9月21日, 美国初创公司Zyvex Labs宣布,推出世界上最高分辨率的光刻系统 -- ZyvexLitho1。该工具使用扫描隧道显微来实现原子精度图案化和亚纳米分辨率。
其实这个技术原理很简单,我们可以简单的理解为在扫描隧道显微镜工作时,针尖电流通过Si-H表面,可以打断Si-H键,从而选择性的蚀刻掉Si-H表面的氢原子,获得暴露的Si二聚体线条可以达到亚纳米分辨率(0.768纳米--Si (100) 2×1-H二聚体行的宽度)。
因此,它实际上是一个直写系统(也就是类似用一只笔一笔一画的写字),而ASML的EUV光刻机是一个曝光光刻系统,类似于手机拍照。你说有可能用钢笔代替手机摄像头吗?
我们详细看一下Zyvex的“直写光刻机”的基本原理:如下图左侧示意图,当扫描隧道显微镜工作在AP模式下(仅有隧穿电流)下,延Si (100) 2×1-H二聚体行的特定晶向扫描,实现选择性的Si-H表面蚀刻。
Zyvex的“直写光刻机”有两种工作模式:
1,在AP模式下可以实现1px,也就是0.768纳米分辨率。
2,对位对比,如果采用FE模式(场发射模式),扫描蚀刻分辨率只能达到4px,也就是4纳米分辨率。
我们从AP模式的参数表可以看到,其扫描速度是每秒20纳米。
我们看一下放大照片,这是Zyvex公司资料中给出的唯一一幅0.7纳米分辨率的5px*5px的正方形蚀刻图案,这个正方形的尺寸大约是4纳米*4纳米。
根据AP模式的扫描速度来看,构建这样一个图案的扫描时间大约是1秒钟。
当然这种1秒钟构建一个4纳米的小方块的“光刻速度”,显然无法取代当前的曝光工艺的光刻机。
不仅如此,Zyvex公司的“光刻机”只展示了0.7纳米的线分辨率,而并没有展示构建任何0.7纳米的半导体芯片的原型。
所以,美国公司的0.7nm线分辨率的“光刻机”不可能替代ASML的EUV光刻机。
实际上目前的逻辑芯片制程的命名,比如大家熟悉的7纳米芯片、5纳米芯片,只是厂商的宣传名称,并非指的实际物理尺寸。
比如5纳米的逻辑芯片,其特征尺寸金属间距MP的实际物理尺寸是28纳米,这是当前的NA0.33 EUV光刻机的工作范围。
例如,ASML目前用于5纳米和3纳米逻辑芯片的EUV光刻机NX:3600的分辨率是13纳米。
而2纳米逻辑芯片的金属间距MP的实际物理尺寸是18纳米,这就需要下一代NA0.55 EUV光刻机。
据悉,2023年,ASML就要交付给英特尔下一代高NA EUV光刻机了。而ASML也没有闲着,目前正在积极参与研究下下一代超分辨光刻机技术,目前仍没有明确的方向。