Crean el microscopio de luz ultravioleta extrema más avanzado del mundo

SHARP es el nuevo microscopio de luz ultravioleta extrema (EUV) desarrollado por especialistas del Berkeley Lab que podría abrir una nueva etapa en el terreno de la nanoelectrónica. El dispositivo ha sido considerado como el más avanzado en su campo del planeta, y podría propiciar un mayor impulso para el desarrollo de una nueva generación de biochips.

Los expertos en el terreno de la nanoelectrónica sostienen que, año tras año, el número de transistores que caben en un chip se duplica. Esto evidencia que la electrónica mantiene una fuerte tendencia hacia los desarrollos a nanoescala, ya sea en dispositivos como teléfonos inteligentes, reproductores de MP4 o tabletas, entre otros.

De esta manera, las tecnologías electrónicas en el nanomundo parecen no tener límites, y podrían dar lugar a la producción de dispositivos más potentes y menos costosos. Sin embargo, su desarrollo depende de herramientas que permitan amplias funciones en longitudes de onda de luz muy específicas.

SHARP es un microscopio de luz ultravioleta extrema (EUV), que podrá cumplir una tarea muy importante en el terreno de la fotolitografía, el proceso central en la creación de chips de ordenadores. El proyecto cuenta con un presupuesto de 4,1 millones de dólares, y un tiempo de un año y medio para su optimización.

Producción en masa de semiconductores a nanoescala

La dirección del equipo de especialistas corresponde a Kenneth Goldberg, del Center for X-Ray Optics (CXRO), y además el microscopio trabaja en paralelo con las herramientas existentes en el Berkeley Lab's Advanced Light Source (ALS).

Este nuevo desarrollo fue difundido a través de una nota de prensa del Berkeley Lab, y además fue resumido en un artículo del medio especializado Science Daily.

Según Goldberg, la luz EUV presenta grandes dificultades para el trabajo, requiriendo de materiales complejos. En vez de lentes de cristal, los sistemas ópticos EUV se basan principalmente en espejos especializados a escala atómica, que deben seguir determinadas condiciones ambientales para mantener su eficiencia y alta reflectividad.

Aunque existen actualmente dispositivos similares con un buen funcionamiento, SHARP superará su desempeño en todos los ámbitos: control de la resolución, velocidad, calidad de la iluminación y otros. Sin embargo, antes de transformarse en una herramienta comercialmente disponible, este microscopio requerirá años de investigación, más allá de este proyecto concreto de estudio ahora desarrollado.

Pero, ¿cuál será la aplicación concreta de dispositivos como el microscopio SHARP? En pocos años, los semiconductores se presentarán en dimensiones de 16, 11, u ocho nanómetros. Para poder producirlos en masa, la industria está impulsando un proceso de fotolitografía EUV, que utiliza luz con una longitud de onda de tan sólo 13,5 nanómetros, o sea 40 veces más pequeña que la luz visible para el ojo humano.

Evaluar los dispositivos con mayor exactitud

En la fotolitografía, las denominadas fotomáscaras son la clave para la producción en serie. Una serie de fotomáscaras transfieren los patrones del circuito principal que se incorpora a un chip, para crear dispositivos semiconductores. Las fotomáscaras cumplen una función similar a los negativos en la fotografía tradicional, o a las páginas maestras en una fotocopiadora.

Para Goldberg, los microscopios avanzados que se utilizan actualmente pueden tener una resolución excelente, pero no pueden detectar la longitud de onda de la luz ultravioleta extrema (EUV), impidiendo el trabajo con el máximo detalle que se requiere en estos casos.

De esta forma, el nuevo microscopio permitirá a los investigadores y a las empresas de producción de semiconductores evaluar con mayor exactitud los defectos y las estrategias de reparación, y también el estado de los materiales y distintas características de los nanodispositivos.

El microscopio SHARP será entonces fundamental para evaluar las propiedades de las herramientas actuales y futuras a emplearse en la nanoelectrónica, dando a los investigadores la posibilidad de obtener datos más certeros. SHARP también contará con una gran variedad de lentes, lo que permitirá a los usuarios seleccionar las propiedades de imágenes diferentes que se requieran en cada caso. Las lentes son ligeramente más anchas que un cabello humano.