Výzkumníci z Johns Hopkins University odhalili nový přístup k výrobě čipů, který využívá lasery s vlnovou délkou 6,5nm až 6,7nm - také známé jako měkké rentgenové záření -, které by mohly zvýšit rozlišení litografických nástrojů na 5nm a nižší, uvádí Cosmos s odkazem na článek publikovaný v Nature.
Vědci svou metodu nazývají 'beyond{0}}EUV' -, což naznačuje, že jejich technologie by mohla nahradit průmyslovou-standardní EUV litografii -, ale vědci připouštějí, že jsou v současnosti roky daleko od vytvoření byť jen experimentálního B-EUV nástroje.
Měkké X-paprsky mohou být výzvou pro Hyper-NA. Na papíře
Nejpokročilejší čipy jsou v současnosti vyráběny pomocí EUV litografie, která pracuje na vlnové délce 13,5 nm a může produkovat prvky o velikosti až 13nm (nízká-NA EUV 0,33 numerické apertury), 8nm (vysoká-NA EUV 0,55 NA) nebo dokonce 5nm EUV{4nm{9}}5nm na 4nm 0,7 – 0,75 NA) za cenu extrémní složitosti litografických systémů, které mají velmi pokročilou optiku, která stojí stovky milionů dolarů.
Použitím kratší vlnové délky mohou vědci z Johns Hopkins University dosáhnout zvýšení vnitřního rozlišení i u čoček se střední NA. S B-EUV však čelí mnoha výzvám.
Za prvé, světelné zdroje B‑EUV ještě nejsou připraveny. Různí výzkumníci vyzkoušeli několik metod generování záření o vlnové délce 6,7 nm (např. plazma produkovaná gadoliniovým laserem-), ale neexistuje žádný standardní-odvětvový přístup. Za druhé, tyto kratší vlnové délky - kvůli jejich vysoké fotonové energii - špatně interagují s tradičními fotorezistními materiály používanými při výrobě čipů. Za třetí, protože světlo o vlnové délce 6,5nm až 6,7nm je téměř vším absorbováno, nikoli odraženo, vícevrstvá{12}}zrcadla s povlakem pro tento typ záření se dříve nevyráběla.
|
Typ litografie |
Vlnová délka |
Dosažitelné rozlišení |
Fotonová energie |
Numerická apertura (NA) |
Poznámky |
|
g-řádek (před-DUV) |
436 nm |
500 nm |
2,84 eV |
0.3 |
Používá rtuťové výbojky; starší uzly; nízké rozlišení. |
|
i-řádek (před-DUV) |
365 nm |
350 nm |
3,40 eV |
0.3 |
Používá se pro rané CMOS. |
|
KrF DUV |
248 nm |
90 nm |
5,00 eV |
0.7 - 1.0 |
Používá se od -130 nm do 90 nm; zdroj excimerového laseru; se stále používá v backendových vrstvách. |
|
ArF DUV |
193 nm |
65 nm (suché) - 45 nm (ponoření + multipatterning) |
6,42 eV |
Až 1,35 (ponoření) |
Nejpokročilejší DUV; stále zásadní v uzlech s více{0}}vzory 7 nm–5 nm; používá se pro mnoho vrstev ve 2nm uzlech. |
|
EUV |
13,5 nm |
13 nm (nativní), 8 nm (multi-vzorování) |
92 eV |
0.33 |
V objemové výrobě pro uzly 5nm - 2nm. Bude se používat v příštích letech. |
|
Vysoká-NA EUV |
13,5 nm |
8 nm (nativní), 5 nm (rozšířený) |
92 eV |
0.55 |
První nástroje: ASML EXE:5200B; cíle nad 2 nm -třídy uzlů; zmenšená velikost pole, vyšší náklady. |
|
Hyper{0}}NA EUV (budoucnost) |
13,5 nm |
4 nm nebo lepší (teoreticky) |
92 eV |
0,75 nebo více |
Budoucí technologie; vyžaduje exotická zrcadla a mimořádně{0}}vysoce přesné inženýrství. |
|
Měkký rentgen / B-EUV |
6,5 nm - 6.7 nm |
méně než 5 nm (teoreticky) |
185-190 eV |
0.3 - 0.5 (očekávané) |
Experimentální; fotony s vysokou{0}}energií; testujeme nové kovové-organické odolné chemické látky. |
A konečně, tyto litografické nástroje musí být navrženy od nuly a v současné době neexistuje žádný ekosystém, který by podporoval návrhy komponentami a spotřebním materiálem. Stručně řečeno, stavba B-EUV zařízení (nebo Soft X-ray zařízení?) vyžaduje průlom v oblasti světelných zdrojů, projekčních zrcadel, rezistorů a dokonce i spotřebního materiálu, jako jsou pelikuly nebo fotomasky.
Řešení problémů jeden po druhém
Vědci z Johns Hopkins University pod vedením profesora Michaela Tsapatsise zkoumali, jak mohou některé kovy zlepšit interakci mezi B-EUV světlem (vlnová délka přibližně 6 nm) a odolávat materiálům používaným při výrobě čipů (tj. nepracovali na jiných problémech spojených s měkkým rentgenovým zářením).
Tým zjistil, že kovy jako zinek jsou schopny absorbovat B-EUV světlo a emitovat elektrony, které pak spouštějí chemické reakce v organických sloučeninách zvaných imidazoly. Tyto reakce umožňují leptání velmi jemných vzorů na polovodičové destičky.
Je zajímavé, že zatímco zinek funguje špatně s tradičním 13,5nm EUV světlem, stává se vysoce účinným při kratších vlnových délkách, což zdůrazňuje, jak důležité je sladit materiál se správnou vlnovou délkou.
K aplikaci těchto kov-organických sloučenin na křemíkové plátky vyvinuli vědci techniku nazvanou chemická kapalinová depozice (CLD). Tato metoda vytváří tenké, zrcadlové-vrstvy materiálu zvaného aZIF (amorfní zeolitové imidazolátové struktury), které rostou rychlostí 1nm za sekundu. CLD také umožňuje rychlé testování různých kombinací kov-imidazol, což usnadňuje objevování nejlepších párů pro různé vlnové délky litografie. I když se zinek dobře hodí pro B-EUV, tým poznamenal, že jiné kovy mohou fungovat lépe na různých vlnových délkách, což nabízí flexibilitu pro budoucí technologie výroby čipů.
Tento přístup dává výrobcům sadu nástrojů s nejméně 10 kovovými prvky a stovkami organických ligandů, aby vytvořili vlastní odolné materiály přizpůsobené konkrétním litografickým platformám, uvedli výzkumníci.
Shrnutí
Přestože výzkumníci nevyřešili celý soubor B-EUV problémů (např. zdroj napájení, masky), postoupili k jednomu z nejkritičtějších překážek: nalezení odolných materiálů, které mohou pracovat se světlem o vlnové délce 6nm. Vytvořili proces CLD pro nanášení tenkých, stejnoměrných filmů amorfních zeolitických imidazolátových struktur (aZIF) na křemíkové destičky. Experimentálně prokázali, že určité kovy (jako zinek) mohou absorbovat měkké rentgenové světlo a emitovat elektrony, které spouštějí chemické reakce v rezistech na bázi imidazolu-.
S B-EUV je třeba vyřešit spoustu výzev a tato technologie nemá jasnou cestu k masovému trhu. Proces CLD však lze použít poměrně široce, a to jak v polovodičových, tak v nepolovodičových aplikacích.
NásledovatTom's Hardware ve Zprávách Googlenebopřidejte nás jako preferovaný zdroj, abyste do svých zdrojů dostávali{0}}aktuální{1}}novinky, analýzy a recenze. Nezapomeňte kliknout na tlačítko Sledovat!
