Эта машина может обеспечить соблюдение закона Мура

Следующий трюк с более мелкими транзисторами — EUV-литография с высокой числовой апертурой.

Эта фотоиллюстрация EXE:5000, машины ASML для литографии в крайнем ультрафиолете с высокой числовой апертурой, демонстрирует ее огромные масштабы.

За последние полвека , мы стали думать о законе Мура — примерно раз в два года, удваивающем количество транзисторов в данной области кремния, достижениях, которые способствуют развитию вычислений — как о чем-то, что просто происходит, как если бы это был естественный, неизбежный процесс, сродни эволюции или старению. Реальность, конечно, сильно отличается. Чтобы идти в ногу с законом Мура, требуются почти невообразимые затраты времени, энергии и человеческой изобретательности — тысячи людей на разных континентах и ​​бесконечные акры одних из самых сложных механизмов на планете.

Возможно, самая важная из этих машин выполняет фотолитографию в крайнем ультрафиолете (EUV). EUV-литография, результат десятилетий исследований и разработок, в настоящее время является движущей технологией последних двух поколений передовых чипов, используемых в каждом топовом смартфоне, планшете, ноутбуке и сервере за последние три года. Тем не менее, закон Мура должен действовать, а производители микросхем продолжают продвигать свои планы, а это означает, что им придется еще больше уменьшать геометрию устройств.

Итак, в ASML я и мои коллеги разрабатываем литографию следующего поколения. Названная EUV-литографией с высокой числовой апертурой, она предполагает капитальный ремонт внутренней оптики системы. EUV с высокой числовой апертурой должен быть готов к коммерческому использованию в 2025 году, и производители микросхем рассчитывают на его возможности сохранить обещанные достижения до конца этого десятилетия.

Закон Мура основан на повышении разрешения фотолитографии, чтобы производители микросхем могли создавать все более тонкие схемы. За последние 35 лет инженеры добились снижения разрешения на два порядка, работая над комбинацией трех факторов: длины волны света; k 1, коэффициент, который объединяет факторы, связанные с процессом; и числовая апертура (NA), мера диапазона углов, под которыми система может излучать свет.

Источник: IEEE Спектр.

Критический размер, то есть наименьший возможный размер объекта, который вы можете напечатать с помощью определенного инструмента для фотолитографии, пропорционален длине волны света, разделенной на числовую апертуру оптики. Таким образом, вы можете добиться меньших критических размеров, используя либо более короткие длины волн света, либо большую числовую апертуру, либо комбинацию этих двух методов. Значение k 1 можно максимально приблизить к физическому нижнему пределу 0,25, например, за счет улучшения управления производственным процессом.

В общем, наиболее экономичными способами повышения разрешения являются увеличение числовой апертуры и улучшение управления инструментом и процессом, чтобы обеспечить меньшее значение k 1. Только после того, как у производителей микросхем исчерпались возможности дальнейшего улучшения NA и k1, они прибегают к уменьшению длина волны источника света.

Тем не менее, отрасли несколько раз приходилось менять длину волны. Исторический прогресс длин волн пошел от 365 нанометров, генерируемых с помощью ртутной лампы, до 248 нм, с помощью фторид-криптонового лазера, в конце 1990-х годов, а затем до 193 нм, с помощью аргон-фторидного лазера, в начале этого столетия. век. Для каждого поколения длин волн числовая апертура литографических систем постепенно увеличивалась, прежде чем промышленность перешла на более короткие длины волн.

Например, когда использование длины волны 193 нм подходило к концу, был представлен новый подход к увеличению числовой апертуры: иммерсионная литография. Поместив воду между нижней частью линзы и пластиной, ЧА можно значительно увеличить с 0,93 до 1,35. С момента своего появления примерно в 2006 году иммерсионная литография с длиной волны 193 нм была рабочей лошадкой в ​​отрасли передовой литографии.

За последние четыре десятилетия разрешение фотолитографии улучшилось примерно в 10 000 раз. Частично это связано с использованием все меньших и меньших длин волн света, но это также требует большей числовой апертуры и улучшенных методов обработки. Источник: ASML