IEDM: zelfassemblage krijgt steuntje in de rug

Onderzoekers van Applied Materials en Stanford University hebben een zelfassemblageproces gebruikt om een patroon te creëren dat relevant is voor chipfabricage. Op de IEDM in San Francisco verhaalden ze over hun proeven met blokcopolymeren die zich spontaan ordenen op een met lithografie voorbewerkt substraat. De randjes van de grove patronen op het oppervlak blijken een moleculaire ordening over een grote afstand te induceren. Als voorbeeld toonden de Amerikanen contact hole-lay-out voor een 22-nanometer-SRam-geheugen.

Blokcopolymeren bestaan uit twee chemisch incompatibele moleculaire ketens die met elkaar zijn verbonden. Net zoals een mengsel van water en olie ontmengt, proberen het waterminnende en het waterafstotende stuk van een blokcopolymeer elkaar zo veel mogelijk te vermijden. In dunne lagen vertaalt die neiging zich soms in regelmatige patronen, zoals lijntjes of gaatjes, waarvan al eerder is aangetoond dat die van pas kunnen komen bij chipproductie. Het zelfassemblageproces vervangt dan een lithografische stap.

In het grafo-epitaxiale proces dat de onderzoekers gebruikten, krijgen de polymeren nog een steuntje in de rug. Behalve de afstotende kracht tussen ketendelen die elkaar niet verdragen, spelen ook interacties met het oppervlak een rol, in het bijzonder daar waar kleine verhogingen of geultjes zijn aangebracht. Zodoende wordt het uiteindelijke patroon niet alleen bepaald door de chemische samenstelling van het polymeer, maar ook door de vorm, grootte en periodiciteit van de structuren op het oppervlak. Dat geeft dus veel meer mogelijkheden om nuttige structuren zichzelf in elkaar te laten zetten.