Vendo um chip ser fabricado, em 3D e em tempo real

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/10/2012

Esta imagem colorida artificialmente é um dos quadros do filme que acompanha a fabricação dos semicondutores em tempo real.
[Imagem: Edwards et al./LSA]

De olho no chip

Pela primeira vez, engenheiros conseguiram monitorar em tempo real o processo de fabricação dos componentes semicondutores que formam os processadores de computador e todos os chips eletrônicos em geral.

O feito poderá representar uma grande economia de recursos para a indústria - e eventualmente uma queda nos preços para o consumidor -, além de permitir um melhor controle do processo de fabricação, resultando em chips de melhor qualidade.

Para fabricar os semicondutores, os fabricantes traçam padrões predefinidos nas partilhas de silício - os chamados wafers - e depois esculpem as estruturas camada por camada.

Hoje, os fabricantes perdem tempo e material calibrando os equipamentos e processos de fabricação usando wafers-modelos antes da gravação no produto final.

O "controle" se restringe à avaliação dos chips resultantes, por amostragem, para garantir que a calibração durante a produção saiu conforme planejado.

Microscópio topográfico

Agora, pesquisadores da Universidade de Illinois, nos Estados Unidos, desenvolveram uma técnica para observar e controlar a gravação dos semicondutores em tempo real, com uma resolução na escala dos nanômetros.

Chris Edwards e seus colegas criaram um tipo especial de microscopia que usa dois feixes de luz para medir a topografia do chip.

O aparato incorpora um microscópio óptico, um laser verde, uma câmera digital e uma série de espelhos, lentes e filtros, além de um projetor, para atuar no processo.

Por ser uma técnica óptica, o processo de monitoramento não causa danos ao semicondutor inspecionado, como ocorre com as técnicas hoje usadas, baseadas em microscópios eletrônicos de varredura ou inspeção por feixes de íons.

A técnica óptica permite não apenas o monitoramento, mas também a intervenção no processo para corrigir eventuais falhas.
[Imagem: Edwards et al./LSA]

Inspeção óptica

À medida que a câmara capta as imagens de interferência da luz com a pastilha de silício, um software as converte para mapas topográficos em tempo real. Cada imagem é estável, deslocando menos de 0,6 nanômetro de altura, por pixel, de um quadro a outro do filme.

Os testes mostraram que o novo método de inspeção óptica permite revelar detalhes da superfície tão pequenos quanto 2,8 nanômetros de altura, mais de 10 vezes menores do que os componentes sendo fabricados.

Isso permite não apenas assistir o processo de fabricação, mas também fazer ajustes imediatos, usando o projetor digital.

"Esta técnica 3-D deverá reduzir significativamente o tempo de processamento, melhorar o controle das propriedades dos componentes e reduzir os custos de fabricação de uma ampla variedade de semicondutores," disseram os pesquisadores.

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