HighRI Optics reports the development of a polymer with a high refractive index (n = 1.80) and high optical transparency for direct patterning applications. The polymer can be ultraviolet curable and contains no metal oxide fillers. It is one of the polymers with the highest refractive index value available amongst commercial filler-free materials. This new polymer can be patterned via photolithography and electron beam lithography, becoming the first high refractive index polymer with capabilities as a negative tone resist. These properties allow fast and easy prototyping and manufacturing of high refractive index optical devices, including microlens arrays, photonic integrated circuits, etc.

We have developed a molecular dynamics simulation that reproduces the pattern formation process of electron beam lithography for negative-type resists. Structural change of resist material by electron beam exposure was introduced as crosslinking between resist molecules. The crosslinks were formed at each position of the resist in proportion to the absorbed energy distribution obtained by the Monte Carlo simulation of electron scattering according to the electron exposure conditions. Development was reproduced by removing the low molecular weight resist molecules from the system. The pattern size obtained after development showed shrinkage due to the cohesive force acting between molecules. It was also shown that the undulations seen at the pattern edge are suppressed by the cohesive force and the pattern roughness is reduced.