חוקרים יצרו מבנה שבב בגודל 25 ננו-מטר

 

גורמים בתעשיית המוליכים למחצה מדברים כיום על סופה של טכניקת הליטוגרפיה האולטרא-סגולה. טכניקה זו עושה שימוש באורך גל של 193 ננו-מטר (DUV), והיא מהווה חלק עיקרי בתהליכי ליטוגרפיה של מעבדים ושבבים. השימוש בטכניקה זו החל עוד בשנת 1995 ומשתמשים בה עד היום. בשלהי שנות ה-90, האמינו שטכנולוגיה זו תתפוגג מן העולם עד שנת 2003, ותוחלף על ידי טכניקה שעושה שימוש באורכי גל קצרים יותר (EUV), על מנת להתמודד עם הקטנת תהליכי הייצור בצורה טובה יותר. כיום, כאשר מעבדים מיוצרים בליטוגרפיה של 45 ננו-מטר, היצרנים עדיין עושים שימוש באותה טכניקה מסורתית להדפסת המעגלים על גבי השבבים. גם אינטל וגם IBM מבצעות ניסויים ב-EUV, וכעת נראה שהמעבר לטכניקה המתקדמת יעשה ככל הנראה בשנת 2013, כאשר תעשיית השבבים תגיע לתהליכי ייצור של 16 ננו-מטר.

 

תהליכי ייצור בקצרה
ליטוגרפיה היא התהליך שבו מודפסים מעגלים על גבי שבבי סיליקון. ליטוגרפיה דומה מאוד לדרך המסורתית שבה מדפיסים על גבי חולצות ומוצרי בד, אך יצרניות המוליכים למחצה משתמשות באור, באורך גל של 193 ננו-מטר ב-DUV, ואורך גל של 13.5 ננו-מטר ב-EUV, במקום בדיו על מנת להדפיס מעגלים מיקרוסקופיים על המוצרים שלהן.

 

כדי לייצר אור אולטרה סגול "קיצוני" (EUV) בעל אורך גל הרבה יותר קצר, צריך לזנוח את הטכניקה המקובלת ולהתחיל בדינמיקה של אלקטרונים חופשיים. לא כאן המקום לפתח את כל התיאוריה הפיזיקלית, ודי אם נציין כי במעבר אור אולטרה-סגול דרך ענן של הגז Xenon, נפרדים חלק מהאלקטרונים מהאטומים שלהם (הגז מתיונן), מואצים בעוצמה רבה בשדה החשמלי ומתנגשים ביונים של הגז תוך פליטה של אור אולטרה-סגול "קיצוני".

 

אם מסתכלים על התהליך כאילו הוא מתרחש בקופסה שחורה, אז נראה שמצד אחד נכנסת קרן לייזר ב-157 ננו-מטר ומהצד השני יוצאת קרן אחרת עם אורך גל של 13 ננו-מטר בלבד. הטריק הזה פותח את הדרך לשיפור האבחנה הצילומית בפקטור של 157:13, כלומר בערך פי 12 מבחינת חוק מור הידוע. מדובר בתוספת של שישה דורות לתהליך המיניאטוריזציה, תוספת שמספיקה להארכת תוקף החוק ב-10 שנים בקירוב, עד לשנים 2015-2020.

 

עוד קצת אויר
מחקר חדש אשר פורסם לאחרונה על ידי חוקרים ב-MIT, מראה שניתן למתוח את גבול היכולת של הטכניקה הוותיקה אף יותר. צוות המחקר הצליח ליצור קווים בגודל של 25 ננו-מטר, באמצעות שינוי בטכניקת הליטוגרפיה המסורתית. בעוד ש-IBM הציגה בעבר שבבים בגודל של 22 ננו-מטר, והמחקר של אינטל בעניין צובר תאוצה, תוצאות המחקר ב-MIT מרשימות עקב השימוש בטכנולוגיית ייצור פשוטה יחסית. המחקר לא חף מבעיות אשר צריכות להיפתר, אך החוקרים איתנים בדעתם שניתן לצמק עוד את תהליכי הייצור הנוכחיים בעזרת ליטוגרפיה אופטית, והם אינם רואים מכשולים שלא ניתן להתגבר עליהם.

 

בעזרת טכניקה זו אמנם בלתי אפשרי להטביע מעגלים מודפסים מסובכים, מה שמקשה על תכנון מעגלים מודפסים יעילים יותר, אך מצד שני, ניתן לייצר בקלות ובמהירות, ללא איבוד פוקוס, שבבים אשר להם כבר קיימות דוגמאות של מעגלים מודפסים, וחלק נכבד מן השבבים המיוצרים נשען על דוגמאות אלו גם ככה. החוקרים ב-MIT מאמינים שהטכניקה החדשה "תסלול את הדרך לשבבים וזכרונות מתקדמים יותר, ואף לתאים סולריים מתקדמים וטכנולוגיות נוספות"

 

שבבים זולים וקטנים יותר, מי אנחנו שנתנגד?