Video: ASML in 1 minute (Lokakuu 2024)
Kun kyse on sirujen valmistuksesta, pienempi on parempi. Toisin sanoen pienemmät transistorit johtavat siruihin, jotka pakavat enemmän toimintoja pienemmälle alueelle, ja historiallisesti tämä on johtanut tuotteiden jatkuvaan parantamiseen ja pienempiin laskentakustannuksiin, tiheys kaksinkertaistuen joka toinen vuosi. Mutta viime vuosina tämä parannus on hidastunut osittain siksi, että perinteisten litografiatyökalujen käyttö on entistä vaikeampaa tuottaa pienempiä siruja, joita tarvitaan pienemmille siruille. Teollisuuden suuri toivo läpimurtoon on nimeltään äärimmäinen ultravioletti (EUV) litografia.
Olen kirjoittanut EUV: stä vuosia, ja ensimmäiset testikoneet asennettiin noin kymmenen vuotta sitten sirujen valmistuslaitoksissa SUNY: ssä ja IMEC: ssä. Suurilla siruvalmistajilla on ollut testi EUV-koneita jo vuosia, mutta ne ovat viime aikoina päivittäneet koneitaan ja asentaneet uusia malleja, ja puhuvat nyt avoimesti siitä, kuinka he käyttävät EUV: tä 7 ja 5 nm: n valmistussolmuissaan.
Olin vähän yllättynyt kuullessani äskettäin, että eräät EUV-järjestelmän tärkeimmistä komponenteista todella valmistetaan Wiltonissa, Connecticutissa, noin 45 mailia New Yorkin ulkopuolella.
Ensinnäkin tausta. Kaikki nykyisen elektroniikan sirut tuotetaan monimutkaisissa vaiheissa sarjassa kuviointia fotolitografialla, jossa valo kulkee naamion läpi piikiekkaan, kerrostaa materiaaleja kiekkoon ja syövyttää pois ei-toivotut osat peräkkäin valmistaakseen transistorit ja sirun muut komponentit. Tyypillisesti yksi siru käy läpi useita litografiavaiheita, luomalla useita kerroksia. Lähes kaikissa nykyisissä johtavissa siruissa valmistajat käyttävät prosessia, jota kutsutaan 193 nm: n upotus litografiaksi tai DUV (syvä ultravioletti) litografiaksi, jossa valo, jonka aallonpituus on 193 nm, taitetaan nesteen läpi valoresistille näiden kuvioiden luomiseksi.
Tällaisella litografialla on raja - siltä osin kuin rivien koko sitä voidaan luoda passilla -, joten monissa tapauksissa sirunvalmistajat ovat kääntyneet kuvioimaan yksi kerros useita kertoja ehdotetun mallin luomiseksi. Kaksinkertainen kuviointi on todellakin nyt yleistä, ja Intelin ja muiden uusimman sirun sukupolvi käyttää tekniikkaa, jota kutsutaan itse kohdistuvaksi quad-kuviointiksi (SAQP). Mutta jokainen lisäkuviointivaihe vie aikaa, ja virheet kuvioiden oikeassa kohdistamisessa voivat vaikeuttaa kunkin sirun tekemistä täydellisesti, mikä vähentää hyvien sirujen tuottoa.
Äärimmäisen ultravioletti (EUV)-litografia käyttää valoa, jonka aallonpituus on pienempi kuin 13, 5 nm. Tämä voi kuvailla paljon hienompia ominaisuuksia, mutta se asettaa myös monia teknisiä haasteita. Kuten minulle kerran selitettiin, aloitat suihkuttamalla sulaa tinaa 150 mailia tunnissa, lyömällä sitä laserilla ennalta annetussa pulssissa levittääksesi sitä, räjäytä toisella laserilla plasman luomiseksi ja pomppaat sitten valon pois peilit luodaksesi palkin, jonka on osuttava kiekkoon oikeassa paikassa. Toisin sanoen, se on kuin yrittäisi lyödä baseballin yhden tuuman vyöhykkeellä tarkalleen samaan kohtaan osastoilla 10 miljardia kertaa päivässä. Tämän työn tekemiseksi tarvitaan suuritehoinen plasmaenergialähde valon syöttämiseksi, ja koska se on niin monimutkainen, prosessi vaatii järjestelmän kaikkien osien tarkan kohdistamisen.
Tämän monimutkaisuuden vuoksi ASML - iso hollantilainen litografiatyökalujen valmistaja - on ainoa yritys, joka valmistaa EUV-koneita, ja laitteet vaativat osia ja moduuleja useista laitteista. Wiltonin tehdas valmistaa tänään kriittisiä moduuleja sekä DUV- että EUV-koneille, sekä optiikassa että tarkkuusmekaniikassa, ASML Fellow Chip Masonin mukaan.
Erityisesti Wiltonin tehdas tekee moduulista, joka vie nykyisen Twinscan NXE: 3350B -laitteen yläosaan, joka käsittelee ja kohdistaa tarkasti hiusristikkoastetta, joka puolestaan pitää maskin, jonka läpi valo paistaa, jotta muodostuu kuvio, samoin kuin kiekkojen kohdistus- ja tasoanturit. Itse ylämoduuli koostuu muista tehtaalla valmistetuista moduuleista.
ASML Wilton -päällikkö Bill Amalfitano selitti, kuinka EUV-koneessa ylämoduuli käsittelee hiusverkkoa, alaosa kiekkoa ja keskimmäinen erittäin tarkkaa optiikkaa, jonka valmistaa Zeiss.
Kuten Mason selitti, hiusverkon tarkka sijainti ja kohdistaminen optiikkaan ovat kriittisen tärkeitä sirujen valmistuksessa. Tätä varten Wilton-ryhmä työskentelee Hollannin joukkueiden, San Jose -laskennallisen litografiaryhmän ja metrologiaryhmän kanssa. Kone mittaa jatkuvasti tilannetta missä se on ja palauttaa korjaukset prosessissa, joka tunnetaan nimellä "kokonaisvaltainen litografia". Kaikki osat toimitetaan takaisin ASML: lle Alankomaissa Veldhoveniin, missä ne integroidaan sitten koko järjestelmään.
Viimeiset koneet ovat melko suuria - melko paljon huonekokoja. Mason toteaa, että jokainen uusi litografiatyökalujen sukupolvi on tuonut vaikeamman prosessin suurempien koneiden luomalla yhä pienempiä ominaisuuksia. Hän sanoi, että tässä vaiheessa kukaan ei voi olla asiantuntija koko prosessissa, joten se vaatii paljon tiimityötä sekä tehtaalla että muiden yrityksen sijaintipaikkojen kanssa.
"Se ei ole kuin 10 vuotta sitten, jolloin se oli helppoa", Mason vitsaili huomauttaen, että myös vanhemmat prosessit "tuntuivat mahdotonta tuolloin".
Niin monimutkaisia kuin ne ovatkin, nykyiset EUV-koneet eivät ole rivin loppu. Mason kertoi, että yritys työskentelee High NA (numeerinen aukko) EUV: n parissa, samoin kuin parannuksia holistisessa litografiassa ja lisäoptisen optisen etäisyyden korjausominaisuuksia voidakseen tulostaa vielä hienompia ominaisuuksia. Transistorin tiheyden parantaminen on "merkittävää työtä", Mason totesi, että laitoksen työntekijät kokevat vastuun uuden tekniikan toimittamisesta.
Minulla oli tilaisuus kävellä tehtaan läpi ASML Wilton GM Bill Amalfitanon kanssa, joka selitti, että valmistus tehtiin 90 000 neliön jalkatilassa, 300 000 neliön jalkatilassa.
Puhdastila näyttää olevan noin kahden kerroksen korkeus, ja jopa tämä näyttää tiukalta joillekin uusimmille laitteille, kuten kokonaisille Twinscan EUV -koneille. Se kaikki näyttää erittäin hyvin järjestetyltä, eri asemilla, joilla luodaan kymmeniä erilaisia alijärjestelmiä, jotka menevät loppumoduuleihin, ja kaikki värikoodatut toiminnon mukaan.
Olin kiinnostunut siitä, kuinka tällainen työ päättyi Connecticutiin. Mason ja Amalfitano, jotka ovat molemmat työskennelleet tiloissa monien vuosien ajan, selittivät, että kaikki alkoi vuosia sitten, kun Perkins-Elmer, tuolloin Norwalkissa, loi kehittynyttä optiikkaa esimerkiksi Hubble-kaukoputken peileihin. Kyseinen yritys aloitti litografiatyökalujen työn 1960-luvun lopulla, ja siitä tuli lopulta yksi suurimmista toimittajista Micralign-työkaluillaan. Perkins-Elmer myi divisioonan Silicon Valley Groupille vuonna 1990, joka nimitti sen uudelleen Silicon Valley Group Lithography (SVGL), jonka puolestaan osti vuonna 2001 ASML.
Amalfitano selitti, että laitos on jatkanut laajentumistaan matkan varrella. Se työllistää nyt yli 1200 ihmistä - ja kasvava - noin 16 000: sta ASML: n työntekijästä.
Kiinnostaako laajakaista-Internet-nopeutesi? Testaa nyt!
