Membuat Fitur Nano-Sized pada Chip Komputer Menggunakan Nanolithography - dummies

Industri semikonduktor telah berkecimpung dalam bisnis nanoteknologi selama bertahun-tahun. Mereka menggunakan alat dan proses untuk mengetsa pola berukuran nano pada wafer silikon yang dilapisi dengan bahan yang disebut photoresist. Pola itu membentuk sirkuit pada chip yang memungkinkan komputer Anda memproses data. Proses yang digunakan untuk membuat pola ini disebut nanolithography .

Sirkuit terpadu yang merupakan otak komputer Anda mencakup struktur berukuran nano. Untuk membuat fitur berukuran nano untuk sirkuit terpadu pada wafer silikon memerlukan mesin yang disebut stepper, yang menggunakan teknik yang disebut litografi untuk mencetak pola pada chip. Mikroprosesor dengan ukuran fitur 32 nanometer yang dibuat dengan proses nanolithography memiliki sebanyak 995 juta transistor yang dikemas pada satu chip komputer.

Bagian optik dari stepper yang digunakan dalam nanolithography.

Pada stepper, cahaya bersinar melalui reticle, atau photomask, yang berisi pola yang akan dicetak, dan lensa memfokuskan pola pada lapisan photoresist pada permukaan wafer semikonduktor. Wafer kemudian digeser, atau diinjak, sehingga area photoresist yang tidak terpajan bergerak di bawah sistem optik, memperlihatkan daerah tersebut menggunakan sinar UV. Langkah ini berlanjut sampai pola diulang di seluruh wafer.

Litografi mirip dengan fotografi film, di mana pola terkena pada photoresist dan photoresist dikembangkan dengan menggunakan bahan kimia fotografi. Proses yang berkembang pada kedua kasus tersebut menghilangkan photoresist yang tidak terpajan, meninggalkan resist pada pola yang diinginkan pada permukaan wafer. Sistem etsa menghilangkan silicon dan lapisan lainnya yang tidak tercakup dalam pola photoresist.

Produsen terus menghasilkan teknik untuk mengurangi ukuran fitur minimum yang bisa mereka cetak. Metode yang saat ini digunakan oleh produsen sirkuit terpadu volume paling tinggi disebut litografi immersi 193 nm. Lingkaran sinar ultraviolet yang dihasilkan oleh laser yang digunakan untuk mengekspos resist, dan immersion mengacu pada fakta bahwa Anda merendam lensa di genangan air ultra murni. Udara antara lensa dan photoresist menyebabkan cahaya menekuk sedikit, karena perbedaan indeks bias antara udara dan lensa. Namun, indeks pembiasan air lebih dekat dengan lensa, sehingga cahaya membungkuk lebih sedikit dan stepper bisa mencetak pola yang lebih halus. Saat membuat sirkuit terpadu, Anda dapat mengekspos beberapa pola berbeda pada wafer dan masing-masing pola ini mendefinisikan lapisan atau jenis material tertentu. Misalnya, satu lapisan mungkin menentukan garis logam yang menghubungkan berbagai komponen rangkaian, sementara lapisan lain mungkin menentukan gerbang transistor di sirkuit. (Gerbang transistor adalah daerah yang memungkinkan voltase yang diterapkan untuk menghidupkan atau mematikan transistor dan merupakan wilayah terkecil yang terpola di sirkuit terpadu.

Saat ini, pabrikan bekerja dengan steppers yang menggunakan perendaman selama 193 nm. litografi untuk menghasilkan sirkuit terpadu dengan ukuran fitur minimal 32 nm. Meskipun sistem perendaman 193 nm menjadi kurang efisien karena ukuran fitur berkurang, produsen harus menggunakan sistem ini sampai sistem generasi berikutnya tersedia. Perbaikan selanjutnya pada steppers dan litografi akan menjadi sistem yang menggunakan sinar ultraviolet dengan panjang gelombang 13. 5 nm. Sistem ini disebut ultraviolet ekstrim, atau EUV, karena menggunakan sinar ultraviolet dengan panjang gelombang yang sangat pendek.

Sistem nanolithografi ultraviolet ekstrem

tidak menggunakan teknik perendaman. Sebaliknya, jalur cahaya dan wafer yang diproses berada dalam ruang hampa karena udara atau air akan menghalangi balok EUV.