Лазерные голограммы для сверхточной 3D-настройки полупроводников

Ученые Массачусетского университета в Амхерсте представили новый метод выравнивания слоев в чипах с использованием лазеров и металинз. Новая технология, как утверждается, позволяет достичь точности вплоть до атомного масштаба, сообщает SciTechDaily. Это достижение может иметь решающее значение для технологий следующего поколения, а также для интеграции многочиплетных 3D-проектов.

Точность наложения — точное выравнивание одного слоя чипа с нижележащим слоем — является одной из важнейших возможностей современных инструментов для производства чипов, поскольку каждая пластина с логическими чипами требует более 4000 производственных этапов, выполняемых различными машинами. Современные инструменты для производства чипов выполняют операции наложения в основном с использованием передовой оптической метрологии, меток выравнивания и замкнутых систем управления, интегрированных в системы фотолитографии.

Однако существующие методы сталкиваются с ограничениями, такими как невозможность одновременной фокусировки на широко разнесенных слоях и предел разрешения около 2–2,5 нм. Эти проблемы приводят к потенциальным неточностям во время повторной фокусировки и позиционирования, что может быть проблематичным как для узлов производства следующего поколения, так и для вертикально уложенных многочиплетных конструкций в будущем.

Метод, предложенный командой Массачусетского университета в Амхерсте, заключается в размещении специально разработанных концентрических металинз на поверхности чипов. При освещении лазером эти линзы генерируют голографические интерференционные узоры. Анализируя эти узоры, исследователи могут определить, насколько два слоя чипа смещены, включая направление и точную величину смещения по всем трем пространственным осям.

Их метод позволяет обнаруживать боковые смещения размером до 0,017 нм и вертикальные отклонения до 0,134 нм. Это превосходит их первоначальную цель точности в 100 нм и превышает то, что могут разрешить оптические микроскопы. Кроме того, они считают, что метод может снизить производственные затраты за счет упрощения одного из самых сложных этапов производства чипов и интеграции 3D-чипов. К сожалению, неясно, можно ли интегрировать установку с существующими инструментами литографии, инструментами для склеивания и инструментами для формирования сквозных кремниевых отверстий. В противном случае технология вряд ли получит распространение в полупроводниковой промышленности.

Эта технология лазерной голограммы имеет последствия, выходящие за рамки производства чипов. Подобная установка — базовый лазерный источник и камера — может быть адаптирована для измерения физических движений. Например, сдвиг поверхности из-за давления или вибрации может быть преобразован в оптический сигнал. Это открывает возможности в таких приложениях, как зондирование окружающей среды, промышленный мониторинг и биомедицинская диагностика.

Источник: Tomshardware.com