Membuat ciri-ciri Nano-ukuran pada cip komputer menggunakan nanolitografi - dummies

Industri semikonduktor telah berada dalam perniagaan nanoteknologi selama bertahun-tahun. Mereka menggunakan alat dan proses untuk menyusun pola bersaiz nano pada wafer silikon yang dilapisi dengan bahan yang dipanggil photoresist. Corak tersebut membentuk litar pada cip yang membolehkan komputer anda memproses data. Proses yang digunakan untuk membuat corak ini dipanggil nanolitografi .

Litar bersepadu yang merupakan otak komputer anda termasuk struktur bersaiz nano. Untuk membuat lekapan nano untuk litar bersepadu pada wafer silikon memerlukan mesin yang disebut stepper, yang menggunakan teknik yang disebut litografi untuk mencetak corak pada cip. Mikropemproses dengan saiz ciri 32-nanometer yang dibuat dengan proses nanolitografi mempunyai sebanyak 995 juta transistor yang dibungkus pada satu cip komputer.

Bahagian optik stepper yang digunakan dalam nanolithography.

Dalam stepper, cahaya bersinar melalui reticle, atau photomask, yang mengandungi corak yang akan dicetak, dan lensa memfokuskan corak pada salutan photoresist permukaan wafer semikonduktor. Wafer itu kemudiannya beralih, atau melangkah, supaya rantau fotoresist yang tidak terlepas bergerak di bawah sistem optik, mendedahkan kawasan itu menggunakan cahaya UV. Langkah ini berlanjutan sehingga corak diulangi seluruh wafer.

Litografi adalah sama dengan fotografi filem, di mana corak terdedah pada photoresist dan photoresist dibangunkan menggunakan bahan fotografi. Proses pembangunan dalam kedua-dua kes membasahi fotororesis yang tidak dipertikaikan, meninggalkan menentang pola yang diinginkan pada permukaan wafer. Sistem etsa menghilangkan lapisan silikon dan lain-lain yang tidak diliputi oleh corak photoresist tersebut.

Pengilang terus datang dengan teknik untuk mengurangkan saiz ciri minimum yang mereka boleh cetak. Kaedah yang digunakan oleh kebanyakan pengeluar litar bersepadu yang paling tinggi dipanggil lithografi perendaman 193 nm. 193 nm berkaitan dengan panjang gelombang cahaya ultraviolet yang dihasilkan oleh laser yang digunakan untuk mendedahkan pertahanan, dan perendaman merujuk kepada fakta bahawa anda sedang merendam lensa dalam genangan air ultrapure.

Air antara lensa dan fotoresistis menyebabkan cahaya sedikit membengkok, disebabkan perbezaan indeks pembiasan antara udara dan kanta. Walau bagaimanapun, indeks pembiasan untuk air adalah lebih dekat dengan lensa, jadi cahaya tidak berubah dan stepper boleh mencetak corak yang lebih halus.

Apabila pembuatan litar bersepadu, anda boleh mendedahkan beberapa corak yang berbeza pada wafer dan setiap corak ini mentakrifkan lapisan tertentu atau jenis bahan.

Sebagai contoh, satu lapisan mungkin menentukan garisan logam yang menghubungkan pelbagai komponen litar, manakala lapisan lain mungkin menentukan pintu transistor dalam litar. (Gerbang transistor adalah rantau yang membolehkan voltan yang digunakan untuk menghidupkan atau mematikan transistor dan merupakan rantau terkecil untuk dipetakan dalam litar bersepadu.)

Pada masa ini, pengilang sedang bekerja dengan stepper yang menggunakan rendaman 193 nm litografi untuk menghasilkan litar bersepadu dengan saiz ciri minimum 32 nm.

Walaupun sistem rendaman 193 nm menjadi kurang cekap kerana saiz ciri dikurangkan, pengeluar perlu menggunakan sistem ini sehingga sistem generasi akan datang tersedia. Peningkatan seterusnya dalam langkah-langkah dan litografi akan menjadi sistem yang menggunakan cahaya ultraviolet dengan panjang gelombang 14 nm. Sistem ini dipanggil ultraviolet yang melampau, atau EUV, kerana ia menggunakan cahaya ultraviolet dengan panjang gelombang yang sangat pendek.

Sistem ultraviolet nanolithography Extreme tidak menggunakan teknik perendaman. Sebaliknya, laluan cahaya dan wafer yang diproses berada dalam vakum kerana udara atau air akan menyekat rasuk EUV.