خداحافظی با لیتوگرافی؟ چین از فناوری چاپ تراشه بدون نیاز به EUV رونمایی کرد

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، شرکت چینی Prinano به تازگی از دستگاه جدیدی رونمایی کرده است که به جای نور، از قالب‌های کوارتزی برای چاپ مدار‌های مجتمع روی ویفر‌های سیلیکونی استفاده می‌کند. این دستگاه با دقت زیر ۱۰ نانومتر، به عنوان جایگزین بالقوه فناوری لیتوگرافی EUV مطرح شده است.

شرکت فناوری پرینانو (Prinano) در چین، از تحویل اولین سیستم لیتوگرافی نانوچاپ (NIL) خود در مقیاس صنعتی به یک مشتری داخلی خبر داد. این دستگاه که PL-SR نام دارد، به جای استفاده از روش‌های سنتی مبتنی بر نور، با استفاده از یک قالب کوارتزی که طرح مدار روی آن حک شده، الگو‌ها را به صورت فیزیکی روی ویفر «چاپ» یا «مُهر» می‌کند.

این ماشین، اولین ابزار در نوع خود ساخت چین است که پس از گذراندن آزمایش‌های نهایی، برای تولید تراشه به کار گرفته خواهد شد. با این دستاورد، پرینانو پس از شرکت ژاپنی Canon، به دومین شرکت در جهان تبدیل می‌شود که موفق به تحویل یک دستگاه عملیاتی در این حوزه شده است.

عملکرد دستگاه PL-SR چگونه است؟

سیستم PL-SR پرینانو با فشردن فیزیکی یک قالب سخت کوارتزی روی لایه‌ای نازک از یک مایع پلیمری که سطح ویفر سلیکونی را پوشانده، کار می‌کند. این دستگاه به جای استفاده از نور EUV و لنز‌های پیچیده، طرح تراشه را مستقیماً چاپ می‌کند. در این دستگاه، یک سیستم جوهرافشان دقیق، حجم قطرات مایع پلیمری را متناسب با تراکم الگوی مدار تنظیم کرده تا لایه‌ای یکنواخت با ضخامت کمتر از ۱۰ نانومتر و خطای زیر ۲ نانومتر ایجاد شود.

این دستگاه روی ویفر‌های ۳۰۰ میلی‌متری کار می‌کند و به دقت ایجاد خطوطی با عرض کمتر از ۱۰ نانومتر دست یافته است. در طول فرآیند، قالب و ویفر با دقتی فوق‌العاده تراز شده و هر بخش از ویفر به صورت متوالی و مرحله به مرحله چاپ می‌شود. یکی از نوآوری‌های کلیدی این سیستم، مکانیزم کنترل پروفایل قالب است که ناهماهنگی انحنای بین قالب و ویفر را جبران کرده و از اعوجاج در طرح نهایی جلوگیری می‌کند.

مزایا و معایب چاپ مدار مجتمع در مقایسه با EUV

اگرچه مقایسه مستقیم این فناوری با ابزار‌های EUV دشوار است، اما می‌توان دقت آن را ارزیابی کرد. سیستم‌های مدرن EUV معمولاً در یک مرحله لیتوگرافی به حداقل دقت ۱۳ نانومتر می‌رسند. برای دستیابی به ابعاد زیر ۱۰ نانومتر مانند تراشه‌های ۳ نانومتری، دستگاه‌های EUV باید از روش‌های پیچیده‌تری مانند Multi-Patterning استفاده کنند که هزینه و پیچیدگی تولید را افزایش می‌دهد. در مقابل، NIL می‌تواند در یک مرحله به این دقت برسد، البته به شرطی که ساخت قالب کوارتزی بدون نقص انجام شده باشد.

با این حال، سرعت یکی از نقط ضعف‌های بزرگ این سیستم است. فرآیند مکانیکی چاپ، پخت و جداسازی در NIL ذاتاً کندتر از لیتوگرافی نوری است. این دستگاه‌ها در بهترین حالت ده‌ها ویفر در ساعت را پردازش می‌کنند، در حالی که یک دستگاه مدرن EUV ساخت ASML می‌تواند نزدیک به ۲۰۰ ویفر را در ساعت پردازش کند. این سرعت پایین، NIL را برای تولید انبوه تراشه‌های پردازشی مانند CPU و GPU یا حافظه‌های پیشرفته نامناسب می‌سازد.

پرینانو اعلام کرده که این دستگاه در حال حاضر برای کاربرد‌هایی مانند تراشه‌های حافظه، فوتونیک سیلیکونی و پکیجینگ پیشرفته تأیید شده است.