فناوری تراشه‌سازی «Beyond EUV»، لیتوگرافی اشعه ایکس نرم را به Hyper چالش برانگیز نزدیک‌تر می‌کند-NA EUV

به گزارش کاسموس به نقل از مقاله منتشر شده در N، محققان دانشگاه جانز هاپکینز از روش جدیدی برای ساخت تراشه پرده برداری کرده اند که از لیزرهایی با طول موج 6.5 تا 6.7 نانومتر - که به عنوان پرتوهای X{3}}نرم - نیز شناخته می شود، استفاده می کند که می تواند وضوح ابزارهای لیتوگرافی را به 5 نانومتر و پایین تر افزایش دهد.

دانشمندان روش خود را "فراتر از-EUV" - می‌نامند و نشان می‌دهند که فناوری آنها می‌تواند جایگزین صنعت-لیتوگرافی استاندارد EUV- شود، اما محققان اذعان می‌کنند که در حال حاضر سال‌ها با ساخت حتی یک ابزار آزمایشی B-EUV فاصله دارند.

اشعه ایکس نرم-می تواند Hyper-NA را به چالش بکشد. روی کاغذ

پیشرفته‌ترین تراشه‌های امروزی با استفاده از لیتوگرافی EUV ساخته می‌شوند که در طول موج 13.5 نانومتر کار می‌کند و می‌تواند ویژگی‌هایی به کوچکی 13 نانومتر (کم-NA EUV دیافراگم عددی 0.33)، 8 نانومتر (بالا-NA EUV 0.55~nm)، یا حتی 0.55 nm تولید کند. (Hyper-NA EUV در 0.7 - 0.75 NA) به قیمت پیچیدگی شدید سیستم های لیتوگرافی که دارای اپتیک بسیار پیشرفته هستند که صدها میلیون دلار هزینه دارد.

با استفاده از طول موج کوتاه‌تر، محققان دانشگاه جانز هاپکینز می‌توانند وضوح ذاتی را حتی با لنزهایی با NA متوسط ​​افزایش دهند. با این حال، آنها با B-EUV با چالش های زیادی روبرو هستند.

اولاً، منابع نور B-EUV هنوز آماده نیستند. محققان مختلف روش‌های متعددی را برای تولید تابش طول موج 6.7 نانومتر امتحان کرده‌اند (مثلاً، لیزر گادولینیم{4}}پلاسمای تولید شده)، اما هیچ رویکرد استاندارد صنعتی وجود ندارد. ثانیاً، این طول موج‌های کوتاه‌تر - به دلیل انرژی فوتون بالا - با مواد مقاوم به نور سنتی که در ساخت تراشه استفاده می‌شوند، برهمکنش ضعیفی دارند. ثالثاً، چون نور با طول موج 6.5 تا 6.7 نانومتر به جای انعکاس تقریباً همه چیز جذب می‌شود، آینه‌های چندلایه{12}}برای این نوع تابش قبلاً تولید نشده‌اند.

در نهایت، این ابزارهای لیتوگرافی باید از ابتدا طراحی شوند و در حال حاضر، هیچ اکوسیستمی برای پشتیبانی از طرح ها با قطعات و مواد مصرفی وجود ندارد. به طور خلاصه، ساختن یک دستگاه B{1}}EUV (یا دستگاه اشعه ایکس نرم؟) به پیشرفت هایی در منابع نور، آینه های برآمده، مقاومت ها و حتی مواد مصرفی مانند گلوله ها یا ماسک های نوری نیاز دارد.

حل چالش ها یکی یکی

محققان دانشگاه جانز هاپکینز به سرپرستی پروفسور مایکل تساپاتیس بررسی کردند که چگونه فلزات خاصی می توانند برهمکنش بین نور B{0}}EUV (حدود طول موج 6 نانومتر) را بهبود بخشند و در برابر مواد مورد استفاده در ساخت تراشه مقاومت کنند (یعنی آنها روی چالش های دیگر مرتبط با اشعه ایکس{4} نرم کار نکردند).

این تیم کشف کرد که فلزاتی مانند روی قادر به جذب نور B-EUV و ساطع الکترون‌ها هستند که سپس واکنش‌های شیمیایی را در ترکیبات آلی به نام ایمیدازول ایجاد می‌کنند. این واکنش ها امکان حک کردن الگوهای بسیار ظریف را بر روی ویفرهای نیمه هادی فراهم می کند.

جالب توجه است، در حالی که روی با نور سنتی EUV 13.5 نانومتری ضعیف عمل می‌کند، اما در طول موج‌های کوتاه‌تر بسیار موثر است و اهمیت تطبیق مواد با طول موج مناسب را برجسته می‌کند.

برای اعمال این ترکیبات فلزی-آلی روی ویفرهای سیلیکونی، محققان تکنیکی به نام رسوب مایع شیمیایی (CLD) توسعه دادند. این روش لایه‌های نازک و آینه‌ای از ماده‌ای به نام aZIF (قاب‌های زئولیتی آمورف ایمیدازولات) ایجاد می‌کند که با سرعت 1 نانومتر در ثانیه رشد می‌کند. CLD همچنین امکان آزمایش سریع ترکیب‌های مختلف فلز-ایمیدازول را فراهم می‌کند و کشف بهترین جفت‌ها برای طول موج‌های مختلف لیتوگرافی را آسان‌تر می‌کند. در حالی که روی برای B-EUV مناسب است، این تیم اشاره کرد که فلزات دیگر ممکن است در طول موج‌های مختلف عملکرد بهتری داشته باشند و انعطاف‌پذیری را برای فناوری‌های ساخت تراشه در آینده ارائه دهند.

محققان فاش کردند که این رویکرد به تولیدکنندگان جعبه ابزاری از حداقل 10 عنصر فلزی و صدها لیگاند آلی برای ایجاد مقاومت های سفارشی متناسب با پلتفرم های لیتوگرافی خاص می دهد.

خلاصه

اگرچه محققان مجموعه کامل چالش‌های B-EUV (مانند برق منبع، ماسک‌ها) را حل نکردند، آنها یکی از مهم‌ترین تنگناها را پیش بردند: یافتن مواد مقاومی که می‌توانند با نور طول موج 6 نانومتری کار کنند. آنها فرآیند CLD را برای اعمال لایه‌های نازک و یکنواخت از چارچوب‌های ایمیدازولات زئولیتی آمورف (aZIFs) روی ویفرهای سیلیکونی ایجاد کردند. آنها به طور تجربی نشان دادند که فلزات خاصی (مانند روی) می‌توانند نور پرتو ایکس نرم را جذب کنند و الکترون‌هایی ساطع کنند که واکنش‌های شیمیایی را در مقاومت‌های مبتنی بر ایمیدازول ایجاد می‌کنند.

چالش‌های زیادی وجود دارد که باید با B-EUV حل شوند و این فناوری مسیر روشنی به سمت بازار انبوه ندارد. با این حال، فرآیند CLD می تواند به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گیرد، هم در برنامه های نیمه هادی و هم در کاربردهای نیمه هادی-.

دنبال کنیدسخت افزار تام در اخبار گوگل، یاما را به عنوان منبع ترجیحی اضافه کنید، برای دریافت اخبار، تحلیل ها و نظرات به روز ما در فیدهای خود--. حتما روی دکمه Follow کلیک کنید!