Công nhân gắn thêm ráp một lắp thêm quang tương khắc EUV. Ảnh: ASML

Chế tạo bộ vi xử lý yên cầu những kỹ thuật tiên tiến và phát triển nhất cụ giới. Chip chào bán dẫn bước đầu từ khối tinh thể silicon hình trụ, được cắt gọn thành từng tấm wafer mỏng tanh và tráng lớp vật liệu nhạy sáng, kế tiếp liên tục được phơi trước phần đông tia sáng gồm tạo hình nhất định. Hồ hết phần ko tiếp xúc tia nắng được đào thải bằng hóa chất để tạo thành mạch năng lượng điện tử. Những wafer kế tiếp được giảm để tạo thành những chip riêng lẻ.

Thu nhỏ tuổi linh kiện vẫn là cách chắc chắn nhất nhằm tăng sức khỏe xử lý của mỗi chip, vày electron di chuyển hiệu quả hơn với những linh kiện cỡ bé dại và tăng số lượng linh kiện trên cpu cũng giúp tăng năng lực thống kê giám sát tổng thể.

EUV sử dụng tia sáng sủa với cách sóng 13,5 nanomet, so với mức 193 nanomet của technology cực tím sâu (DUV) trước đó.

Cần hàng trăm năm để giải quyết và xử lý những thử thách kỹ thuật cùng với EUV. Tạo nên tia sáng sủa với cách sóng này cũng là vụ việc lớn. ASML áp dụng phương thức chiếu tia laser năng suất cao vào một trong những giọt thiếc siêu nhỏ tới 50.000 lần/giây để tạo nên chùm tia sáng sủa mạnh.

Thấu kính thông thường hấp thụ tia nắng EUV, khiến bộ máy phải dùng hầu hết tấm gương phủ vật liệu đặc biệt với độ đúng đắn cực cao để điều chỉnh hướng tia sáng. Phía bên trong máy, tia EUV phản nghịch xạ qua không ít tấm gương trước lúc chiếu vào bát thủy tinh cất sơ đồ gia dụng mạch.

"Thật sự không có ai muốn cần sử dụng EUV. Nó lộ diện chậm tới hai mươi năm và có mức giá cao cấp 10 lần dự kiến. Tuy nhiên, đây là công cụ duy nhất hiện nay để chế tạo những loài kiến trúc cực kỳ sát nhau", David Kanter, nhà phân tích thuộc công ty Real World Technologies, mang đến hay.

Cỗ máy new của ASML bổ sung cập nhật thêm cách thức chế tạo những đưa ra tiết nhỏ hơn, sẽ là khẩu độ số lớn, được cho phép tăng độ sắc nét hình hình ảnh bằng cách cho ánh sáng đi qua thấu kính ở những góc khác nhau. Điều này đỏi hỏi phần lớn tấm gương lớn hơn đáng kể, cùng ứng dụng và phần cứng new để kiểm soát đúng mực linh kiện.

Thế hệ máy EUV hiện thời của ASML có thể tạo ra đầy đủ chip có độ phân giải 13 nanomet, trong lúc thế hệ tiếp theo có thể khắc những chi tiết với kích cỡ chỉ 8 nanomet.

Khách hàng nổi bật nhất của ASML bây chừ là TSMC, nhà hỗ trợ chip mang đến hàng loạt tập đoàn lớn lớn như Apple, Nvidia với Intel. Phiên bản thân hãng intel đã chậm trễ trong vận dụng EUV cùng bị các đối thủ vượt mặt, buộc bọn họ chuyển một phần hoạt động sản xuất cho TSMC.

Công ty Hà Lan không cho rằng tiến bộ công nghệ dựa trên trang bị quang khắc của họ sẽ đủng đỉnh lại về sau gần. "Tôi ko muốn nói về cái kết của định giải pháp Moore", Martin van den Brink, Giám đốc technology ASML, nói.

Bản đồ nhân loại siêu bé dại (INRS D'avant-garde, Quebec, Canada)

Các nhà khoa học ở INRS Motreal, Quebec, Canada đang từng tạo nên một bạn dạng đồ trái đất siêu nhỏ tuổi trên mặt phẳng một phiến Silicon với tỉ trọng xích một trong những phần ngàn tỉ (1/ 1000000000000), tức là cứ một km trên thực tiễn sẽ ứng cùng với 1nm trên phiên bản đồ. Một “công trình điêu khắc” siêu nhỏ dại và cũng siêu thiết yếu xác. Chắc chắn chắn các bạn sẽ tự hỏi làm chũm nào nhưng mà họ hoàn toàn có thể làm đúng mực được cho như vậy. Tất yếu câu trả lời đơn giản sẽ là “thành tựu của technology nano”, mà lại nếu là một trong sinh viên học khoa học, chắc hẳn rằng câu vấn đáp đó đã không thỏa mãn được bạn. Câu vấn đáp sâu rộng chút nữa là nhờ technology quang khắc bằng chùm điện tử, áp dụng trong công nghiệp chế tác hình các linh kiện điện tử. Nghệ thuật này thực chất chẳng lạ lẫm gì lắm với nhân loại khoa học, nhưng đã có mặt trên đời này được rộng 40 năm với vẫn đang là 1 trong “cánh tay đắc lực” của technology nano, quan trọng đặc biệt là công nghệ thao tác với từng linh kiện đơn lẻ. Nội dung bài viết này sẽ cho chính mình một cái nhìn rất đơn giản về technology này. Tôi đã từng viết hai bài xích về vụ việc này bên trên wiki, bạn có thể xem thêm (quang khắc, quang tương khắc chùm năng lượng điện tử)

Bạn vẫn biết trong công nghệ nano, ta gồm hai biện pháp tiếp cận cùng với việc sản xuất các vật tư ở kích cỡ nano: bottom-up cho phép bạn tạo thành các vật tư nano bằng cách phát triển bọn chúng từ các nguyên tử qua các quy trình lắng đọng, kết tụ và cải cách và phát triển (ví dụ như các cách thức hóa, …); top-down được cho phép bạn tạo thành các kết cấu nano bằng phương pháp “phá hoại” những vật thể khối lớn, dễ dàng và đơn giản như ta bào mòn hay đập phá. Quang quẻ khắc nằm trong cách tiếp cận thiết bị hai.

Quang khắc

Quang khắc xuất xắc lithography là kỹ thuật sử dụng trong công nghệ bán dẫn và technology vật liệu nhằm mục tiêu tạo ra các chi tiết của vật liệu và linh kiện với bản thiết kế và form size xác định bằng phương pháp sử dụng những bức xạ (ánh sáng, chùm điện tử…) làm thay đổi các hóa học cản quang phủ trên mặt phẳng để tạo ra hình hình ảnh cần tạo. Trên thực tế, thuật ngữ giờ đồng hồ Việt của những kỹ thuật này sẽ không được đầy đủ, nếu như ta chỉ điện thoại tư vấn “quang khắc” thì hay được khoác định gọi là lithography sử dụng tia nắng (tiếng Anh hotline là photolithography), còn kỹ thuật sử dụng chùm điện tử (electron beam lithography – EBL) thường được dịch thô là “quang khắc chùm điện tử” – một phương pháp dịch không trong sáng lắm do “quang khắc” thì đang mang ẩn ý “ánh sáng” rồi. Nhưng đến bây chừ cũng chưa có thuật ngữ chính xác, nên tôi cứ tạm sử dụng tiếng Anh với photolithography và electron beam lithography (EBL).

Xem thêm: Ưu Điểm Vượt Trội Của Công Nghệ In Latex Printing, Ưu Điểm Vượt Trội Của Công Nghệ In Hp Latex

Quy trình lithography chung rất có thể mô tả như sau: thực hiện một cản quang (là một loại vật liệu hữu cơ nhạy bén quang, tiếng Anh gọi là resist – photoresist, e-beam resist) phủ lên phiến đã bao gồm sẵn lớp màng mỏng dính của vật liệu cần chế tác linh kiện, sự phản xạ được xuyên thẳng qua mặt nạ mang bản thiết kế của linh kiện cần tạo, quá trình này làm biến đổi tính chất cản quang bởi vì phản ứng quang hóa; bước tiếp theo sẽ cần sử dụng một dung dịch hữu cơ khác (gọi là chất tráng rửa – developer), cho phép rửa trôi đa số phần cản quang không hề muốn (do quá trình quang hóa bị chuyển đổi tính chất) để tạo thành thành phương diện nạ đảm bảo an toàn trên phiến; cuối cùng, linh phụ kiện sẽ được tạo ra nhờ các quá trình ăn mòn. Tất nhiên còn một trở thành thể khác của lithography nhưng mà tôi đang nói ở chỗ tiếp theo cơ mà trên đó là nguyên lý tầm thường nhất của quang khắc.

Hình 1. Quá trình của công nghệ quang xung khắc sử dụng ánh sáng (photolithography).

Lịch sử của quang đãng khắc có thể coi được bắt đầu từ năm 1789 với việc một Alois Senefelder, một tín đồ Đức có cha là một diễn viên thực hiện sáp ong khóa lên phiến đá, và sử dụng hóa chất để làm mòn phần đá không bị che phủ, có thể chấp nhận được tạo ra một bản khắc trên phiến đá. Cải tiến và phát triển xa hơn thành “quang khắc”, vào thời điểm năm 1826, một bên khoa học bạn Pháp thương hiệu là Joseph Niepce sử dụng quá trình chụp hình ảnh để tạo ra hình trên phiến bán thạch, với nó được cách tân và phát triển gần như ngày này nhờ sáng tạo của kỹ sư người Anh Henry Talbot với việc thực hiện cản quang cơ học để tạo nên âm bản trên phiến đá. Vào tầm khoảng năm 1951, chuyên môn photolithography thực thụ được hoàn thiện với việc cải tiến và phát triển các chất hóa học cản quang, các dung dịch tráng rửa cũng như các kỹ thuật quay phủ cho phép phủ cản quang quẻ với độ đúng chuẩn cao, chất nhận được ứng dụng thoáng rộng kỹ thuật này trong công nghệ vật liệu, đặc biệt là trong công nghệ bán dẫn.

Ta rất có thể hiểu rất là đơn giản là quá trình quang khắc tựa như như bài toán bạn chụp ảnh lên phim, kế tiếp tráng phim sẽ cho chính mình hình hình ảnh âm trên phim chính là hình ảnh 2 chiều của linh kiện, sau đó, việc làm mòn sẽ thải trừ những phần không ý muốn muốn. Tùy bức xạ áp dụng mà các bạn sẽ có cách tạo ra mặt nạ khác nhau.

Quang khắc bằng tia nắng (Photolithography)

Chính là kỹ thuật sử dụng thông dụng nhất trong công nghiệp cung cấp dẫn hiện tại nay bằng cách sử dụng ánh sáng tử ngoại nhằm chiếu hình trên cản quang. Và mặt nạ để tạo nên hình ảnh của linh kiện trên cản quang là thủy tinh thạch anh, bao gồm phủ kim loại (phổ vươn lên là là chromium, Cr) có khắc hình của linh phụ kiện và quá trình quang hóa được thực hiện trên thiết bị gọi là mask aligner theo quy mô dưới đây. Các quy trình của nó hoàn toàn có thể theo 2 cách ở hình 1.

Hình 2. Nguyên tắc kỹ thuật hệ photolithography - quá trình mask alignment.

Tôi cần chú ý bạn khi đọc các bài viết phổ phát triển thành khoa học (ví dụ như bài viết trên wiki), quang đãng khắc thường xuyên được viết một cách rất đặc biệt về kỹ thuật sử dụng trong công nghiệp linh kiện bán dẫn với tương đối nhiều quy trình hơn, ví dụ như oxi hóa đế, ghép ghép ion…, nhưng các quy trình kia chỉ sử dụng riêng vào công nghiệp chào bán dẫn, còn trong các loại vật tư và linh phụ kiện khác, rất có thể hiểu một cách tổng quát theo sơ đồ trên đây.

Ta biết là các hệ lắp thêm sử dụng ánh nắng thường bị giới hạn bởi hiện tượng kỳ lạ nhiễu xạ với photolithography cũng ko nằm ko kể “lời nguyền” này. Chính vì thế mà độ phân giải của lithography chỉ bên trong phạm vi vài trăm nanomet, xuất xắc nó chỉ tốt nhất cho các cụ thể lớn kích thước 1 micromet trở lên. Có nghĩa là các cấu khiếu nại nano sẽ không còn thể được chế tạo với photolithography. Giải pháp để quá qua giới hạn này là thực hiện chùm điện tử.

Electron beam lithography (EBL)

Nếu xét về tiến trình xử lý thì EBL cũng gần giống như photolithography (hình 1) nhưng phần tử chiếu xạ cùng mặt nạ chế tạo ra hình trở phải khác hẳn. Chùm điện tử gồm bước sóng cực ngắn, chính vì như thế chúng dễ dàng dàng có thể hội tụ thành điểm cực nhỏ, được cho phép tạo ra độ sắc nét siêu cao. Rộng nữa, chùm điện tử hoàn toàn có thể dễ dàng điều khiển và tinh chỉnh nhờ khối hệ thống cuộn dây lái tia, do đó chúng có thể quét trực tiếp trên bề mặt cản quang quẻ để tạo nên bức hình bạn có nhu cầu mà không nhất thiết phải dùng đến bất kỳ một hệ thống mặt nạ cơ học nào. Điều bạn cần duy tốt nhất là kiến tạo mạch linh kiện bạn thích nhờ các phần mềm chuyên được dùng và chuyển vào máy tính xách tay điều khiển. Máy tính sẽ thực hiện bức hình này để điều khiển và tinh chỉnh cuộn lái tia quét tương tự như TV trong nhà bạn tạo hình bên trên màn hình.

Hình 3. Cấu tạo một hệ beam writer của technology EBL.

Một hệ EBL (cũng thường được điện thoại tư vấn là beam writer) có kết cấu gần tương tự với một kính hiển vi năng lượng điện tử quét. Các bước tiến hành lúc đầu cũng tương tự như việc bạn thao tác làm việc trên SEM, có nghĩa là cũng focus để tạo ảnh tốt duy nhất trên bề mặt của mẫu. Mà lại nếu ta focus trên mặt phẳng mẫu, tức là chùm năng lượng điện tử sẽ tàn phá mất resist, chính vì như thế việc này được sửa chữa bằng việc focus bên trên một mặt phẳng kim loại chuẩn chỉnh khác và tiếp đến di chuyển bề mặt mẫu tới cùng độ dài đó. Sau khi tùy chỉnh các thông số tương thích cho quy trình chiếu xạ cản quang (quá trình này gọi là alignment), các bạn sẽ thực hiện việc ghi hình trên cản quang đãng (gọi là quy trình exposure). Quy trình này đủng đỉnh hơn không hề ít so với photolithography. Hãy tưởng tượng một wafer rộng 4 inch nếu sử dụng photolithography bạn sẽ mất khoảng chừng 5 phút cho các bước thao tác trên mask aligner với chiếu xạ, vào khi quy trình này trên hệ e-beam writer sẽ mất khoảng tầm … 1 tuần. Đây cũng là một tại sao đẩy chi phí sản xuất của EBL lên cao ngất xỉu trời xanh (chưa nói đến giá thành thiết bị một hệ EBL công nghiệp giá bán đắt hơn hệ mask aligner của photolithography cấp cả trăm lần).

Cản quang

Cản quang đãng là một phần không thể thiếu của quang khắc, nhập vai trò cực kì quan trọng quyết định unique của quang quẻ khắc. Đây là hợp hóa học hữu cơ polymer tất cả khả năng thay đổi tính chất dưới sự chức năng của tia nắng hoặc bức xạ, sự đổi khác tính chất tại chỗ này thể hiện năng lực bị phối hợp hoặc trơ trong dung môi tráng rửa. Rất có thể phân ra hai nhiều loại cản quang chính là cản quang dương (positive resist) cùng cản quang âm (negative resist).

Hình 4. Cấu tạo hóa học cùng phản ứng quang hóa sinh hoạt PMMA bởi vì chiếu xạ.

Cản quang dương là các loại cản quang hoàn toàn có thể bị cọ trôi sau thời điểm chiếu bức xạ. Cản quang quẻ dương nổi bật nhất là PMMA (polymethylmetacrylate) có cấu trúc hóa học tập như ở hình mẫu vẽ trên. Một số loại cản quang lắp thêm hai được biết đến là cản quang âm, nó là chất mặc định bị tổ hợp trong dung môi tráng rửa nhưng sau khi bị chiếu xạ thì phần bị chiếu xạ sẽ không biến thành hòa tan. Ta hãy chú ý rằng tùy từng cản quang quẻ mà sẽ sở hữu được những hóa học tráng rửa và hóa học hòa tan không giống nhau, tương tự như mỗi nhiều loại cản quang rất có thể cho độ sắc nét khác nhau.

Hình 5. Một số trong những loại cản quang quẻ và độ sắc nét của chúng.So sánh photolithography với EBL

Cuối cùng tôi muốn đối chiếu 2 công nghệ này. Photolithography có vận tốc xử lý nhanh hơn EBL khôn xiết nhiều, đồng thời thuận lợi sản xuất ở quy mô lớn, trong những khi EBL lờ lững và khôn xiết đắt tiền. Nhưng ngược lại, EBL lại cho cụ thể có độ sắc nét cao gấp những lần của photolithography và là technology then chốt mang đến các linh kiện điện tử nano. Bạn cũng nên để ý là trên nguyên tắc, độ sắc nét của EBL bị số lượng giới hạn bởi form size chùm tia điện tử (có thể quy tụ siêu bé dại tới dưới 1 nm) tuy vậy trên thực tiễn thì độ phân giải thực lại cần yếu đạt vì thế bởi một hiệu ứng hotline là proximity. Cảm giác này hiểu đơn giản và dễ dàng là cản quang khóa lên đế, khi điện tử chiếu xạ, bọn chúng đi chiếu thẳng qua cản quang, và sẽ ảnh hưởng tán xạ trái lại đi sâu vào cản quang với va đụng vào đế, gây ra sự khó điều hành và kiểm soát ở rìa, và gây ra sự suy giảm độ phân giải mà ta vẫn thấy. Cho tới nay, công nghệ EBL vẫn không được phổ biến trong công nghiệp, chỉ có một trong những nước hoặc một trong những công ty có thiết bị này ở bài bản công nghiệp, nhưng chắn chắn chắc bọn chúng sẽ được thịnh hành trong tương lai.