Ученые из Массачусетского технологического института усовершенствовали процесс фотолитографии так, что молекулы самостоятельно образуют структуры будущих устройств. Метод основан на применении сомасобирающихся полимеров ("сополимеров").
Фотолитографический процесс, используемый для изготовления компьютерных микросхем, практически не менялся на протяжении последних 50 лет. Однако сейчас, когда достигнуты высокие уровни интеграции, его возможности уже практически исчерпаны.
Процесс фотолитографии заключается в том, что микросхема изготавливается уровень за уровнем. Слой кремния, металла или какого-либо другого материала укладывается на плату и покрывается светочувствительным материалом — фоторезистом. Затем заготовка засвечивается через специальный трафарет, «маску». Фоторезист затвердевает в тех местах, на которые попадает свет. Незатвердевшая часть материала убирается, и нижележащий слой вытравливается химикатами.
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 Массачусетского технологического института разработали новый подход, при котором электронно-лучевая литография используется только для изготовления крошечных «подпорок» на кремниевой плате. 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 молекулы могли самостоятельно выстраиваться в структуры только при наличии на поверхности платы некого образца: либо бороздок, вытравленных на плате, либо схемы, созданной химическим способом. Теперь это не требуется, поэтому производство микросхем, возможно, станет более эффективным.
Новая технология использует «сополимеры», состоящие из двух различных полимеров. Под воздействием определенных внешних факторов они могут как соединяться, так и отталкиваться друг от друга. Ученым удалось добиться того, чтобы молекулы материала сами себя укладывали в структуры необходимой формы, на основе которых можно было бы создавать полупроводниковые детали. Таким образом, появилась возможность перейти к построению элементов схемы меньшего, чем раньше, масштаба.
Один из полимеров, разработанных учеными из МТИ, выжигается при контакте с плазмой, другой превращается в стекло. Стеклянный слой может выполнять ту же функцию, что и фоторезист в классической литографии.