Jak podaje portal IEEE Spectrum, od końca lutego do początku marca w belgijskim ośrodku Imec wspólnie z amerykańską firmą KMLabs utworzono laboratorium do badania problemów fotolitografii półprzewodników pod wpływem promieniowania EUV (w ultra- twardy zakres ultrafioletu). Wydawałoby się, co tu można studiować? Nie, jest temat do zbadania, ale po co zakładać do tego nowe laboratorium? Samsung rozpoczął produkcję chipów 7 nm przy częściowym wykorzystaniu skanerów EUV sześć miesięcy temu. Wkrótce dołączy do nich TSMC. Do końca roku obaj rozpoczną ryzykowną produkcję w standardach 5 nm i tak dalej. A jednak problemy są i to na tyle poważne, że odpowiedzi na pytania należy szukać w laboratoriach, a nie na produkcji.
Głównym problemem współczesnej litografii EUV pozostaje jakość fotomaski. Źródłem promieniowania EUV jest plazma, a nie laser, jak ma to miejsce w przypadku starszych skanerów 193 nm. Laser odparowuje kroplę ołowiu w środowisku gazowym, a powstałe promieniowanie emituje fotony, których energia jest 14 razy większa niż energia fotonów w skanerach wykorzystujących promieniowanie ultrafioletowe. W rezultacie fotomaska ulega nie tylko zniszczeniu w miejscach, w których jest bombardowana fotonami, ale także powstają błędy losowe, m.in. na skutek tzw. efektu szumu ułamkowego. Energia fotonów jest zbyt wysoka. Eksperymenty ze skanerami EUV pokazują, że fotomaski, które nadal są w stanie pracować w standardach 7 nm, w przypadku wytwarzania obwodów 5 nm wykazują krytycznie wysoki poziom defektów. Problem jest na tyle poważny, że wielu ekspertów nie wierzy w szybkie i pomyślne wprowadzenie technologii procesowej 5 nm, nie mówiąc już o przejściu na proces 3 nm i niższy.
Problem stworzenia nowej generacji fotomaski będzie próbował rozwiązać wspólne laboratorium firm Imec i KMLabs. I rozwiążą to z punktu widzenia podejścia naukowego, a nie poprzez dobór odczynników, jak to miało miejsce w ciągu ostatnich trzydziestu kilku lat. W tym celu partnerzy naukowi stworzą narzędzie do szczegółowego badania procesów fizycznych i chemicznych zachodzących w fotomasce. Zazwyczaj synchrotrony wykorzystuje się do badania procesów na poziomie molekularnym, jednak Imec i KMLabs planują stworzenie sprzętu do projekcji i pomiarów EUV opartego na laserach podczerwonych. KMLabs specjalizuje się w systemach laserowych.
W oparciu o instalację laserową KMLabs stworzona zostanie platforma do generowania harmonicznych wyższego rzędu. Zwykle w tym celu impuls laserowy o dużym natężeniu kierowany jest do ośrodka gazowego, w którym powstają harmoniczne o bardzo wysokiej częstotliwości skierowanego impulsu. Przy takiej konwersji następuje znaczna utrata mocy, więc podobnej zasady generowania promieniowania EUV nie można zastosować bezpośrednio w litografii półprzewodników. Ale to wystarczy do eksperymentów. Co najważniejsze, powstałe promieniowanie można kontrolować zarówno za pomocą czasu trwania impulsu w zakresie od pikosekund (10–12) do attosekund (10–18), jak i długości fali od 6,5 nm do 47 nm. Są to cenne cechy przyrządu pomiarowego. Pomogą w badaniu procesów ultraszybkich zmian molekularnych w fotomasce, procesach jonizacji i ekspozycji na fotony o wysokiej energii. Bez tego fotolitografia przemysłowa o standardach mniejszych niż 3, a nawet 5 nm pozostaje pod znakiem zapytania.
Źródło: 3dnews.ru