Một startup tại Nga vừa giới thiệu công nghệ quang khắc e-beam sử dụng nguồn đa catốt, cho phép tạo đồng thời nhiều chùm electron nhằm tăng mạnh tốc độ phơi sáng trong sản xuất chất bán dẫn. Theo nhóm phát triển, công nghệ này có thể rút thời gian xử lý một wafer silicon xuống còn 5-7 phút, so với 1-2 tuần của hệ thống e-beam đơn chùm. Tuy nhiên, kết quả hiện mới dừng ở mức kiểm chứng linh kiện cốt lõi và vẫn còn cách xa giai đoạn thương mại hóa.

Theo TechRadar ngày 12/8 (giờ địa phương), nhóm nghiên cứu tại Nga cho biết họ đã phát triển được nguồn electron đa catốt có thể phát nhiều chùm e-beam cùng lúc và đã xác nhận khả năng vận hành. Nếu được tích hợp thành công vào thiết bị thực tế, công nghệ này được kỳ vọng sẽ cải thiện đáng kể tốc độ phơi sáng wafer.

Kỹ sư chủ chốt Yevgeny Givargizov cho biết nhóm đã hoàn thiện công nghệ chế tạo đa catốt và bước đầu kiểm chứng được khả năng hoạt động của hệ nguồn này.

Điểm khác biệt của công nghệ nói trên nằm ở cách bố trí nhiều nguồn electron hoạt động song song, thay vì tách một chùm electron qua cùng một hệ quang học như một số công nghệ đa chùm hiện nay. Theo TechRadar, trong khi một số hệ thống ở nước ngoài sử dụng gương và cửa chập để phân tách chùm, nhóm nghiên cứu Nga chọn cách tạo ra nhiều nguồn phát ngay từ đầu.

Nhóm phát triển cho rằng cách tiếp cận này có thể giúp giảm độ phức tạp của hệ quang học, đồng thời hạ mức tiêu thụ điện năng và chi phí thiết bị. Bán kính đầu phát của mảng đa catốt đạt khoảng 1,5-2 nanomet, được họ đánh giá là sắc hơn so với các nguồn electron từng chế tạo trước đó.

Dù vậy, thiết bị quang khắc hoàn chỉnh vẫn chưa được chế tạo. Phần đã được kiểm chứng đến nay mới chỉ là nguồn e-beam đa catốt, trong khi việc tích hợp vào hệ thống phơi sáng bán dẫn thực tế vẫn là bước tiếp theo.

Sergey Sazonov, chuyên gia vi điện tử thuộc Sáng kiến Công nghệ Quốc gia Nga, nhận định đây là một hướng đi đáng chú ý nếu việc điều khiển đa catốt có thể được triển khai ổn định ở quy mô lớn. Tuy nhiên, theo ông, công nghệ này vẫn cần được hoàn thiện thêm trước khi có thể ứng dụng trong thiết bị công nghiệp.

Một chuyên gia kỹ thuật khác là Sergey Varnavsky cũng cho rằng phần được kiểm chứng trong điều kiện vận hành thực tế hiện vẫn chỉ giới hạn ở linh kiện đa catốt. Ông cảnh báo nếu quá trình huy động vốn bị chậm, khoảng cách với các công nghệ cạnh tranh ở nước ngoài có thể tiếp tục nới rộng.

Lộ trình phát triển của dự án được đánh giá vẫn còn dài. Nhóm nghiên cứu dự kiến cần khoảng 3 năm để hoàn thiện một nguyên mẫu vận hành đầy đủ. Mục tiêu dài hạn là hỗ trợ các tiến trình từ 350 nanomet đến vài nanomet. Theo nhóm này, yếu tố quyết định độ phân giải hiện không nằm ở bản thân chùm electron mà ở hiệu năng của vật liệu photoresist.

Xét về bản chất, giá trị của công nghệ sẽ phụ thuộc vào việc liệu tốc độ nêu trên có thể được chứng minh trên một thiết bị quang khắc hoàn chỉnh hay không. Những bài toán còn lại gồm điều khiển đa catốt ổn định, tích hợp thiết bị, cải thiện hiệu năng photoresist và đảm bảo nguồn vốn phát triển. Vì vậy, ở giai đoạn hiện tại, đây phù hợp hơn để được xem là một hướng nghiên cứu cho quang khắc e-beam tốc độ cao, thay vì một giải pháp sẵn sàng thay thế các thiết bị phơi sáng bán dẫn hiện có.