Volgens de IEEE Spectrum-website werd van eind februari tot begin maart op basis van het Belgische centrum Imec samen met het Amerikaanse bedrijf KMLabs een laboratorium opgericht om problemen met halfgeleiderfotolithografie onder invloed van EUV-straling (in de ultraharde ultraviolet bereik). Het lijkt erop, wat valt er te studeren? Nee, er is een onderwerp voor studie, maar waarom zou je daar een nieuw laboratorium voor oprichten? Samsung begon een half jaar geleden met de productie van 7nm-chips met gedeeltelijk gebruik van scanners uit het EUV-bereik. TSMC zal binnenkort toetreden. Tegen het einde van het jaar zullen ze allebei beginnen met riskante productie met 5 nm-standaarden, enzovoort. En toch zijn er problemen, en die zijn ernstig genoeg om antwoorden op vragen in laboratoria te zoeken, en niet in de productie.
Het grootste probleem bij EUV-lithografie blijft tegenwoordig de kwaliteit van de fotoresist. De bron van EUV-straling is plasma, niet laser, zoals het geval is bij oudere 193nm-scanners. De laser verdampt een druppel lood in een gasvormig medium en de resulterende straling zendt fotonen uit waarvan de energie 14 keer hoger is dan de energie van fotonen in scanners met ultraviolette straling. Hierdoor wordt de fotoresist niet alleen vernietigd op die plaatsen waar deze door fotonen wordt gebombardeerd, maar treden ook willekeurige fouten op, onder meer door het zogenaamde fractionele ruiseffect. De energie van fotonen is te hoog. Experimenten met EUV-scanners tonen aan dat fotoresists, die nog steeds kunnen werken met 7 nm-standaarden, een kritisch hoog niveau van uitval vertonen wanneer ze worden vervaardigd in 5 nm-circuits. Het probleem is zo ernstig dat veel experts niet geloven in de vroege succesvolle lancering van de 5nm-procestechnologie, om nog maar te zwijgen van de overgang naar 3nm en lager.
Het probleem van het creëren van een nieuwe generatie fotoresist zal worden opgelost in het gezamenlijke laboratorium van Imec en KMLabs. En ze zullen het oplossen vanuit een wetenschappelijke benadering, en niet door reagentia te selecteren, zoals de afgelopen dertig jaar is gedaan. Om dit te doen, zullen wetenschappelijke partners een tool creëren voor een gedetailleerde studie van de fysische en chemische processen in de fotoresist. Meestal worden synchrotrons gebruikt om processen op moleculair niveau te bestuderen, maar Imec en KMLabs gaan projectie- en meetapparatuur voor EUV maken op basis van infraroodlasers. KMLabs is slechts een specialist in lasersystemen.
Op basis van de laserfaciliteit van KMLabs wordt een platform gecreëerd voor het genereren van hoge harmonischen. Meestal wordt hiervoor een laserpuls met hoge intensiteit gericht in een gasvormig medium, waarin zeer hoogfrequente harmonischen van de gerichte puls optreden. Bij een dergelijke omzetting treedt een aanzienlijk vermogensverlies op, zodat een soortgelijk principe van het opwekken van EUV-straling niet direct voor halfgeleiderlithografie kan worden gebruikt. Maar dit is genoeg voor experimenten. Het belangrijkste is dat de resulterende straling zowel door pulsduur variërend van picoseconden (10-12) tot attoseconden (10-18) als door golflengte van 6,5 nm tot 47 nm kan worden geregeld. Voor een meetinstrument zijn dit waardevolle eigenschappen. Ze zullen helpen bij het bestuderen van de processen van ultrasnelle moleculaire veranderingen in de fotoresist, ionisatieprocessen en blootstelling aan hoogenergetische fotonen. Zonder dit blijft industriële fotolithografie met standaarden van minder dan 3 en zelfs 5 nm in het geding.
Bron: 3dnews.ru