כבר לא מדע בדיוני – פרוסות הסיליקון מרכיבות את עצמן

פיתוח שמאפשר לחלקים להרכיב את עצמם אינם בגדר מדע בדיוני יותר, לפחות כשמדובר בפרוסות סיליקון

פוסט זה נכתב על ידי כפיר דותן, האחראי על צי מכונות בקרת איכות התהליך הנמצאות במעבדת הפיתוח Maydan Technology Center שבקליפורניה. דותן הוא גם האחראי על שיתופי הפעולה הטכנולוגיים בין קבוצת אפלייד בישראל לקבוצת פיתוח אחרות של אפלייד בעולם.

cc by flickr, Ella Novak

האם קרה לכם פעם שקניתם רהיט פשוט מחנות אירופאית של ‘עשה זאת בעצמך’ וכשהגעתם הביתה ופרסתם את החלקים על הרצפה, פתחתם את ההוראות בחמש שפות (שאף אחת מהן לא הייתה עברית) וגילתם לאכזבתכם הקשה שההרכבה הרבה יותר קשה ומסובכת ממה שהיא נראתה בחנות? האם לא הרהרתם שיכול להיות מאד נחמד שכמו שחוקי הטרמודינמיקה יודעים לחזות כיווני מעבר חום, או שחוקי הכבידה יודעים לחזות לאן יזרמו המים או ייפול התפוח, יהיה איזה חוק טבע פשוט שידע להרכיב מיטות – וכל הברגים ולוחות העץ ימשכו אחד לשני באופן מכוון ותהיה מיטה שמרכיבה את עצמה?

בפוסט זה אסביר איך חוקי הפיזיקה מתחברים למדע בדיוני, הם אמנם לא מרכיבים מיטה של ‘עשה זאת בעצמך’, אבל הם בהחלט מנסים לשרת את המרדף אחרי חוק מור ומצליחים לבצע דברים מאתגרים ומעניינים.

הרכב בעצמך בצורה מכוונת

התהליך המהפכני נקרא ‘הרכב בעצמך בצורה מכוונת’ ובאנגלית זה נשמע טוב יותר: DSA – Directed  Self Assembly. התהליך החדש יחסית, שעד לפני שנה היה שייך יותר לתחום המדע הבדיוני של התעשייה ופחות לתחום היישומי, הוא רעיון שטוען שבמקום שהליתוגרפיה תדפיס את התבנית הצפופה, הליתוגרפיה תדפיס תבנית רחבה ו’קלה לייצור’ והתבנית הצפופה תסתדר מעצמה על פי קווי המתאר של הקווים הרחבים.

כדי שזה יקרה יש ליצור בשלב ראשון חומר אחד המורכב משני יסודות שונים עם תכונות משיכה ודחיה (כמו שמן ומים בחומר אחד). בשלב השני יש לשפוך את ה-DSA על תבנית רחבה מוכנה מראש, ובשלב שלישי לפתח תהליך איכול שיאכל רק חומר אחד מבין שני החומרים המרכיבים את ה-DSA. האתגרים הם כמובן איך מיצרים חומר DSA ואיך גורמים לחומר ה-DSA להסתדר בתבנית הרצויה על פרוסות הסיליקון בתהליך נקי מפגמים.

בתמונת המיקרוסקופ האלקטרוני למטה ניתן לראות כיצד נראים החומרים שמרכיבים את ה-DSA כאשר נותנים להם להסתדר בעצמם. תסכימו איתי שזה נראה יותר כמו “טביעת אצבע”  מאשר משהו שיכול לעזור לתעשיית חצאי המוליכים.

וכך למען האמת, זמן רב היה שייך ה-DSA בעיקר לזרם האלטרנטיבי, ופחות לזרם המרכזי, ולכן המחקר והפיתוח שלו נעשה בעיקר על ידי אוניברסיטאות. כאשר הוצגו עבודות DSA בכנסים מקצועיים ובהרצאות בתחום הליתוגרפיה, היה ניתן לראות בעיקר נוסחאות חומרים מסובכות ו’טביעות אצבע’ ,כפי שנראה למעלה, שהודפסו על שברים של פרוסות סיליקון, וצולמו על ידי מיקרוסקופ אלקטרוני מעבדתי. רחוק מאד מתהליך יישומי שניתן לעשות עליו עבודת מחקר של פגמים בצורה רצינית.

קריסטופר ברנצ’ר, מקבוצת ה-CTO של אפלייד, הציג לראשונה בכנס SPIE ב-2011, עבודה שזכתה במאמר המצטיין של הכנס, פרוסת סיליקון של 300 מ”מ עם קווים של 12 ננומטר, במסגרת עבודה משותפת עם IBM. הפעם תמונות המיקרוסקופ האלקטרוני שהוצגו בעבודה נלקחו על ידי המיקרוסקופ התעשייתי שלנו, SEMVision™:

ההשפעה של העבודה הזו נראתה באופן ברור בכנס הליתוגרפיה השנתי SPIE 2012, כאשר מספר המאמרים בנושא DSA גדל בצורה משמעותית והמאמר צוטט בהרחבה בהזדמנויות רבות.

מכונות בדיקות הפגמים שלנו ב-MTC היו הראשונות שסרקו פרוסות סילקון שלמות ואפשרו ‘לראות’ את הפגמים החדשים (בתמונה שלמטה) של ה-DSA.

וכך הפך ביום אחד מדע בדיוני של תחום אלטרנטיבי לטכנולוגיה לגיטימית שאפשר לעבוד איתה בפרוסות סילקון שלמות, ושכדאי להסתכל עליה בשנית ולחשוב ברצינות יתרה, ולנו, ב-MTC קיימות פרוסות סילקון עם תבנית צפופה של 12 ננומטר למרות שהליתוגרפיה עדיין לא יכולה לעשות זאת באופן ישיר. האתגר כיום הוא ליצור פרוסות נקיות מפגמים ותבניות מדויקות.

אגב, עד לכתיבת פוסט זה על פי יכולות המדידה הידועות למדע, עדיין, כנראה, לא נמצא חוק טבע שיגרום למיטות של “עשה זאת בעצמך” להתחבר לבד, וחבל.


פוסט זה בחסות חברת Applied Materials


אפלייד מטיריאלס הינה החברה המובילה בעולם בתחום פתרונות טכנולוגיות הננו-ייצור (Nanomanufacturing Technology). החברה מספקת סל רחב של מוצרים חדשניים בתחום הציוד, התוכנה והשירות עבור יצרני השבבים המוליכים למחצה, צגים שטוחים, תאים סולריים פוטו-וולטאים, אלקטרוניקה גמישה וזכוכית יעילה אנרגטית.

מאז הקמתה בשנת 1967, אפלייד מטיריאלס מפתחת, מייצרת ומשווקת את טכנולוגיית הננו-ייצור המסייעת כיום בהפקתו של כמעט כל שבב מוליך למחצה וצג שטוח בעולם.

החברה מעסיקה כ-13,000 עובדים ב-91 אתרים הפרוסים על פני 22 מדינות ברחבי העולם. מוצרי החברה השונים מיוצרים בארה”ב, במזרח הרחוק, באירופה ובישראל. בשנת הכספים 2010 דיווחה אפלייד מטיריאלס על הכנסות בשווי 9.5 מיליארד דולר, ועד היום הגישה החברה כ-8,200 פטנטים.

החטיבה העסקית הממוקמת בישראל, PDC, Progress Diagnostics and Control משוייכת לקבוצת מערכות הסיליקון של אפלייד מטיריאלס ועוסקת בפיתוח, בייצור ובהטמעה של מוצרי בקרת איכות לתהליכי ייצור המוליכים למחצה.

כתב אורח

אנחנו מארחים מפעם לפעם כותבים טכנולוגים אורחים, המפרסמים כתבות בתחומי התמחות שלהם. במידה ואתם מעוניינים לפרסם פוסט בשמכם, פנו אלינו באמצעות טופס יצירת קשר באתר.

הגב

1 תגובה on "כבר לא מדע בדיוני – פרוסות הסיליקון מרכיבות את עצמן"

avatar
Photo and Image Files
 
 
 
Audio and Video Files
 
 
 
Other File Types
 
 
 
Sort by:   newest | oldest | most voted
יוני כץ
Guest

כתבה מעולה – פשוט מעניין ומדהים :)

wpDiscuz

תגיות לכתבה: