Litografía conducida electrostáticamente.

Un método de litografía que comprende:

transportar un compuesto de modelamiento desde una punta hasta una superficie de sustrato para formar un patrónen la superficie del sustrato,

en el que el compuesto de modelamiento tiene un esqueleto polimérico cargado conuna primera carga electrostática y la superficie del sustrato comprende grupos funcionales que proporcionan unasegunda carga electrostática que es opuesta a la primera carga electrostática, y en donde el compuesto demodelamiento es un polímero conductor.

Litografía conducida electrostáticamente Declaración de financiamiento del gobierno Los inventos expuestos en este documento se desarrollaron en virtud de concesiones de las siguientes fuentes de financiamiento del gobierno federal: Oficina de la Fuerza Aérea de Investigaciones Científicas, Subvención No. F49620-00-1-0283/PO1; Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) , Subvención No. DAAD 19-00-1-0414; y la Fundación Nacional de Ciencias, Subvención No. EEC-0118025. El Gobierno conserva ciertos derechos en la invención.

Referencia cruzada con solicitudes relacionadas Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud provisional de patente titulada "Nanolitografía por medio de Dip-Pen (pluma de inmersión) Realizada Electrostáticamente de Polímeros Conductores" de Lim y Mirkin, número de serie 60/382.596, presentada el 21 de mayo, 2002, que se incorpora aquí por referencia en su totalidad.

Antecedentes Considerable interés ha surgido en el desarrollo de métodos nanotecnológicos para la miniaturización, impresión y fabricación de dispositivos electrónicos y ópticos a escala nano (véase, por ejemplo, las referencias 1 - 3, al final de la memoria descriptiva) . Un método comercial patentado es la impresión DIP PEN NANOLITHOGRAPHYTM (impresión DPNTM) (véase, por ejemplo, las referencias 4 - 6; DIP PEN NANOLITHOGRAPHYTM Y DPNTM son marcas de propiedad de NanoInk, Inc., Chicago, IL y se utilizan por lo tanto en esta memoria descriptiva) . Existen varias realizaciones para esta prometedora nueva herramienta de nanofabricación, que permite modelar moléculas y otras tintas de impresión sobre una variedad de superficies usando puntas nanoscópicas incluidas puntas microscópicas de sondas de barrido (SPM) . En una realización, la impresión se lleva a cabo con una punta recubierta de microscopio de fuerza atómica (AFM) de una manera controlada en una escala de longitud desde por debajo de 100 nm hasta muchos micrómetros (véase, por ejemplo, las referencias 5 - 6) . En un experimento típico de impresión, un voladizo de AFM comercialmente disponible se puede recubrir con moléculas de tinta por medio de evaporación térmica o mediante procedimientos de revestimiento por inmersión (véase, por ejemplo, las referencias 4 y 10) . Las moléculas de tinta pueden ser transportadas a un sustrato, a menudo a través de acción capilar, poniendo en contacto la punta con la superficie. La quimisorción de la tinta por el sustrato subyacente puede ser utilizada como fuerza motriz para mover las moléculas desde la punta hasta el sustrato. Se ha hecho hasta ahora un trabajo significativo, por ejemplo, con la combinación tiol-oro.

A pesar de los avances en el campo, existe una necesidad comercial de ampliar el alcance de la impresión nanolitográfica, incluyendo los mecanismos que pueden ser utilizados para unir el compuesto de modelamiento con el sustrato para conferir propiedades tecnológicamente útiles, propiedades eléctricas y ópticas particulares para uso en dispositivos nanoelectrónicos y nanoópticos. Con un mejor conocimiento, por ejemplo, puede ser necesaria menos experimentación para resolver un reto técnico particular y están disponibles herramientas adicionales para resolver problemas técnicos particulares. Por ejemplo, la impresión de compuestos poliméricos sintéticos es importante, al igual que la impresión de materiales conductores y materiales orgánicos conductores. Estos incluyen polímeros conductores de electricidad y emisores de luz para formar nanoalambres, diodos emisores de luz a escala nano, y nanocircuitería. La impresión con el uso de interacciones adicionales para conducir la impresión además de quimisorción, enlazamiento covalente, o fisisorción es deseable. La impresión en sustratos dieléctricos semiconductores y aislantes, es deseable. Mejores procesos de modificación de la superficie son deseables.

La patente de los Estados Unidos No. 6.270.946 (Miller, cesionario enlistado: Luna Innovations) divulga el uso no litográfico de interacciones iónicas entre las moléculas difuncionales para construir capas de películas de múltiples capas. Sin embargo, no se proporcionan ejemplos de trabajo. Métodos nanolitográficos adicionales y el uso de interacciones entre una superficie y una punta se divulgan por ejemplo en US 2001/051337 A1, EP-A-0511662, WO 00/41213 A y Gil U. Lee et al., Science 1994, 266, 771 - 773.

Resumen Esta invención abarca una serie de realizaciones, y esta sección de resumen no se deben interpretar como limitante del alcance de la invención. la invención se define en las reivindicaciones.

En un aspecto, la invención proporciona un método de litografía que comprende el transporte de un compuesto de modelamiento desde una punta hasta una superficie de sustrato para formar un patrón en la superficie del sustrato, en la que el compuesto de modelamiento tiene una estructura polimérica cargada con una primera carga electrostática y la superficie del sustrato comprende grupos funcionales que proporcionan una segunda carga electrostática que es opuesta a la primera carga electrostática. Por medio de este método, se puede preparar un patrón sobre una superficie del sustrato. En una realización, la primera carga estática electrostática de la estructura polimérica es una carga positiva y la segunda carga electrostática de los grupos funcionales de la superficie del sustrato es una carga negativa. En una realización alternativa, la primera carga estática electrostática de la estructura polimérica es una carga negativa y la segunda carga electrostática de los grupos funcionales de la superficie del sustrato es una carga positiva. La punta nanoscópica puede ser una punta microscópica de la sonda de barrido tal como una punta microscópica de fuerza atómica. La punta nanoscópica puede ser una punta no hueca y el compuesto de modelamiento puede recubrir la punta nanoscópica antes de su transporte. Alternativamente, la punta nanoscópica puede ser una punta hueca y el compuesto de modelamiento puede ser transportado a través de la punta hueca. El compuesto de modelamiento puede ser transportado en una composición de tinta que comprende el compuesto de modelamiento, y la composición de tinta puede contener agua. El patrón puede ser al menos un punto o, alternativamente, al menos una línea. El patrón puede tener una dimensión lateral de aproximadamente un micrómetro o menos. El compuesto de modelamiento es un polímero conductor.

La invención también proporciona un método que comprende: (a) proporcionar un polímero que comprende una cadena principal del polímero cargada; (b) proporcionar una superficie cargada que está cargada en forma opuesta;

(c) proporcionar una punta de microscopio de fuerza atómica; (d) recubrir la punta del microscopio de fuerza atómica con el polímero, y (e) transportar el polímero a la superficie cargada desde la punta del microscopio de fuerza atómica para formar un patrón del polímero sobre la superficie. Por medio de este método, se puede preparar un patrón sobre una superficie.

Además, se describe un método para nanolitografía de escritura directa sin el uso de fotomáscaras, fotorresistencias, sellos, o puntas o sustratos nanoscópicos eléctricamente polarizados, que consisten esencialmente de: (a) proporcionar una superficie de sustrato cargada electrostáticamente que consiste esencialmente de grupos funcionales cargados, (b) proporcionar una punta de microscopio de fuerza atómica recubierta con un compuesto de modelamiento cargado electrostáticamente que consiste esencialmente en una cadena principal del polímero cargada, en la que el sustrato cargado y el compuesto de modelamiento cargado se cargan en forma opuesta, (c) poner en contacto la punta recubierta con el sustrato para transportar el compuesto de modelamiento cargado a la superficie del sustrato cargada y formar patrones a escala nano en la superficie.

Otra realización es para un método nanolitográfico que consiste esencialmente de: transportar litográficamente un compuesto de modelamiento desde una punta a una superficie de sustrato para formar un patrón en la superficie del sustrato, en el que el compuesto de modelamiento es un compuesto polimérico sintético cargado con una primera carga electrostática y la superficie del sustrato comprende grupos funcionales que proporcionan una segunda carga electrostática que es opuesta a la primera carga electrostática, en donde el patrón tiene una resolución de alrededor de 500 nm o menos.

También se proporciona un sustrato modelado que comprende nanolitográficamente que comprende: (a) un sustrato con una superficie del sustrato, y (b) al menos un patrón de nanoestructura sobre la superficie del sustrato que comprende un compuesto... [Seguir leyendo]

1. Un método de litografía que comprende:

transportar un compuesto de modelamiento desde una punta hasta una superficie de sustrato para formar un patrón en la superficie del sustrato, en el que el compuesto de modelamiento tiene un esqueleto polimérico cargado con una primera carga electrostática y la superficie del sustrato comprende grupos funcionales que proporcionan una segunda carga electrostática que es opuesta a la primera carga electrostática, y en donde el compuesto de modelamiento es un polímero conductor.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el compuesto de modelamiento es un polímero conductor dopado.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el compuesto de modelamiento es un polímero sintético.

4. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la primera carga electrostática de la estructura polimérica es una carga positiva y la segunda carga electrostática de los grupos funcionales de la superficie del sustrato es una carga negativa.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la primera carga electrostática de la estructura polimérica es una carga negativa y la segunda carga electrostática de los grupos funcionales de la superficie del sustrato es una carga positiva.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la punta es una punta microscópica de una sonda de barrido.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la punta es una punta de un microscopio de fuerza atómica.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el patrón tiene una dimensión lateral de aproximadamente 500 nm o menos.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la punta y la superficie del sustrato no están eléctricamente polarizados por una fuente externa de voltaje durante el transporte.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el método se relaciona con una impresión nanolitográfica y la punta es una punta nanoscópica.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el patrón tiene una dimensión lateral de un micrón o menos.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la punta es una punta nanoscópica no hueca y el compuesto de modelamiento está revestido sobre la punta antes de su transporte.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la punta es una punta nanoscópica hueca y el compuesto de modelamiento es transportado a través de la punta hueca.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el compuesto de modelamiento se transporta en una composición de tinta que comprende agua.