidrio de borofosforosilicato, vidrio de organosilicato, vidrio de organosilicato poroso y combinaciones de los mismos. El sustrato puede ser un sustrato no plano, incluyendo, pero sin limitarse a, uno o más de carbono pirolítico, material compuesto de carbono-carbono reforzado, una resina fenólica de carbono y combinaciones de los mismos. Un sustrato puede comprender un material cerámico incluyendo, pero sin limitarse a, uno o más de carburo de silicio, carburo de silicio hidrogenado, nitruro de silicio, carbonitruro de silicio, oxinitruro de silicio, oxicarburo de silicio, aislamiento de superficie reutilizable de alta temperatura, baldosas de aislamiento de material compuesto refractario fibroso, aislamiento fibroso de una pieza endurecido, aislamiento de superficie reutilizable de baja temperatura, aislamiento de superficie reutilizable avanzado y combinaciones de los mismos. Un sustrato puede comprender un material flexible, incluyendo, pero sin limitarse a, uno o más de: un plástico, un metal, un material compuesto de los mismos, un material laminado de los mismos, una película delgada de los mismos, una lámina de los mismos y combinaciones de los mismos.
El sustrato fotosensible o la capa fotosensible 20 puede tener cualquier grosor adecuado, por ejemplo en un intervalo de aproximadamente 100 nm a aproximadamente 5000 nm. Por ejemplo, el grosor mínimo de sustrato fotosensible o capa fotosensible 20 puede ser de aproximadamente 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 o 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000, 4500 o 5000 nm. Por ejemplo, el grosor máximo de sustrato fotosensible o capa fotosensible 20 puede ser de aproximadamente 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450 o 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000, 4500 o 5000 nm. El diámetro de las marcas formadas por la matriz de puntas 10 puede modularse modificando el material sensible usado y/o el grosor del sustrato fotosensible o la capa fotosensible 20. Por ejemplo, en las mismas condiciones de radiación, una capa fotosensible más gruesa puede dar como resultado marcas que tienen diámetros más grandes. A un grosor de capa fotosensible constante, un aumento de la intensidad de radiación puede dar como resultado marcas que tienen diámetros más grandes.
Formación de patrones
Puede realizarse BPL usando cualquier plataforma adecuada, por ejemplo, una plataforma de Park AFM (XEP, Park Systems Co., Suwon, Corea) equipada con una fuente de luz de halógeno. Otro ejemplo de BPLA, puede usarse un microscopio de Zeiss con una fuente de luz que tiene una longitud de onda en un intervalo de aproximadamente 360 nm a aproximadamente 450 nm. El movimiento de la matriz de puntas 10 cuando se usa el microscopio de Zeiss puede controlarse, por ejemplo, mediante la platina del microscopio.
Haciendo de nuevo referencia a las figuras 1A y 1B, en una realización del método, se pone una matriz de puntas 10 de polímero transparente en contacto con una capa fotosensible 20, por ejemplo, material fotosensible SHIPLEY1805 (MicroChem Inc.), seguido por exposición (por ejemplo iluminación) de la superficie superior (la capa de sustrato) de la matriz de puntas 10 a una fuente de radiación. Como resultado de que la capa de bloqueo 16 bloquea la radiación (por ejemplo, mediante reflexión), la radiación se transmite a través del polímero transparente y sale por la porción del polímero transparente expuesta por la abertura 18 (es decir, el extremo de punta). Históricamente, la fotolitografía ha usado luz ultravioleta procedente de lámparas de descarga de gas que usan mercurio, algunas veces en combinación con gases nobles tales como xenón. Estas lámparas producen luz a lo largo de un amplio espectro con varios picos intensos en el rango ultravioleta. Este espectro se filtra para seleccionar una única línea espectral, por ejemplo la “línea g” (436 nm) o la “ línea i” (365 nm). Más recientemente, la litografía ha pasado al “ultravioleta profundo”, por ejemplo a longitudes de onda por debajo de 300 nm, que puede producirse mediante láseres de excímero. El fluoruro de kriptón produce una línea espectral de 248 nm y el fluoruro de argón una línea de 193 nm. En principio, el tipo de radiación usada con el presente aparato y métodos no está limitada. Una consideración práctica es la compatibilidad con los materiales de la matriz de lápiz. Se prefiere la radiación en el intervalo de longitud de onda de aproximadamente 300 nm a aproximadamente 600 nm, opcionalmente de 380 nm a 420 nm, por ejemplo de aproximadamente 365 nm, aproximadamente 400 nm o aproximadamente 436 nm. Por ejemplo, la radiación puede tener opcionalmente una longitud de onda mínima de aproximadamente 300, 350, 400, 450, 500, 550 o 600 nm. Por ejemplo, la radiación puede tener opcionalmente una longitud de onda máxima de aproximadamente 300, 350, 400, 450, 500, 550 o 600 nm.
La capa fotosensible 20 puede exponerse a la radiación transmitida a través de la punta de polímero durante cualquier tiempo adecuado, por ejemplo en un intervalo de aproximadamente 1 segundo a aproximadamente 1 minuto. Por ejemplo, el tiempo de exposición mínimo puede ser de aproximadamente 1, 2, 3, 4, 5,6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50 o 60 segundos. Por ejemplo, el tiempo de exposición máximo puede ser de aproximadamente 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50 o 60 segundos.
La matriz de puntas 10 y/o el sustrato pueden moverse durante la formación de patrones para formar las marcas deseadas. Por ejemplo, en una realización, se mueve la matriz de puntas 10 mientras se mantiene el sustrato estacionario. En otra realización, se mantiene la matriz de puntas 10 estacionaria mientras se mueve el sustrato. En aún otra realización, se mueven tanto la matriz de puntas 10 como el sustrato.
El método puede incluir además revelar la capa fotosensible 20, por ejemplo mediante cualquier procedimiento adecuado conocido en la técnica. Por ejemplo, cuando se usa una capa de material sensible, la capa de material sensible expuesta puede revelarse mediante una exposición durante aproximadamente 30 segundos en MF319 (Rohm & Haas Electronic Materials LLC). La capa de material sensible puede ser un material sensible positivo o un material sensible negativo. Si se usa una capa de material sensible positivo, el revelado de la capa de material sensible 20 retira la porción expuesta de la capa de material sensible. Si se usa una capa de material sensible negativo, el revelado de la capa de material sensible retira la porción no expuesta de la capa de material sensible. Opcionalmente, el método puede incluir además depositar una capa de formación de patrones sobre la superficie de sustrato tras la exposición seguido por el desprendimiento de la capa de material sensible para formar de ese modo la capa de formación de patrones para dar las marcas impresas sobre la capa de material sensible mediante BPL. La capa de formación de patrones puede ser un metal, por ejemplo, y puede depositarse, por ejemplo, mediante evaporación térmica. El desprendimiento del material sensible puede realizarse usando, por ejemplo, acetona.
Haciendo referencia a las figuras 4B y 4C, cuando se usan matrices en 2D a gran escala de puntas de BPL (15.000 lápices por cm2), puede usarse BPL para realizar una litografía de muy alto rendimiento, dando lugar a miles de patrones producidos en paralelo a la vez. Los patrones pueden ser iguales, por ejemplo usando una matriz de puntas 10 uniforme. Como alternativa, al menos algunos de los patrones pueden diferir unos de otros, por ejemplo usando una matriz de puntas 10 que está enmascarada de manera no uniforme y un desplazamiento lateral de la matriz de puntas 10 mientras se forman patrones que supera la dimensión de paso de puntas. La figura 4D ilustra una matriz de puntos uniforme formada mediante una matriz de puntas de lápiz de haz 10 que tiene aberturas formadas mediante FIB usando una fuente de luz de halógeno de aproximadamente 400 nm y una capa de material sensible 20 de 40 nm de grosor. El diámetro de abertura 18 era de 50 ± 5 nm. Tras la evaporación de cromo y el desprendimiento de material sensible, se generaron características de puntos de cromo con diámetros de 111 ±11 nm. Este tamaño de característica está por debajo del límite de difracción de la fuente de luz.
Otro factor que contribuye a la resolución de BPL es el tamaño de abertura de punta 18, que controla la zona del material sensible que se expone a luz a partir de la punta. Haciendo referencia a la figura 4A, con una fuente de luz de UV cercano o luz de halógeno y condiciones de fotolitografía convencionales, pueden crearse tamaños de punto próximos al, y por debajo del, límite de difracción de luz, de aproximadamente 200 nm (figura 4A, recuadro). El patrón de puntos de la figura 4<a>se generó usando una radiación que tenía una longitud de onda de aproximadamente 380 nm a aproximadamente 420 nm. Sin pretender limitarse a ninguna teoría particular, se cree que este tamaño de característica pequeño puede atribuirse a efectos de campo cercano en el punto de contacto entre la punta y la superficie. Aunque la abertura 18 usada para crear los puntos de la figura 4A es de 500 nm, la zona de contacto es mucho más pequeña, actuando como tubo de luz. Una optimización adicional de las condiciones de fotolitografía puede incluir, por ejemplo, usar iluminación de UV profundo, capas de material sensible más delgadas y materiales sensibles de alta resolución, que pueden mejorar la resolución de BPL hasta el intervalo inferior a 100 nm.
Pueden producirse grandes matrices de puntos simultáneamente moviendo la matriz de la superficie con una plataforma piezoeléctrica mientras se ilumina la matriz de puntas 10 desde el lado posterior de las puntas 14, por ejemplo, a través de la capa de sustrato de puntas 12. Tal como se muestra en las figuras 4B y 4C, pueden generarse matrices de puntos de oro de 10X10 con una separación de características de 6 μm. Las matrices de puntos se generaron usando el 90% de la intensidad de luz de potencia máxima, un tiempo de exposición de 20 segundos. Las características tienen un diámetro de 750 ± 80 nm. La radiación puede mantenerse activada durante todo el procedimiento de formación de patrones. Por consiguiente, el movimiento lateral y vertical de la matriz de puntas 10 se realiza rápidamente para exponer de manera mínima las zonas de material sensible que no se pretende someter a formación de patrones. Por ejemplo, el movimiento de la matriz de puntas 10 a lo largo de la muestra puede realizarse en un intervalo de aproximadamente 10 μm/s a aproximadamente 100 μm/s. Por ejemplo, la tasa de movimiento mínima de la matriz de puntas 10 a lo largo del sustrato puede ser de aproximadamente 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 o 100 μm/s. Por ejemplo, la tasa de movimiento máxima de la matriz de puntas 10 a lo largo del sustrato puede ser de aproximadamente 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 o 100 μm/s. Usando una matriz de puntas 10 que tiene 15.000 puntas 14, pueden generarse simultáneamente 15.000 patrones en aproximadamente 30 minutos (para un total de 1,5 millones de características).
Tal como se muestra en las figuras 5A y 5B, se usó BPL para crear 15.000 copias de un patrón del perfil de Chicago compuesto por 182 puntos (figura 5A). La matriz de puntas 10 usada para crear el patrón tenía aberturas con 500 nm de diámetro. Estas estructuras se crearon manteniendo la matriz de lápiz en cada punto durante aproximadamente 20 s y desplazándose entre puntos a una velocidad de 60 μm/s. Los puntos tienen 450 ± 70 nm de diámetro y una separación de 600 nm (figura 5B).
Las puntas 14 individuales dentro de una matriz de BPL pueden direccionarse mediante iluminación selectiva. Por ejemplo, la formación de patrones puede lograrse con la iluminación de menos que la totalidad de las puntas 14 en la matriz, por ejemplo con una o una pluralidad seleccionada de las puntas 14 en la matriz de puntas 10. La iluminación selectiva de las puntas 14 puede realizarse, por ejemplo, enfocando selectivamente luz a través de las bases microscópicas cada punta. La matriz de puntas 10 también puede incluir uno o más moduladores de luz espaciales que pueden bloquear ciertas puntas 14 frente a la exposición a la luz. Los moduladores de luz espaciales pueden ser estáticos y/o controlables de manera dinámica. Por ejemplo, los moduladores de luz espaciales pueden ser obturadores. Los moduladores de luz espaciales pueden estar formados usando una variedad de materiales, incluyendo, por ejemplo, cristales líquidos. Los moduladores de luz espaciales pueden ser, por ejemplo, una máscara, que no puede controlarse de manera dinámica. Los moduladores de luz espaciales pueden colocarse o formarse como parte de la capa de sustrato de puntas 12. Dado que la base de las puntas 14 tiene longitudes de borde del orden de micrómetros, no es necesario crear los moduladores de luz espaciales a escala nanométrica con el fin de dar como resultado marcas de tamaño submicrométrico. En vez de eso, es la canalización de la radiación a través del polímero transparente y la abertura 18 lo que permite la formación de patrones submicrométricos. La direccionabilidad de punta ha supuesto un desafío principal para métodos de SPL. Con las matrices pasivas, simplemente se logra la duplicación (cada punta hace exactamente lo mismo que las otras puntas 14). Se han evaluado muchos métodos diferentes de accionamiento con satisfacción limitada, especialmente cuando el principal objetivo es la litografía. Se ha estudiado la totalidad de accionamiento térmico, mecánico, eléctrico y magnético. Con BPL, puede usarse la radiación como método conveniente para lograr direccionabilidad multiplexada de cada punta dentro de una matriz compleja y grande.
Por ejemplo, puede tomarse la matriz de puntas 10 y usar una fotomáscara, por ejemplo, una fotomáscara de Cr, para cubrir todas las bases de pirámide que se desea desactivar en un experimento de BPL. Con iluminación homogénea, puede usarse cada punta activa en la matriz para fabricar patrones arbitrarios repetidos. Cuando se iluminó la fuente de radiación sobre puntas de BPL 14 seleccionadas, sólo las puntas 14 sometidas a iluminación pueden canalizar energía al sustrato y exponer la capa de material sensible, mientras que no se produjo ningún patrón a partir de otra zona sin iluminación, aunque todas las puntas 14 entraron en contacto con el sustrato simultáneamente (figura 4B). Este enfoque permite dos niveles ortogonales de control, usando iluminación selectiva para la atenuación de puntas y el movimiento de puntas. Al acoplarse con el modulador de luz espacial, cada punta puede direccionarse individualmente para fabricar diferentes patrones. Por ejemplo, puede iluminarse selectivamente una porción de las puntas 14 en una matriz de puntas 10 y puede formarse un primer patrón. Entonces puede desplazarse la matriz de puntas 10 y puede formarse un segundo patrón. Puede desplazarse la matriz de puntas 10, por ejemplo, una distancia al menos igual al paso de puntas para formar con la segunda etapa de formación de patrones una variedad de patrones diferentes sobre el sustrato. Por ejemplo, como resultado de la iluminación selectiva de las puntas 14, regiones del sustrato incluirán únicamente el primer patrón, únicamente el segundo patrón o una combinación de ambos patrones.
El tamaño de las características que pueden formarse como patrones oscila entre inferior a 100 nm y 1 mm o más, y puede controlarse alterando el tiempo de exposición y/o la presión de contacto de la matriz de puntas 10.
Las matrices de puntas de BPL pueden mostrar una dependencia de la presión que resulta de la naturaleza compresible del polímero usado para formar la matriz de puntas 10. De hecho, puede hacerse que las puntas 14 microscópicas, preferiblemente piramidales, se deformen cantidades sucesivamente crecientes de presión aplicada, que puede controlarse simplemente extendiendo el material piezoeléctrico en la dirección vertical (z-piezoeléctrica). La deformación controlada de la matriz de puntas 10 puede usarse como variable ajustable, permitiendo controlar la zona de contacto de punta-sustrato y el tamaño de característica resultante. La presión del contacto puede controlarse mediante la dirección z-piezoeléctrica de un dispositivo de barrido piezoeléctrico. Cuanta más presión (o fuerza) se ejerce sobre la matriz de puntas 10, mayor es el tamaño de característica. Por tanto, cualquier combinación de tiempo de contacto y fuerza/presión de contacto puede proporcionar medios para la formación de un tamaño de característica de desde aproximadamente 30 nm hasta aproximadamente 1 mm o mayor. Dentro del intervalo de presión permitido por la extensión z-piezoeléctrica de aproximadamente 5 a aproximadamente 25 μm, puede observarse una relación lineal entre la extensión piezoeléctrica y el tamaño de característica a un tiempo de contacto fijo de 1 s. La capa de sustrato de las matrices de puntas puede deformarse antes de producirse la deformación de las puntas 14, lo cual puede ofrecer una amortiguación que proporciona tolerancia adicional al poner todas las puntas 14 en contacto con la superficie sin deformación de punta y cambiando significativamente el tamaño de característica previsto. La presión de contacto de la matriz de puntas 10 puede ser de aproximadamente 10 MPa a aproximadamente 300 MPa.
A presiones de contacto muy bajas, tales como presiones de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 0,1 g/cm2 para los materiales preferidos descritos en el presente documento, el tamaño de característica de las marcas resultantes es independiente de la presión de contacto, lo cual permite nivelar la matriz de puntas 10 sobre la superficie de sustrato sin cambiar el tamaño de característica de las marcas. Tales bajas presiones pueden lograrse mediante extensiones de 0,5 μm o menos de la dirección z-piezoeléctrica de un dispositivo de barrido piezoeléctrico en el que está montada una matriz de puntas 10, y pueden aplicarse presiones de aproximadamente 0,01 g/cm2 a aproximadamente 0,1 g/cm2 mediante extensiones z-piezoeléctricas de menos de 0,5 μm. Este intervalo de presión de “amortiguación” permite manipular la matriz de puntas 10, el sustrato o ambos para realizar un contacto inicial entre las puntas 14 y la superficie de sustrato sin comprimir las puntas 14, y después usar el grado de compresión de las puntas 14 (observado mediante cambios en la reflexión de la luz a partir de las superficies interiores de las puntas 14) para lograr un grado de contacto uniforme entre las puntas 14 y la superficie de sustrato. Esta capacidad de nivelación es importante, ya que un contacto no uniforme de las puntas 14 de la matriz de puntas 10 puede conducir a marcas no uniformes. Dado el gran número de puntas 14 de la matriz de puntas 10 (por ejemplo, 11 millones en un ejemplo proporcionado en el presente documento) y su pequeño tamaño, como cuestión práctica puede ser difícil o imposible conocer categóricamente si todas las puntas 14 están en contacto con la superficie. Por ejemplo, un defecto en una punta o la superficie de sustrato, o una irregularidad en una superficie de sustrato, puede dar como resultado que una única punta no entre en contacto mientras que todas las demás puntas 14 están en contacto uniforme. Por tanto, los métodos dados a conocer proporcionan que al menos sustancialmente todas las puntas 14 estén en contacto con la superficie de sustrato (por ejemplo, hasta el grado detectable). Por ejemplo, al menos el 90%, al menos el 95%, al menos el 96%, al menos el 97%, al menos el 98% o al menos el 99% de las puntas 14 estarán en contacto con la superficie de sustrato.
La nivelación de la matriz de puntas 10 y la superficie de sustrato una con respecto a la otra puede verse ayudada por la naturaleza transparente, o al menos translúcida, de la matriz de puntas 10 y la capa de sustrato de puntas 12, que permiten la detección de un cambio en la reflexión de la luz que se dirige desde la parte superior de la matriz de puntas 10 (es decir, detrás de la base de las puntas 14 y el sustrato común) atravesando hasta la superficie de sustrato. La intensidad de luz reflejada a partir de las puntas 14 de la matriz de puntas 10 aumenta tras el contacto con la superficie de sustrato (por ejemplo, las superficies internas de la matriz de puntas 10 reflejan la luz de manera diferente tras el contacto). Observando el cambio en la reflexión de la luz en cada punta, puede ajustarse la matriz de puntas 10 y/o la superficie de sustrato para realizar el contacto de sustancialmente todas o todas las puntas 14 de la matriz de puntas 10 con la superficie de sustrato. Por tanto, la matriz de puntas 10 y el sustrato común son preferiblemente translúcidos o transparentes para permitir observar el cambio en la reflexión de la luz de las puntas 14 tras el contacto con la superficie de sustrato. Asimismo, cualquier material de refuerzo rígido en el que esté montada la matriz de puntas 10 también es preferiblemente al menos transparente o translúcido.
El tiempo de contacto para las puntas 14 puede ser de desde aproximadamente 0,001 segundos hasta aproximadamente 60 segundos. Por ejemplo, el tiempo de contacto mínimo puede ser de aproximadamente 0,001, 0,01, 0,1, 1, 10, 20, 30, 40, 50 o 60 segundos. Por ejemplo, el tiempo de contacto máximo puede ser de aproximadamente 0,001, 0,01, 0,1, 1, 10, 20, 30, 40, 50 o 60 segundos. La fuerza de contacto puede controlarse alterando la dirección z-piezoeléctrica del dispositivo de barrido piezoeléctrico o mediante otros medios que permiten una aplicación controlada de fuerza a través de la matriz de puntas 10.
La superficie de sustrato puede ponerse en contacto con una matriz de puntas 10 una pluralidad de veces, en la que la matriz de puntas 10, la superficie de sustrato o ambas se mueven para permitir poner en contacto diferentes porciones de la superficie de sustrato. El tiempo y la presión de cada etapa de contacto pueden ser iguales o diferentes, dependiendo del patrón deseado. La forma de las marcas o patrones no tiene ninguna limitación práctica, y puede incluir puntos, líneas (por ejemplo, rectas o curvas, formadas a partir de puntos individuales o de manera continua), un patrón previamente seleccionado o cualquier combinación de los mismos.
Las marcas resultantes de los métodos dados a conocer tienen un alto grado de semejanza y, por tanto, son uniformes o sustancialmente uniformes en cuanto al tamaño, y preferiblemente también en cuanto a la forma. El tamaño de característica de marcas individuales (por ejemplo, una anchura de punto o línea) es altamente uniforme, por ejemplo dentro de una tolerancia de aproximadamente el 5% o aproximadamente el 1% o aproximadamente el 0,5%. La tolerancia puede ser de aproximadamente el 0,9%, aproximadamente el 0,8%, aproximadamente el 0,7%, aproximadamente el 0,6%, aproximadamente el 0,4%, aproximadamente el 0,3%, aproximadamente el 0,2% o aproximadamente el 0,1%. Una falta de uniformidad del tamaño y/o la forma de característica puede conducir a desigualdad de marcas que puede no ser deseable para una formación de patrones de tipo submicrométrico.
El tamaño de característica puede ser de aproximadamente 10 nm a aproximadamente 1 mm, de aproximadamente 10 nm a aproximadamente 500 μm, de aproximadamente 10 nm a aproximadamente 100 μm, de aproximadamente 50 nm a aproximadamente 100 μm, de aproximadamente 50 nm a aproximadamente 50 μm, de aproximadamente 50 nm a aproximadamente 10 μm, de aproximadamente 50 nm a aproximadamente 5 μm o de aproximadamente 50 nm a aproximadamente 1 μm. Los tamaños de características pueden ser de menos de 1 μm, menos de aproximadamente 900 nm, menos de aproximadamente 800 nm, menos de aproximadamente 700 nm, menos de aproximadamente 600 nm, menos de aproximadamente 500 nm, menos de aproximadamente 400 nm, menos de aproximadamente 300 nm, menos de aproximadamente 200 nm, menos de aproximadamente 100 nm o menos de aproximadamente 90 nm.
Sistema para litografía con lápiz de haz
Un sistema para BPL puede incluir una fuente de radiación para emitir una radiación en una trayectoria y una matriz de puntas tal como se da a conocer en el presente documento dispuesta en la trayectoria incidiendo la radiación sobre la capa de sustrato de puntas, de tal manera que la radiación se emite a través de los extremos de punta expuestos por abertura de las puntas. El sistema puede incluir además una plataforma de sustrato dispuesta para entrar en contacto selectivo con la matriz de puntas. La plataforma de sustrato puede ser, por ejemplo, una plataforma piezoeléctrica. Opcionalmente, la matriz de puntas puede acoplarse operativamente con la fuente de radiación y/o la plataforma de sustrato para realizar un método de formación de patrones descrito en el presente documento. El aparato también puede incluir uno o más moduladores de luz espaciales dispuestos en la trayectoria de radiación entre la fuente de radiación y la matriz de puntas, para la iluminación selectiva de puntas 14 individuales en la matriz. Por ejemplo, el sistema puede incluir una matriz de moduladores de luz espaciales que pueden controlarse de manera individual y dinámica para reflejar selectivamente la radiación incidente o permitir que pase a la capa de sustrato de puntas y a la(s) punta(s). Los moduladores de luz espaciales pueden estar acoplados a la matriz de puntas de BPL 10. Por ejemplo, los moduladores de luz espaciales pueden estar dispuestos sobre la capa de sustrato de puntas 12 de la matriz de puntas 10.

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Un método de producción de una matriz de puntas para litografía con lápiz de haz, que comprende:
    proporcionar una matriz de puntas (10) que comprende una pluralidad de puntas (14) fijadas a un sustrato común, estando el sustrato común fijado a un soporte, comprendiendo cada uno de la pluralidad de puntas y el sustrato común un material al menos translúcido, teniendo cada punta un radio de curvatura de menos de 1 μm, comprendiendo la matriz de puntas además una superficie recubierta que comprende una capa de bloqueo (16), estando la superficie recubierta dispuesta sobre la pluralidad de puntas;
    colar un material de máscara sobre la matriz de puntas para formar una máscara sobre la matriz de puntas que proporciona una porción expuesta de cada punta de la matriz de puntas, en el que el material de máscara y la capa de bloqueo interaccionan mediante acción capilar para formar la máscara sobre la matriz de puntas y proporcionar porciones expuestas sustancialmente uniformes de cada punta, y
    formar una abertura (18) en la porción expuesta de cada punta retirando la capa de bloqueo en la porción expuesta de cada punta.
  2. 2. El método según la reivindicación 1, en el que el grosor del sustrato común es de 50 μm a 100 μm.
  3. 3. El método según la reivindicación 1o 2, en el que la capa de bloqueo (16) comprende un metal, un óxido de metal, un polímero, un material compuesto, un material cerámico o una combinación de los mismos.
  4. 4. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la capa de bloqueo (16) comprende una monocapa autoensamblada (SAM) sobre un metal.
  5. 5. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el material de máscara comprende un aceite o polímero, opcionalmente un material termoplástico.
  6. 6. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el material de máscara es un líquido y la colada comprende recubrir por centrifugación el líquido sobre la matriz de puntas o el material de máscara es sólido y la colada comprende fundir el sólido para dar una forma líquida o semisólida antes y durante la aplicación a la matriz de puntas.
  7. 7. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el material de máscara comprende un fluoro-aceite.
  8. 8. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que:
    la capa de bloqueo (16) comprende un metal modificado con SAM y el material de máscara comprende un aceite, y opcionalmente en el que el metal del metal modificado con SAM comprende Au, Ag, Pt o Cu; o la capa de bloqueo (16) comprende oro y el material de máscara comprende un material termoplástico, y opcionalmente en el que el material termoplástico comprende PMMA; o
    la capa de bloqueo (16) comprende oro que tiene una SAM de alcanotiol perfluorado y el material de máscara comprende un aceite perfluorado.
  9. 9. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la colada comprende recubrimiento por centrifugación, colada por vertido, recubrimiento por pulverización o recubrimiento con película.
  10. 10. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el material al menos translúcido comprende un polímero.
  11. 11. El método según la reivindicación 10, en el que el material al menos translúcido comprende un polímero reticulado o un gel de polímero.
  12. 12. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el material de punta es elastomérico, deformable de manera reversible y/o sustancialmente transparente.
  13. 13. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el material de punta comprende polidimetilsiloxano (PDMS), o un copolímero de vinilmetilsiloxano-dimetilsiloxano terminado en trimetilsiloxilo, un copolímero de metilhidrosiloxano-dimetilsiloxano o una mezcla de los mismos.
  14. 14. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que la abertura tiene un diámetro de 30 nm a 20 μm.
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