ジョンズ・ホプキンス大学の研究者らが、軟X線-とも呼ばれる6.5nm～6.7nmの波長のレーザー-を使用するチップ製造への新しいアプローチを発表したと発表した。これにより、リソグラフィーツールの解像度を5nm以下に高めることができると、Natureに掲載された論文を引用してコスモスが報じた。
科学者たちは彼らの手法を「beyond{0}EUV」-と呼んでおり、彼らのテクノロジーが業界-標準の EUV リソグラフィー - に代わる可能性があることを示唆していますが、実験用の B-EUV ツールの構築さえ、現在は何年も先であることを研究者らは認めています。
軟 X- 線はハイパー- NA に挑戦できます。紙の上
現在の最先端のチップは、13.5 nmの波長で動作するEUVリソグラフィを使用して製造されており、13nm（開口数0.33の低-NA EUV）、8nm（0.55 NAの高-NA EUV）、さらには4nm〜5nm（0.7〜0.75 NAのHyper-NA EUV）の微細なフィーチャを生成できます。その代償として、数億ドルかかる非常に高度な光学系を備えたリソグラフィー システムが非常に複雑になります。
ジョンズ・ホプキンス大学の研究者らは、より短い波長を使用することで、中程度の NA のレンズでも本質的な解像度を向上させることができます。しかし、B-EUV では多くの課題に直面しています。
まず、B-EUV 光源はまだ準備ができていません。さまざまな研究者が、6.7 nm の波長放射線を生成する複数の方法 (ガドリニウム レーザー-生成プラズマなど) を試してきましたが、業界標準のアプローチはありません。-第二に、これらの短い波長 - は、高い光子エネルギー - により、チップ製造に使用される従来のフォトレジスト材料との相互作用が不十分です。第三に、6.5nm～6.7nmの波長の光はほとんどすべてのものによって反射されるのではなく吸収されるため、このタイプの放射線用の多層膜コーティングされたミラーはこれまで製造されていませんでした。
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リソグラフィータイプ |
波長 |
達成可能な解像度 |
光子エネルギー |
開口数 (NA) |
注意事項 |
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g-行（プレ-DUV） |
436nm |
500nm |
2.84eV |
0.3 |
水銀灯を使用します。レガシーノード。解像度が低い。 |
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i- ライン (プレ-DUV) |
365nm |
350nm |
3.40eV |
0.3 |
初期のCMOSに使用されていました。 |
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KrF DUV |
248nm |
90nm |
5.00eV |
0.7 - 1.0 |
~130 nm ～ 90 nm で使用されます。エキシマレーザー光源。バックエンド層ではまだ使用されています。 |
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ArF DUV |
193nm |
65 nm (ドライ) - 45 nm (浸漬 + マルチパターニング) |
6.42eV |
最大1.35（浸漬） |
最先端の DUV。マルチパターン化された 7 nm ～ 5 nm ノードでは依然として不可欠です。{{0} 2nm ノードの多くの層に使用されます。 |
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EUV |
13.5nm |
13 nm (ネイティブ)、8 nm (マルチ-パターニング) |
92eV |
0.33 |
5nm - 2nm ノードの量産中。今後何年も使用されます。 |
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高-NA EUV |
13.5nm |
8 nm (ネイティブ)、5 nm (拡張) |
92eV |
0.55 |
最初のツール: ASML EXE:5200B; 2 nm- クラス ノードを超えるターゲット。フィールドサイズの縮小、コストの増加。 |
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ハイパー-NA EUV（将来） |
13.5nm |
4nm以上（理論値） |
92eV |
0.75以上 |
未来のテクノロジー。エキゾチックなミラーと超高精度エンジニアリングが必要です。{0} |
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軟 X- 線 / B-EUV |
6.5 nm - 6.7 nm |
5nm未満（理論値） |
185-190eV |
0.3 - 0.5 (予想される) |
実験的;高エネルギーの光子-。新しい金属-有機レジスト化学物質がテストされています。 |
最後に、これらのリソグラフィ ツールはゼロから設計する必要があり、現在、コンポーネントや消耗品を使用して設計をサポートするエコシステムがありません。要約すると、B-EUV マシン (または軟 X- 線マシン?) を構築するには、光源、投影ミラー、レジスト、さらにはペリクルやフォトマスクなどの消耗品のブレークスルーが必要です。
課題を 1 つずつ解決する
Michael Tsapatsis 教授率いるジョンズ・ホプキンス大学の研究者は、特定の金属が B-EUV（波長約 6 nm）光とチップ製造に使用されるレジスト材料の間の相互作用をどのように改善できるかを研究しました（つまり、軟 X- 線に関連する他の課題には取り組んでいませんでした）。
研究チームは、亜鉛などの金属が B-EUV 光を吸収して電子を放出し、イミダゾールと呼ばれる有機化合物で化学反応を引き起こすことを発見しました。これらの反応により、半導体ウェーハ上に非常に微細なパターンをエッチングすることが可能になります。
興味深いことに、亜鉛は従来の 13.5nm EUV 光ではあまり性能が良くありませんが、より短い波長では非常に効果的であり、材料を適切な波長に適合させることがいかに重要であるかを強調しています。
これらの有機金属化合物をシリコンウェーハに適用するために、研究者らは化学液相堆積（CLD）と呼ばれる技術を開発しました。この方法では、aZIF (非晶質ゼオライト イミダゾレート フレームワーク) と呼ばれる材料の薄い鏡のような層が作成され、毎秒 1nm の速度で成長します。また、CLD を使用すると、さまざまな金属とイミダゾールの組み合わせを迅速にテストできるため、さまざまなリソグラフィー波長に最適な組み合わせを簡単に見つけることができます。亜鉛はB-EUVに適しているが、チームは他の金属が異なる波長でより優れた性能を発揮し、将来のチップ製造技術に柔軟性をもたらす可能性があると指摘した。
このアプローチにより、メーカーは、特定のリソグラフィー プラットフォームに合わせたカスタム レジストを作成するための、少なくとも 10 種類の金属元素と数百種類の有機配位子のツールボックスを利用できるようになったと研究者らは明らかにしました。
まとめ
研究者らは、B-EUV の課題（ソースパワー、マスクなど）をすべて解決したわけではありませんが、最も重要なボトルネックの 1 つである 6nm 波長の光で動作できるレジスト材料の発見を進めました。彼らは、非晶質ゼオライトイミダゾレートフレームワーク (aZIF) の薄くて均一な膜をシリコンウェーハ上に塗布するための CLD プロセスを作成しました。彼らは、特定の金属（亜鉛など）が軟X線光を吸収し、イミダゾール-ベースのレジストで化学反応を引き起こす電子を放出できることを実験的に示しました。
B-EUV には解決すべき課題が数多くあり、この技術には大衆市場への明確な道筋がありません。ただし、CLD プロセスは、半導体および非半導体アプリケーションの両方で非常に広く使用できます。-
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