约翰霍普金斯大学（Johns Hopkins University）研究人员揭示一种全新的芯片制造方法，使用波长6.5纳米至6.7纳米的激光，即「软X光」（Soft X-ray），有望让光刻设备的分辨率提升至5纳米以下。
据外媒《Cosmos》引述《自然化学工程》（Nature Chemical Engineering）杂志报道，科学家将这项方法称为“B-EUV”（Beyond-EUV，即超越EUV），意指这项技术有望取代目前的业界标准EUV微影。但研究人员也坦言，光是打造实验性B-EUV设备，就需要花上数年时间。
至于软X光有没有机会挑战目前最强的Hyper-NA EUV？报道认为，理论上是可行的。
目前的EUV光刻制造，波长是使用13.5纳米。随着芯片制程节点持续微缩至3纳米、2纳米甚至埃米等级，现有的0.33 NA EUV系统（也被视为低数值孔径“Low-NA EUV”）也因分辨率约13.5纳米而面临挑战。
至于高数值孔径的High-NA EUV设备，是将数值孔径从0.33增加至0.55，分辨率可提升至8纳米，但当面临小于1纳米的情况下，就必须走向Hyper-NA EUV，目标是将数值孔径推升到0.7~0.75，有机会将分辨率提升至4~5纳米。
然而，这必须付出极端复杂的系统设计代价，其先进光学系统成本高达数亿美元。ASML技术长Martin van den Brink也坦言，公司正研究Hyper-NA技术的可行性，但尚未做出最终决定。
约翰霍普金斯大学团队尝试用“软X光”突破摩尔定律
研究团队在论文中写道，虽然波长13.5纳米的EUV已经成为半导体制造中10纳米以下的主要候选技术，但下一代微影工具正探索更短的波长，即B-EUV范围中的6.x纳米（6.5–6.7纳米），以进一步突破分辨率极限。
换言之，该团队打算以更短的波长，搭配中等NA的透镜来换取分辨率优势。然而，B-EUV面临重重挑战。
首先是光源尚未成熟，目前尚无产业标准来产生6.7纳米辐射光，虽然有研究团队尝试使用“钆（Gadolinium）激光产生等离子体”等方法，但仍缺乏可靠解决方案；
再者，由于6.5~6.7纳米的短波长光子能量极高，与传统光阻材料的交互作用不佳，难以实际应用于制程；
第三，6.5~6.7纳米这类波长的光几乎会被所有材料吸收、而非反射，因此至今尚未生产出用于这类辐射的多层镀膜镜；
最后是缺乏生态系统，B-EUV光刻设备需要从零设计，目前相关零组件与耗材（如保护膜pellicles、光罩photomasks）的供应链都不存在。
为了解决上述挑战，约翰霍普金斯大学团队决定先从探索特定金属下手，来看如何改善B-EUV（约6纳米波长）光与芯片制造中用抗蚀剂材料的交互作用。
研究团队发现，锌（zinc）等金属能吸收B-EUV光并释放电子，这些电子进而触发有机化合物“咪唑”（imidazoles），并与其发生化学反应，可借此在晶圆上蚀刻出极精细的图案。
Source：Johns Hopkins University
有趣的是，锌虽然在传统13.5纳米EUV光下表现不佳，但在更短波长下却极为有效，凸显材料与波长匹配的重要性。
为了将这些金属有机化合物应用到硅晶圆，研究人员开发一种“化学液相沉积”（Chemical liquid deposition，简称CLD）技术。这种方法能以每秒1纳米的速率，成长出如一层镜面般的薄膜，薄膜的材料为“aZIF”，（非晶质沸石咪唑骨架，amorphous zeolitic imidazolate frameworks）。
此外，CLD也能快速测试不同金属与咪唑间的组合，帮助研究人员更容易找出适合不同微影波长的最佳配对。研究指出，虽然锌非常适合B-EUV，但其他金属在不同波长下可能表现更佳，为未来芯片制程提供高度灵活性。
研究人员表示，这种方法为制造商提供一个“工具箱”，涵盖至少10种金属元素与数百种有机配体，可组合出针对不同微影平台的客制化抗蚀剂。
虽然研究人员尚未解决B-EUV所有挑战，但他们已经找到能与6纳米波长光搭配使用的抗蚀剂材料，并创建CLD制程，能在硅晶圆上涂布均匀的aZIF薄膜，并以实验方式证明锌等金属能吸收软X光并释放电子，触发基于咪唑抗蚀剂的化学反应。目前来看，B-EUV还有许多挑战待解决，且还无法进入量产市场，但报道认为CLD制程的应用范围相当广泛，不仅能用于半导体领域，也可应用于非半导体产业。（文章来源：科技新报）
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