«Наноразмерный спектральный скальпель» для производства полупроводников
В высокоточном производстве полупроводниковой промышленности оптические фильтры — благодаря своим точным возможностям спектрального контроля — становятся ключевым инструментом для преодоления узких мест в наноразмерных процессах. Линейные градиентные фильтры, биохимические фильтры и флуоресцентные фильтры, благодаря своим уникальным оптическим свойствам, обеспечивают революционные решения для изготовления чипов, их проверки и упаковки.
Фильтр линейного градиента Это демонстрирует преимущества динамического управления в процессах литографии. Его конструкция с непрерывно градиентным слоем пленки обеспечивает точное распределение энергии экспозиции, эффективно оснащая литографические установки «умной системой затемнения». При производстве чипов с технологическим процессом 5 нм градиентные фильтры — за счет балансировки ослабления интенсивности глубокого ультрафиолетового (DUV) излучения — эффективно устраняют эффекты дифракции на краях, повышая однородность ширины затвора в FinFET-транзисторах до 40%. Кроме того, в передовых технологиях упаковки градиентные фильтры позволяют оптимизировать распределение плотности энергии при лазерной сварке, гарантируя, что точность пайки микровыступов в 3D-упаковке достигает субмикронного уровня.
Биохимический фильтр Благодаря своим высокоселективным свойствам пропускания волновой длины эти фильтры превратились в «молекулярные зонды» для контроля полупроводниковых материалов. В разработанной TSMC в 2024 году системе обнаружения дефектов на пластинах специально изготовленные узкополосные фильтры с длиной волны 193 нм точно выявляют остатки углеводородов на поверхности кремниевых пластин. В сочетании с технологией фотолюминесценции эти фильтры позволяют проводить качественный анализ загрязнений вплоть до одного атомного слоя. Такие фильтры действуют как миниатюрные спектроскопические лаборатории: во время процессов легирования они отделяют характерные спектры излучения таких элементов, как фосфор и бор, что обеспечивает возможность мониторинга концентраций ионов-имплантов в реальном времени и, таким образом, способствует достижению прорывов в области исследований и разработок полупроводниковых материалов третьего поколения.
Флуоресцентный фильтр Он зарекомендовал себя как выдающийся продукт в области упаковки чипов и тестирования надёжности. Его двухдиапазонная конструкция позволяет одновременно регистрировать возбуждающий свет и сигналы флуоресценции, придавая таким микроструктурам, как паяные соединения и провода для крепления, «флуоресцентные отпечатки». При анализе отказов чипов автомобильного класса набор флуоресцентных фильтров способен захватывать люминесценцию интерметаллических соединений под воздействием лазерного излучения с длиной волны 254 нм; в сочетании с алгоритмами искусственного интеллекта это позволяет осуществлять трёхмерную реконструкцию трещин на наноуровне. Кроме того, в технологии дисплеев на основе квантовых точек специализированные фильтры с длиной волны 525 нм могут повысить эффективность люминесценции квантовых точек, что позволяет мини-LED-подсветочным модулям достигать охвата цветового пространства свыше 120% стандарта NTSC.
С развитием технологии ионно-лучевого распыления порог лазерной повреждаемости оптических фильтров превысил 20 Дж/см², что позволяет им выдерживать суровые условия литографии в области экстремального ультрафиолета (EUV). В будущем интеллектуальные системы оптической фильтрации, интегрированные с микрофлюидными чипами, смогут осуществлять спектральную настройку в реальном времени, переводя производство полупроводников с подходов, основанных на опыте, к управлению, основанному на данных и обеспечивающему высокую точность, а также открывая новые перспективы для таких передовых областей, как чипы 6G и квантовые вычисления.
