B-EUV Soft X-Ray Lithography: Công nghệ vượt EUV để sản xuất chip nhỏ hơn

Soft X-Ray là gì, và tại sao nó được xem là bước tiếp theo

• EUV hiện nay sử dụng ánh sáng có bước sóng 13.5 nm, cho phép tạo các chi tiết ở mức 5-13 nm với các công cụ có khẩu độ số (NA) từ thấp tới cao (Low-NA, High-NA, Hyper-NA).

• Soft X-Ray, với bước sóng ngắn hơn khoảng 6.5-6.7 nm, có tiềm năng nâng độ phân giải lên trên 5 nm và thậm chí nhỏ hơn — nếu được hỗ trợ bởi các thành phần quang học & vật liệu phù hợp.

Thách thức trong phát triển Soft X-Ray (B-EUV)

• Nguồn sáng (light source) cho Soft X-Ray chưa đạt mức công nghiệp — khó để tạo ánh sáng ổn định, đủ mạnh và có thời gian hoạt động lâu dài.

• Vật liệu resist truyền thống không phù hợp: photon năng lượng cao từ Soft X-Ray tương tác mạnh, dễ gây cháy, hao mòn hoặc bị hấp thụ, nên cần tìm loại resist mới có khả năng chịu được năng lượng này.

• Các gương & thiết bị phản chiếu (mirrors) khó chế tạo: Soft X-Ray dễ bị hấp thụ hầu hết vật liệu, nên tạo multilayer mirrors chuẩn với độ phản chiếu cao và sai lệch thấp là một thử thách lớn.

Giải pháp resist hóa học mới: aZIF + kim loại

• Nhóm nghiên cứu tại Johns Hopkins phát triển vật liệu loại mới: các hợp chất kim loại-hữu cơ sử dụng cấu trúc imidazole + kim loại (chẳng hạn kẽm) để làm resist.

• Họ áp dụng kỹ thuật Chemical Liquid Deposition (CLD) để phủ lớp mỏng resist lên wafer; loại vật liệu amorphous ZIF (aZIF) được tạo với tốc độ khoảng 1 nm mỗi giây.

• Kim loại như kẽm có khả năng hấp thụ ánh sáng Soft X-Ray rồi phát electron, từ đó khởi kích phản ứng hóa học trong phần hữu cơ của resist, giúp khắc các mẫu cực nhỏ.

Tiềm năng và hạn chế

Tiềm năng:

• Có ít nhất ~10 loại kim loại và hàng trăm ligands hữu cơ có thể thử nghiệm, mở ra khả năng tìm ra cặp kim loại-resist phù hợp cho bước sóng Soft X-Ray hoặc các bước sóng tương lai.

• Giải pháp resist mới như aZIF + CLD đã giải quyết được một trong những nút thắt lớn: làm sao để resist vẫn nhạy và ổn định khi dùng ánh sáng bước sóng rất nhỏ.

Hạn chế:

• Công cụ Soft X-Ray hoàn chỉnh vẫn chưa được sản xuất thử nghiệm quy mô công nghiệp — còn nhiều thành phần chưa hoàn thiện (nguồn sáng, gương, masks, pellicles…).

• Chi phí chế tạo và công suất hoạt động có thể rất cao.

• Thời gian để các phát minh từ phòng thí nghiệm đưa vào sản xuất thương mại có thể nhiều năm.