בעוד תעשיית המוליכים למחצה ממשיכה לדחוף את גבולות חוק מור, המרדף הבלתי פוסק של מכשירים קטנים, מהירים יותר ויעילים יותר באנרגיה הציב ננו-מחדש בלב ליבה של הייצור המודרני.היכולת ליצור תכונות רק כמה ננומטרים - וריאציות של פעמים מתפתחות של דק יותר מאשר שיער אנושי - קובע את הביצועים של טרנזיסיסטורים, תאים זיכרון, חיבורים בכל טכנולוגיות מתקדמות של ניקל, אשר יכולות אופטיזציה, אשר יכולות להגדיר שיטות טיפול כימיות פשוטות של תאים אופטיים, אשר יכולות סטנדרטיים, החלים, אשר יכולות סטנדרטיים, אשר יכולות סטנדרטיים, אשר יכולות סטנדרטיים, החלים, החלות, החלות, החלות, הן יכולות סטנדרטיות, החלות, החלות, הן יכולות סטנדרטיות, הן יכולות סטנדרטיות, הן יכולות סטנדרטיות, הן יכולות סטנדרטיות, הן יכולות סטנדרטיות, הן יכולות סטנדרטיות, והן יכולות סטנדרטיות, והן יכולות סטנדרטיות, החלות, החלות, החלות, החלות, החלות, החלות, החלות, אשר יכולות סטנדרטיות, אשר יכולות סטנדרטיות, הן יכולות של שיטות טיפוליות, אשר יכולות של שיטות טיפול כימיות, אשר יכולות של שיטות טיפול כימיות, אשר יכולות סטנדרטיות, אשר יכולות סטנדרטיות, החלות, אשר יכולות סטנדרטיות

מבוא ל-Nano-Patterning

miniaturization המכשיר Semiconductor עוקב אחר ההיגיון הכלכלי והטכני הבסיסי של הסקאלה: טרנזיסטורים קטנים עוברים מהר יותר, לצרוך פחות כוח, ומאפשר פונקציונליות יותר לאזור יחידה.עם זאת, כמו ממדים קריטיים מתכווץ מתחת 10 nm, photolithography קונבנציונלי - אשר מסתמכים על אור כדי לתכנן דפוסים על התנגדות רגישה תמונה - כלומר, לא פחות מאפקטים פיזיים בסיסיים.

הכונן לקראת miniaturization קיצוני גם מציג אתגרים חדשים: דפוס נאמנות, גסות קו, דיוק overlay, שליטה פגומה, ועלות ל wfer.אין טכניקה אחת מספקת כל דרישה לכל שכבות המכשיר. במקום, יצרני Semiconductor מעסיקים ערכת כלים של שיטות משלימים, בחירת הגישה האופטימלית עבור כל שכבה קריטית - מfin של FinETF ועד לשער, באמצעות ניתוק, וחוקרים מתקדמים, הוא שיטות בחירה.

טכניקות ננו-פטרינג

nano-patterning יכול להיות מחולק באופן רחב שיטות ישירות טקס, אשר יוצר דפוסים באופן שיטתי עם דיוק קיצוני, ושיטות שכפול, אשר מעבירים דפוסים במקביל על ידי צו גבוה.הסעיפים הבאים מפורטים את הטכניקות המשפיעות ביותר כיום במחקר וייצור.

אלקטרון באם ליתוגרפיה (EBL)

(FLT:0) אלקרון beam lithography: 1 (FLT:1) משתמש קרן ממוקדת של אלקטרונים כדי לחשוף נקודה חומרית התנגדות בנקודה, ישירות לכתוב את התבנית הרצויה ללא מסכה. כי אורך הגל של ה- Broglie של אלקטרונים במתחים מצטברים (10–100 keV) הוא מתחת 0.01m, diffraction אינו מוגבל לרזולוציה, במקום זאת, EBL הוא מתפזר באמצעות מחסנים בגודל של 5 אלקטרון - ו-nm - 000 של תכונות של אלקטרון - 000 - 000 - 000 - ו-קומים - 000 מחסנים - 000 מחסנים - 000 מחסנים - 000 מחסנים מחסנים - 000 מחסנים מחסנים - 000 - 000 מחסנים - 000 מחסנים מחסנים מחסנים מחסנים â â â â â â â â â â â â â â â â â â â â â â â â â â â â ¢ ¢ â ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢

היתרון העיקרי של EBL הוא הגמישות והרזולוציה הבלתי תואמים שלו.זה שיטת בחירה למחקר ופיתוח, prototyping, המסיכה עושה עבור photolithography, וקטן כרכים ייצור של מכשירים מיוחדים כגון גבישים פוטוניים, דואטים קוונטיים, ובודד-electronicenttepertials (אך, EBL הוא מטבעו כמשמעו: כתיבה של 300 מ"מ שלם ייקח ימים או שבועות של ייצור אלקטרו-מיים של חומר אלקטרונים שלם, למעט מטבוליתיום רגיל זה, למעט מטבוליתום ארוך-מיום אלקטרונים ארוך-מיום (מיום) מטבוליתמי) מטבוליתיום ארוך-ל-ל-ל-ל-ל-ל-ל-ל-ל-ל-למחדש של מספר ימים (מחדש) ממולומי) ממולטימטווח אלקטרונים-ל-ל-מחדש של מספר ימים (מחדש) למעט ויזואלי, למעט לוגי, למעט לוגי, למעט ויזואלי, למעט לוגי, למעט ויזואלי, למעט ויזואלי, למעט ®מטווח מסחרי של מספר ימים של מספר ימים של מספר ימים של מספר ימים של מספר ימים של ויזואלי) ויזואלי, למעט ®מטווח אלקטרונים-

בפועל, EBL הוא חיוני עבור prototyping ו לייצר photomasks בשימוש אולטרה סגול קיצוני (EUV) ו אולטרה סגול עמוק (DUV) ליתוגרפיה.ההחלטה ואת הדיוק המיקום של סופרים מתקדמים (ביותר מ 1 nm) להשפיע ישירות על דפוסי הוואפר הסופי.

NIL (NIL)

(FLT:0) Nanoimprint lithographyFLT:1 לוקח גישה שונה לחלוטין: במקום הקרנה אור או כתיבה עם חלקיקים, זה פיזית לוחץ על עובש מראש (לעתים קרובות עשוי סיליקון או אחליקה מבולגן) לתוך שכבת ההרחבה דק של התנגדות כי היה מחומם או מחוספס עם עובי UV.

NIL מציע פתרון מוגבל רק על ידי ייצור עובש, אשר ניתן לעשות באמצעות EBL. תכונות קטנות כמו 5 nm מלא המגרש הוכח.הטכניקה היא גבוהה מאוד דרך חישוב כי כל דפוס מועבר בעיתונות אחת, ובולים מרובים ניתן להשתמש במקביל. ציוד כגון Nanonprinter וטכנולוגיית EV של Canon יכול לעבד עשרות מתיחות לשעה, מה שהופך NIL עבור פרופילים חזקים, כגון מתכת חזק, כמו מתכת חזק, כגון טפטים קשיחים מתכתב.

למרות היתרונות האלה, NIL מתמודדת עם אתגרים בשליטה פגומה ודיוק יתר של חלקיקים לכודים בין עובש להתנגד יכול ליצור פגמים חוזרים, ואת מגע מכני מעלה חששות על עובש ואת הניקיון הנדרש לייצור למחצה מוליכים למחצה.עבור חזית קו (FEL) תכונות transistor שכבות, פגמים חייב להיות מתחת 1 ל 2 ס"מ, אשר נשאר קשה מאוד עבור NIL, למרות NAND Fim טכנולוגיה כבר שיפור.

לימוזינה קיצונית (EUV)

(FLT:0)Extreme אולטרה סגולה lithographyFLT:1 (הופנה מהדף אורך גל של 13.5 nm, המיוצר על ידי יצירת פלזמה מ טיפות tin.אורך הגל הקצר שלה מאפשר הקרנה של דפוסים עם חצי תאנים למטה עד 13 nm בדור הראשון (NA 0.33) ו- sub-8m עם גבוה אנאופטיקה עכשיו להיות ממוקדים על ידי צפון-VS רפיח רק על ידי מצופה אווירייקרה) כי הוא רק על ידי קרינת אור (MotraS) כי הוא רק על ידי קרינת אור (Moi) ו-VS.

EUV הוא כיום התווך של השכבות הקריטיות ביותר בלוגיקה מתקדמת (7 nm, 5 nm, ו 3 nm nodes) ו עבור השלבים העיקריים דפוס ב DRAM ו NAND פלאש, ההחלטה שלו בשילוב עם יכולת חד-פעמית שמחליף מספר רב של שכבות DUV (הפחתת מספר מסכות וצעדים), מספק משמעותית בעלות של יתרונות בעלי ערך באין אלה, עכשיו צריך להיות ממוקדים ב מחסנים ברמה נמוכה יותר מ , 000 תמונות).

High-NA EUV, שמציעה צמצם מספרי של 0.55 ומערכת אופטית אנרכטית, תרחיב את ההחלטה חד-משמעית מתחת ל-8 nm.זה מתוכנן להבאה בייצור בנפח גבוה בסביבות 2025–2026.26.הקפיצה הכלכלית והטכנית היא משמעותית: העלות של המערכת צפויה לעלות על 300 מיליון דולר לכלי.

בלוק Copolymer Self-Assembly ו-Directed Self-Assembly (DSA)

(FLT:0)Block copolymer self-assemblyear FLT ( 1:1) מנצל את הפרידה של בלוקים פולימרים בלתי אפשריים - באופן רציני פוליסטרון-b-polymethyl methacrylate (PS-b-PMMA) - כדי ליצור תבניות ננומטריות עם פרויקט אופייני נקבע על ידי האדריכלות פולימרים.

(FLT:0) בניהול עצמי (DSA)BuildFLT) 1 משלב מבנים מנחים מראש (המיוצר על ידי ליתוגרפיה קונבנציונלית) עם חסימה משותפת כדי להשיג הן רישום וסדר ארוך טווח.תבנית המדריך קובע את המיקום והכיוון של רצף עצמי-a להרכיב תחומים, המאפשר היווצרות של אנשי קשר, באמצעות קו / קו / מסגרת / חלל בתאים NAND- הצצה במיוחד עבור קידוד DSA קידוד DSA.

עם זאת, DSA סובל מפגמים דפוס (העברות, הפסקות קו) ודורש שליטה זהירה על עובי הסרט, טמפרטורה אנמנלינג וכימיה משטח.למרות שהטכניקה כבר מאומתת במחקר, עדיין לא אומץ בייצור בנפח גבוה של שכבות קריטיות ביותר עקב רמות פגם 10–100 × גבוה יותר מאלה שדורשים על ידי מפת הדרכים המוליכים למחצה.

יתרונות ואתגרים של כל טכניקה

בחירת שיטת nano-patterning הנכונה דורשת קביעת פתרון, באמצעותput, עלות, פגמיות ובגרות.השולחן מתחת לסכז את ה- Trading-offs המפתח (הערה: זהו תיאור טקסטאלי לציית לתבנית HTML בלבד).

<חזק> Betathography מציע את ההחלטה הגבוהה ביותר (<5 nm) וגמישות, אידיאלי להכנת מסיכה ו R & D, אבל הטבע הסידורי שלו הוא נמוך מאוד (שעות ל-Verfer), מה שהופך אותו ללא מתאים לכתיבה ישירה בייצור נפח.עלויות לכל תבנית הוא גבוה, במיוחד ככל כלים רב-beam נשאר יקר.

(FLT:0) Nanoimprint lithographyFLT:1) משיגה צום גבוה (עד 60 צירים לשעה) ורזולוציה למטה עד 5 nm בעלות נמוכה יותר לחשיפה מאשר האיחוד האירופיV. החולשה העיקרית שלו היא פגומה של חלקיקים ודיוק על פני השטח (בדרך כלל > 5 nm), אשר מגבילה את השימוש שלה לשכבות קריטיות פחות או היכן דרישות צפיפות פגומות הם נינוחים.

(FLT:0)Extreme אולטרה סגולה lithographyFLT:1 הוא אלוף הממלכות עבור שכבות קריטיות בצומתים מובילים, מתן החלטה למטה עד 13m חצי pitch (נמוך NA) ו המשתרע מתחת 8 nm עם גבוה-NA. באמצעות דוכן עומד מטרות ייצור נפח (150-200 דונם לשעה), אבל העלות והתשתית ההתקנה הם פיזור של פגמים פעילים והתנגדות.

(FLT:0Block copolymer self-assembly / DSAFLT:1 מציע את הפוטנציאל לרזולוציה sub-5 nm בעלות נמוכה מאוד דפוס (כיוון שהפולימר העצמי מאגד) המחסום הגדול ביותר הוא שליטה פגם: אפילו אחד חסר תקדים של גלילאו או לשבור בlamella יכול להרוס מכשיר.התקדמות הייתה איטית להביא פגמים מתחת ל 12 ס"מ, אבל לא להתמקד בעתיד.

מטרולוגיה ובקרה של תהליך עבור NAN-Patterning

כפי שתכונות מתכווץ, היכולת למדוד ולבדוק אותם הופכת קריטית כמו דפוס עצמו. מטרולוגיה בקנה מידה ננומטר דורשת כלים עם רזולוציה תת-1 nm ואת המהירות כדי לשמור על קצב עם הייצור.מד קריטי לסרוק מיקרוסקופ אלקטרונים (CD-SEM) הוא מדד העבודה עבור מדידה קווית וספאם קריטי (Dronicial Monitor) אך הוא מספק את השימוש שלו על גבי כמה חומרים מיקרוסקופיים (CD-Secticial) אך הוא מספק על גבי צבעים ביקורתיים מדויקים (Dicialdps) אך ורק על ידי ניטור אופטיים) אך ורק על גבי מחזוריים (Dicial) אך ורק על ידי בדיקה (Dicialdpsicialdps) אך ורק על ידי ניטור (Dicial) אך ורק על ידי ניטור (Dicialdpsicial) הוא מספק על ידי יחידת מעקב (Dicialdpsicial) אך ורק על ידי מחזורית) באופן זמני) אך ורק על ידי ניטור (Dicialdpsicialdpsicial) הוא מספק על גבי מחזורית) באופן זמני (Dicial ניטור (Dicialdps) אך ורק על ידי ניטור (Dicial ניטור (Dicialdps) אך ורק על ידי ניטור (D

בדיקה Defect הופכת להיות קשה יותר ככל שגודל הפגם מתקרב למגבלת זיהוי של כלים אופטיים.בדיקת אלקטרון (EBI) לוכדת פגמים ב nanoscale אבל איטי מדי עבור סריקה מלאה; הוא משמש במצב דגימה.בשנים האחרונות, מטרופולין חישובי - שילוב של מכונה למידה עם מודלים פיזיים - שיפר את המהירות והדיוק של CD-SEM ופיזור לדוגמה, את התמונה של SEM-Fer (סימולציית למידה מהירה) עם מטרופולין של מטרופולין (סימולציה) עם מודלים פיזיים) עם ריצוף גבוה של AI-F) עם מודלים של סימולציה (סימולציה) עם סימולפטפטפטומטיים) עם סימולציה (P) עם מטרופולין של מטרופולין של מטרופולין של מטרופולין של מטרופולין של מטרופולין של סימולציה (P) עם מודלים פיזיים (P) עם מודלים פיזיים (סימולפטפטפטפטפטפטומטיים) עם מודלים פיזיים (סימולציה גבוהה של סימולציה) עם מודלים: סימולציה גבוהה של סימולציה (P) עם מודלים פיזיים (סימולפטומטיים) עם סימולפטומטיים) עם מודלים של סימולפטומטיים) עם סימולפטומטיים) עם סימולפטפטפטומטיים) עם מודלים פיזיים

שילוב בייצור Semiconductor

טכניקות ננו-פנסינג אינן בשימוש בבידוד; הן חייבות להשתלב בצורה חלקה לתוך זרם ההארג הכולל שכבות של מחיקה, גירוד, ניקוי, וליטוט כימי (CMP) לדוגמה, EUV Lithography עשוי לשמש כדי לעצב את ה-fin, שער ושכבות מתכת, בעוד ⁇ DUVthography (193m) ממשיך לטפל פחות קריטי כדי להפחית את העלות הניבתית לתוך דפוס מתכתי, לאחר לחץ דם קשה, לאחר התנגדות.

טכניקות מרובות-patterning כמו דפוס כפול עצמי (SADP) ותבנית מכוננת עצמית של quadruple דפוס (SAQP) נשאר חיוני עבור מגרשים מתחת לזה שניתן להשיג על ידי צעד ליתוגרפיה יחיד. לדוגמה, סורק 193 nm ⁇ יכול להדפיס מגרש NF יחיד מתחת ל 80m; SADP חותך כי בחצי עד 40m, ו SAQP עוד יותר כדי להיות דחף 10 מטרד מדויק של תהליכים.

אתגר אינטגרציה נוסף הוא overlay: כל שכבת ליתוגרפיה מוצלחת חייבת להתאים לשכבות קודמות בתוך שבריר קטנה של גודל המינימום תכונה. סורקים מתקדמים משתמשים במטרופולין מתוחכמת משוב בין שלבים כדי להשיג מעל 2 nm עבור האיחוד האירופיV עבור NIL, ההיערכות המכנית של התבנית ל-V הוא חדיר ביותר כי עיוותים תרמיים ומכניים משתנים על פני הבול הנוכחי NIL מציעים על פני 5 שכבות מספיקות, אבל לא מספיקות עבור כמה שכבות.

גישות מתפתחות ו היברידיות

מספר טכנולוגיות מתפתחות מבטיחות להרחיב את היכולות של nano-patterning הנוכחי. Scanning LithographyFLT:1 (SPL) משתמש קצה מיקרוסקופ כוח אטומי (או דומה) כדי מבחינה מכנית או תרמית לשנות התנגדות.הrmal SPL (למשל, מ-Litho שוויצרי) יכול לרשום תכונות למטה עד 10m על ידי חימום או פולימוס על ידי תיקון חד-חמצני.

(FLT:0)Laser ישיר כתיבה FLT:1 עם דופקים של העובר השני מציע לא הרסני, פולימרון ספיגת שני פוטו-פוטונים בפוטונים, המסוגלים להיות -100 nm 3 ממדים מבנים.זה משמש עבור מיקרו-אופטיקה ומכשירים פוטוניים אבל עדיין לא לייצור סמי-מוליכים למחצה בשל האופי הסידורי שלה ורזולוציה מוגבלת.

(FLT:0) שיטות היבריידיות (Hybrideurdeur) 1 המשלבות שתי טכניקות או יותר הן תחום פעיל של מחקר.לדוגמה, DSA יכול להיות מתודפס על ידי דפוס EBL ספאאר כדי ליצור מנגנונים צפופים של ננווטים או אריזות קוונטיות של ננומטרים שטוחים, שילוב של EUV ו- DSA יכול לאפשר יצירת קשר תת-10m עם שליטה טובה יותר.

כיוונים עתידיים ומפת דרכים

מפת הדרכים הבינלאומית למכשירים ומערכות (IRDS) מעריכה כי אורך השער הפיזי של טרנזיסטורים יקטן ל-10 ננומטר עד 2030, הדורש יכולת דפוס בתת-7 ננומטר (High-NA EUV) צפוי לכסות את שני האגרים הבאים עד שלושה צמתים, אך מעבר לכך, פתרונות הופכים להיות יורשים אפשריים כוללים:0 X-ft X-FLTs1=2D) , אם ניתן יהיה להפחית דיוק ישיר בין אם ניתן יהיה ל-Nam-Fv1, אם הוא יכול להוסיף, אם הוא יכול להיות מוגבל ל-FD2, אם הוא יכול להוסיף, אם הוא יכול להוסיף, אם הוא יכול להיות מוגבל ל-FD2, אם הוא יכול להוסיף, 000, 000, 000, 000 ליטרים, 000 ליטרים, 000, 000, 000, 000, 000 ליטרים, 000 ליטרים, 000 ליטרים, 000, 000, 000, 000 של לייזרים, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000,

כיוון מבטיח אחר הוא (FLT:0) מכוון את עצמו הערכה עצמית של nanostructures מורכבים יותר nanostructuresFLT:1 באמצעות DNA אוריגאמי או חלבונים מעוצבים בכוונה לארגן dots קוונטיים או אשכולות מתכת, בעוד עדיין רחוק מייצור, אלה גישות ביומטיות יכול להשיג דיוק אטומי.

בסופו של דבר, הכלכלה של הסקאלה תקבע את אימוץ של כל טכניקה חדשה.אם העלות של טרנזיטור ממשיכה ליפול, אז טכנולוגיות חדשות ישלבו.אבל אם העלות של כלים ומתקנים מתאפיינים הופכת לחסימת, התעשייה עשויה לטבול לעבר פתרונות עיצוב-אדג'נט כמו ערימה לוגיקה (CET), שילוב בקנה מידה, או חומרים חדשים המאפשרים שיפורים ללא סקאלה אגרסיבית של הקהילה.

מסקנה

טכניקות ננו-פנסיות הן המנחות הלא-סמוכות של העידן הדיגיטלי, המספקות את היכולת לפסל חומר בקנה מידה האטומי כדי ליצור את הטרנזיסטורים, הזיכרונות, והקישורים שמכוחים הכל מסמארטפונים ועד למחשבים על-ידי אלקטרון ליתוגרפיה, ממשיכים ברזולוציה גבוהה של קומפקטיות והשגת כלי מסחר; ננומטרידוגרפיה מביאה גבוה דרך מחיר נמוך עבור יישומים מסוימים; אבל שמירה על המולקולות קריטיות; כמו גם על קומפקטיות למחצה, לא פחות או יותר, לא פחות, כמו קומפקטיות, לא פחות, כמו קומפקטיות, כמו קומפקטיות, לא פחות, כמו קומפקטיות, כמו קומפקטיות, כמו קומפקטיות, לא פחות, כמו קומפקטיות, לא פחות, לא פחות, עם תכונות של קומפקטיות, עם קומפקטיות, כמו קומפקטיות, עם קומפקטיות, עם קומפקטיות, עם קומפקטיות, עם קומפקטיות, עם קומפקטיות של קומפקטיות של קומפקטיות של קומפקטיות למחצה, עם קומפקטיות למחצה, לא פחות או יותר, לא פחות או יותר, ישמורגניבה, כמו קומפקטיות, כמו קומפקטיות של קומפקטיות למחצה, כמו קומפקטיות