Asml: vytváranie komponentov euv v connecticute

Pokiaľ ide o výrobu čipov, menšie je lepšie. To znamená, že menšie tranzistory vedú k čipom, ktoré spájajú viac funkcií do menšej oblasti, a historicky to viedlo k neustálemu zlepšovaniu produktov, ako aj k nižším nákladom na výpočty, pričom hustoty sa každé dva roky zdvojnásobili. V posledných rokoch sa však toto zlepšenie spomalilo, čiastočne preto, že je ťažšie používať konvenčné litografické nástroje na výrobu menších čiar potrebných pre menšie čipy. Veľkou nádejou priemyslu na prielom je tzv. Extrémna ultrafialová (EUV) litografia.

O EUV píšem už roky a prvé testovacie stroje boli nainštalované asi pred desiatimi rokmi vo výskumných zariadeniach na výrobu čipov v SUNY a IMEC. Veľkí výrobcovia čipov testovali stroje EUV už roky, ale nedávno modernizovali svoje stroje a inštalovali nové modely a teraz otvorene hovoria o tom, ako budú používať EUV vo svojich 7nm a 5nm výrobných uzloch.

Trochu ma prekvapilo, keď som sa nedávno dozvedel, že niektoré z najdôležitejších komponentov systému EUV sa skutočne vyrábajú vo Wiltone v štáte Connecticut asi 45 kilometrov mimo New Yorku.

Najprv nejaké pozadie. Všetky čipy v elektronike, ktorú dnes používate, sa vyrábajú v komplexnej sérii krokov zahŕňajúcich vzorovanie pomocou fotolitografie, kde svetlo prechádza cez masku na kremíkový plát, nanáša materiály na doštičku a vytrháva nechcené časti za účelom výroby tranzistory a ostatné komponenty čipu. Jeden čip zvyčajne prejde mnohými litografickými krokmi a vytvorí viac vrstiev. Prakticky vo všetkých súčasných vedúcich čipoch používajú výrobcovia tzv. Ponornú litografiu 193nm alebo DUV (hlbokú ultrafialovú) litografiu, pri ktorej sa svetlo s vlnovou dĺžkou 193 nm lomí kvapalinou na fotorezist, aby sa vytvorili tieto vzory.

Tento druh litografie má limit - pokiaľ ide o veľkosť riadkov, ktoré môže vytvoriť pri prechode - tak sa tvorcovia čipov v mnohých prípadoch obrátili na vytváranie vzorov jednej vrstvy viackrát, aby vytvorili navrhovaný dizajn. V skutočnosti je teraz dvojaký vzor už bežný a najnovšia generácia čipov od spoločnosti Intel a ďalších používa techniku ​​nazývanú samo-zarovnané štvorkolky (SAQP). Každý ďalší krok vzorovania však vyžaduje čas a chyby pri správnom zarovnaní vzorov môžu sťažiť dokonalé dokončenie každého čipu, čím sa zníži výťažok dobrých čipov.

Extrémna ultrafialová (EUV) litografia využíva svetlo s menšou vlnovou dĺžkou 13, 5 nm. Môže to mať oveľa jemnejšie vlastnosti, ale predstavuje to aj veľa technických výziev. Ako sa mi raz vysvetlilo, začnete striekaním roztaveného cínu rýchlosťou 150 míľ za hodinu, zasiahnite ho laserom v predbežnom impulze, aby ste ho distribuovali, otryskajte ho pomocou iného lasera a vytvorte plazmu, a potom odrazte svetlo zrkadlá na vytvorenie lúča, ktorý musí zasiahnuť doštičku na presne správnom mieste. Inými slovami, je to ako pokúsiť sa zasiahnuť baseball v palcovej zóne na presne rovnaké miesto v tribunách 10 miliárd krát denne. Aby to fungovalo, je potrebný vysoko výkonný zdroj plazmatickej energie na napájanie svetla, a pretože je taký zložitý, vyžaduje tento proces presné zarovnanie všetkých častí systému.

Z dôvodu tejto komplexnosti je ASML - veľký holandský výrobca litografických nástrojov - jedinou spoločnosťou, ktorá vyrába stroje EUV, a zariadenia vyžadujú časti a moduly z mnohých zariadení. Továreň vo Wiltone dnes vyrába kritické moduly pre DUV aj EUV stroje, v optike a presnej mechanike, podľa ASML Fellow Chip Mason.

Konkrétne v továrni Wilton sa vyrába modul, ktorý zaberá hornú tretinu súčasného stroja Twinscan NXE: 3350B, ktorý spracováva a presne vyrovnáva fázu mriežky, ktorá následne drží masku, cez ktorú svieti svetlo, aby sa vytvoril vzor, ako aj senzory zarovnania a vyrovnania doštičiek. Samotný vrchný modul sa skladá z iných modulov vyrobených v závode.

Generálny riaditeľ ASML Wilton Bill Amalfitano vysvetlil, ako v stroji EUV vrchný modul manipuluje s krížikom, spodný s plátkom a stredný s veľmi presnou optikou, ktorú vyrába Zeiss.

Ako Mason vysvetlil, presné umiestnenie a zarovnanie sietnice s optikou je pri výrobe čipov rozhodujúce. Tím vo Wiltone pracuje s tímami v Holandsku, skupinou výpočtovej litografie v San Jose a skupinou metrológie. Stroj neustále meria, kde sa veci nachádzajú, a vracia korekcie v procese známom ako „holistická litografia“. Všetky časti sa odosielajú späť do ASML vo Veldhovene v Holandsku, kde sú potom integrované do celého systému.

Konečné stroje sú dosť veľké - do značnej miery miestnosti. Mason poznamenáva, že každá nová generácia litografických nástrojov priniesla ťažší proces s väčšími strojmi vytvárajúcimi stále menšie prvky. V tejto chvíli povedal, že nikto nemôže byť odborníkom na celý proces, takže si vyžaduje veľké množstvo tímovej práce, a to v továrni aj s ostatnými miestami spoločnosti.

„Nie je to ako pred 10 rokmi, keď to bolo ľahké, “ žartoval Mason a poznamenal, že aj staršie procesy sa „v tom čase zdali nemožné“.

Súčasné stroje EUV nie sú také zložité, aké sú na konci riadku. Mason uviedol, že firma pracuje na EUV s vysokou NA (numerická apertúra), spolu so zlepšením holistickej litografie a doplnkových funkcií korekcie optickej blízkosti, aby mohla tlačiť ešte jemnejšie vlastnosti. Zlepšenie hustoty tranzistorov je „významná práca, “ uviedol Mason a poznamenal, že zamestnanci v zariadení cítia zodpovednosť za dodanie novej technológie.

(Bill Amalfitano, generálny riaditeľ ASML Wilton; Michael Miller; Amy Rice)

Mal som príležitosť prejsť továrňou s ASML Wilton GM Bill Amalfitano, ktorý vysvetlil, že výroba sa uskutočňovala v čistej miestnosti s rozlohou 90 000 štvorcových stôp, v zariadení s rozlohou 300 000 štvorcových stôp.

Čistý priestor sa zdá byť ekvivalentom asi dvoch vysokých poschodí, a dokonca sa zdá byť napätý pre niektoré z najnovších zariadení, ako sú plné stroje Twinscan EUV. Vyzerá to veľmi dobre organizovane, s rôznymi stanicami na vytváranie desiatok rôznych subsystémov, ktoré idú do konečných modulov, a všetko je farebne odlíšené funkciou.

Bol som zvedavý, ako táto práca skončila v Connecticute. Mason a Amalfitano, ktorí v zariadeniach pracujú už mnoho rokov, vysvetlili, že všetko sa začalo pred rokmi, keď Perkins-Elmer, potom v Norwalke, vytváral pokročilú optiku pre veci, ako sú zrkadlá pre Hubbleov teleskop. Táto spoločnosť začala pracovať na litografických nástrojoch koncom šesťdesiatych rokov a nakoniec sa stala jedným z hlavných dodávateľov so svojimi nástrojmi Micralign. V roku 1990 spoločnosť Perkins-Elmer predala divíziu spoločnosti Silicon Valley Group, ktorá ju premenovala na Silicon Valley Group Lithography (SVGL), ktorú zase získala v roku 2001 spoločnosť ASML.

Po ceste Amalfitano vysvetlil, že zariadenie sa naďalej rozširuje. Teraz zamestnáva viac ako 1200 ľudí - a rastie - z približne 16 000 zamestnancov ASML.

Zaujíma vás vaša rýchlosť širokopásmového internetu? Vyskúšajte to hneď!