Lorsqu'ils cherchent à produire les minuscules composants semi-conducteurs utilisés dans les appareils électroniques, la photolithographie est le procédé de choix. Il fournit non seulement des images haute résolution, mais permet également une production à haut débit. Cependant, à mesure que la miniaturisation des circuits électroniques avance sans cesse, la photolithographie traditionnelle atteint à la fois les limites fondamentales et les limites de coût. Maintenant, une nouvelle technique photolithographique qui produira des caractéristiques plus petites que celles possibles aujourd'hui se profile à l'horizon. Ce développement est dû à une équipe de recherche internationale dirigée par Jing Hua Teng et Hong Liu de l'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering, Singapour, qui comprenait des collègues du A*STAR Data Storage Institute, Singapour.

En photolithographie traditionnelle, la lumière sert à écrire, par exemple, l'implantation d'un circuit électronique sur un substrat revêtu d'un matériau photosensible. L'assemblage est ensuite traité chimiquement de manière à faire apparaître le motif souhaité sur le composant final. La taille minimale des caractéristiques pouvant être produites avec cette méthode est donnée par la limite de diffraction optique :la résolution pouvant être obtenue dans les images optiques ne peut être supérieure à environ la moitié de la longueur d'onde de la lumière utilisée. Cette limite est typiquement de l'ordre de plusieurs centaines de nanomètres. Et, en vue d'une miniaturisation plus poussée des composants électroniques, il constitue un véritable barrage routier, explique Teng.

Les physiciens ont proposé plusieurs méthodes pour battre la limite de diffraction, y compris l'utilisation de ce que l'on appelle des superlentilles. La résolution des images de superlentilles dépasse la limite de diffraction ; cependant, ces images ont tendance à souffrir d'un faible contraste, et cela a limité leur utilité pour la lithographie.

Teng et ses collègues ont démontré qu'ils pouvaient produire des images de superlentilles avec une résolution inférieure à 50 nanomètres et un contraste suffisant à des fins photolithographiques. L'astuce consistait à contrôler soigneusement la surface de la lentille, qui se compose d'un mince film d'argent. "Une surface lisse garantit que très peu de lumière est perdue en raison de la diffusion, " explique Teng. Grâce à une optimisation minutieuse du processus de fabrication, lui et son équipe ont réussi à produire des superlentilles en argent avec des imperfections de moins de 2 nanomètres de hauteur.

Le prochain objectif de l'équipe est d'optimiser le processus de lithographie et les matériaux impliqués pour répondre aux exigences de débit élevé pour les applications à l'échelle de l'industrie. Le résultat devrait être un outil polyvalent pour la lithographie optique dans le nano-régime. "La lithographie Superlens est une technologie prometteuse pour la nanolithographie optique de nouvelle génération pour l'industrie des semi-conducteurs, mais aussi pour la bio-ingénierie et le stockage de données, " dit Liu.