Nanopatronen schrijven met heliumionen

NanoNed is een nationaal nanotechnologie initiatief in Nederland, dat de sterktes in nanowetenschap en -technologie combineert in een nationaal netwerk met wetenschappelijke, economische en maatschappelijke relevante onderzoeks- en infrastructuurprojecten. Daar is er een onderzoeker, Vadim Sidorkin, in geslaagd om voor het eerst een patronen te schrijven die slechts veertien nanometer uit elkaar staan, en die zelfs zes nanometer klein zijn. Deze prestatie zou ervoor kunnen zorgen dat men in kleinere toestellen veel meer data zou kunnen opslaan. Voor bijvoorbeeld gsm's zou een nieuwe generatie toestellen tot 10 keer meer data kunnen gaan bewaren dan de huidige toestellen.

Sidorkin onderzocht hoe je zo klein mogelijke structuren kunt schrijven met behulp van elektronenbundels en ionenbundels. Op dit moment gebruikt de industrie vooral licht om extreem kleine structuren te schrijven op halfgeleidermateriaal, bijvoorbeeld computerchips te maken. Maar Sidorkin gebruikte een Helium Ionen Microscoop om een heliumionenbundel te maken. Een Helium Ionen Microscoop is een nieuwe en uiterst nauwkeurige techniek voor oppervlaktekarakterisering. Deze microscoop maakt het mogelijk het oppervlak van (sub)nanometerstructuren rechtstreeks te bekijken en te analyseren. Met deze heliumionenbundel van de microscoop wist hij dan puntjes te schrijven die slechts een diameter hebben van 6 nanometer.

Sidorkin vergeleek de prestaties van de heliumionenbundel met die van een elektronenbundel. Met heliumionen bleek het mogelijk om de structuren veel dichter bij elkaar te zetten. Omdat heliumionen groter en zwaarder zijn dan elektronen, hoef je ze minder hard op een oppervlak te schieten om een even harde botsing te veroorzaken. Bijgevolg veroorzaken heliumionen veel minder schade in het omringende materiaal, doordat ze minder ver weg schieten van het oppervlak en minder ver zijwaarts in de structuur doordringen.

Bij nanostructuren is het niet alleen belangrijk hoe klein de afzonderlijke streepjes en puntje zijn, maar ook hoe ver ze van elkaar staan. Want deze 2 factoren samen bepalen hoeveel puntjes en streepjes er op een bepaald oppervlak gezet kunnen worden. Men wil namelijk een steeds hogere dichtheid van dataopslag bekomen zodat ook kleine toestellen heel veel informatie gaan kunnen opslaan. Om een chip te maken, wordt een plaatje silicium (een wafer) bedekt met een laagje lak (resist). Vervolgens wordt resist belicht met een bepaald patroon. Belichting kan gebeuren met een laser, met een elektronenbundel of met een ionenbundel. Elektronenbundels en ionenbundels zijn veel langzamer, maar kunnen wel kleinere structuren schrijven dan laserbundels. De ionenbundel 'schrijft' het patroon op de laklaag. Daarna wordt de wafer ontwikkeld. Alleen op de plaatsen waar de ionenbundel heeft geschreven, blijft de laklaag zitten.

via [tudelft]