Утверждается, что новая технология позволяет добиться точности до атомного уровня
Это достижение может иметь решающее значение для технологических процессов следующего поколения, а также для интеграции трехмерных конструкций с несколькими чипами.
Точность наложения — совмещение одного слоя микросхемы с нижележащим слоем — является одной из важнейших возможностей современного оборудования для производства микросхем, поскольку для каждой пластины с логическими чипами требуется более 4000 производственных этапов, выполняемых на разных машинах. Современное оборудование для производства микросхем выполняют операции наложения в основном с помощью передовой оптической метрологии, меток для совмещения и систем управления с обратной связью, интегрированных в системы фотолитографии.
Однако существующие методы имеют такие ограничения, как невозможность одновременной фокусировки на слоях, расположенных на большом расстоянии друг от друга, и ограничение по разрешению примерно в 2–2,5 нм. Эти проблемы приводят к потенциальным неточностям при перефокусировке и позиционировании, что может стать проблемой как для производственных узлов следующего поколения,
Метод, предложенный исследователями заключается в размещении на поверхности чипа специально разработанных концентрических металлических линз. При освещении лазером эти линзы создают голографические интерференционные узоры. Анализируя эти узоры, исследователи могут определить, насколько смещены два слоя чипа, включая направление и точное значение смещения по всем трём пространственным осям.
Их метод позволяет обнаруживать поперечные смещения размером до 0,017 нм и вертикальные отклонения до 0,134 нм. Это превосходит их первоначальную цель — точность 100 нм — и то, что могут разрешить оптические микроскопы. Кроме того, они считают, что этот метод может снизить производственные затраты за счёт упрощения одного из самых сложных этапов производства микросхем и 3D-интеграции микросхем. К сожалению, неясно, можно ли интегрировать эту установку с существующими инструментами для литографии, склеивания и формирования сквозных отверстий в кремнии. Если нет, то технология вряд ли получит распространение в полупроводниковой промышленности.
Эта технология лазерной голограммы применима не только в производстве микросхем. Аналогичную систему — базовый лазерный источник и камеру — можно использовать для измерения физических движений. Например, смещение поверхности под воздействием давления или вибрации можно преобразовать в оптический сигнал. Это открывает возможности для таких сфер применения, как мониторинг окружающей среды, промышленный мониторинг и биомедицинская диагностика.
Источниктак и для вертикально расположенных многочиповых конструкций в будущем.