ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัย Johns Hopkins ได้ค้นพบวิธีการผลิตไมโครชิปที่มีขนาดเล็กกว่าที่เคยมีมา ด้วยขนาดที่ไม่อาจมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า หัวใจสำคัญอยู่ที่วัสดุที่มีคุณสมบัติผสมผสานพิเศษระหว่างโลหะกับอินทรีย์ ซึ่งจะตอบสนองต่อลำแสงที่ทรงพลัง เกิดเป็นชิปที่เล็กกว่า เร็วกว่า และเข้าถึงได้ง่ายกว่า การค้นพบใหม่นี้อาจเปลี่ยนโฉมของการผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่ได้และผลักดันเทคโนโลยีให้ก้าวข้ามกำแพงที่เคยมีมา
นักวิจัยจาก Johns Hopkins ได้ค้นพบวัตถุดิบใหม่และกระบวนการใหม่ที่ทำให้สร้างความก้าวหน้าอย่างแตกต่างในการผลิตไมโครชิปที่สามารถเข้าถึงได้ ทั้งยังมีขนาดที่เล็กกว่าและทำงานได้เร็วกว่า เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ ตั้งแต่โทรศัพท์เคลื่อนที่ไปจนถึงยานยนต์ และอากาศยาน
วงจรที่ถูกพัฒนาขึ้นมานั้นมีขนาดเล็กมากจนไม่อาจมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ดังนั้นกระบวนการที่ใช้จึงต้องมีความแม่นยำสูง เทคโนโลยีด้านเลเซอร์ที่ล้ำสมัยจึงเป็นสิ่งจำเป็นในการผลิต
“บริษัทต่าง ๆ นั้นมี Roadmap เส้นทางที่ต้องการเดินไปล่วงหน้าตั้งแต่ 10 – 20 ปี และมองไปไกลกว่านั้น” ศาสตราจารย์ Michael Tsapatsis (Bloomberg Distinguish) ด้านวิศวกรรมเคมีและชีวโมเลกุลมหาวิทยาลัย John Hopkins หนึ่งในทีมวิจัยเล่าถึงความสำคัญของงานวิจัยที่วางแผนไปถึงอนาคต
ไมโครชิปนั้นเป็นชิ้นงานจากซิลิคอนที่แบนราบ ถูกสลักลายวงจรไว้เพื่อให้ทำงานได้ตามฟังก์ชันพื้นฐาน ในระหว่างการผลิตจะมีการเคลือบเวเฟอร์ซิลิคอนด้วยวัตถุดิบที่อ่อนไหวต่อรังสีเพื่อสร้างการเคลือบที่มีความละเอียดมากซึ่งเรียกว่า ‘Resist’ เมื่อลำแสงของรังสีถูกชี้ไปยัง Resist จะเกิดปฏิกริยาเคมีขึ้นทำให้เผารายละเอียดลงไปในเวเฟอร์ เกิดเป็นการวาดลวดลายและวงจร
อย่างไรก็ตามลำแสงของรังสีที่มีกำลังสูงจำเป็นในการสลักรายละเอียดเล็ก ๆ บนชิป ซึ่ง Resist แบบดั้งเดิมนั้นไม่แรงพอที่จะกับเงื่อนไขการใช้งานที่เกิดขึ้น ในงานวิจัยก่อนหน้าทีมวิจัยได้พบว่า Resist ที่สร้างจากวัสดุกลุ่มใหม่ที่เป็น โลหะ-อินทรีย์ สามารถใช้ได้กับกระบวนการรังสีที่มีพลังงานสูง เรียกว่า ‘Beyond Extreme Ultraviolet Radiation (B-EUV) ซึ่งมีศักยภาพในการสร้างรายละเอียดที่เล้กกว่ากระแสมาตรฐานที่ 10 นาโนเมตร โลหะอย่างสังกะสี (Zinc) สามารถดูดซับแสง B-EUV ได้และสร้างอิเล็กตรอนที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่จำเป็นต่อการลอกลายวงจรลงบนวัตถุดิบอินทรีย์ที่เรียกว่า Imidazole
งานวิจัยนี้ถือเป็นงานวิจัยแรก ๆ ที่นักวิทยาศาสตร์สามารถที่จะฝาก Resist แบบโลหะ-อินทรีย์ ที่มีพื้นฐานจาก Imidazole จากโซลูชันในระดับเวเฟอร์ซิลิคอน ควบคุมความหนาที่เกิดขึ้นด้วยความแม่นยำระดับนาโนเมตร
เพื่อที่จะพัฒนาเคมีที่ต้องการในการเคลือบเวเฟอร์ซิลิคอนด้วยวัตถุดิบโลหะ-อินทรีย์ขึ้นมา ทีมวิจัยได้ผสานงานทดลองและโมเดลจากมหาวิทยาลัย Johns Hopkins, East China University of Science and Technology, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Soochow University, Brookhaven National Laboratory และ Lawrence Berkeley National Laboratory เข้าด้วยกัน วิธีการใหม่นี้เรียกว่า Chemical Liquid Deposition (CLD) ที่สามารถออกแบบทางวิศวกรรมได้อย่างแม่นยำ และทำให้นักวิจัยสามารถสำรวจส่วนผสมอันแตกต่างหลากหลายของโลหะและ Imidazole ได้อย่างรวดเร็ว เพราะช่วงคลื่นที่แตกต่างกันก็ส่งผลให้เกิดปฏิกริยาที่แตกต่างกันในแต่ละวัตถุดิบ โลหัอาจจะแพ้ในช่วงคลื่นหนึ่งและสามารถเป็นผู้ชนะได้ในช่วงคลื่นอื่น ในกรณีของสังกะสีอาจจะไม่ได้ดีมากสำหรับรังสี Ultraviolet แต่เป็นอะไรที่โดดเด่นอ่างมากสำหรับ B-EUC
นักวิจัยได้เริ่มทดสอบด้วยส่วนผสมที่แตกต่างกันเพื่อหาทางจับคู่แบบจำเพาะเจาะจงสำหรับรังสี B-EUV ซึ่งคาดว่าจะมีการใช้งานในภาคการผลิตอีกช่วง 10 ปีนับจากนี้
ที่มาข่าว:
Semiconductor-Digest.com
