Cientistas da Universidade de Massachusetts Amherst introduziram um novo método para alinhar camadas em batatas fritas usando lasers e metalenses. A nova técnica é reivindicada para alcançar a precisão da escala atômica, relatórios ScitechDaily. Esse avanço pode ser crítico para as tecnologias de processo da próxima geração, bem como a integração de designs 3D multi-chiplet.
A precisão da sobreposição – o alinhamento preciso de uma camada de um chip com a camada subjacente – é um dos recursos mais críticos das ferramentas de chips de hoje, pois cada wafer com chips lógicos requer mais de 4.000 etapas de fabricação realizadas por diferentes máquinas. As ferramentas contemporâneas de chips executam operações de sobreposição principalmente usando metrologia óptica avançada, marcas de alinhamento e sistemas de controle de circuito fechado integrados aos sistemas de fotolitografia.
No entanto, os métodos existentes enfrentam limitações, como a incapacidade de se concentrar simultaneamente em camadas amplamente espaçadas e um limite de resolução de cerca de 2 a 2,5 nm. Essas questões introduzem possíveis imprecisões durante o reorientação e o posicionamento, o que pode ser problemático para os nós de produção de próxima geração e designs multi-chiplelet empilhados verticalmente no futuro.
O método proposto pela equipe da UMass Amherst envolve a colocação de metalenses concêntricas especialmente projetadas em superfícies de chips. Quando iluminados com um laser, essas lentes geram padrões de interferência holográfica. Ao analisar esses padrões, os pesquisadores podem determinar quanto duas camadas de chip estão desalinhadas, incluindo a direção e a quantidade precisa de deslocamento nos três eixos espaciais.
Sua técnica pode detectar desalinhamentos laterais tão pequenos quanto 0,017nm e desvios verticais até 0,134nm. Isso supera sua meta original de precisão de 100nm e excede o que os microscópios ópticos podem resolver. Além disso, eles acreditam que o método pode reduzir os custos de fabricação, simplificando uma das etapas mais complexas na produção de chips e na integração de chips 3D. Infelizmente, não está claro se a configuração pode ser integrada às ferramentas de litografia existentes, ferramentas de ligação e, embora as ferramentas de formação de Vias de silício. Caso contrário, a tecnologia quase não ganhará motivos na indústria de semicondutores.
Esta tecnologia de holograma a laser tem implicações além da fabricação de chips. Uma configuração semelhante – uma fonte básica de laser e uma câmera – pode ser adaptada para medir os movimentos físicos. Por exemplo, uma mudança em uma superfície devido à pressão ou vibração pode ser traduzida em um sinal óptico. Isso abre oportunidades em aplicações como detecção ambiental, monitoramento industrial e diagnóstico biomédico.
