【康沃真空網(wǎng)】本周，美國公司Zyvex使用電子束光刻技術(shù)制造了768皮米，也就是0.7nm的芯片。

　　Zyvex推出的光刻系統(tǒng)名為ZyvexLitho1，基于STM掃描隧道顯微鏡，使用的是EBL電子束光刻方式，制造出了0.7nm線寬的芯片，這個(gè)精度是遠(yuǎn)高于EUV光刻系統(tǒng)的，相當(dāng)于2個(gè)硅原子的寬度，是當(dāng)前制造精度最高的光刻系統(tǒng)。

　　這個(gè)光刻機(jī)制造出來的芯片主要是用于量子計(jì)算機(jī)，可以制造出高精度的固態(tài)量子器件，以及納米器件及材料，對量子計(jì)算機(jī)來說精度非常重要。

　　ZyvexLitho1不僅是精度最高的電子束光刻機(jī)，而且還是可以商用的，Zyvex公司已經(jīng)可以接受其他人的訂單，機(jī)器可以在6個(gè)月內(nèi)出貨。

　　2015年費(fèi)曼獎(jiǎng)得主、硅量子計(jì)算公司的首席執(zhí)行官、新南威爾士大學(xué)量子計(jì)算和通信技術(shù)中心主任Michelle Simmons教授表示，“建立一個(gè)可擴(kuò)展的量子計(jì)算機(jī)有許多挑戰(zhàn)。我們堅(jiān)信，要實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的全部潛力，需要高精度的制造。我們對ZyvexLitho1感到興奮，這是第一個(gè)提供原子級精密圖案的商業(yè)化工具?！?/p>

　　STM光刻技術(shù)的發(fā)明者、2014年費(fèi)曼獎(jiǎng)得主、伊利諾伊大學(xué)教授Joe Lyding表示：“到目前為止，Zyvex實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)是最先進(jìn)的，也是這種原子級精確光刻技術(shù)的唯一商業(yè)化實(shí)現(xiàn)。”

　　Zyvex是致力于生產(chǎn)原子級精密制造工具的納米技術(shù)公司。這個(gè)產(chǎn)品是在DARPA（國防高級研究計(jì)劃局）、陸軍研究辦公室、能源部先進(jìn)制造辦公室和德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校的Reza Moheimani教授的支持下完成的，他最近被國際自動(dòng)控制聯(lián)合會(huì)授予工業(yè)成就獎(jiǎng)，“以支持單原子規(guī)模的量子硅設(shè)備制造的控制發(fā)展”。

　　氫去鈍化光刻(HDL)：實(shí)現(xiàn)更高的分辨率和精度

　　氫去鈍化光刻(HDL)是電子束光刻(EBL)的一種形式，它通過非常簡單的儀器實(shí)現(xiàn)原子分辨率，并使用能量非常低的電子。它使用量子物理學(xué)有效地聚焦低能電子和振動(dòng)加熱方法，以產(chǎn)生高度非線性（多電子）的曝光機(jī)制。HDL使用附著在硅表面的單層H原子作為非常薄的抗蝕劑層，并使用電子刺激解吸在抗蝕劑中創(chuàng)建圖案。

　　傳統(tǒng)EBL使用大型昂貴的電子光學(xué)系統(tǒng)和非常高的能量(200Kev)來實(shí)現(xiàn)小光斑尺寸；但是高能電子（獲得小光斑尺寸所必需的）分散在傳統(tǒng)EBL使用的聚合物抗蝕劑中，并分散沉積的能量，從而形成更大的結(jié)構(gòu)。HDL實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng)EBL更高的分辨率和精度。

　　數(shù)據(jù)顯示，光刻膠中的沉積能量不會(huì)下降到光束中心的10%，直到徑向距離約為4nm。

　　使用HDL，實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)能夠暴露比EBL的10%閾值半徑小>10倍的單個(gè)原子。這個(gè)小得多的曝光區(qū)域令人驚訝，因?yàn)镠DL不使用光學(xué)器件，只是將鎢金屬尖端放置在H鈍化硅樣品上方約1nm處。人們會(huì)期望，如果沒有光學(xué)器件來聚焦來自尖端的電子，那么曝光區(qū)域會(huì)更大。

距H鈍化硅表面約1nm的W掃描隧穿顯微鏡（STM）尖端

　　電子似乎不太可能只遵循暴露單個(gè)H原子所需的實(shí)心箭頭路徑。為了解決這個(gè)謎團(tuán)，我們必須了解電子實(shí)際上不是從尖端發(fā)射（在成像和原子精密光刻模式下），而是從樣品到尖端（在成像模式下）或從尖端到樣品（在光刻模式下）模式。使用具有無限平坦和導(dǎo)電襯底的簡單模型、STM尖端頂點(diǎn)處單個(gè)W原子的發(fā)射以及簡化的隧穿電流模型，我們將看到電流隨著隧穿距離呈指數(shù)下降。

　　嵌入ZyvexLitho1的是ZyVector。這個(gè)20位數(shù)字控制系統(tǒng)具有低噪音、低延遲的特點(diǎn)，使用戶能夠?yàn)楣虘B(tài)量子設(shè)備和其他納米設(shè)備和材料制作原子級的精確圖案。ZyvexLitho1是一個(gè)完整的掃描隧穿光刻系統(tǒng)，具有任何其他商業(yè)掃描隧穿光刻系統(tǒng)不具備的功能：能夠?qū)崿F(xiàn)無失真成像、自適應(yīng)電流反饋回路、自動(dòng)晶格對準(zhǔn)、數(shù)字矢量光刻、自動(dòng)化腳本和內(nèi)置計(jì)量。

　　不僅如此，完整的ZyvexLitho1系統(tǒng)還包括一個(gè)為制造量子器件而配置的ScientaOmicron超高真空STM（掃描隧穿顯微鏡）。ScientaOmicron的SPM產(chǎn)品經(jīng)理Andreas Bettac博士表示：“在這里，我們將最新的超高真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)和ScientaOmicron的成熟的SPM與Zyvex的STM光刻專用的高精度STM控制器相結(jié)合。我期待與Zyvex繼續(xù)進(jìn)行富有成效的合作?！?/p>

　　雖然EBL電子束光刻機(jī)的精度可以輕松超過EUV光刻機(jī)，但是，這種技術(shù)的缺點(diǎn)也很明顯，那就是產(chǎn)量很低，無法大規(guī)模制造芯片，只適合制作那些小批量的高精度芯片或者器件，指望它們?nèi)〈鶨UV光刻機(jī)也不現(xiàn)實(shí)。