Berkeley zet plasmonlithografie op de kaart

Onderzoekers van de University of California, Berkely (UCB) hebben een nieuw type maskerloze lithografie ontwikkeld. Zij fabriceerden wat zij noemen een ’vliegende plasmonlens‘, die bestaat uit een rooster van licht focusserende concentrische ringen. Vervolgens wisten zij die de vereiste twintig nanometer boven het substraat te laten zweven om licht beter te focusseren dan conventionele optica dat kan. De hoop is dat chipmakers met plasmonlithografie hun ontwerpen snel en goedkoop in producten kunnen omzetten. In principe is de techniek geschikt om structuren van vijf nanometer af te beelden.

Plasmonen zijn zogenaamde quasideeltjes die ontstaan door de interactie tussen licht en de elektronenwolken in metalen. Het licht doet de elektronen oscilleren, waardoor onder bepaalde omstandigheden zich hele sterke elektrische velden vormen. Deze zijn met een patroon van concentrische ringen te focusseren tot een spot. Daarmee is een plasmonlens gemaakt. De Californiërs maakten hem van zilverfolie.

Het probleem is echter dat de elektrische velden slechts zo‘n honderd nanometer boven het metaaloppervlak uit kunnen komen. De lens moet daarom het substraat heel dicht naderen. De onderzoekers vormden hem daarom zodanig dat hij lucht onder zich gevangen houdt. Zo blijft hij op ongeveer twintig nanometer van het substraat zweven. Verder werkt plasmonlithografie een beetje als een ouderwetse pick-up: de wafer draait onder de lenzen door met een snelheid van vier tot twaalf meter per seconde. Xiang Zhang van de UCB vergelijkt het met een Boeing 747 die twee millimeter boven de grond vliegt.