دردسرهای پیچیده تولید تراشه با استفاده از فناوری EUV، گروهی از پژوهشگران را بر آن داشته است تا روش‌های نوآورانه‌ای برای ساخت تراشه‌های دقیق‌تر و کارآمدتر ارائه دهند. نسل جدید لیتوگرافی B-EUV با بهره‌گیری از اشعه ایکس نرم (Soft X-Ray) امکان دستیابی به وضوح بالاتر حتی با لنزهایی با دیافراگم عددی متوسط را فراهم می‌کند. این فناوری می‌تواند مسیر تولید تراشه‌های نسل آینده را متحول کند، هرچند هنوز تا ساخت یک ابزار آزمایشی واقعی سال‌ها فاصله داریم.
تفاوت فناوری B-EUV با EUV سنتی
امروزه پیشرفته‌ترین تراشه‌ها با لیتوگرافی EUV ساخته می‌شوند که طول موج ۱۳.۵ نانومتر دارد و قادر است ویژگی‌هایی به اندازه ۱۳ نانومتر (Low-NA EUV)، ۸ نانومتر (High-NA EUV) و حتی ۴ تا ۵ نانومتر (Hyper-NA EUV) ایجاد کند. دستیابی به دقت‌های بالاتر با Hyper-NA، نیازمند سیستم‌های بسیار پیچیده و هزینه‌های میلیاردی در تجهیزات نوری است.
پژوهشگران دانشگاه جان هاپکینز نشان داده‌اند که با استفاده از طول موج کوتاه‌تر (۶.۵–۶.۷ نانومتر)، می‌توان رزولوشن زیر ۵ نانومتر را حتی با لنزهایی با دیافراگم عددی متوسط ارائه داد. این طول موج جدید امکان تولید تراشه‌های ریز با دشواری کمتر و دقت بالاتر را فراهم می‌کند. برای درک بهتر جایگاه B-EUV، جدول مقایسه فناوری‌های لیتوگرافی در ادامه ارائه شده است.
برای درک جایگاه B-EUV، جدول مقایسه فناوری‌های لیتوگرافی زیر را ببییند:
|
نوع لیتوگرافی |
طول موج |
رزولوشن قابل دستیابی |
انرژی فوتون |
دیافراگم عددی (NA) |
توضیحات |
|---|---|---|---|---|---|
|
g-line (قبل از DUV) |
۴۳۶ نانومتر |
۵۰۰ نانومتر |
۲.۸۴ الکترون‌ولت |
۰.۳ |
استفاده از لامپ‌های بخار جیوه؛ نودهای قدیمی؛ رزولوشن پایین |
|
i-line (قبل از DUV) |
۳۶۵ نانومتر |
۳۵۰ نانومتر |
۳.۴۰ الکترون‌ولت |
۰.۳ |
استفاده در تراشه‌های CMOS اولیه |
|
KrF DUV |
۲۴۸ نانومتر |
۹۰ نانومتر |
۵.۰۰ الکترون‌ولت |
۰.۷ – ۱.۰ |
استفاده از ~۱۳۰ تا ۹۰ نانومتر؛ منبع لیزر اکسیمر؛ هنوز در لایه‌های عقب استفاده می‌شود |
|
ArF DUV |
۱۹۳ نانومتر |
۶۵ نانومتر (خشک) – ۴۵ نانومتر (غوطه‌وری + چندالگویی) |
۶.۴۲ الکترون‌ولت |
تا ۱.۳۵ (غوطه‌وری) |
پیشرفته‌ترین DUV؛ هنوز در نودهای ۷–۵ نانومتر چندالگویی ضروری است؛ در بسیاری از لایه‌های نود ۲ نانومتر نیز استفاده می‌شود |
|
EUV |
۱۳.۵ نانومتر |
۱۳ نانومتر (اصلی)، ۸ نانومتر (چندالگویی) |
۹۲ الکترون‌ولت |
۰.۳۳ |
در تولید انبوه برای نودهای ۵–۲ نانومتر؛ تا سال‌ها مورد استفاده خواهد بود |
|
High-NA EUV |
۱۳.۵ نانومتر |
۸ نانومتر (اصلی)، ۵ نانومتر (گسترش یافته) |
۹۲ الکترون‌ولت |
۰.۵۵ |
اولین ابزارها: ASML EXE:5200B؛ هدف: نودهای زیر ۲ نانومتر؛ اندازه میدان کوچک‌تر، هزینه بالاتر |
|
Hyper-NA EUV (آینده) |
۱۳.۵ نانومتر |
۴ نانومتر یا بهتر (تئوری) |
۹۲ الکترون‌ولت |
۰.۷۵ یا بیشتر |
فناوری آینده؛ نیازمند آینه‌های خاص و مهندسی فوق‌العاده دقیق |
|
Soft X-ray / B-EUV |
۶.۵ – ۶.۷ نانومتر |
کمتر از ۵ نانومتر (تئوری) |
۱۸۵–۱۹۰ الکترون‌ولت |
۰.۳ – ۰.۵ (انتظار می‌رود) |
تجربی؛ فوتون‌های پرانرژی؛ شیمی رزیت فلز-آلی جدید در حال آزمایش |
مزایا و قابلیت‌های روش B-EUV
فناوری B-EUV مزایای مهمی نسبت به EUV سنتی دارد. اصلی‌ترین قابلیت آن، دستیابی به رزولوشن زیر ۵ نانومتر با تجهیزات نسبتاً ساده‌تر است که تولید تراشه‌های فوق‌پیشرفته را ممکن می‌کند. علاوه بر این، توسعه رزیت‌های فلز-آلی و استفاده از روش رسوب‌دهی شیمیایی مایع (CLD)، امکان حک الگوهای دقیق و یکنواخت روی ویفرهای سیلیکونی را فراهم می‌کند و انعطاف بالایی برای انتخاب فلز و لیگاندهای آلی مختلف ارائه می‌دهد. این ویژگی‌ها می‌توانند نه تنها در نیمه‌هادی بلکه در کاربردهای غیرنیمه‌هادی نیز مورد استفاده قرار گیرند.
در همین رابطه بخوانید:
- خداحافظی با لیتوگرافی؟ چین از فناوری چاپ تراشه بدون نیاز به EUV رونمایی کرد
- پایان سلطه ASML؟ چین از سیستم لیتوگرافی EUV خود رونمایی کرد
چالش‌های استفاده از فناوری B-EUV
با وجود مزایای فوق، پیاده‌سازی B-EUV با چالش‌های خاصی همراه است که بزرگترین آنها عدم پیشرفت فناوری‌های پایه برای تولید انبوه است. به بیان دیگر این روزها هنوز منابع نوری مناسب آماده ساخت امواج مورد نیاز B-EUV نیستند، فوتون‌های پرانرژی با رزیت‌های سنتی سازگاری کمی دارند و آینه‌های چندلایه‌ای برای انعکاس این طول موج تولید نشده‌اند.
البته تیم جان هاپکینز، به سرپرستی پروفسور مایکل تساپاتسیس، نشان داده که فلزاتی مانند روی می‌توانند نور B-EUV را جذب و الکترون منتشر کنند. در ادامه این الکترون‌ها واکنش‌های شیمیایی در ترکیبات آلی مبتنی بر ایمیدازول ایجاد می‌کند. این واکنش‌ها امکان حک کردن الگوهای بسیار ریز روی ویفرها را فراهم می‌کند. برای اعمال این ترکیبات، پژوهشگران روش CLD را توسعه دادند که لایه‌های نازک و یکنواختی از ساختارهای آمورف زئولیتیک ایمیدازول (aZIF) ایجاد می‌کند و آزمایش سریع ترکیب‌های مختلف فلز و ایمیدازول را ممکن می‌سازد.
این رویکرد به تولیدکنندگان یک جعبه ابزار متشکل از حداقل ۱۰ عنصر فلزی و صدها لیگاند آلی ارائه می‌دهد تا رزیت‌های سفارشی برای پلتفرم‌های مختلف طراحی کنند. هرچند چالش‌های منابع نوری، ماسک‌ها و ابزارهای کامل B-EUV هنوز حل نشده‌اند، این پیشرفت در توسعه رزیت‌های مناسب برای امواج ۶ نانومتری گامی مهم به سمت تولید تراشه‌های زیر ۵ نانومتر محسوب می‌شود.
در نهایت، فناوری B-EUV هنوز راه طولانی تا تولید انبوه دارد، اما روش CLD و ترکیبات فلز-آلی پتانسیل گسترده‌ای برای کاربردهای آینده در صنایع نیمه‌هادی و فراتر از آن فراهم می‌کنند.
نظر خود را اضافه کنید.
برای ارسال نظر وارد شوید
ارسال نظر بدون عضویت در سایت