חוקרים מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס חשפו גישה חדשה לייצור שבבים המשתמשת בלייזרים עם אורך גל של 6.5 ננומטר ~ 6.7 ננומטר - הידועה גם בשם -רנטגן רכות - שיכולה להגדיל את הרזולוציה של כלי ליתוגרפיה ל-5 ננומטר ומטה, כך מדווח Cosmos שפורסם ב-Nature.
המדענים מכנים את השיטה שלהם 'מעבר ל-EUV' - מה שמרמז שהטכנולוגיה שלהם יכולה להחליף -ליטוגרפיה סטנדרטית של EUV - אבל החוקרים מודים שהם רחוקים כרגע מבניית כלי B-EUV ניסיוני.
-קרני רנטגן רכות יכולות לאתגר את Hyper-NA. על הנייר
השבבים המתקדמים ביותר בימינו מיוצרים באמצעות ליטוגרפיה EUV, הפועלת באורך גל של 13.5 ננומטר ויכולה לייצר תכונות קטנות כמו 13 ננומטר (נמוך-NA EUV של 0.33 צמצם מספרי), 8 ננומטר (גבוה-NA EUV של 0.55 ננומטר), או אפילו 54 ננומטר NA. (היפר-NA EUV על 0.7 – 0.75 NA) במחיר של מורכבות קיצונית של מערכות הליתוגרפיה בעלות אופטיקה מתקדמת מאוד שעלותה מאות מיליוני דולרים.
על ידי שימוש באורך גל קצר יותר, חוקרים מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס יכולים לקבל חיזוק רזולוציה פנימית אפילו עם עדשות עם NA בינוני. עם זאת, הם מתמודדים עם אתגרים רבים עם B-EUV.
ראשית, מקורות האור B-EUV עדיין לא מוכנים. חוקרים שונים ניסו מספר שיטות להפקת קרינה באורך גל של 6.7 ננומטר (למשל, פלזמה המיוצרת בלייזר גדוליניום -), אך אין גישה סטנדרטית בתעשייה. שנית, אורכי גל קצרים אלה - בשל אנרגיית הפוטונים הגבוהה שלהם - מתקשרים בצורה גרועה עם חומרים פוטו-רזיסטים מסורתיים המשמשים לייצור שבבים. שלישית, מכיוון שאור באורך גל של 6.5 ננומטר ~ 6.7 ננומטר נספג במקום מוחזר כמעט מכל דבר, מראות מצופות-רב-שכבתיות לסוג זה של קרינה לא הופקו בעבר.
|
סוג ליטוגרפיה |
אֹרֶך גַל |
רזולוציה בר השגה |
אנרגיית פוטון |
צמצם מספרי (NA) |
הערות |
|
g-שורה (Pre-DUV) |
436 ננומטר |
500 ננומטר |
2.84 eV |
0.3 |
משתמש במנורות אדי כספית; צמתים מדור קודם; רזולוציה נמוכה. |
|
i-line (Pre-DUV) |
365 ננומטר |
350 ננומטר |
3.40 eV |
0.3 |
משמש עבור CMOS מוקדם. |
|
KrF DUV |
248 ננומטר |
90 ננומטר |
5.00 eV |
0.7 - 1.0 |
בשימוש מ-~130 ננומטר עד 90 ננומטר; מקור לייזר אקצימר; עדיין בשימוש בשכבות עורפיות. |
|
ArF DUV |
193 ננומטר |
65 ננומטר (יבש) - 45 ננומטר (טבילה + ריבוי דפוסים) |
6.42 eV |
עד 1.35 (טבילה) |
DUV המתקדם ביותר; עדיין חיוני בצמתים מרובי-דפוסים של 7 ננומטר-5 ננומטר; משמש לשכבות רבות בצמתים של 2nm. |
|
EUV |
13.5 ננומטר |
13 ננומטר (מקורי), 8 ננומטר (רב-דפוסים) |
92 eV |
0.33 |
בייצור נפח עבור צמתים של 5nm - 2nm. ישמש לשנים הבאות. |
|
גבוה-NA EUV |
13.5 ננומטר |
8 ננומטר (מקורי), 5 ננומטר (מורחב) |
92 eV |
0.55 |
כלים ראשונים: ASML EXE:5200B; מטרות מעבר ל-2 ננומטר-צמתי מחלקה; גודל שדה מופחת, עלות גבוהה יותר. |
|
Hyper-NA EUV (עתיד) |
13.5 ננומטר |
4 ננומטר או יותר (תיאורטי) |
92 eV |
0.75 או יותר |
טכנולוגיה עתידית; דורש מראות אקזוטיות והנדסה-בדיוק גבוה במיוחד. |
|
רנטגן רך-/B-EUV |
6.5 ננומטר - 6.7 ננומטר |
פחות מ-5 ננומטר (תיאורטי) |
185-190 eV |
0.3 - 0.5 (צפוי) |
נִסיוֹנִי; פוטונים באנרגיה גבוהה{{0}; כימיקלים חדשים של מתכת- התנגדות אורגנית בבדיקה. |
לבסוף, כלי הליתוגרפיה הללו חייבים להיות מתוכננים מאפס, וכרגע, אין מערכת אקולוגית שתתמוך בעיצובים עם רכיבים וחומרים מתכלים. לסיכום, בניית מכונת B-EUV (או Soft X-Ray?) דורשת פריצות דרך במקורות אור, מראות הקרנה, רזיסטים ואפילו חומרים מתכלים כמו כדורים או פוטומסכות.
פתרון אתגרים אחד בכל פעם
חוקרים מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס, בראשות פרופסור מייקל צפאציס, חקרו כיצד מתכות מסוימות יכולות לשפר את האינטראקציה בין אור B-EUV (בסביבות 6 ננומטר) וחומרים עמידים בשימוש בייצור שבבים (כלומר, הם לא עבדו על אתגרים אחרים הקשורים לקרני רנטגן רכות-).
הצוות גילה שמתכות כמו אבץ מסוגלות לספוג אור B-EUV ולפלוט אלקטרונים, שלאחר מכן מעוררים תגובות כימיות בתרכובות אורגניות הנקראות אימידאזולים. תגובות אלו מאפשרות לחרוט תבניות עדינות מאוד על פרוסות מוליכים למחצה.
מעניין שבעוד שאבץ מתפקד בצורה גרועה עם אור EUV מסורתי של 13.5 ננומטר, הוא הופך ליעיל ביותר באורכי גל קצרים יותר, מה שמדגיש עד כמה חשוב להתאים את החומר עם אורך הגל הנכון.
כדי ליישם את תרכובות המתכת-אורגניות הללו על פרוסות סיליקון, החוקרים פיתחו טכניקה שנקראת שקיעת נוזלים כימית (CLD). שיטה זו יוצרת שכבות דקות, דמויות מראה- של חומר הנקרא aZIF (מסגרות אמורפיות זאוליטיות אימידאזולאט), הגדלות בקצב של 1 ננומטר לשנייה. CLD מאפשרת גם בדיקה מהירה של שילובי מתכת-אימידאזול שונים, מה שמקל על גילוי הזיווגים הטובים ביותר עבור אורכי גל ליטוגרפיים שונים. בעוד שאבץ מתאים היטב ל-B-EUV, הצוות ציין שמתכות אחרות עשויות לבצע ביצועים טובים יותר באורכי גל שונים, ומציעות גמישות לטכנולוגיות ייצור שבבים עתידיות.
גישה זו מעניקה ליצרנים ארגז כלים של לפחות 10 יסודות מתכת ומאות ליגנדים אורגניים ליצירת התנגדות מותאמות אישית המותאמות לפלטפורמות ליתוגרפיה ספציפיות, חשפו החוקרים.
תַקצִיר
למרות שהחוקרים לא פתרו את הערימה המלאה של אתגרי B-EUV (למשל, כוח מקור, מסכות), הם התקדמו את אחד מצווארי הבקבוק הקריטיים ביותר: מציאת חומרי התנגדות שיכולים לעבוד עם אור באורך גל של 6 ננומטר. הם יצרו את תהליך ה-CLD כדי ליישם סרטים דקים ואחידים של מסגרות זאוליטיות אמורפיות של אימידאזולאט (aZIFs) על פרוסות סיליקון. הם הראו בניסוי שמתכות מסוימות (כמו אבץ) יכולות לספוג אור רך -רנטגן ולפלוט אלקטרונים המעוררים תגובות כימיות בהתנגדות מבוססת אימידאזול.
יש הרבה אתגרים שצריך לפתור עם B-EUV, ולטכנולוגיה אין דרך ברורה לשוק ההמוני. עם זאת, ניתן להשתמש בתהליך ה-CLD בצורה די נרחבת, הן ביישומי מוליכים למחצה והן ביישומים שאינם- מוליכים למחצה.
לַעֲקוֹבהחומרה של טום בחדשות גוגל, אוהוסף אותנו כמקור מועדף, כדי לקבל את החדשות, הניתוח והביקורות-העדכניות- בעדכונים שלך. הקפד ללחוץ על כפתור המעקב!
