Áttörés a félvezetőgyártásban: 30 nanométernél kisebb struktúrákat rajzolt az IBM
Jelentős áttörésről számolt be az IBM a félvezetőgyártás területén, a kutatóinak ugyanis sikerült 29,9 nanométer széles csíkokat rajzolniuk egy szilíciumlemezre, mégpedig egy 193 nanométeres hullámhosszú fényt használó litográfiai berendezéssel. Korábban általánosan elterjedt nézet volt az iparban, hogy a hagyományos optikai litográfiai eljárások már nem lesznek alkalmasak a 32 nanométeresnél kisebb csíkszélességű alkatrészek előállításához.
Régi technológia új köntösben
"A célunk az optikai litográfia határainak kiterjesztése, hogy az iparnak csak akkor kelljen valamilyen más, drágább alternatívát választania, amikor az valóban elkerülhetetlenül szükséges" -- mondta Dr. Robert D. Allen, az IBM Almaden kutatóközpont munkatársa. "Ez az eredmény a legerősebb bizonyítéka annak, hogy az iparnak még legalább hét évnyi ideje van addig, amíg a chipgyártási eljárásokban radikális változások szükségesek."
Az IBM kutatómérnökei a 29,9 nanométeres csíkokat egymástól 29,9 nanométeres távolságra helyezték el. Az eljáráshoz egy saját tervezésű és építsésű immerziós litográfiai berendezést használtak. Az immerziós (merítéses) litográfia lényege, hogy a szilíciumlemezen egy folyadékréteg -- jelenleg nagy tisztaságú víz -- segít a fénysugár fókuszálásában és a minták rajzolásában. Az IBM véleménye szerint az eljárás mint a 45 nanométeres, mind a 32 nanométeres csíkszélességű chipek sorozatgyártásában felhasználható lesz.
Amikor a fénysugár áthatol egy átlátszó anyagon, az adott anyag fénytörési indexétől függően lelassul (az index valójában a fény haladási sebességét jelenti az adott anyagban). Minél nagyobb a fénytörési mutató, az áthaladó fénysugár annál jobban fókuszálható. A levilágítási eljárás maximális felbontását a lencse, a folyadék és a szilíciumon található fotorezisztív anyag fénytörési indexei határozzák meg. Az IBM most bejelentett kísérletében a lencse és a folyadék 1,6-os, a fotorezisztív anyag 1,7-es fénytörési indexszel rendelkezett, de a vállalat célja legalább 1,9-es indexszel rendelkező anyagok kikísérletezése, amelyek használatával még kisebb minták rajzolhatók.
A következő lépés
Az immerziós litográfia "kifulladása" után várható következő technológia az extrém ultraviola fényt felhasználó litográfia (EUVL) lesz, ennek alkalmazásához azonban speciális, 10-70 nanométer hullámhosszúságú fény kibocsátására alkalmas fényforrásra, valamint az ilyen hullámhosszúságú fény visszaverésére alkalmas tükrökre van szükség. Az Intel már 2004-ben sikerrel tesztelt egy extrém ultraviola litográfiai berendezést, amelynek felhasználásával 30 nanométeres struktúrákat hoztak létre egy szilíciumlemezen.
Az EUVL használata azonban igencsak költséges szórakozás, ugyanis a levilágítás csak vákuumban történhet, mivel bármilyen apró porszemcse megzavarja a folyamatot. Az EUVL esetén a fényt nem áteresztő, hanem 40 réteg szilíciumot és molibdént tartalmazó speciális tükrök segítségével irányítják a szilíciumlemezekre. Az EUVL berendezések ára a kezdetekben darabonként akár tízmillió dollár fölött is lehet. A világ legnagyobb chipgyártója az EUVL technológiát sorozatgyártásban a 32 nanométeres csíkszélességű alkatrészek esetén alkalmazza először, amelyek megjelenése 2009 környékén esedékes.