Video: A visit to ASML's cleanroom for EUV (Studeni 2024)
Kada je riječ o izradi čipova, manji je bolji. To jest, manji tranzistori dovode do čipova koji spajaju više funkcija na manje područje, a povijesno je to dovelo do stalnog poboljšanja proizvoda kao i nižih računarskih troškova, pri čemu se gustoća udvostručuje svake dvije godine. No posljednjih godina ovo je poboljšanje usporilo, dijelom i zato što je sve teže koristiti uobičajene alate za litografiju za proizvodnju manjih linija potrebnih za manje čipove. Velika nada industrije za proboj jest nešto što se zove litografija ekstremne ultraljubičastog zračenja (EUV).
Godine pišem o EUV-u, a prve ispitne mašine postavljene su prije desetak godina na istraživačkim pogonima za proizvodnju čipova u SUNY i IMEC. Veliki proizvođači čipova godinama su testirali EUV strojeve, ali nedavno su nadograđivali svoje strojeve i ugrađivali nove modele, a sada otvoreno razgovaraju o tome kako će koristiti EUV na njihovim proizvodnim čvorovima od 7 nm i 5 nm.
Malo me iznenadilo kad sam nedavno saznao da su neke od najvažnijih komponenti EUV sustava proizvedene u Wiltonu, Connecticut, oko 45 milja izvan New Yorka.
Prvo, neka pozadina. Svi čipovi u elektronici koje danas koristite proizvedeni su u složenom nizu koraka koji uključuju uzorkovanje fotolitografijom, gdje svjetlost prolazi kroz masku na silikonsku rezinu, odlaže materijale na rezinu i ispisuje neželjene dijelove uzastopce kako bi ih izradio. tranzistora i ostalih komponenti čipa. Obično će jedan čip proći kroz mnoge korake litografije, stvarajući više slojeva. U gotovo svim trenutnim vodećim čipovima, proizvođači koriste postupak nazvan 193 nm imerzijska litografija ili DUV (duboka ultraljubičasta) litografija u kojoj se svjetlost valne duljine od 193 nm prebija kroz tekućinu na fotorezistent da bi stvorila ove uzorke.
Ova vrsta litografije ima ograničenje - sve do veličine linija koje može stvoriti na prolazu - tako da su se u mnogim slučajevima proizvođači čipova više puta okrenuli prema uzorku jednog sloja kako bi stvorili predloženi dizajn. Doista, dvostruko uzorkovanje je sada uobičajeno, a najnovija generacija čipova iz Intela i drugih koristi tehniku koja se naziva samoprilagođeno četverostrano patterning (SAQP). Ali svaki dodatni korak uzorkovanja zahtijeva vrijeme, a pogreške u ispravnom poravnavanju obrazaca mogu otežati savršeno savršen svaki čip, a na taj način smanjiti prinos dobrih čipsa.
Ekstremna ultraljubičasta (EUV) litografija koristi svjetlost s manjom valnom duljinom od 13, 5 nm. To može oblikovati puno ljepše značajke, ali također predstavlja i mnoge tehničke izazove. Kao što mi je jednom objašnjeno, započinjete raspršivanjem istopljenog kositra brzinom od 150 milja na sat, udarate ga laserom u pred impulsu kako biste ga distribuirali, pušete drugim zrakom da stvori plazmu, a zatim svjetlost odbijete zrcala kako bi se stvorila greda koja mora pogoditi talas na točno pravo mjesto. Drugim riječima, to je poput pokušaja udaranja bejzbolom u jednoj inčnoj zoni na točno isto mjesto na tribinama 10 milijardi puta dnevno. Da bi se ovo postiglo, potreban je snažni izvor plazme energije za napajanje svjetlosti, a budući da je toliko složen, postupak zahtijeva precizno usklađivanje svih dijelova u sustavu.
Zbog ove složenosti, ASML - veliki nizozemski proizvođač litografskih alata - je jedina tvrtka koja proizvodi EUV strojeve, a uređaji zahtijevaju dijelove i module iz niza objekata. Tvornica u Wiltonu danas proizvodi kritične module za DUV i EUV strojeve, u optičkoj i preciznoj mehanici, prema ASML Fellow Chip Mason.
Konkretno, tvornica Wilton čini modul koji zauzima gornju trećinu trenutnog Twinscan NXE: 3350B stroja, koji rukuje i precizno poravnava fazu mrežice, što zauzvrat drži masku kroz koju svijetli svjetlost kako bi napravila uzorak, kao i senzori za poravnavanje i izravnavanje rezina. Sam gornji modul sastoji se od drugih modula proizvedenih u tvornici.
Generalni direktor ASML Wiltona, Bill Amalfitano, objasnio je kako u EUV stroju gornji modul upravlja mrežicom, donji obrađuje rezaljke, a srednji optiku vrlo precizne optike, koju proizvodi Zeiss.
Kao što je Mason objasnio, precizno pozicioniranje i usklađivanje mrežice s optikom presudno je za izradu žetona. Da bismo to učinili, tim u Wiltonu radi s timovima u Nizozemskoj, grupom za računalnu litografiju u San Joseu i mjeriteljskom skupinom. Stroj neprekidno mjeri gdje se stvari nalaze i vraća ispravke u procesu poznatom kao "holistička litografija". Svi dijelovi se isporučuju natrag u ASML u Veldhoven, u Nizozemskoj, gdje su oni integrirani u cjelovit sustav.
Konačni strojevi su prilično veliki - prilično velike veličine sobe. Mason primjećuje da je svaka nova generacija alata za litografiju dovela do težih procesa s većim strojevima koji stvaraju sve manje mogućnosti. U ovom trenutku, rekao je, niti jedna osoba ne može biti stručnjak za cijeli proces, pa je potreban veliki timski rad, kako unutar tvornice tako i s lokacijama drugih tvrtki.
"Nije to bilo prije 10 godina kada je bilo lako", našalio se Mason, napominjući da su se i stariji procesi "tada činili nemogućim".
Koliko god oni bili složeni, trenutni EUV strojevi nisu kraj linije. Mason je rekao da firma radi na visokom NA (numeričkom otvoru) EUV-u, zajedno s poboljšanjima holističke litografije i dodatnim optičkim mogućnostima korekcije blizine kako bi se mogla ispisati još bolja obilježja. Poboljšanje gustoće tranzistora "značajan je posao", rekao je Mason, napominjući da zaposlenici u postrojenju osjećaju odgovornost za isporuku nove tehnologije.
Imao sam priliku prošetati se tvornicom s tvrtkom ASML Wilton GM Billom Amalfitanom, koji je objasnio da je proizvodnja izvedena u čistoj prostoriji od 90.000 četvornih metara, u objektu od 300.000 kvadrata.
Čini se da je čista prostorija jednaka otprilike dvije priče, a čak i to djeluje usko za neke od najnovijih oprema, poput punih Twinscan EUV strojeva. Čini se da je vrlo dobro organizirano, s različitim stanicama za stvaranje desetaka različitih podsustava koji ulaze u završne module, a sve je u boji označeno prema funkciji.
Zanimalo me kako je ovakav posao završio u Connecticutu. Mason i Amalfitano, koji obojica rade u postrojenjima duži niz godina, objasnili su da je sve počelo prije nekoliko godina kada je Perkins-Elmer, tada u Norwalk-u, stvarao naprednu optiku za stvari poput zrcala za Hubble teleskop. Ta je tvrtka započela rad na alatima za litografiju krajem 1960-ih, a s vremenom je postala jedan od glavnih dobavljača sa svojim Micralign alatima. Perkins-Elmer je 1990. godine diviziju prodao Silicon Valley Group, koja ga je preimenovala u litografiju grupe Silicon Valley (SVGL), koju je zauzvrat 2001. stekao ASML.
Uz put, objasnio je Amalfitano, pogon se nastavio širiti. Sada zapošljava više od 1.200 ljudi - i to u porastu - od oko 16.000 ukupno zaposlenih ASML-a.
Zanima vas brzina vašeg širokopojasnog interneta? Testirajte sada!
