La technologie de fabrication de puces « Au-delà de l'EUV » rapproche la lithographie à rayons X doux-de l'EUV hyper-NA difficile

Des chercheurs de l'Université Johns Hopkins ont dévoilé une nouvelle approche de fabrication de puces qui utilise des lasers d'une longueur d'onde de 6,5 nm à 6,7 nm - également connus sous le nom de rayons X doux-- qui pourraient augmenter la résolution des outils de lithographie à 5 nm et moins, rapporte Cosmos, citant un article publié dans Nature.

Les scientifiques appellent leur méthode "au-delà de-EUV" -, ce qui suggère que leur technologie pourrait remplacer la-lithographie EUV standard de l'industrie -, mais les chercheurs admettent qu'il leur reste actuellement des années avant de construire ne serait-ce qu'un outil B-EUV expérimental.

Les-rayons X doux peuvent défier l'Hyper-NA. Sur papier

Les puces les plus avancées de nos jours sont fabriquées à l'aide de la lithographie EUV, qui fonctionne à une longueur d'onde de 13,5 nm et peut produire des caractéristiques aussi petites que 13 nm (Low-NA EUV de 0,33 ouverture numérique), 8 nm (High-NA EUV de 0,55 NA), ou même 4 nm ~ 5 nm (Hyper-NA EUV sur 0,7 – 0,75 NA) au prix d'extrême complexité des systèmes de lithographie dotés d'optiques très avancées qui coûtent des centaines de millions de dollars.

En utilisant une longueur d'onde plus courte, les chercheurs de l'Université Johns Hopkins peuvent obtenir une résolution intrinsèque améliorée, même avec des objectifs à NA modérée. Cependant, ils sont confrontés à de nombreux défis avec B-EUV.

Premièrement, les sources lumineuses B‑EUV ne sont pas encore prêtes. Divers chercheurs ont essayé plusieurs méthodes pour générer un rayonnement de longueur d'onde de 6,7 nm (par exemple, le plasma produit par un laser au gadolinium-), mais il n'existe pas d'approche standard de l'industrie-. Deuxièmement, ces longueurs d'onde plus courtes - en raison de leur énergie photonique élevée - interagissent mal avec les matériaux photorésistants traditionnels utilisés dans la fabrication de puces. Troisièmement, étant donné que la lumière d'une longueur d'onde de 6,5 nm à 6,7 nm est absorbée plutôt que réfléchie par à peu près tout, des miroirs à revêtement multicouche-pour ce type de rayonnement n'ont jamais été produits auparavant.

Enfin, ces outils de lithographie doivent être conçus à partir de zéro, et actuellement, il n'existe aucun écosystème pour prendre en charge les conceptions avec des composants et des consommables. Pour résumer, la construction d'une machine B-EUV (ou d'une machine à rayons X doux- ?) nécessite des percées dans les sources de lumière, les miroirs de projection, les résistances et même les consommables comme les pellicules ou les photomasques.

Résoudre les défis un à la fois

Des chercheurs de l'Université Johns Hopkins, dirigés par le professeur Michael Tsapatsis, ont exploré comment certains métaux peuvent améliorer l'interaction entre la lumière B-EUV (longueur d'onde d'environ 6 nm) et les matériaux résistants utilisés dans la fabrication de puces (c'est-à-dire qu'ils n'ont pas travaillé sur d'autres défis associés aux rayons X mous-).

L'équipe a découvert que des métaux comme le zinc sont capables d'absorber la lumière B-EUV et d'émettre des électrons, qui déclenchent ensuite des réactions chimiques dans des composés organiques appelés imidazoles. Ces réactions permettent de graver des motifs très fins sur des plaquettes semi-conductrices.

Il est intéressant de noter que même si le zinc fonctionne mal avec la lumière EUV traditionnelle de 13,5 nm, il devient très efficace à des longueurs d'onde plus courtes, soulignant à quel point il est important de faire correspondre le matériau à la bonne longueur d'onde.

Pour appliquer ces composés métallo-organiques aux plaquettes de silicium, les chercheurs ont développé une technique appelée dépôt chimique liquide (CLD). Cette méthode crée de fines couches de type miroir-d'un matériau appelé aZIF (cadres d'imidazolate zéolitique amorphe), croissant à une vitesse de 1 nm par seconde. CLD permet également de tester rapidement différentes combinaisons métal-imidazole, ce qui facilite la découverte des meilleures associations pour différentes longueurs d'onde de lithographie. Bien que le zinc soit bien adapté au B-EUV, l'équipe a noté que d'autres métaux pourraient mieux fonctionner à différentes longueurs d'onde, offrant ainsi une flexibilité pour les futures technologies de fabrication de puces.

Cette approche donne aux fabricants une boîte à outils d'au moins 10 éléments métalliques et des centaines de ligands organiques pour créer des réserves personnalisées adaptées à des plates-formes de lithographie spécifiques, ont révélé les chercheurs.

Résumé

Bien que les chercheurs n'aient pas résolu tous les défis du B-EUV (par exemple, l'alimentation de la source, les masques), ils ont avancé l'un des goulots d'étranglement les plus critiques : trouver des matériaux de résistance capables de fonctionner avec une longueur d'onde de lumière de 6 nm. Ils ont créé le procédé CLD pour appliquer des films minces et uniformes de structures d'imidazolate zéolitique amorphe (aZIF) sur des tranches de silicium. Ils ont montré expérimentalement que certains métaux (comme le zinc) peuvent absorber la lumière des rayons X doux- et émettre des électrons qui déclenchent des réactions chimiques dans des réserves à base d'imidazole -.

De nombreux défis doivent être résolus avec B-EUV, et la technologie n'a pas de voie claire vers le marché de masse. Cependant, le processus CLD peut être utilisé assez largement, à la fois dans les applications semi-conductrices et non-semi-conductrices.

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