فراتر از فرابنفش، رویکرد نوین در لیتوگرافی B‑EUV؛ گامی تازه برای تداوم قانون مور

به گفته hackster

مقدمه

گروهی از پژوهشگران از دانشگاه جان هاپکینز، دانشگاه علم و فناوری شرق چین، دانشگاه استونی بروک، آزمایشگاه ملی بروکهیون، دانشگاه سوچو، مدرسه پلی‌تکنیک فدرال لوزان (EPFL) و آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، رویکرد و ماده‌ای نوین معرفی کرده‌اند که به گفته آن‌ها می‌تواند با بهره‌گیری از فرایند لیتوگرافی «فراتر از تابش ماوراء بنفش شدید» به ادامه روند قانون مور کمک کند و مسیر کوچک‌سازی قطعات نیمه‌رسانا را هموار سازد.

چالش های فنی و رویکرد جدید

با پیشرفت فناوری، تعداد ترانزیستورهای موجود بر روی تراشه‌های پیشرفته نیمه‌رسانا تقریباً هر دو سال یک‌بار دو برابر می‌شود؛ اصلی که نخستین‌بار توسط گوردون مور، هم‌بنیان‌گذار اینتل، مطرح شد و به معیاری اساسی برای صنعت بدل گشت. تحقق این هدف، بدون آن‌که اندازه پردازنده‌ها به ابعاد یک زمین فوتبال برسد، مستلزم کوچک‌تر شدن پیوسته اجزاست؛ فرآیندی که با توجه به رسیدن ابعاد قطعات به مقیاس نانومترهای تک‌رقمی، امروزه با چالش‌های جدی روبه‌رو است.

پژوهشگران امیدوارند که روشی تازه برای پوشش‌دهی ویفر سیلیکونی با مقاوم سازگار با B‑EUV بتواند به حفظ قانون مور کمک کند. (📷: Miao و همکاران)

لیتوگرافی فراتر از اشعه‌ی ماوراء بنفش شدید

برای تولید تراشه‌هایی با ابعاد بسیار کوچک، فرایند لیتوگرافی ناگزیر به سمت استفاده از انرژی‌های بالاتر حرکت کرده است. تراشه‌های پیشرفته امروزی با بهره‌گیری از لیتوگرافی ماوراء بنفش شدید (EUV) ساخته می‌شوند، اما حتی این فناوری نیز محدودیت‌های خاص خود را دارد. همین‌جا است که پژوهش تیم یادشده وارد می‌شود:

لیتوگرافی «فراتر از اشعه ماوراء بنفش شدید» (B-EUV)

این رویکرد در آزمایشگاه اثبات شده است، اما هنوز در مقیاس تجاری به کار گرفته نشده است. (📷: شین‌پی ژو / دانشگاه جان هاپکینز)

پروسه‌ی لیتوگرافی و نقش مواد مقاوم

فرایند لیتوگرافی بر دو جزء اصلی تکیه دارد: نخست، لیزر و دوم، «resist» — ماده‌ای که در برابر تابش لیزر واکنش نشان می‌دهد و الگوها را روی سیلیکون حک می‌کند. resist سنتی با منابع لیزر B‑EUV پرانرژی سازگاری کمی دارند، اما مقاوم‌هایی بر پایه ایمیدازول و ساخته‌شده از مواد آلی–فلزی عملکرد خوبی از خود نشان داده‌اند.

تلاش‌های تحقیقاتی و چشم‌انداز آینده

تساپاتسیس توضیح می‌دهد: «با تنظیم دو جزء اصلی — فلز و imidazole — می‌توان کارایی جذب نور و شیمی واکنش‌های پس از آن را تغییر داد، و این امکان را فراهم کرد تا ترکیب‌های فلز–آلی تازه‌ای ایجاد کنیم. نکته جالب این است که دست‌کم ده فلز مختلف و صدها ترکیب آلی می‌توانند در این شیمی به کار روند. از آن‌جا که طول‌موج‌های گوناگون با عناصر متفاوت رفتارهای متنوعی نشان می‌دهند، فلزی که در یک طول‌موج عملکرد ضعیفی دارد، ممکن است در طول‌موجی دیگر بسیار موفق عمل کند. برای مثال، روی در تابش ماوراء بنفش شدید کارایی چندانی ندارد، اما از بهترین گزینه‌ها برای B‑EUV است.»

یافته‌های این تیم تحت شرایط دسترسی محدود در نشریه Nature Chemical Engineering منتشر شده است.