Инженеры Массачусетского Технологического Института (Massachusetts Institute of Technology, MIT, США) разработали фотолитографическую технику, позволяющую наносить гораздо более тонкие, чем это позволяют современные методы, элементы на микрочипы. Для этого был использован материал, обладающий свойством изменять свою прозрачность в зависимости от длины волны света.

Новизна подхода состоит не столько в использовании материала с варьируемыми оптическими свойствами, сколько в беспрецедентной тонкости наносимых на фотошаблон линий. Используя полученные фотошаблоны, возникает возможность с помощью традиционной фотолитографической технологии получать микрочипы нового качества.

Оптимизация фотолитографических подходов является важнейшей стадией усовершенствования не только возможностей микрочипов и, но и целого ряда наноструктурированных устойств. Однако основное препятствие для миниатюризации наносимых с помощью фотолитографии изображений возникает из невозможности оперировать объектами с линейными размерами меньшими, чем длина волны используемого света. Новый метод позволяет выйти за пределы, диктуемые этим объективным явлением.

Ключевая идея нового метода состоит в использовании принципа интерференции, когда различные длины волн усиливают или гасят друг друга. Для создания этого эффекта, наблюдающегося, как известно, на границе несмешивающихся фаз с различной оптической плотностью (например, вода-бензин), ученые применили фотохромный материал, способный менять свой цвет, и, следовательно, прозрачность для света с различными длинами волн.

Фотолитографический шаблон состоит из двух пластин такого материала, и при экспозиции двумя различными длинами волн одна из них становится темной, а другая – прозрачной. При этом свет на каждой из пластин интерферирует и происходит совмещение интерференционных картин, в результате которого формируются яркие и очень тонкие линии. Эти линии отображаются на темной пластине и делают соответствующие ее участки прозрачными, а проходя сквозь темную пластину служат фотошаблоном для фотолитографии.

Работа, посвященная разработке этого метода, опубликована 10 апреля 2009 года в высоко цитируемом журнале Science. Метод получил название «абсорбционная модуляция» – absorbance modulation; он позволяет создавать линии в десять раз более тонкие, чем длина волны используемого света – ученым удалось «нарисовать» четкие линии с толщиной всего в 36 нм и таким же расстоянием между ними. Важной компонентой такого удивительного результата, безусловно, является природа фотохромного материала, прозрачные и темные части которого должны оставаться стабильными после экспозиции.

Описанная технология может стать востребованной в целом ряде областей: от создания микрочипов и до наноразмерного структурирования, используемого в нанофотонике, наноэлектронике, наножидкостных и нанобиологических системах. Другое, более сложное, но и перспективное приложение принципа работы с поверхностью исследователи видят в создании систем визуализации нового поколения – микроскопов с наноразмерным разрешением, необходимых в современных исследованиях материалов и биологических объектов. Ученые уже ищут способы создания совсем маленьких рисунков, сравнимых по размерам с отдельными молекулами.

Ученые прогнозируют, что коммерциализация этой технологии начнется уже в течение 5 лет.

Мария Костюкова