Відео: TRUMPF EUV lithography – This all happens in one second (Листопад 2024)
Що стосується виготовлення мікросхем, то краще менше. Тобто, менші транзистори призводять до мікросхем, які пакують більше функцій на меншій площі, і історично це призвело до постійного вдосконалення продуктів, а також до менших витрат на обчислення, при цьому щільність збільшується вдвічі кожні два роки. Але в останні роки це вдосконалення сповільнилося, частково через те, що стає складніше використовувати звичайні засоби літографії для отримання менших ліній, необхідних для менших чіпів. Велика надія галузі на прорив - це щось, що називається літографією екстремальної ультрафіолетової (EUV).
Я вже багато років пишу про EUV, а перші випробувальні машини були встановлені близько десяти років тому на науково-дослідних підприємствах з виробництва мікросхем SUNY та IMEC. Великі виробники мікросхем вже багато років проводили тестові машини EUV, але останнім часом модернізували свої машини та встановлювали нові моделі, і тепер відкрито говорять про те, як вони будуть використовувати EUV у своїх виробничих вузлах 7mm та 5nm.
Нещодавно мене здивувало, що деякі найважливіші компоненти системи EUV фактично виготовляються у Вілтоні, штат Коннектикут, приблизно в 45 милях від Нью-Йорка.
По-перше, деяке тло. Всі мікросхеми в електроніці, яку ви використовуєте сьогодні, випускаються в складній серії кроків, що включає малюнок з фотолітографією, де світло проходить через маску на кремнієву пластину, наносить матеріали на вафельну плитку і витравлює непотрібні деталі підряд для виготовлення транзистори та інші компоненти мікросхеми. Зазвичай одна мікросхема пройде через багато кроків літографії, створюючи кілька шарів. Практично у всіх провідних сучасних мікросхемах виробники використовують процес, що називається 193 нм занурювальною літографією, або ДУВ (глибока ультрафіолетова) літографія, при якій світло з довжиною хвилі 193 нм переломлюється через рідину на фоторезист для створення цих візерунків.
Цей вид літографії має обмеження - настільки, наскільки розмір ліній може створюватися на проході - тому у багатьох випадках виробники чіпів кілька разів звертаються до малювання одного шару, щоб створити запропонований дизайн. Дійсно, подвійне малювання зараз звичайне явище, і нове покоління мікросхем від Intel та інших використовує техніку під назвою самовирівнене квадратичне малювання (SAQP). Але кожен додатковий крок малювання вимагає часу, і помилки при правильному вирівнюванні шаблонів можуть ускладнити ідеальне виготовлення кожної мікросхеми, знижуючи тим самим вихід хороших фішок.
Екстремальна ультрафіолетова (EUV) літографія використовує світло з меншою довжиною хвилі 13, 5 нм. Це може формувати набагато точніші функції, але це також створює багато технічних проблем. Як мені було колись пояснено, ви починаєте з розбризкування розплавленої олова зі швидкістю 150 миль на годину, вдаряєте її лазером в попередньому імпульсі, щоб розповсюдити її, продуйте іншим лазером, щоб створити плазму, а потім відмовте від світла дзеркала, щоб створити промінь, який повинен потрапити на пластину в потрібному місці. Іншими словами, це як би намагатися вдарити бейсболом в одному-дюймовій зоні в саме таке місце на трибунах 10 мільярдів разів на день. Для цієї роботи необхідне потужне джерело плазмової енергії для живлення світла, і оскільки це так складно, процес вимагає точного вирівнювання всіх частин системи.
Через цю складність ASML - великий голландський виробник літографічних інструментів - є єдиною компанією, що виробляє машини EUV, і пристрої потребують деталей і модулів з ряду обладнання. На сьогоднішній день фабрика у Вілтоні виготовляє критичні модулі як для DUV, так і для EUV машин, в області оптики та точної механіки, згідно зі словами Fellow Chip Mason.
Зокрема, фабрика Wilton виготовляє модуль, який займає верхню третину нинішньої машини Twinscan NXE: 3350B, яка обробляє та точно вирівнює ступінь сітчастості, яка, в свою чергу, утримує маску, через яку світиться світло, щоб зробити візерунок, а також датчики вирівнювання пластин і вирівнювання. Сам верхній модуль складається з інших модулів, виготовлених на заводі.
Генеральний менеджер ASML Wilton Білл Амальфітано пояснив, як у машині EUV верхній модуль обробляє сітківку, нижній обробляє вафлі, а середній обробляє оптику дуже високоточної, виготовленої Zeiss.
Як пояснив це Мейсон, точне розташування та вирівнювання сітківки з оптикою є критично важливим при створенні мікросхем. Для цього команда у Вілтоні працює з командами в Нідерландах, групою обчислювальної літографії у Сан-Хосе та метрологічною групою. Машина постійно вимірює, де є речі, і подає виправлення в процесі, відомому як "цілісна літографія". Усі деталі відправляються назад до ASML у Вельдховен, Нідерланди, де вони потім інтегруються в повну систему.
Кінцеві машини досить великі - досить великого розміру кімнати. Мейсон зазначає, що кожне нове покоління літографічних інструментів спричиняє складніший процес з більшими машинами, створюючи все менші можливості. На цей момент, за його словами, ніхто не може бути експертом у всьому процесі, тому для цього потрібна велика робота в команді, як на заводі, так і в інших місцях компанії.
"Це не так, як 10 років тому, коли це було легко", - пожартував Мейсон, зазначивши, що старі процеси також "здавалися неможливими в той час".
Настільки складні, наскільки вони є, нинішні машини EUV - це не кінець лінії. Мейсон заявив, що фірма працює над EUV високої NA (числової діафрагми), а також вдосконаленням цілісної літографії та додатковими функціями оптичної корекції близькості, щоб мати можливість друкувати ще більш тонкі функції. Поліпшення щільності транзисторів - це "значна робота", - сказав Мейсон, зазначивши, що працівники закладу відчувають відповідальність за доставку нової технології.
У мене була можливість пройтись через завод з ASML Wilton GM Біллом Амальфітано, який пояснив, що виготовлення було виконано в чистому приміщенні площею 90 000 квадратних футів, в приміщенні 300 000 квадратних футів.
Чистий зал, здається, еквівалент близько двох історій, і навіть це здається тісним для деяких найновіших обладнання, таких як повноцінні машини Twinscan EUV. Це все здається дуже добре організованим, з різними станціями для створення десятків різних підсистем, які входять у фінальні модулі, і все кольорово кодовано за функцією.
Мені було цікаво, як ця робота закінчилася в Коннектикуті. Мейсон та Амальфітано, які обоє працювали на підприємствах багато років, пояснили, що все почалося років тому, коли Перкінс-Елмер, тоді в Норвелку, створював вдосконалену оптику для речей, таких як дзеркала для телескопа Хаббла. Ця компанія почала працювати над літографічними інструментами наприкінці 1960-х років, і врешті стала одним із головних постачальників своїх інструментів Micralign. Перкінс-Елмер продав підрозділ у Silicon Valley Group у 1990 році, яка перейменовувала його у літографію "Silicon Valley Group Lithography" (SVGL), яка, в свою чергу, була придбана в ASML.
По дорозі, пояснив Амальфітано, заклад продовжував розширюватися. Зараз у ньому працюють понад 1200 людей - і зростає - з близько 16 000 загальної кількості співробітників ASML.
Цікаво про вашу швидкість широкосмугового Інтернету? Протестуйте зараз!
