Видео: ASML in 1 minute (Ноябрь 2024)
Когда дело доходит до изготовления чипов, чем меньше, тем лучше. То есть меньшие транзисторы приводят к появлению микросхем, которые упаковывают больше функций в меньшую область, и исторически это приводило к постоянному совершенствованию продуктов, а также к снижению вычислительных затрат, с удвоением плотности каждые два года или около того. Но в последние годы это улучшение замедлилось, отчасти потому, что становится все труднее использовать обычные инструменты литографии для получения меньших линий, необходимых для более мелких чипов. Большая надежда отрасли на прорыв - это то, что называется экстремальной ультрафиолетовой (EUV) литографией.
Я много лет писал о EUV, и первые тестовые машины были установлены около десяти лет назад на исследовательских предприятиях по производству микросхем в SUNY и IMEC. Крупные производители чипов годами тестировали машины EUV, но недавно они модернизировали свои машины и устанавливали новые модели, и теперь открыто говорят о том, как они будут использовать EUV на своих 7-нм и 5-нм производственных узлах.
Я был немного удивлен, узнав недавно, что некоторые из наиболее важных компонентов системы EUV фактически производятся в Уилтоне, штат Коннектикут, примерно в 45 милях от Нью-Йорка.
Сначала немного предыстории. Все чипы в электронике, которую вы используете сегодня, производятся в виде сложной серии этапов, включающих в себя создание рисунков с помощью фотолитографии, когда свет проходит через маску на кремниевую пластину, осаждает материалы на пластину и вытравливает ненужные детали по очереди для изготовления. транзисторы и другие компоненты чипа. Как правило, один чип проходит множество этапов литографии, создавая несколько слоев. Практически во всех современных ведущих чипах производители используют процесс, называемый иммерсионной литографией 193 нм или DUV (глубокое ультрафиолетовое излучение), в котором свет с длиной волны 193 нм преломляется через жидкость на фоторезист для создания этих рисунков.
Этот вид литографии имеет ограничение - насколько размер линий он может создать за проход - поэтому во многих случаях производители микросхем обращаются к созданию рисунка одного слоя несколько раз, чтобы создать предложенный дизайн. Действительно, в настоящее время двойное паттернирование стало обычным явлением, и новейшее поколение микросхем от Intel и других компаний использует технику, называемую само-выровненным четырехугольным паттерном (SAQP). Но каждый дополнительный шаг формирования паттерна требует времени, и ошибки в правильном выравнивании паттернов могут затруднить идеальное изготовление каждого чипа, тем самым снижая выход хороших чипов.
В экстремальной ультрафиолетовой (EUV) литографии используется свет с меньшей длиной волны 13, 5 нм. Это может создавать более тонкие функции, но также создает много технических проблем. Как мне однажды объяснили, вы начинаете с распыления расплавленного олова со скоростью 150 миль в час, ударяете его лазером в предварительном импульсе, чтобы распределить его, взрываете его другим лазером, чтобы создать плазму, а затем отражаете свет зеркала, чтобы создать луч, который должен попасть на пластину точно в нужном месте. Другими словами, это все равно, что пытаться ударить бейсбольный мяч в одной дюймовой зоне в одно и то же место на трибунах 10 миллиардов раз в день. Для этого необходим мощный источник энергии плазмы для питания света, а поскольку он настолько сложен, процесс требует точного выравнивания всех частей системы.
Из-за этой сложности ASML - крупный голландский производитель литографических инструментов - является единственной компанией, производящей машины EUV, и для этих устройств требуются детали и модули из ряда объектов. По словам ASML Fellow Chip Mason, фабрика в Уилтоне сегодня производит критически важные модули для машин DUV и EUV в оптике и точной механике.
В частности, фабрика Wilton производит модуль, который занимает верхнюю треть текущей машины Twinscan NXE: 3350B, которая обрабатывает и точно выравнивает ступень сетки, которая, в свою очередь, удерживает маску, через которую проходит свет, чтобы создать рисунок, а также датчики выравнивания и выравнивания пластин. Сам верхний модуль состоит из других модулей, изготовленных на заводе.
Генеральный директор ASML Wilton Билл Амальфитано объяснил, как в машине EUV верхний модуль обрабатывает сетку, нижний обрабатывает пластину, а средняя - очень высокоточную оптику, изготовленную Zeiss.
Как объяснил Мейсон, точное изготовление и выравнивание сетки с оптикой имеет решающее значение при изготовлении чипов. Для этого команда в Уилтоне работает с командами в Нидерландах, группой компьютерной литографии в Сан-Хосе и группой метрологии. Машина постоянно измеряет, где что находится, и возвращает исправления в процессе, известном как «целостная литография». Все детали отправляются обратно в ASML в Вельдховене, в Нидерландах, где они затем интегрируются в полную систему.
Конечные машины довольно большие - размером с комнату. Мейсон отмечает, что каждое новое поколение литографических инструментов приводило к усложнению процесса, когда большие машины создавали все более мелкие элементы. На данный момент, по его словам, ни один человек не может быть экспертом во всем процессе, поэтому он требует большой командной работы, как на заводе, так и в других подразделениях компании.
«Это не так, как 10 лет назад, когда это было легко», - пошутил Мейсон, отметив, что старые процессы также «казались невозможными в то время».
Как бы они ни были сложны, современные машины EUV - это не конец линии. Мейсон сказал, что фирма работает над EUV с высокой NA (числовой апертурой), наряду с усовершенствованиями в комплексной литографии и дополнительными функциями оптической коррекции приближения, чтобы иметь возможность печатать даже более тонкие функции. Мейсон сказал, что повышение плотности транзисторов - это «значительная работа», отметив, что сотрудники предприятия чувствуют ответственность за внедрение новой технологии.
У меня была возможность пройтись по заводу с ASML Wilton GM Билл Амальфитано, который объяснил, что производство было сделано в чистом помещении площадью 90 000 квадратных футов, в помещении площадью 300 000 квадратных футов.
Чистая комната, кажется, эквивалентна примерно двум этажам, и даже это кажется трудным для некоторых из новейшего оборудования, такого как полные машины Twinscan EUV. Все это кажется очень хорошо организованным, с различными станциями для создания десятков различных подсистем, которые входят в конечные модули, и все они имеют цветовую кодировку по функциям.
Мне было любопытно, как такая работа закончилась в Коннектикуте. Мейсон и Амальфитано, которые оба работали на объектах в течение многих лет, объяснили, что все это началось много лет назад, когда Перкинс-Элмер, тогда в Норуолке, создавал передовую оптику для таких вещей, как зеркала для телескопа Хаббл. Эта компания начала работу над инструментами для литографии в конце 1960-х годов и в конечном итоге стала одним из основных поставщиков инструментов Micralign. Перкинс-Элмер продал подразделение в Силиконовую долину группы в 1990 году, которая переименовала его в литографии Силиконовой долины группы (SVGL), которая в свою очередь была приобретена в 2001 году ASML.
По пути, объяснил Амальфитано, завод продолжал расширяться. В настоящее время в нем занято более 1200 человек - и его число растет из примерно 16 000 сотрудников ASML.
Хотите узнать скорость вашего широкополосного интернета? Проверьте это сейчас!
