پژوهشگران دانشگاه جانز هاپکینز پیشگام فرآیندی نوین در ساخت ریزتراشه‌ها شدند؛ آنها موفق شده‌اند با بهره‌گیری از مواد دقیق و لیزرهای پیشرفته، مدارهای بسیار ریزی را تولید کنند که قبلاً هرگز ساخته نشده است.
به گزارش دیجینوی پژوهشگران دانشگاه «جانز هاپکینز» (Johns Hopkins) مواد جدید و فرآیندی را معرفی کرده‌اند که می‌تواند مرزهای تولید ریزتراشه‌ها را جابه‌جا کند. تحقیقات آنها نوید ساخت تراشه‌هایی کوچکتر، سریع‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر را می‌دهد که در تمام قطعات قابل‌استفاده هستند؛ از گوشی‌های هوشمند گرفته تا هواپیماها.
اعضای این تیم روشی برای ساخت مدارهایی توسعه داده‌اند که به‌قدری کوچک هستند که با چشم غیرمسلح قابل‌مشاهده نیستند. این فرآیند در عین برخورداری از دقت بالا ، مقرون‌به‌صرفه نیز است و مسیر مناسبی برای تولید در مقیاس وسیع ایجاد می‌کند.
«مایکل تساپاتسیس» (Michael Tsapatsis)، استاد برجسته بلومبرگ در رشته مهندسی شیمی و زیست‌مولکولی در دانشگاه جانز هاپکینز در رابطه با این دستاورد این چنین گفته است:
شرکت‌ها نقشه‌راه‌هایی دارند که نشان می‌دهد در ۱۰ تا ۲۰ سال آینده و فراتر از آن می‌خواهند به چه جایگاهی برسند. یکی از چالش‌ها، یافتن فرآیندی برای ساخت قطعات کوچکتر در خط تولید بوده است؛ جایی که مواد باید با سرعت بالا و دقت کامل تحت تابش قرار گیرند تا این فرآیند از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه باشد
ترکیب دقت با نوآوری در مواد ساخت ریزتراشه
تساپاتسیس توضیح داد که لیزرهای پیشرفته مورد نیاز برای حکاکی چنین قالب‌های کوچکی، از پیش ساخته شده‌اند؛ اما چالش اصلی یافتن مواد و فرآیندهایی بوده که بتوانند از ریزتراشه‌های هرچه کوچکتر پشتیبانی کنند.
ریزتراشه‌ها قطعات تخت ساخته‌شده از سیلیکون هستند که مدارهای داخلی در آنها تعبیه شده و وظایف پایه‌ای را اجرا می‌کنند. تولیدکنندگان سطح ویفرهای سیلیکونی را با ماده‌ای حساس به تابش به نام «رزیت» می‌پوشانند. هنگامی که پرتو تابش به رزیت برخورد می‌کند، واکنشی شیمیایی ایجاد می‌کند که منجر به حکاکی الگوها و مدارها روی ویفر می‌شود. رزیت‌های متداول و قدیمی در برابر پرتوهای پرقدرت تابشی که برای حکاکی جزئی‌ترین بخش‌ها مورد نیاز هستند، عملکرد ضعیفی دارند.
نتایج پژوهش‌های پیشین در آزمایشگاه تساپاتسیس و پژوهش‌های انجام‌شده به دست گروه تحقیقاتی فربرادر، منجر به معرفی رزیت‌هایی از ترکیبات فلزی-آلی شده که توانایی تحمل تابش فرابنفش فراتر از حد معمول (B-EUV) را دارند. فلزاتی مانند روی، فرابنفش فراتر از حد معمول را جذب و الکترون‌هایی تولید می‌کنند که باعث تحولات شیمیایی در یک ماده آلی به نام ایمیدازول می‌شوند.
این پژوهش موفقیت‌آمیز یکی از نخستین پژوهش‌هایی است که در آن دانشمندان با موفقیت رزیت‌های فلزی-آلی مبتنی بر ایمیدازول را از محلول، در مقیاس ویفر سیلیکونی رسوب داده‌اند؛ در حالی که ضخامت آن را با دقتی در حد نانومتر کنترل کرده‌اند.
بررسی ترکیب‌های فلزی جدید
پژوهشگران برای ساخت رزیت‌های مذکور، نتایج مجموعه‌ای از آزمایش‌ها و مدل‌ها را از چندین دانشگاه و آزمایشگاه را با یکدیگر ترکیب کرده‌اند. روش پژوهشگران، یعنی رسوب‌گذاری شیمیایی از محلول (CLD)، امکان مهندسی دقیق و آزمایش سریع ترکیب‌های مختلف فلز-ایمیدازول را فراهم می‌کند.
تساپاتسیس در رابطه با این موضوع این‌چنین گفته است:
با بازی دادن این دو مؤلفه (فلز و ایمیدازول)، می‌توان کارایی جذب نور و شیمی واکنش‌های بعدی را تغییر داد و این موضوع راه را برای ایجاد ترکیب‌های فلزی-آلی جدید باز می‌کند نکته هیجان‌انگیز این است که دست‌کم ۱۰ فلز مختلف برای این نوع ماده شیمیایی قابل استفاده هستند و صدها ترکیب آلی نیز وجود دارد.
اعضای این تیم آزمایش ایجاد ترکیب‌های خاصی را برای تابش تابش فرابنفش بیش از حد معمول آغاز کرده‌اند؛ تابشی که انتظار می‌رود طی دهه آینده در فرآیندهای تولید مورد استفاده قرار گیرد.
تساپاتسیس در رابطه با این موضوع این چنین گفته است:
از آن‌جا که طول موج‌های مختلف تعاملات متفاوتی با عناصر مختلف دارند، ممکن است فلزی که در یک طول موج عملکرد ضعیفی دارد، در طول موج دیگر بسیار مؤثر باشد. فلز روی برای تابش فرابنفش شدید چندان مناسب نیست، اما یکی از بهترین گزینه‌ها برای تابش تابش فرابنفش بیش از حد معمول محسوب می‌شود.
این دستاورد در حوزه علم مواد و طراحی فرآیند می‌تواند رقابت برای ساخت ریزتراشه‌های کوچکتر، سریع‌تر و کارآمدتر را سرعت ببخشد و احتمالاً در سال‌های آینده صنعت تولید تجهیزات الکترونیکی را دگرگون کند.
