Литография нового поколения: Полимеры работают сами
Потенциальные способы идти в ногу с законом Мура включали в себя использование молекул ДНК в качестве опор, замену медных соединений графеновыми и использование пучков плазмы. Сейчас ученые из МТИ разрабатывают процесс, в котором тонкие каналы будут создаваться молекулами, автоматически раскладывающимися в пригодные комбинации.
Фотолитография предполагает, что микросхема будет изготавливаться уровень за уровнем. Слой кремния, металла или какого-либо другого материала укладывается на плату и покрывается светочувствительным материалом — фоторезистом. Свет проникает через специальный трафарет, «маску», проецируя рисунок на фоторезист, который затвердевает в тех местах, на которые попадает свет. Незатвердевшая часть материала убирается, и химикаты вытравливают незащищенный материал, лежащий ниже.
Этот процесс верой и правдой служил изготовителям микросхем на протяжении последних 50 лет, но проблема в том, что детали микросхемы сегодня заметно меньше, чем длина волны света, используемого для изготовления микросхем. Производители используют различные хитрости, чтобы заставить свет расчерчивать схемы, детали которых меньше, чем длина волны, но в еще более мелком масштабе это работать уже не будет.
Очевидным способом продолжить сокращение размеров отдельных деталей платы было бы использование пучков электронов для переноса контуров с маски на слой фоторезиста. Но, в отличие от света, который может светить сквозь маску и освещать схему целиком, пучок электронов должен двигаться туда и назад параллельными линиями по поверхности платы, подобно комбайну на пшеничном поле. Это делает электронно-лучевую литографию ощутимо более дорогой технологией, чем традиционную оптическую.
Ученые из МТИ под руководством Каролины Росс, профессора материаловедения и технологии, и Карла Берггрена, доцента кафедры электротехники, разработали новый подход, в котором электронно-лучевая литография используется весьма скупо, для изготовления крошечных «подпорок» на кремниевой плате. Затем на плате размещаются специально разработанные полимеры, небольшие молекулы которых соединены в длинные цепочки из повторяющихся структурных единиц. Полимеры спонтанно цепляются за «подпорки» и сами располагаются в нужном порядке.
В более ранних разработках самосборка молекул требовала наличия на поверхности платы некого образца — либо бороздок, вытравленных на плате, либо схемы, созданной при помощи химической модификации. Убрав это требование, исследование Берггрена и Росс, возможно, сделает производство микросхем при помощи самосборки более эффективным.
Новая технология использует «сополимеры», состоящие из двух различных полимеров. Профессор Росс приводит такую аналогию: «Их можно представить в виде кусочка спагетти, соединенного с кусочком тальятелле. Эти цепочки предпочитают не смешиваться, если дать им волю, все кончики спагетти пойдут в одну сторону, а все кончики тальятелле — в другую, но они не могут, потому что объединены».
Итак, различные полимерные цепочки пытаются разделиться и при этом располагаются в виде предсказуемых схем. Изменяя длину цепочек, соотношение двух полимеров и форму и расположение кремниевых подпорок, ученые добиваются появления различных структур, пригодных для создания схем.
Один из полимеров, разработанных учеными из МТИ, выжигается при контакте с плазмой, другой превращается в стекло. Стеклянный слой может выполнять ту же работу, которую в обычной литографии берет на себя фоторезист — защищать материал, лежащий непосредственно под ним.
Источник gizmag.com