Bij het maken van de kleine halfgeleidercomponenten die in elektronische apparaten worden gebruikt, fotolithografie is het proces van keuze. Het biedt niet alleen afbeeldingen met een hoge resolutie, maar maakt ook productie met hoge doorvoer mogelijk. Echter, naarmate de miniaturisering van elektronische schakelingen onophoudelijk vordert, traditionele fotolithografie raakt zowel fundamentele als kostenlimieten. Nutsvoorzieningen, een nieuwe fotolithografische techniek die kenmerken zal produceren die kleiner zijn dan vandaag mogelijk is, is aan de horizon. Deze ontwikkeling is te danken aan een internationaal onderzoeksteam onder leiding van Jing Hua Teng en Hong Liu van het A*STAR Institute of Materials Research and Engineering, Singapore, waaronder medewerkers van het A*STAR Data Storage Institute, Singapore.

In traditionele fotolithografie, licht wordt gebruikt om te schrijven, bijvoorbeeld, de lay-out van een elektronische schakeling op een substraat bedekt met een lichtgevoelig materiaal. De assemblage wordt vervolgens chemisch verwerkt op een manier die het gewenste patroon op het uiteindelijke onderdeel laat verschijnen. De minimale grootte van de kenmerken die met deze methode kunnen worden geproduceerd, wordt gegeven door de optische diffractielimiet:de resolutie die kan worden verkregen in optische afbeeldingen mag niet hoger zijn dan ongeveer de helft van de golflengte van het gebruikte licht. Deze limiet is typisch in de orde van enkele honderden nanometers. En, met het oog op een verdere miniaturisering van elektronische componenten, het vormt een echte wegversperring, legt Teng uit.

Natuurkundigen hebben verschillende methoden voorgesteld om de diffractielimiet te verslaan, inclusief het gebruik van zogenaamde superlenzen. De resolutie van superlensbeelden overschrijdt de diffractielimiet; echter, deze afbeeldingen hebben vaak last van een slecht contrast, en dit heeft hun bruikbaarheid voor lithografie beperkt.

Teng en zijn medewerkers toonden aan dat ze superlensbeelden konden maken met een resolutie van minder dan 50 nanometer en een contrast dat voldoende was voor fotolithografische doeleinden. De truc was om het oppervlak van de lens zorgvuldig te controleren, die bestaat uit een dunne zilverfilm. "Een glad oppervlak zorgt ervoor dat er heel weinig licht verloren gaat door verstrooiing, " legt Teng uit. Door een zorgvuldige optimalisatie van het fabricageproces, hij en zijn team slaagden erin zilveren superlenzen te produceren met onvolkomenheden die minder dan 2 nanometer hoog waren.

Het volgende doel van het team is om het lithografieproces en de betrokken materialen te optimaliseren om te voldoen aan de hoge doorvoervereisten voor toepassingen op industriële schaal. Het resultaat moet een veelzijdig hulpmiddel zijn voor optische lithografie in het nanoregime. "Superlens-lithografie is een veelbelovende technologie voor optische nanolithografie van de volgende generatie voor de halfgeleiderindustrie, maar ook voor bio-engineering en dataopslag, " zegt Liu.