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A indústria de semicondutores tem sido no negócio de nanotecnologia por anos. Eles usam ferramentas e processos para gravar padrões de nano-tamanho em bolachas de silício revestidas com um material chamado fotorresistência. Esses padrões compõem os circuitos no chip que permitem ao seu computador processar dados. O processo usado para fazer esses padrões é chamado nanolitografia .
Os circuitos integrados que são o cérebro do seu computador incluem estruturas de tamanho nano. Para criar recursos de tamanho nano para circuitos integrados em wafers de silício requer uma máquina chamada stepper, que usa uma técnica chamada litografia para imprimir um padrão no chip. Microprocessadores com um tamanho de característica de 32 nanômetros feitos com um processo de nanolitografia têm até 995 milhões de transistores embalados em um chip de computador.
Em um stepper, a luz brilha através de um retículo, ou uma fotomátema, que contém o padrão a ser impresso, e uma lente foca o padrão no revestimento fotossensível da superfície de uma bolacha semicondutora. A bolacha é então deslocada ou pisada, de modo que uma região não exposta de fotorresist se mova sob o sistema óptico, expondo essa região usando luz UV. Este passo continua até que o padrão seja repetido em toda a bolacha.
A litografia é semelhante à fotografia do filme, na qual um padrão é exposto na fotorresistência e a fotorresistência é desenvolvida usando produtos químicos fotográficos. O processo de desenvolvimento em ambos os casos lava o fotorresistente não exposto, deixando a resistência no padrão desejado na superfície da bolacha. Um sistema de corrosão remove o silício e outras camadas que não são cobertas pelo padrão da fotorresistência.
Os fabricantes continuam a desenvolver técnicas para reduzir o tamanho mínimo de recurso que podem imprimir. O método atualmente usado pela maioria dos fabricantes de circuitos integrados de alto volume é chamado de litografia de imersão de 193 nm. O 193 nm refere-se ao comprimento de onda da luz ultravioleta gerada por um laser usado para expor a resistência e imersão refere-se ao fato de que você está imerso na lente em uma poça de água ultrapura.
O ar entre a lente e o fotoresist faz com que a luz dobre ligeiramente, devido a diferenças no índice de refração entre o ar e a lente. No entanto, o índice de refração para a água está mais próximo do da lente, de modo que a luz se dobra menos e o stepper pode imprimir um padrão mais fino.
Ao fabricar circuitos integrados, você pode expor vários padrões diferentes em uma bolacha e cada um desses padrões define uma camada ou tipo de material específico.
Por exemplo, uma camada pode definir as linhas metálicas que conectam vários componentes do circuito, enquanto outra camada pode definir o portão dos transistores no circuito. (O portão de um transistor é a região que permite uma tensão aplicada para ligar ou desligar o transistor e é a região mais pequena a ser padronizada no circuito integrado.)
Atualmente, os fabricantes estão trabalhando com steppers que usam imersão de 193 nm litografia para produzir circuitos integrados com um tamanho mínimo de recurso de 32 nm.
Embora o sistema de imersão de 193 nm se torne menos ineficiente à medida que o tamanho do recurso é reduzido, os fabricantes terão que usar este sistema até o sistema da próxima geração estar disponível. Essa próxima melhoria em steppers e litografia será um sistema que usa luz ultravioleta com um comprimento de onda de 13,5 nm. Este sistema é chamado de ultravioleta extremo, ou EUV, porque usa luz ultravioleta com um comprimento de onda extremamente curto.
Os sistemas extremos de nanolitografia ultravioleta não utilizam técnicas de imersão. Em vez disso, o caminho da luz e as bolachas que são processadas estão no vácuo porque o ar ou a água bloqueiam o feixe EUV.
