EUV coraz bliżej

W końcu jasna przyszłość rysuje się przed litografią w ekstremalnie dalekim ultrafiolecie (EUV). Producenci układów scalonych z niecierpliwością czekają na tę technologię, gdyż pozwala ona na naświetlenie plastra krzemowego w jednym przebiegu. Obecnie do produkcji najmniejszych układów stosuje się litografię zanurzeniową, wymagającą wielokrotnego naświetlania plastra, co znacząco podnosi koszty produkcji. EUV korzysta ze źródła światła o długości fali wynoszącej 13,5 nanometra. Dzisiejsze techniki litograficzne wykorzystują 193-nanometrowe światło.

Holenderska ASML poinformowała właśnie, że uzyskała źródło światła o mocy 200 watów i podtrzymuje swoją obietnicę zwiększenia jego mocy do 250 W do końca roku. Konwencjonalne techniki litograficzne wykorzystują ultrafioletowy laser. Tymczasem generowanie światła w EUV jest znacznie bardziej skomplikowane. Uzyskuje się je bowiem dzięki zamianie cyny w plazmę. ASML rozwija technikę polegającą na wstrzeliwaniu do komory próżniowej 50 000 mikroskopijnych stopionych kropli cyny na sekundę i odparowywanie każdej z nich za pomocą impulsu laserowego. Osiągnięcie mocy 250 watów oznacza, że urządzenia do EUV staną się na tyle wydajne, iż możliwe będzie zastosowanie ich w masowej produkcji układów scalonych.

"Nie mam zamiaru udawać, że rozwiązaliśmy wszysktie problemy, ale przeskalowanie z 200 do 250 watów nie będzie wielkim problemem" - mówi Michael Lercel, dyrektor ds. marketingu ASML.

Osiągnięcie mocy 200 watów było możliwe dzięki poprawie efektywności zamiany cyny w plazmę. Wielkiego kroku dokonano stosując "preimpuls", czyli impuls laserowy o niskiej mocy, który spłaszcza każdą z kropelek cyny na kształt naleśnika, dzięki czemu światło z właściwego lasera trafia w dużą powierzchnię kropelki efektywnie ją odparowując. Na pomysł preimpulsu jako pierwsza wpadła firma Cymer w 2011 roku. Została ona kupiona przez ASML, która znacznie udoskonaliła tę technikę. Przyczyną, dla której w ciągu ostatniego roku, może półtora roku, nastąpił tak olbrzymi postęp, jest zrozumienie zjawisk fizycznych, które tam zachodzą - mówi Lercel.

Maszyny do EUV, które są obecnie testowane przez Intela czy TSMC, zdecydowanie ustępują tradycyjnym maszynom do litografii. Pracują one bowiem przez 70-80 procent czasu na dobę. Tymczasem urządzenia do 193-nanometrowej litografii pracują przez 95% czasu, siedem dni w tygodniu.

Widoczna jest jednak wyraźna zmiana podejścia do EUV. Jeszcze dwa lata temu nieliczni wierzyli w tę technikę. Obecnie przemysł z niecierpliwością czeka na debiut EUV, który ma nastąpić w 2018 roku.

EUV ekstremalnie daleka litografia układ scalony