كشف الباحثون في جامعة جونز هوبكنز عن طريقة جديدة لصناعة الرقائق تستخدم أشعة الليزر ذات الطول الموجي 6.5 نانومتر ~ 6.7 نانومتر - المعروف أيضًا باسم الأشعة السينية الناعمة - - والتي يمكن أن تزيد دقة أدوات الطباعة الحجرية إلى 5 نانومتر أو أقل، وفقًا لتقارير كوزموس، نقلاً عن ورقة بحثية منشورة في مجلة Nature.
يطلق العلماء على طريقتهم اسم "ما وراء-EUV" - مما يشير إلى أن تقنيتهم يمكن أن تحل محل الصناعة-الطباعة الحجرية القياسية بالأشعة فوق البنفسجية - ولكن الباحثين يعترفون بأنهم لا يزالون على بعد سنوات من بناء أداة تجريبية بـ B-EUV.
يمكن لأشعة X الناعمة- أن تتحدى Hyper-NA. على الورق
يتم تصنيع الرقائق الأكثر تقدمًا في الوقت الحاضر باستخدام الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية، والتي تعمل بطول موجة يبلغ 13.5 نانومتر ويمكن أن تنتج ميزات صغيرة مثل 13 نانومتر (منخفضة - NA EUV بفتحة رقمية تبلغ 0.33)، أو 8 نانومتر (عالية - NA EUV تبلغ 0.55 NA)، أو حتى 4 نانومتر ~ 5 نانومتر (Hyper - NA EUV عند 0.7 – 0.75 غ) على حساب التعقيد الشديد لأنظمة الطباعة الحجرية التي تحتوي على بصريات متقدمة جدًا تكلف مئات الملايين من الدولارات.
باستخدام طول موجي أقصر، يمكن للباحثين من جامعة جونز هوبكنز الحصول على تعزيز جوهري للدقة حتى مع العدسات ذات NA المعتدل. ومع ذلك، فإنهم يواجهون العديد من التحديات مع B-EUV.
أولاً، مصادر الضوء B-EUV ليست جاهزة بعد. لقد جرب العديد من الباحثين طرقًا متعددة لتوليد إشعاع بطول موجي 6.7 نانومتر (على سبيل المثال، البلازما المنتجة بواسطة ليزر الجادولينيوم-)، ولكن لا يوجد أسلوب قياسي في الصناعة-. ثانيًا، تتفاعل هذه الأطوال الموجية الأقصر - بسبب طاقة الفوتون العالية - بشكل سيئ مع المواد المقاومة للضوء التقليدية المستخدمة في صناعة الرقائق. ثالثًا، نظرًا لأن الضوء ذو الطول الموجي 6.5 نانومتر ~ 6.7 نانومتر يتم امتصاصه بدلاً من انعكاسه بواسطة كل شيء تقريبًا، لم يتم إنتاج مرايا متعددة الطبقات -لهذا النوع من الإشعاع من قبل.
|
نوع الطباعة الحجرية |
الطول الموجي |
قرار يمكن تحقيقه |
طاقة الفوتون |
الفتحة العددية (غير متوفر) |
ملحوظات |
|
خط -g (قبل-DUV) |
436 نانومتر |
500 نانومتر |
2.84 فولت |
0.3 |
يستخدم مصابيح بخار الزئبق. العقد القديمة؛ دقة منخفضة. |
|
أنا-سطر (قبل-DUV) |
365 نانومتر |
350 نانومتر |
3.40 فولت |
0.3 |
تستخدم لCMOS في وقت مبكر. |
|
كرف دوف |
248 نانومتر |
90 نانومتر |
5.00 فولت |
0.7 - 1.0 |
يستخدم من ~ 130 نانومتر إلى 90 نانومتر؛ مصدر ليزر الإكسيمر؛ لا تزال تستخدم في طبقات الخلفية. |
|
المنتدى الإقليمي DUV |
193 نانومتر |
65 نانومتر (جاف) - 45 نانومتر (غمر + نقش متعدد) |
6.42 فولت |
ما يصل إلى 1.35 (الغمر) |
DUV الأكثر تقدمًا؛ لا يزال ضروريًا في العقد المتعددة-المنقوشة بطول 7 نانومتر إلى 5 نانومتر؛ تستخدم للعديد من الطبقات في العقد 2 نانومتر. |
|
الأشعة فوق البنفسجية |
13.5 نانومتر |
13 نانومتر (أصلي)، 8 نانومتر (نمط - متعدد) |
92 فولت |
0.33 |
في الإنتاج الحجمي لعقد 5 نانومتر - 2 نانومتر. سيتم استخدامها لسنوات قادمة. |
|
عالية-غير متوافرة بـ EUV |
13.5 نانومتر |
8 نانومتر (أصلي)، 5 نانومتر (ممتد) |
92 فولت |
0.55 |
الأدوات الأولى: ASML EXE:5200B؛ أهداف تتجاوز عقد فئة 2 نانومتر -؛ انخفاض حجم الحقل، وارتفاع التكلفة. |
|
فرط-NA EUV (المستقبل) |
13.5 نانومتر |
4 نانومتر أو أفضل (نظري) |
92 فولت |
0.75 أو أكثر |
تكنولوجيا المستقبل؛ يتطلب مرايا غريبة-وهندسة فائقة الدقة. |
|
الأشعة السينية الناعمة - / B-EUV |
6.5 نانومتر - 6.7 نانومتر |
أقل من 5 نانومتر (نظري) |
185-190 فولت |
0.3 - 0.5 (متوقع) |
تجريبي؛ -فوتونات عالية الطاقة؛ معدن جديد-كيمياء مقاومة عضوية تحت الاختبار. |
وأخيرًا، يجب تصميم أدوات الطباعة الحجرية هذه من الصفر، وحاليًا لا يوجد نظام بيئي يدعم التصميمات بالمكونات والمواد الاستهلاكية. خلاصة القول، يتطلب بناء جهاز B-EUV (أو جهاز الأشعة السينية الناعمة-؟) اختراقات في مصادر الضوء، ومرايا الإسقاط، والمقاومات، وحتى المواد الاستهلاكية مثل الحبيبات أو الأقنعة الضوئية.
حل التحديات واحدا تلو الآخر
اكتشف الباحثون في جامعة جونز هوبكنز، بقيادة البروفيسور مايكل تساباتسيس، كيف يمكن لبعض المعادن تحسين التفاعل بين الضوء B-EUV (حوالي 6 نانومتر) ومقاومة المواد المستخدمة في صناعة الرقائق (أي أنها لم تنجح في مواجهة التحديات الأخرى المرتبطة بالأشعة السينية الناعمة-).
اكتشف الفريق أن المعادن مثل الزنك قادرة على امتصاص ضوء الأشعة فوق البنفسجية (B-) وإصدار الإلكترونات، التي تؤدي بعد ذلك إلى تفاعلات كيميائية في مركبات عضوية تسمى إيميدازول. تتيح هذه التفاعلات إمكانية حفر أنماط دقيقة جدًا على رقائق أشباه الموصلات.
ومن المثير للاهتمام، أنه في حين أن أداء الزنك ضعيف مع الضوء التقليدي EUV 13.5 نانومتر، إلا أنه يصبح فعالًا للغاية عند الأطوال الموجية الأقصر، مما يسلط الضوء على مدى أهمية مطابقة المادة مع الطول الموجي الصحيح.
ولتطبيق هذه المركبات المعدنية العضوية على رقائق السيليكون، طور الباحثون تقنية تسمى الترسيب الكيميائي السائل (CLD). تعمل هذه الطريقة على إنشاء طبقات رقيقة تشبه المرآة- من مادة تسمى aZIF (إطارات إيميدازوليت زيوليتية غير متبلورة)، وتنمو بمعدل 1 نانومتر في الثانية. يسمح CLD أيضًا بإجراء اختبار سريع لمجموعات مختلفة من المعدن والإيميدازول، مما يسهل اكتشاف أفضل الأزواج لأطوال موجية مختلفة للطباعة الحجرية. في حين أن الزنك مناسب تمامًا لـ B-EUV، فقد لاحظ الفريق أن المعادن الأخرى قد تؤدي أداءً أفضل عند أطوال موجية مختلفة، مما يوفر مرونة لتقنيات صناعة الرقائق المستقبلية.
وكشف الباحثون أن هذا النهج يمنح الشركات المصنعة مجموعة أدوات تحتوي على ما لا يقل عن 10 عناصر معدنية ومئات من الروابط العضوية لإنشاء مقاومات مخصصة مصممة خصيصًا لمنصات الطباعة الحجرية المحددة.
ملخص
على الرغم من أن الباحثين لم يحلوا المجموعة الكاملة من تحديات B-EUV (على سبيل المثال، مصدر الطاقة والأقنعة)، فقد طوروا واحدة من أكثر الاختناقات أهمية: العثور على مواد مقاومة يمكنها العمل مع ضوء بطول موجي 6 نانومتر. لقد أنشأوا عملية CLD لتطبيق أفلام رقيقة وموحدة من أطر إيميدازوليت الزيوليت غير المتبلورة (aZIFs) على رقائق السيليكون. لقد أظهروا تجريبيًا أن بعض المعادن (مثل الزنك) يمكنها امتصاص ضوء الأشعة السينية الناعمة وإصدار إلكترونات تؤدي إلى تفاعلات كيميائية في مقاومات تعتمد على الإيميدازول-.
هناك الكثير من التحديات التي يتعين حلها باستخدام B-EUV، وليس لدى التكنولوجيا مسار واضح للوصول إلى السوق الشامل. ومع ذلك، يمكن استخدام عملية CLD على نطاق واسع جدًا، سواء في تطبيقات أشباه الموصلات أو غير -أشباه الموصلات.
يتبعأجهزة توم على أخبار جوجل، أوأضفنا كمصدر مفضل، للحصول على-أحدث-أخبارنا وتحليلاتنا ومراجعاتنا في خلاصاتك. تأكد من النقر على زر المتابعة!
