Controllare i microprocesori della prossima generazione
La litografia è una tecnica in cui i microcircuiti sono incisi nei wafer al silicio, e spesso si usano metodi fotografici per stampare lo schema del circuito. Miniaturizzare i circuiti e i loro componenti significa migliorare la risoluzione di tali processi fotolitografici, e questo dipende dalla lunghezza d'onda della luce usata. La ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors) ha definito una serie di "nodi di tecnologia" quali pietre miliari nella tendenza verso una maggiore miniaturizzazione basata sulla "dimensione critica" (CD) decrescente delle caratteristiche dei componenti dei circuiti. Nei microprocessori, per esempio, la lunghezza di gate dei transistor è una dimensione critica in rapporto con la velocità del processore. Il progetto UV2Litho ("Usable vacuum ultra violet lithography") ha esaminato quattro tecniche di metrologia che soddisfano i bisogni di misurazione e di controllo del processo delle tecniche di fabbricazione per una dimensione critica di 65 nm. Il progetto ha valutato quattro metodi: microscopia elettronica a scansione (CD-SEM), misurazione della diffusione (CD-scatterometry), microscopia a interazione atomica (CD-AFM) e tecniche miste. Le valutazioni erano basate su cinque criteri; disponibilità puntuale, risoluzione ultima, precisione, interazione con la struttura misurata e universalità. Ciascuna tecnica è stata comparata con la roadmap dell'ITRS quale banco di prova, e sono stati fatti sforzi per studiare metodi innovativi e identificare le debolezze delle più recenti di tali tecnologie. Il progetto ha scoperto che il fattore critico era la coincidenza da uno strumento all'altro, ossia la necessità di garantire che le misurazioni siano costanti da uno strumento di metrologia all'altro nei diversi stabilimenti di produzione. Il team ha anche scoperto che nessuna delle tecniche di metrologia valutate era in grado di soddisfare i requisiti di coincidenza degli strumenti delle tecnologie a 65nm. Tuttavia, nelle fasi iniziali dello sviluppo del nodo a 65nm, potrebbe essere usato un unico strumento per la misurazione di volumi modesti di wafer al silicio alla massima risoluzione e precisione. Gli strumenti disponibili in commercio sono già prossimi alle prestazioni desiderate. Il progetto è alla ricerca di fabbricanti di apparecchiature a semiconduttori interessati a commercializzare le sue scoperte, e le procedure consigliate, sulla coincidenza degli strumenti. I risultati aiuteranno probabilmente a selezionare gli strumenti di metrologia e includeranno conclusioni sulla coincidenza degli strumenti grazie al ricorso a diverse tecnologie, come fascio ionico concentrato e scansione al microscopio elettronico combinate (FIB+SEM) con CD-AFM e misurazione della diffusione-CD. Il team è anche alla ricerca di aziende di semiconduttori o consorzi per collaborare allo sviluppo del successivo nodo della tecnologia, quello a 45nm. I risultati sono importanti anche per le tecnologie a 65nm che usano metodi diversi dalla fotolitografia a lunghezze d'onda di 157nm.