La tecnologia di produzione di chip "Beyond EUV" avvicina la litografia a raggi X morbidi-più vicina alla sfida Hyper-NA EUV

I ricercatori della Johns Hopkins University hanno svelato un nuovo approccio alla produzione di chip che utilizza laser con una lunghezza d'onda di 6,5 nm ~ 6,7 nm - noti anche come raggi X- molli - che potrebbero aumentare la risoluzione degli strumenti di litografia fino a 5 nm e inferiore, riferisce Cosmos, citando un articolo pubblicato su Nature.

Gli scienziati chiamano il loro metodo "oltre-EUV" - suggerendo che la loro tecnologia potrebbe sostituire la-litografia EUV standard del settore - ma i ricercatori ammettono che attualmente mancano anni prima di costruire anche solo uno strumento sperimentale B-EUV.

I raggi X-molli possono sfidare l'Hyper-NA. Su carta

I chip più avanzati oggigiorno sono realizzati utilizzando la litografia EUV, che opera a una lunghezza d'onda di 13,5 nm e può produrre caratteristiche piccole fino a 13 nm (Basso-NA EUV di 0,33 apertura numerica), 8 nm (Alto-NA EUV di 0,55 NA) o anche 4 nm ~ 5 nm (Iper-NA EUV su 0,7 – 0,75 NA) a il costo di estrema complessità dei sistemi di litografia dotati di ottiche molto avanzate che costano centinaia di milioni di dollari.

Utilizzando una lunghezza d'onda più corta, i ricercatori della Johns Hopkins University possono ottenere un aumento della risoluzione intrinseca anche con obiettivi con NA moderata. Tuttavia, devono affrontare molte sfide con B-EUV.

Innanzitutto le sorgenti luminose B‑EUV non sono ancora pronte. Vari ricercatori hanno provato diversi metodi per generare radiazioni con lunghezza d'onda di 6,7 nm (ad esempio, plasma prodotto dal laser al gadolinio-), ma non esiste un approccio standard-di settore. In secondo luogo, queste lunghezze d'onda più corte - a causa della loro elevata energia fotonica - interagiscono scarsamente con i tradizionali materiali fotoresist utilizzati nella produzione di chip. In terzo luogo, poiché la luce con lunghezza d'onda di 6,5 ~ 6,7 nm viene assorbita anziché riflessa praticamente da tutto, specchi con rivestimento multistrato-per questo tipo di radiazione non sono mai stati prodotti prima.

Infine, questi strumenti di litografia devono essere progettati da zero e attualmente non esiste un ecosistema per supportare i progetti con componenti e materiali di consumo. Per riassumere, la costruzione di una macchina B-EUV (o una macchina a raggi X-molli?) richiede innovazioni in sorgenti luminose, specchi di proiezione, resistenze e persino materiali di consumo come pellicole o fotomaschere.

Risolvere le sfide una alla volta

I ricercatori della Johns Hopkins University, guidati dal professor Michael Tsapatsis, hanno esplorato come alcuni metalli possono migliorare l'interazione tra la luce B-EUV (lunghezza d'onda di circa 6 nm) e resistere ai materiali utilizzati nella produzione di chip (ovvero, non hanno funzionato su altre sfide associate ai raggi X molli-).

Il team ha scoperto che i metalli come lo zinco sono in grado di assorbire la luce B-EUV ed emettere elettroni, che poi innescano reazioni chimiche in composti organici chiamati imidazoli. Queste reazioni consentono di incidere modelli molto fini su wafer semiconduttori.

È interessante notare che, mentre lo zinco ha prestazioni scarse con la tradizionale luce EUV da 13,5 nm, diventa molto efficace a lunghezze d’onda più corte, evidenziando quanto sia importante abbinare il materiale alla giusta lunghezza d’onda.

Per applicare questi composti metallo-organici ai wafer di silicio, i ricercatori hanno sviluppato una tecnica chiamata deposizione chimica liquida (CLD). Questo metodo crea strati sottili, simili a specchi-di un materiale chiamato aZIF (struttura amorfa zeolitica imidazolata), che crescono a una velocità di 1 nm al secondo. Il CLD consente inoltre di testare rapidamente diverse combinazioni metallo-imidazolo, facilitando la scoperta degli accoppiamenti migliori per le diverse lunghezze d'onda della litografia. Sebbene lo zinco sia adatto per il B-EUV, il team ha notato che altri metalli potrebbero funzionare meglio a diverse lunghezze d'onda, offrendo flessibilità per le future tecnologie di produzione di chip.

Questo approccio offre ai produttori una cassetta degli attrezzi composta da almeno 10 elementi metallici e centinaia di ligandi organici per creare resist personalizzati su misura per specifiche piattaforme litografiche, hanno rivelato i ricercatori.

Riepilogo

Anche se i ricercatori non hanno risolto l'intera serie di sfide B-EUV (ad esempio, fonte di alimentazione, maschere), hanno risolto uno dei colli di bottiglia più critici: trovare materiali resistenti che possano funzionare con la luce con lunghezza d'onda di 6 nm. Hanno creato il processo CLD per applicare pellicole sottili e uniformi di strutture amorfe zeolitiche imidazolate (aZIF) su wafer di silicio. Hanno dimostrato sperimentalmente che alcuni metalli (come lo zinco) possono assorbire la luce dei raggi X molli ed emettere elettroni che innescano reazioni chimiche nei resist a base di imidazolo.

Ci sono molte sfide da risolvere con B-EUV e la tecnologia non ha un percorso chiaro verso il mercato di massa. Tuttavia, il processo CLD può essere utilizzato in modo piuttosto ampio, sia nelle applicazioni a semiconduttori che in quelle non-a semiconduttori.

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