扫描探针微影术刷新线宽记录

IBM科学家最近利用加热的奈米级探针针尖，在有机光阻剂(organic resist)上製作出线宽仅15 nm的图形。此线宽只有传统微影束(如电子束微影术)所能製作的一半，因此未来可望用来製造奈米级的电子元件。

现行的电脑晶片及微电子元件的製作，都是透过光微影或电子束微影术在阻剂上定义图案，然而这些技术要製作线宽小于30 nm的结构并不容易，原因是邻近效应(proximity effect)作祟，即光束或电子束侵入邻近的阻剂区域，导致曝光範围比预期的图形还大。

Armin Knoll以及他在IBM苏黎世(Zurich)、阿曼登(Almaden)及约克镇高地(Yorktown Heights)研究中心的同事发展出一种新的扫描式探针微影术(scanning probe lithography)，利用加热的探针针尖局部蒸发掉有机薄玻璃膜上的材料，製作出奈米图案，再透过标準的奈米製造技术将图案转移至微奈米电子元件常用的硅基板上。

该研究团队使用的探针针尖有500 nm长，尖端只有数奈米宽，与探针相连的悬臂以1 nm的精準度在基板表面上扫描。藉由加热及施力，探针尖便能根据事先预定的图案移除基板表面的材料。IBM团队在这个验证远理(proof-of-principle)的实验中採用有机玻璃为基板，因为这种材料的分子键很容易被加热(300~500°)的针尖打断。

这项新技术由于耗能较少，所以比电子束微影术便宜，而且体积也小得多。它不只能製作二维图形，透过系列连续蚀刻还能製作三维图案。为证明这一点，该团队在玻璃上製作出缩小了50亿倍、高仅25 nm的马特洪峰模型。他们也能在数分钟内製作出史上最小的三维世界地图(将刊载于Advanced materials)。

该团体希望将这项技术商业化，让学界研究人员能广泛使用。他们也计画改良此技术，以便能以更快的速度製作更小、更深的图形。详见近期的Science | DOI: 10.1126/science.1187851。