3 июля 2020

Ученые Новосибирского института органической химии создали новый полимер для рентгеновской литографии

предоставлено Борисом Гольденбергом Экспериментальная станцию «LIGA-технология и рентгеновская литография» на накопителе ВЭПП-3. Внешний вид предоставлено Борисом Гольденбергом

Ученые Новосибирского института органической химии СО РАН (НИОХ СО РАН) синтезировали акрилат-силоксановый гибридный мономер – фотополимерный материал c добавлением кремния, который обладает чувствительностью к синхротронному излучению (СИ) и хорошо подходит для создания сложных микроструктур на твердых подложках методом рентгеновской литографии. Ключевая сфера применения данной технологии – производство микросхем, при этом зачастую используются дорогостоящие импортные полимеры, например, на основе эпоксидной смолы. Новый материал может стать хорошей альтернативой зарубежным аналогам. Эксперименты с использованием СИ, проведенные специалистами Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН), подтвердили его эффективность. Результаты представлены в журнале «Химия высоких энергий».

Экспериментальная станцию «LIGA-технология и рентгеновская литография» на накопителе ВЭПП-3. Внешний вид.Фото предоставлено Борисом Гольденбергом.

Рентгеновской литографией называют одну из наиболее распространенных технологий получения наноструктур, которая широко используется в микроэлектронике. Ключевой этап данной технологии предполагает нанесение на обрабатываемую поверхность тонкого слоя фотополимерного материала (резиста), который засвечивается рентгеновским излучением через непрозрачный шаблон с заданным рисунком. В результате в областях, открытых для облучения, запускается реакция полимеризации и резист твердеет, а в областях, закрытых шаблоном, он остается вязким и удаляется при дальнейшей обработке. Таким образом, на поверхности формируется необходимый рельеф.

В настоящее время для получения наиболее сложных «высокоаспектных» микроструктур зачастую используются дорогостоящие резисты зарубежного производства. Специалисты НИОХ СО РАН синтезировали материал под названием «акрилат-силоксановый гибридный мономер», который хорошо подходит для создания таких микроструктур и может стать достойной альтернативой импортным аналогам.

«Высокоаспектные структуры можно сравнить с небоскребами в микромире. Такие структуры и элементы на их основе могут быть получены с помощью синхротронного излучения, - рассказывает научный сотрудник НИОХ СО РАН, кандидат химических наук Дмитрий Деревянко. – В ИЯФ СО РАН для этих целей традиционно используется импортный фоторезист на основе эпоксидного мономера. Мы же разработали альтернативный вариант: гибридный мономер, в состав которого входят акрилатные (органические) группы, участвующие в реакции полимеризации, а также силоксановые группы, которые содержат кремний, и придают конечному материалу твердость. Совместно со специалистами ИЯФ СО РАН мы подобрали условия полимеризации и продемонстрировали возможность записи микроструктур на новом материале».

Для отработки технологии рентгеновской литографии с применением синхротронного излучения специалисты Сибирского центра синхротронного и терагерцового излучения ИЯФ СО РАН использовали специальную экспериментальную станцию «LIGA-технология и рентгеновская литография», работающую на накопителе ВЭПП-3.

«Синхротронное излучение обладает высокой проникающей способностью, а также минимальной расходимостью электронного пучка, – комментирует старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, кандидат физических наук Борис Гольденберг. - Эти уникальные свойства СИ позволяют формировать структуры с микронными размерами и вертикальными стенками глубиной до нескольких сотен микрометров. Полученные микроструктуры могут использоваться в качестве оптических элементов для рентгеновского диапазона или элементов для микромеханических структур».

Центр коллективного пользования «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения» ИЯФ СО РАН, на базе которого в том числе было проведено исследование, специализируется на фундаментальных и прикладных работах, связанных с использованием пучков синхротронного и терагерцового излучения, на разработке и создании экспериментальной аппаратуры и оборудования для таких работ, на разработке и создании специализированных источников синхротронного и терагерцового излучения. Ежегодно в Центре работают десятки российских и зарубежных организаций.