Hispanopedia WikiLa litografía de próxima generación ( NGL , por sus siglas en inglés) es un término utilizado en la fabricación de circuitos integrados para describir las tecnologías de litografía en desarrollo, cuyo objetivo es reemplazar las técnicas actuales. Impulsada por la ley de Moore en la industria de los semiconductores, la miniaturización de los chips y de las dimensiones críticas continúa. El término se aplica a cualquier método de litografía que utilice luz o haz de longitud de onda más corta que la tecnología actual, como la litografía de rayos X , la litografía de haz de electrones , la litografía de haz de iones focalizado y la litografía de nanoimpresión . El término también puede utilizarse para describir técnicas que logran una mayor resolución a partir de una longitud de onda de luz existente.
Muchas tecnologías que alguna vez se denominaron de "próxima generación" han entrado en la producción comercial, y la fotolitografía al aire libre, con luz visible proyectada a través de fotomáscaras dibujadas a mano, ha progresado gradualmente hacia la litografía de inmersión en ultravioleta profundo utilizando corrección de proximidad óptica , tecnología de litografía inversa , iluminación fuera del eje , máscaras de cambio de fase , doble patrón y patrón múltiple . A finales de la década de 2010, la combinación de muchas de estas técnicas permitió lograr características del orden de 20 nm con el láser de excímero ArF de longitud de onda de 193 nm en los procesos de 14 nm , 10 nm y 7 nm , aunque a costa de agregar pasos de procesamiento y, por lo tanto, costo.
La litografía ultravioleta extrema (EUV) de 13,5 nm , considerada durante mucho tiempo una de las principales candidatas para la litografía de próxima generación, comenzó a producirse en masa comercialmente en 2018. [ 1 ] En 2021, Samsung y TSMC estaban incorporando gradualmente la litografía EUV a sus líneas de producción, ya que resultaba económico reemplazar múltiples pasos de procesamiento con pasos EUV únicos. A principios de la década de 2020, muchas técnicas EUV aún estaban en desarrollo y quedaban muchos desafíos por resolver, lo que situaba a la litografía EUV en transición de "próxima generación" a "tecnología de vanguardia".
Entre las tecnologías de litografía de próxima generación, más allá de la EUV, se incluyen la litografía de rayos X , la litografía de haz de electrones , la litografía de haz de iones focalizado , la nanolitografía por impresión y la litografía cuántica . Varias de estas tecnologías han experimentado periodos de popularidad, pero han sido superadas por las continuas mejoras en la fotolitografía. La litografía de haz de electrones fue la más popular durante la década de 1970, pero fue reemplazada en popularidad por la litografía de rayos X durante las décadas de 1980 y principios de 1990, y posteriormente por la litografía EUV desde mediados de la década de 1990 hasta mediados de la década de 2000. La litografía de haz de iones focalizado se ha consolidado como una técnica especializada en la reparación de defectos. La popularidad de la nanoimpresión está en aumento y se perfila como la opción más popular para la litografía de próxima generación, debido a su simplicidad inherente, su bajo coste operativo y su éxito en los sectores de LED , discos duros y microfluídica .
El auge y la caída de popularidad de cada tecnología candidata a NGL han dependido en gran medida de su capacidad de procesamiento y de su coste de operación e implementación. La litografía por haz de electrones y nanoimpresión se ven limitadas principalmente por el procesamiento, mientras que la litografía EUV y de rayos X se ven limitadas por los costes de implementación y operación. La proyección de partículas cargadas (iones o electrones) a través de máscaras de plantilla también se consideró popularmente a principios de la década de 2000, pero finalmente fracasó debido a su bajo rendimiento y a las dificultades de implementación.
Asuntos
Cuestiones fundamentales
Independientemente de si se utiliza NGL o fotolitografía, el grabado del polímero (resina) es el último paso. En última instancia, la calidad (rugosidad) y la resolución de este grabado del polímero limitan la resolución inherente de la técnica de litografía. La litografía de próxima generación también suele utilizar radiación ionizante , lo que produce electrones secundarios que pueden limitar la resolución a > 20 nm. [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] Los estudios también han encontrado que para que NGL alcance los objetivos de LER (rugosidad del borde de línea) se deben encontrar formas de controlar variables como el tamaño del polímero, el contraste de la imagen y el contraste de la resina. [ 5 ]
Problemas del mercado
La competencia mencionada entre la tecnología NGL y la creciente aplicación de la fotolitografía podría ser más una cuestión estratégica que técnica. Si se dispusiera de una tecnología NGL altamente escalable, quienes adoptaran tardíamente esta tecnología de vanguardia tendrían la oportunidad de superar de inmediato el uso actual de técnicas de fotolitografía avanzadas pero costosas, en detrimento de quienes la adoptaron tempranamente y que han sido los principales inversores en NGL.
El siguiente ejemplo lo aclarará. Supongamos que la empresa A fabrica hasta 28 nm, mientras que la empresa B fabrica hasta 7 nm, ampliando su capacidad de fotolitografía mediante la implementación de doble patrón. Si se implementara una NGL para el nodo de 5 nm, ambas empresas se beneficiarían, pero la empresa A, que actualmente fabrica en el nodo de 28 nm, se beneficiaría mucho más, ya que podría utilizar la NGL de inmediato para la fabricación con todas las reglas de diseño desde 22 nm hasta 7 nm (evitando todo el patrón múltiple mencionado), mientras que la empresa B solo se beneficiaría a partir del nodo de 5 nm, habiendo ya invertido mucho en extender la fotolitografía desde su proceso de 22 nm hasta 7 nm. La brecha entre la Compañía B, cuyos clientes esperan que esté a la vanguardia, y la Compañía A, cuyos clientes no esperan una hoja de ruta igualmente ambiciosa, seguirá ampliándose a medida que se retrase la tecnología NGL y se extienda la fotolitografía a un costo cada vez mayor, lo que hará que la implementación de NGL sea cada vez menos atractiva estratégicamente para la Compañía B. Con la implementación de NGL, los clientes también podrán exigir precios más bajos para productos fabricados con tecnologías avanzadas.
Esto se hace más evidente al considerar que cada técnica de mejora de resolución aplicada a la fotolitografía generalmente amplía su capacidad solo en una o dos generaciones. Por esta razón, es probable que se cumpla la afirmación de que "la litografía óptica perdurará para siempre" [ 6 ] , ya que quienes adopten tempranamente la tecnología de vanguardia nunca se beneficiarán de tecnologías de litografía altamente escalables en un entorno competitivo.
Por lo tanto, existe una gran presión para implementar una NGL lo antes posible, pero la NGL finalmente podría materializarse en forma de fotolitografía con patrones múltiples más eficientes , como el autoensamblaje dirigido o la reducción de corte agresiva.
Véase también
Referencias
- ↑ Tallis, Anton Shilov, Billy. "Samsung inicia la producción en masa de chips utilizando su tecnología de proceso EUV de 7 nm" . www.anandtech.com . Archivado del original el 18 de octubre de 2018.
{{cite web}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace ) - ↑ "KW Lee et al. , J. Kor. Phys. Soc. 55, 1720 (2009)" . Archivado del original el 22 de julio de 2011.
- ↑ Chen, Fred. "Las complejidades de los límites de resolución de la litografía avanzada" .
- ↑ "Las complejidades de los límites de resolución de la litografía avanzada" . www.linkedin.com .
- ↑ L. Brainard, Robert; G. Barclay, George; H. Anderson, Erik; E. Ocola, Leonidas (julio de 2002). "Resistencias para litografía de próxima generación" (PDF) . Ingeniería Microelectrónica . 61–62 : 707–715 . doi : 10.1016/S0167-9317(02)00564-6 . S2CID 56089439 .
- ↑ TA Brunner, J. Vac. Sci. Tech. B , vol. 21, pp. 2632–2637 (2003).
- Litografía (microfabricación)