9月21日, 美國初創公司Zyvex Labs宣布,推出世界上最高分辨率的光刻系統 -- ZyvexLitho1。該工具使用掃描隧道顯微來實現原子精度圖案化和亞納米分辨率。
其實這個技術原理很簡單,我們可以簡單的理解為在掃描隧道顯微鏡工作時,針尖電流通過Si-H表面,可以打斷Si-H鍵,從而選擇性的蝕刻掉Si-H表面的氫原子,獲得暴露的Si二聚體線條可以達到亞納米分辨率(0.768納米--Si (100) 2×1-H二聚體行的寬度)。
因此,它實際上是一個直寫系統(也就是類似用一隻筆一筆一畫的寫字),而ASML的EUV光刻機是一個曝光光刻系統,類似於手機拍照。你說有可能用鋼筆代替手機攝像頭嗎?
我們詳細看一下Zyvex的「直寫光刻機」的基本原理:如下圖左側示意圖,當掃描隧道顯微鏡工作在AP模式下(僅有隧穿電流)下,延Si (100) 2×1-H二聚體行的特定晶向掃描,實現選擇性的Si-H表面蝕刻。
Zyvex的「直寫光刻機」有兩種工作模式:
1,在AP模式下可以實現1px,也就是0.768納米分辨率。
2,對位對比,如果採用FE模式(場發射模式),掃描蝕刻分辨率只能達到4px,也就是4納米分辨率。
我們從AP模式的參數表可以看到,其掃描速度是每秒20納米。
我們看一下放大照片,這是Zyvex公司資料中給出的唯一一幅0.7納米分辨率的5px*5px的正方形蝕刻圖案,這個正方形的尺寸大約是4納米*4納米。
根據AP模式的掃描速度來看,構建這樣一個圖案的掃描時間大約是1秒鐘。
當然這種1秒鐘構建一個4納米的小方塊的「光刻速度」,顯然無法取代當前的曝光工藝的光刻機。
不僅如此,Zyvex公司的「光刻機」只展示了0.7納米的線分辨率,而並沒有展示構建任何0.7納米的半導體芯片的原型。
所以,美國公司的0.7nm線分辨率的「光刻機」不可能替代ASML的EUV光刻機。
實際上目前的邏輯芯片製程的命名,比如大家熟悉的7納米芯片、5納米芯片,只是廠商的宣傳名稱,並非指的實際物理尺寸。
比如5納米的邏輯芯片,其特徵尺寸金屬間距MP的實際物理尺寸是28納米,這是當前的NA0.33 EUV光刻機的工作範圍。
例如,ASML目前用於5納米和3納米邏輯芯片的EUV光刻機NX:3600的分辨率是13納米。
而2納米邏輯芯片的金屬間距MP的實際物理尺寸是18納米,這就需要下一代NA0.55 EUV光刻機。
據悉,2023年,ASML就要交付給英特爾下一代高NA EUV光刻機了。而ASML也沒有閑着,目前正在積极參与研究下下一代超分辨光刻機技術,目前仍沒有明確的方向。