Ochranné membrány pro EUVL dorazily, měly by zvýšit výtěžnost i velikost čipů
1.4.2021, Jan Vítek, aktualita
Extrémní ultrafialová litografie (EUVL) začala být v omezené míře používána pro masovou výrobu čipů v roce 2019 a postupně její význam roste. Jeden z velkých problémů ale představoval vývoj nových ochranných membrán.
Využití extrémního ultrafialového záření o vlnové délce 13,5 nm má své zákonitosti a jde především o to, že takové záření je pohlcováno téměř vším. To znamená, že nelze ani použít běžnou optiku pro usměrňování EUV záření z jeho zdroje, neboť by došlo k jeho pohlcení. Používají se namísto toho zrcadla tvořené střídavými vrstvami křemíku a molybdenu (40 vrstev), přičemž i ty pohlcují značné procento záření.
A pak tu máme pellicles, čili membrány, které chrání drahé fotomasky před nečistotami. Membrány z DUV technologií jsou tak nevhodné právě kvůli pohlcování EUV záření, a bylo tak nutné vyvinout zcela nové. S tím byly dosud problémy, ale nyní se dozvídáme, že už jsou k dispozici velice dobře fungující EUV membrány, díky nimž se výrobci mohou těšit jednak na výrazně vyšší výtěžnost čipů, které díky tomu budou moci být i větší.
Dosud se společnosti Samsung a TSMC, které EUVL využívají v masové výrobě čipů, musely zařídit jinak. Prostě se naučily nasadit EUVL i bez ochranných membrán, což jistě nebylo snadné a znamená to tvorbu spíše menších čipů a s velkým rizikem. Smítko o velikosti 10µm či vyšší už může způsobit defekt na vyráběném waferu a hrozí také poškození samotné fotomasky, což už znamená škodu v řádu statisíců dolarů.
ochranná membrána na fotomasce pro 16nm proces firmy TSMC
S novými membránami pro EUVL přichází, jak jinak, společnost ASML, která vyrábí i EUVL stroje TwinScan pro výrobu čipů. A jak se dalo očekávat, nejde o jednoduché a levné produkty.
ochranná membrána pro EUV od firmy ASML (zdroj: Semiconductor Engineering)
Membrány pro EUVL musí být velice tenké a také musí dlouhodobě snášet ultrafialové záření a stejně tak i extrémní teploty, a to 600 až 1000 °C (teploty porostou s postupným zvyšováním výkonu EUVL strojů a jejich zdrojů záření). A pak je tu samozřejmě ta maličkost, že EUV záření je hmotnou snadno pohlceno, takže cílem je dosáhnout co nejvyšší propustnosti a stoprocentní to rozhodně nebude.
Byl tak problém vyrobit vhodné membrány, které by byly samy o sobě odolné a dokázaly při potřebných velikostech (cca 110 x 140 mm) vůbec samy o sobě vydržet pohromadě. Ale ASML v tomto ohledu značně pokročilo a jeho nejnovější prototypy tvořené křemičitany s příměsí kovů dokáží propustit až 90,6 % záření a mají jen 0,005% odrazivost, což platí pro 400W EUV zdroj.
Ale pak je tu i společnost Imec, která vyvíjí membrány založené na uhlíkových nanotrubičkách, které mají propustnost dokonce až 97,7 %, ovšem ta je v jejich vývoji pozadu za ASML. Co je ovšem připraveno pro nasazení? Jsou to membrány opět od ASML, které dosahují už velice slušné propustnosti 88 % a společnost Mitsui je brzy začne ve velkých objemech pod licencí vyrábět a dodávat na trh.
