Гениальный прорыв: китайские ученые сокращают дефекты производства микрочипов на 99% с помощью криогенной технологии

Исследователи из Пекинского университета Цинхуа и Университета Гонконга разработали метод, позволяющий снизить количество дефектов на этапе фотолитографии при производстве полупроводников более чем на 99%. Работа основана на применении криоэлектронной томографии для анализа химических процессов в реальном времени.

Фотолитография — ключевой этап в производстве чипов, при котором светочувствительный фоторезист наносится на кремниевую пластину и обрабатывается ультрафиолетовым светом через маску. Однако на этапе разработки некоторая часть растворенного материала образует микроскопические агрегаты (30-40 нм), которые переотлагаются на поверхности, вызывая дефекты. В процессах размером 5 нм и менее даже такие мелкие частицы приводят чипы в негодность.

Чтобы выявить причины проблемы, команда под руководством профессора Пэн Хайлиня заморозила проявитель до -175 °C сразу после воздействия, остановив химические реакции. Используя криоэлектронную томографию, ранее использовавшуюся в биологии, исследователи впервые визуализировали поведение фоторезистивных полимеров в трех измерениях. Оказалось, что около 70% молекул не полностью растворяются и скапливаются на границе раздела воздух-жидкость, откуда возвращаются в пластину при промывке.

На основании этих результатов были предложены два технических решения: увеличение температуры обжига после воздействия для уменьшения перепутывания полимера и изменение потока промывочной жидкости для предотвращения повторного осаждения частиц. С момента внедрения изменений количество дефектов на 12-дюймовых пластинах сократилось более чем на 99%.

Это развитие имеет особое значение на фоне глобальной нехватки передовых полупроводников и усилий Китая по снижению своей зависимости от иностранных технологий микроэлектроники.