Asml: vytváření komponent euv v connecticutu

Pokud jde o výrobu čipů, menší je lepší. To znamená, že menší tranzistory vedou k čipům, které sbírají více funkcí do menší oblasti, a historicky to vedlo k neustálému zlepšování produktů a nižším nákladům na výpočetní techniku, přičemž hustoty se každé dva roky zdvojnásobovaly. V posledních letech se však toto zlepšení zpomalilo, částečně proto, že je obtížnější používat konvenční litografické nástroje k výrobě menších linek potřebných pro menší čipy. Velkou nadějí průmyslu na průlom je tzv. Extrémní ultrafialová (EUV) litografie.

O EUV jsem psal roky a první testovací stroje byly nainstalovány asi před deseti lety ve výzkumných zařízeních na výrobu čipů ve SUNY a IMEC. Velcí výrobci čipů již roky testují stroje EUV, ale nedávno modernizovali své stroje a instalovali nové modely a nyní otevřeně mluví o tom, jak budou používat EUV ve svých výrobních uzlech 7nm a 5nm.

Trochu mě překvapilo, když jsem se nedávno dozvěděl, že některé z nejdůležitějších součástí systému EUV se skutečně vyrábějí ve Wiltonu v Connecticutu, asi 45 mil od New Yorku.

Nejprve nějaké pozadí. Všechny čipy v elektronice, kterou dnes používáte, jsou vyráběny ve složité řadě kroků zahrnujících vzorování s fotolitografií, kde světlo prochází maskou na křemíkový plátek, nanáší materiály na plátek a odlepuje nechtěné části za účelem výroby tranzistory a další komponenty čipu. Jeden čip obvykle projde mnoha litografickými kroky a vytvoří více vrstev. Prakticky ve všech současných vedoucích čipech používají výrobci tzv. Ponornou litografii 193nm nebo DUV (hlubokou ultrafialovou) litografii, při které se světlo s vlnovou délkou 193nm lomuje kapalinou na fotorezist, aby se vytvořily tyto vzory.

Tento druh litografie má limit - pokud jde o velikost linek, které může na průchodu vytvořit - tak se v mnoha případech tvůrci čipů obrátili k vytvoření vzoru jedné vrstvy vícekrát, aby vytvořili navrhovaný design. Ve skutečnosti je nyní dvojí vzorování samozřejmostí a nejnovější generace čipů od společnosti Intel a dalších používá techniku ​​nazývanou samo-zarovnáné quad patterning (SAQP). Ale každý další krok vzorování vyžaduje čas a chyby při správném zarovnání vzorů mohou ztížit dokonalé provedení každého čipu, čímž se sníží výtěžek dobrých čipů.

Extrémní ultrafialová (EUV) litografie používá světlo s menší vlnovou délkou 13, 5 nm. To může vzor mnohem jemnější funkce, ale také představuje mnoho technických výzev. Jak mi bylo jednou vysvětleno, začnete stříkáním roztaveného cínu rychlostí 150 mil za hodinu, zasažte jej laserem v pre-pulzu, abyste jej distribuovali, odstřelte jej dalším laserem a vytvořte plazmu, a pak odrazte světlo zrcátka pro vytvoření paprsku, který musí zasáhnout destičku přesně na správném místě. Jinými slovy, je to jako pokusit se zasáhnout baseball v palcové zóně na přesně stejné místo v tribunách 10 miliardkrát denně. Pro tuto práci je nezbytný vysoce výkonný zdroj plazmatické energie pro napájení světla, a protože je tak složitý, vyžaduje tento proces přesné vyrovnání všech částí systému.

Vzhledem k této složitosti je ASML - velký nizozemský výrobce litografických nástrojů - jedinou společností vyrábějící stroje EUV a zařízení vyžadují součásti a moduly z řady zařízení. Továrna ve Wiltonu dnes vyrábí kritické moduly pro DUV i EUV stroje, v optice a přesné mechanice, podle ASML Fellow Chip Mason.

Zejména továrna Wilton vyrábí modul, který zabírá horní třetinu současného stroje Twinscan NXE: 3350B, který zpracovává a přesně zarovná stav sítnice, který zase drží masku, skrz kterou je světlo osvětleno, aby se vytvořil vzor, stejně jako senzory pro vyrovnání a vyrovnávání destiček. Samotný horní modul se skládá z ostatních modulů vyrobených v továrně.

ASML Wilton generální ředitel Bill Amalfitano vysvětlil, jak ve stroji EUV vrchní modul zpracovává mřížku, spodní držadlo oplatky a prostřední držadla velmi přesnou optiku vyrobenou společností Zeiss.

Jak to Mason vysvětlil, při výrobě čipů je rozhodující přesné umístění a seřízení sítnice s optikou. Za tímto účelem pracuje tým ve Wiltonu s týmy v Nizozemsku, výpočetní litografickou skupinou v San Jose a metrologickou skupinou. Stroj neustále měří, kde jsou věci, a vrací proces oprav známým jako „holistická litografie“. Všechny součásti jsou odeslány zpět do ASML ve Veldhovenu v Nizozemsku, kde jsou poté integrovány do celého systému.

Konečné stroje jsou poměrně velké - do značné míry velikosti místnosti. Mason poznamenává, že každá nová generace litografických nástrojů přinesla složitější proces s většími stroji vytvářejícími stále menší funkce. V tuto chvíli řekl, že nikdo nemůže být odborníkem na celý proces, takže vyžaduje hodně týmové práce, a to jak v továrně, tak i v dalších pobočkách společnosti.

„Není to jako před 10 lety, když to bylo snadné, “ vtipkoval Mason a poznamenal, že starší procesy se „v té době zdály také nemožné“.

Tak složité, jaké jsou, současné stroje EUV nejsou na konci řady. Mason uvedl, že firma pracuje na EUV s vysokou NA (numerická apertura), spolu se zdokonalením holistické litografie a dalšími optickými korekčními prvky, které umožňují tisk ještě jemnějších funkcí. Zlepšení hustoty tranzistoru je „významná práce, “ uvedl Mason a poznamenal, že zaměstnanci v zařízení cítí odpovědnost za dodávku nové technologie.

(Bill Amalfitano, generální ředitel ASML Wilton; Michael Miller; Amy Rice)

Měl jsem příležitost projít továrnu s ASML Wilton GM Bill Amalfitano, který vysvětlil, že výroba byla provedena v čisté místnosti o rozloze 90 000 čtverečních stop, v zařízení o rozloze 300 000 čtverečních stop.

Čistý prostor se zdá být ekvivalentem asi dvou výšek, a to se zdá být těsné pro některé z nejnovějších zařízení, jako jsou plné stroje Twinscan EUV. Všechno se zdá velmi dobře organizované, s různými stanicemi pro vytváření desítek různých subsystémů, které jdou do finálních modulů, a vše barevně kódované funkcí.

Byl jsem zvědavý, jak tato práce skončila v Connecticutu. Mason a Amalfitano, kteří oba pracují v zařízeních po mnoho let, vysvětlili, že to všechno začalo před lety, když Perkins-Elmer, tehdy v Norwalku, vytvářel pokročilou optiku pro věci, jako jsou zrcadla pro dalekohled Hubble. Tato společnost začala pracovat na litografických nástrojích na konci šedesátých let a nakonec se s nástroji Micralign stala jedním z hlavních dodavatelů. Perkins-Elmer prodal divizi Silicon Valley Group v roce 1990, což ji přejmenovalo na Silicon Valley Group Lithography (SVGL), kterou zase získala v roce 2001 ASML.

Po cestě Amalfitano vysvětlil, že se zařízení stále rozšiřuje. Nyní zaměstnává více než 1200 lidí - a roste - z přibližně 16 000 zaměstnanců ASML.

Zajímá vás rychlost připojení k internetu? Vyzkoušejte to hned!