Raziskovalci na univerzi Johns Hopkins so razkrili nov pristop k izdelavi čipov, ki uporablja laserje z valovno dolžino 6,5 nm ~ 6,7 nm -, znane tudi kot mehki rentgenski -žarki -, ki bi lahko povečali ločljivost orodij za litografijo na 5 nm in manj, poroča Cosmos, ki se sklicuje na članek, objavljen v Nature.
Znanstveniki imenujejo svojo metodo 'beyond{0}}EUV' -, kar nakazuje, da bi njihova tehnologija lahko nadomestila industrijsko-standardno EUV litografijo -, vendar raziskovalci priznavajo, da so trenutno leta oddaljeni od izdelave celo eksperimentalnega orodja B-EUV.
Mehki rentgenski-žarki lahko izzovejo hiper-NA. Na papirju
Najnaprednejši čipi so dandanes izdelani z uporabo EUV litografije, ki deluje na valovni dolžini 13,5 nm in lahko ustvari značilnosti tako majhne kot 13 nm (Low-NA EUV 0,33 numerične aperture), 8 nm (High-NA EUV 0,55 NA) ali celo 4 nm ~ 5 nm (Hyper-NA EUV na 0,7 – 0,75 NA) na račun izjemne kompleksnosti litografskih sistemov, ki imajo zelo napredno optiko, ki stane na stotine milijonov dolarjev.
Z uporabo krajše valovne dolžine lahko raziskovalci z univerze Johns Hopkins dosežejo intrinzično povečanje ločljivosti tudi z lečami z zmerno NA. Vendar se z B-EUV soočajo s številnimi izzivi.
Prvič, viri svetlobe B-EUV še niso pripravljeni. Različni raziskovalci so preizkusili več metod za ustvarjanje sevanja valovne dolžine 6,7 nm (npr. plazma,-proizvedena z gadolinijevim laserjem), vendar ni standardnega-pristopa v industriji. Drugič, te krajše valovne dolžine - zaradi svoje visoke fotonske energije - slabo delujejo s tradicionalnimi fotorezistnimi materiali, ki se uporabljajo pri izdelavi čipov. Tretjič, ker svetlobo valovne dolžine 6,5 nm ~ 6,7 nm skoraj vse absorbira in ne odbije, zrcala z večplastno-prevleko za to vrsto sevanja še niso bila proizvedena.
|
Vrsta litografije |
Valovna dolžina |
Dosegljiva rešitev |
Fotonska energija |
Numerična apertura (NA) |
Opombe |
|
g-line (Pre-DUV) |
436 nm |
500 nm |
2,84 eV |
0.3 |
Uporablja žarnice z živosrebrno paro; podedovana vozlišča; nizka ločljivost. |
|
i-line (Pre-DUV) |
365 nm |
350 nm |
3,40 eV |
0.3 |
Uporablja se za zgodnji CMOS. |
|
KrF DUV |
248 nm |
90 nm |
5,00 eV |
0.7 - 1.0 |
Uporablja se od ~130 nm do 90 nm; laserski vir excimer; še vedno uporablja v zalednih slojih. |
|
ArF DUV |
193 nm |
65 nm (suho) - 45 nm (potopitev + več vzorcev) |
6,42 eV |
Do 1,35 (potopitev) |
Najnaprednejši DUV; še vedno bistvenega pomena v več{0}}vzorcih 7 nm–5 nm vozlišč; uporablja se za številne plasti v 2nm vozliščih. |
|
EUV |
13,5 nm |
13 nm (izvorni), 8 nm (več-vzorci) |
92 eV |
0.33 |
V množični proizvodnji za 5nm - 2nm vozlišča. Uporabljal se bo še leta. |
|
Visok-NA EUV |
13,5 nm |
8 nm (izvorno), 5 nm (razširjeno) |
92 eV |
0.55 |
Prva orodja: ASML EXE:5200B; cilji nad 2 nm-vozlišča razreda; manjša velikost polja, višji stroški. |
|
Hyper-NA EUV (prihodnost) |
13,5 nm |
4 nm ali boljši (teoretično) |
92 eV |
0,75 ali več |
Tehnologija prihodnosti; zahteva eksotična ogledala in ultra{0}}visoko natančno inženirstvo. |
|
Mehki rentgenski-žarki/B-EUV |
6,5 nm - 6.7 nm |
manj kot 5 nm (teoretično) |
185-190 eV |
0.3 - 0.5 (pričakovano) |
Eksperimentalno; visoko{0}}energijski fotoni; nove kovinske-organske uporne kemije, ki se preskušajo. |
Končno je treba ta litografska orodja oblikovati iz nič in trenutno ni ekosistema, ki bi podpiral načrte s komponentami in potrošnim materialom. Če povzamemo, izdelava naprave B-EUV (ali naprave z mehkimi rentgenskimi{-žarki?) zahteva preboje na področju svetlobnih virov, projekcijskih zrcal, upornikov in celo potrošnega materiala, kot so folije ali fotomaske.
Reševanje izzivov enega za drugim
Raziskovalci na Univerzi Johns Hopkins pod vodstvom profesorja Michaela Tsapatsisa so raziskovali, kako lahko nekatere kovine izboljšajo interakcijo med B-EUV (valovno dolžino okoli 6 nm) svetlobo in odpornostjo na materiale, ki se uporabljajo pri izdelavi čipov (tj. niso delali na drugih izzivih, povezanih z mehkimi rentgenskimi-žarki).
Ekipa je odkrila, da lahko kovine, kot je cink, absorbirajo svetlobo B-EUV in oddajajo elektrone, ki nato sprožijo kemične reakcije v organskih spojinah, imenovanih imidazoli. Te reakcije omogočajo vrezovanje zelo finih vzorcev na polprevodniške rezine.
Zanimivo je, da medtem ko se cink slabo obnese s tradicionalno 13,5 nm EUV svetlobo, postane zelo učinkovit pri krajših valovnih dolžinah, kar poudarja, kako pomembno je, da material uskladite s pravo valovno dolžino.
Za uporabo teh kovinsko-organskih spojin na silicijevih rezinah so raziskovalci razvili tehniko, imenovano kemično tekoče nanašanje (CLD). Ta metoda ustvari tanke zrcalne-plasti materiala, imenovanega aZIF (amorfni zeolitski imidazolatni okvirji), ki rastejo s hitrostjo 1 nm na sekundo. CLD omogoča tudi hitro testiranje različnih kombinacij kovine in imidazola, kar olajša odkrivanje najboljših parov za različne valovne dolžine litografije. Medtem ko je cink zelo primeren za B-EUV, je ekipa ugotovila, da bi lahko druge kovine delovale bolje pri različnih valovnih dolžinah, kar ponuja prilagodljivost za prihodnje tehnologije izdelave čipov.
Ta pristop daje proizvajalcem orodje z najmanj 10 kovinskimi elementi in stotinami organskih ligandov za ustvarjanje uporov po meri, prilagojenih specifičnim litografskim platformam, so razkrili raziskovalci.
Povzetek
Čeprav raziskovalci niso rešili celotnega nabora izzivov B-EUV (npr. napajanje vira, maske), so napredovali pri enem najbolj kritičnih ozkih grl: pri iskanju odpornih materialov, ki lahko delujejo s svetlobo valovne dolžine 6 nm. Ustvarili so postopek CLD za nanašanje tankih, enotnih filmov amorfnih zeolitnih imidazolatnih ogrodij (aZIF) na silicijeve rezine. Eksperimentalno so pokazali, da lahko nekatere kovine (na primer cink) absorbirajo mehko rentgensko -svetlobo in oddajajo elektrone, ki sprožijo kemične reakcije v upornih pastah na osnovi -imidazola.
Z B-EUV je treba rešiti veliko izzivov, tehnologija pa nima jasne poti do množičnega trga. Vendar se lahko postopek CLD uporablja precej široko, tako v polprevodniških kot v ne-polprevodniških aplikacijah.
SlediTom's Hardware v Google News, ozdodajte nas kot prednostni vir, da v svojih virih dobite naše--ažurne novice, analize in ocene. Ne pozabite klikniti gumb Sledi!
