מגזין הטכניון | קיץ 2017

23 / 52

23
ט
כנולוגיה חדשה הצפויה לחולל פריצת דרך דרמטית במזעורם של התקנים אלקטרוניים פותחה
על ידי ד”ר תמר סגל-פרץ מהפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון. במחקר השתתפו חוקרים
מאוניברסיטת שיקגו וממעבדות ארגון באילינוי.
) של self-assembly, מתמקד בהתארגנות עצמית (ACS Nano המחקר, שהתפרסם בכתב העת
) - שרשרות פולימריות המשמשות תבניות בתהליכי ייצור block copolymersבלוק קופולימרים (
(ננו-פבריקציה). המאמר מציג גישה חדשה לייצור ננו-תבניות בתהליכי התארגנות עצמית של בלוק
ננומטרים, הנחשבים לאתגר מורכב 10- קופולימרים. גישה זו מאפשרת ייצור בממדים הקטנים מ
בתעשיית המיקרואלקטרוניקה.
מזעור לממדים קטנים ושימוש בבלוק קופולימרים דורשים הבנה מעמיקה של התהליכים
המתרחשים בעומק השכבות, ולדברי ד”ר סגל-פרץ, “רוב הכלים הקיימים כיום בוחנים רק את פני
השטח של החומר, וכך מחמיצים מידע חשוב הנמצא מתחת לפני השטח.”
המחקר המתפרסם כעת מראה שהגישה החדשה - מיפוי תלת-ממדי של המבנים באמצעות
) - חיונית להבנת תהליכי STEM tomographyטומוגרפיה במיקרוסקופיית אלקטרונים חודרת (
התארגנות עצמית וליצירת ננו-תבניותשאיכותן גבוהה הרבה יותר. “שילוב של סימולציותמולקולריות
עם המידע התלת-ממדי שנאסף מאפשר לנו להבין את האינטראקציות שבין הקופולימרים לתבניות
על המצע ואת מקור התנודות המרחביות בננו-מבנים.”
החוקרים מעריכים כי במחקר זה הם סוללים דרך לתכנון ולייצור של תבניות משופרות ליצירת
ננומטרים - הרבה פחות מהרכיבים הנוכחיים המיוצרים 5 רכיבים אלקטרוניים שגודלם אינו עולה על
בפוטוליטוגרפיה, כלומר בהקרנת אור דרך מסכה. בפוטוליטוגרפיה מגביל אורך הגל את מזעור
התבניות לייצור. להתקנים קטנים יש צורך באורכי גל קצרים, והפקת קרינה יציבה כזאת היא
משימה קשה יותר. לדברי ד”ר סגל-פרץ, “היתרון בבלוק קופולימרים הוא שגודל התבנית נקבע על
ידי הכימיה של הפולימר ולא על ידי גורם חיצוני כגון אורך גל.”
ארגון עצמי מוכוון
ארגון עצמי לבדו אינו מספיק לצורכי ייצור, משום שמיקום התבניות שנוצרות בדרך זו אינו נשלט.
“כדי לכוון את הפולימרים למיקום הרצוי אנחנו מייצרים תבנית ראשונית, שקל מאוד לייצר, והיא
.directed self-assemblyמכוונת את הפולימרים. לתהליך זה קוראים התארגנות עצמית מוכוונת -
שילוב של גישה זו עם תהליכי פוטוליטוגרפיה קיימים מאפשר לנו להתגבר על המגבלות בייצור
ננו-תבנית, תוך שמירה על עלות נמוכה.” כאמור, אחד האתגרים בייצור רכיבים אלקטרוניים הוא
קיומם של פגמים בתבנית. מדובר בבעיה מדעית וטכנולוגית משום שללא זיהוי מלא של הפגמים
הנמצאים מתחת לפני השטח, אי אפשר להבין את מקור הפגמים ולכן אי אפשר לפתח שיטות ייצור
משופרות. “בסופו של דבר העולם הוא תלת-ממדי,” אומרת ד”ר סגל-פרץ, “ולכן שום ייצוג דו-ממדי
שלו אינו מספק.”
עמוקמה שיותר
אמר:
ייצור ננו-תבניות על ידי
סידור עצמי מוכוון
של בלוק קופולימרים.
המבנה התלת-ממדי של
הננו-תבניות נחשף באמצעות
.TEM tomographyאפיון ב-
בסרטון (במגזין הדיגיטלי
בלבד) מוצג המבנה
התלת-ממדי של הננו-תבניות.
רוחב כל תבנית הוא
ננומטרים10- כ
ד”ר תמר סגל-פרץ
מזעור בתהליכי ייצור של התקנים אלקטרונים באמצעות אפיון תלת-ממדי