Cytuj:
Chip sam się organizuje
16-03-2010 14:16
fotolitografia · elektronolitografia · kopolimer · układ scalony · Karl Berggren · Caroline Ross
W niedalekiej przyszłości podzespoły elektroniczne mogą stać się tak małe, że umieszczenie ich na układzie scalonym będzie stanowiło poważne wyzwanie. Jednym z pomysłów na zaradzenie temu problemowi jest tworzenie chipów z molekuł, które samodzielnie będą układały się w pożądane wzory.
Naukowcy z MIT-u (Massachusetts Institute of Technology) opracowali właśnie technikę, która może pomóc w tworzeniu takich "samoorganizujących się" układów scalonych.
Obecnie do produkcji np. procesorów używa się technik fotolitograficznych. Warstwa materiału (np. krzemu) pokrywana jest fotorezystem, czyli materiałem wrażliwym na światło. Następnie jest ona oświetlana przez specjalną maskę z wzorem, który chcemy uzyskać.
Problem jednak w tym, że długość fali światła jest większa od podzespołów na układzie scalonym. Stosuje się więc różne techniki powodujące, że światło "rysuje" wzory mniejsze od długości jego fali. Jednak techniki te nie będą działały przy dalszych postępach miniaturyzacji.
Można co prawda światło zastąpić strumieniem elektronów tworzących precyzyjne wzory, jednak to tak jakby drukowanie całej strony za jednym razem zastępować przepisywaniem jej ręcznie - mówi profesor Karl Berggren. Elektronolitografia pozwala na rezygnację z maski i uzyskanie rozdzielczości rzędu 0,1 nanometra, jednak jest metodą niezwykle powolną (100 razy szybciej działa fotolitografia) i drogą.
Dlatego też Berggren i współpracująca z nim profesor Caroline Ross postanowili spróbować czegoś nowego. Wykorzystali elektronolitografię jedynie do zaznaczenia pewnych punktów na podłożu. Następnie nałożyli nań kopolimer, który spontanicznie "zakotwiczył się" w zaznaczonych punktach, tworząc pożądany wzór.
Kluczowe było zastosowanie właśnie kopolimeru, czyli struktury składającej się z co najmniej dwóch różnych polimerów. Pomyślcie o tym, jak o spaghetti połączonym z tagliatelle. Nie lubią się ze sobą mieszać. Gdyby miały wybór, całe spaghetti zgromadziłoby się w jednym końcu, a całe tagliatelle w drugim. Jednak nie mogą, gdyż są połączone - mówi profesor Ross. Jednak właśnie tę "chęć" oddzielenia się od siebie można wykorzystać, poprzez manipulowanie długością łańcucha kopolimeru i proporcjami polimerów, do tworzenia przewidywalnych wzorów. Podczas swoich eksperymentów Ross i Berggren stworzyli wiele różnych rodzajów obwodów.
Jeden z użytych polimerów wypala się w plazmie, gdy tymczasem drugi, który zawiera krzem, zamienia się w pod jej wpływem w szkło. Szklana warstwa może zostać wykorzystana tak, jak fotorezyst w fotolitografii - może chronić to, co znajduje się pod nią, gdy reszta zostanie wypłukana. Uzyskamy w ten sposób dowolny obwód.
Dan Herr, dyrektor ds. naukowych w Semiconductor Research Corporation mówi, że przed kilku laty jego organizacja poprosiła naukowców o wyodrębnienie siedmiu podstawowych kształtów, jakie powinny przybierać samoorganizujące się molekuły, by mogły zostać wykorzystane w elektronice. Od tamtej pory wszystkie siedem kształtów udało się osiągnąć. Wymagało to jednak sporych manipulacji właściwościami podłoża, na których układano molekuły.
Technika Berggrena i Ross jest niezwykle prosta i znakomicie ogranicza wykorzystanie elektronolitografii, ma więc olbrzymie zalety w porównaniu do innych propozycji.
Naukowcy z MIT-u sądzą, że najpierw zostanie ona wykorzystana przy produkcji dysktów twardych i, prawdopodobnie, masek do tradycyjnej litografii. Obecnie stworzenie takiej maski wymaga użycia elektronolitografii i milionowych nakładów.
Autor: Mariusz Bloński
Źródło: MIT
Zaloguj się
