智能手機和很多其他電子設(shè)備的不斷發(fā)展可以概括為" 更小、更快、更強大 "。這些設(shè)備的核心是微芯片，作為這一發(fā)展的一部分，微芯片也需要變得更小、更好。過去在這個領(lǐng)域已經(jīng)取得了良好的進展，但許多制造技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)達到了極限。

由位于維也納的 IMS 納米制造有限公司開發(fā)的一項創(chuàng)新技術(shù) ：電子多光束掩模寫入器（electron multi-beammask writer），成為改變了現(xiàn)有極限的解決方案。該設(shè)備的關(guān)鍵元件來自弗勞恩霍夫硅技術(shù)研究所（FraunhoferISIT）。弗勞恩霍夫硅技術(shù)研究所和 IMS 納米加工有限公司成功地對一個微系統(tǒng)開關(guān)元件進行了 MEMS 加工，該元件是電子束掩模機的核心，是生產(chǎn)最新一代微芯片的關(guān)鍵設(shè)備。他們的努力為他們贏得了 2021 年約瑟夫 - 馮 -弗勞恩霍夫獎（Joseph von Fraunhofer Prize）。

Fraunhofer ISIT的馬丁-維特說 ：“以前，只能在芯片上實現(xiàn)略低于 10 納米的工藝尺寸 - 一個原子是 0.1 納米- 但新的制造方法使 7 納米及以下的工藝尺寸成為可能。”這在全世界都是非常領(lǐng)先的，電子多光束掩模寫入器是目前能使芯片進一步小型化的技術(shù)。

在傳統(tǒng)的芯片生產(chǎn)中，半導體材料硅的晶圓被均勻地涂上光刻膠，通過將其暴露在定向光線下進行硬化。未硬化的區(qū)域被移除，而硅則在曝光區(qū)域進行加工。然后，硬化的光刻膠部分也被移除，整個過程重新開始。通過這種方式，芯片被一層一層地創(chuàng)造出來 -- 對于復雜的芯片，甚至需要多達 70 次曝光。為了確保光照對準需要硬化的光刻膠區(qū)域，而將其他區(qū)域留在黑暗中，使用了各種掩模。這就是芯片的方式生產(chǎn)，但在這種情況下，電子束被用來硬化光刻膠。

這種新方法的主要特點是什么？坎普曼解釋說 ：“我們使用 512×512 的光束，即超過 262,000 個光束，而不是用一個光束在電子敏感的光刻膠上書寫掩模結(jié)構(gòu)?！边@是通過 Fraunhofer ISIT 的一個 MEMS 開關(guān)元件實現(xiàn)的，它實際上構(gòu)成了這種新的多光束掩膜寫入器的核心。簡單地說，這個微系統(tǒng)開關(guān)元件就像一個有超過 262,000 個開口的薄膜，允許電子束通過。但與淋浴頭的水柱不同，這些光束并不是平行運行的。相反，它們可以被特殊的控制電極單獨控制和重新定向。

電子多光束掩模寫入器實現(xiàn)工藝尺寸小于10納米的微芯片的創(chuàng)新工藝。

阿塔內(nèi)洛夫補充說 ：“電子多光束掩模機使我們能夠在短短幾個小時內(nèi)創(chuàng)建高質(zhì)量和高分辨率的復雜的結(jié)構(gòu)。”目前還沒有任何技術(shù)可以與創(chuàng)新的電子多光束掩模機相媲美。因此，市場上有很大的需求，這些設(shè)備為 IMS 公司帶來了4億美元的年收入。行業(yè)收入現(xiàn)在每年遠遠超過一百萬歐元。這項獲獎技術(shù)不僅使進一步的小型化得以實現(xiàn)，而且還帶來了杰出的商業(yè)成功。

約瑟夫-馮-弗勞恩霍夫獎

自1978 年以來，弗勞恩霍夫公司每年都為其員工解決實際問題的杰出科學成就頒發(fā)獎項。今年，將頒發(fā)三個獎項，每個獎項價值 50,000 歐元。獲獎者還將獲得一枚印有約瑟夫 - 馮 - 弗勞恩霍夫簡介的銀質(zhì)胸針。