Потрібне заморожування. Новий метод зменшує помилки у виробництві чипів майже до нуля

Китайські науковці представили інноваційну технологію, здатну радикально зменшити кількість дефектів під час виробництва мікросхем.

Використовуючи метод кріоелектронної томографії (кріо-ЕТ), дослідники змогли буквально «заморозити» хімічний процес фотолітографії в реальному часі та побачити, як утворюються мікроскопічні помилки. Згідно з їхніми результатами, кількість дефектів вдалося скоротити більш ніж на 99%, що може стати проривом для китайської індустрії напівпровідників.

Фотолітографія — один із найскладніших етапів виготовлення комп’ютерних чипів. Під час цього процесу за допомогою ультрафіолетового світла на кремнієву пластину наносять світлочутливий шар — фоторезист, який формує схему майбутнього мікрочипа. Однак навіть незначні відхилення можуть призвести до серйозних проблем: частинки розміром лише 30 нанометрів (у 3000 разів тонші за людське волосся) здатні зруйнувати схему та зробити чип непридатним.

Досі етап проявлення залишався «чорним ящиком» для виробників — усі процеси відбувалися на настільки мікроскопічному рівні, що їх було неможливо безпосередньо спостерігати. Команда професора Пен Хайліна з Пекінського університету, університету Цінхуа та Гонконзького університету розв’язала цю проблему, застосувавши кріо-ЕТ — технологію, яку зазвичай використовують у біології для візуалізації клітин.

Після експонування пластину миттєво заморожували до -175°C, фіксуючи всі хімічні реакції. Завдяки тривимірній електронній томографії дослідники змогли побачити, як фоторезистивні полімери утворюють згустки через слабкі гідрофобні взаємодії. Виявилося, що близько 70% молекул не розчиняються повністю та утворюють частинки, які осідають на поверхні, створюючи дефекти.

Спираючись на ці дані, команда розробила два прості рішення: підвищення температури сушіння, щоб зменшити злипання полімерів, та модифікацію потоку промивної рідини, який видаляє частинки до того, як вони встигнуть прикріпитися знову. Під час випробувань на 30-сантиметрових кремнієвих пластинах кількість дефектів скоротилася більш ніж на 99%, що дозволило досягти майже ідеальної якості литографії.

Завдяки цьому відкриттю дослідникам уперше вдалося перетворити невидимий і непередбачуваний процес у контрольований та зрозумілий — важливий крок для майбутнього виробництва надточних мікрочипів.