Ekstremna ultravijolična litografija je pred vrati

Na simpoziju SIPE za napredno litografijo, ki poteka v San Joséju v Kaliforniji, smo videli obrise prihodnosti, ki bo prinesla izdelavo čipov z EUV (extreme ultraviolet lithography). Pri nadaljnjem krčenju električnih elementov namreč trenutni načini izdelave tiskanih vezij ne bodo več uporabni, zato proizvajalci že več let intenzivno razvijajo EUV. TSMC in Globalfoundries sta že pred štirimi leti napovedala, da bodo okrog leta 2015 EUV pripeljali do komercialne uporabe, in čeprav jim to še ni povsem uspelo, so blizu.

Podjetje ASML, ki je največji proizvajalec naprav za EUV, je sporočilo, da je njihova velika stranka TSMC uspela presvetliti 1000 rezin v 24 urah, kar je pomemben mejnik pri razvoju EUV. Ta sicer že deluje, a je metoda prepočasna. Lani so dosegli hitrost 500 rezin v 24 urah, sedaj pa dvakrat več. Presvetlitev je ključni del proizvodnega postopka, saj silicijevo rezino namažejo s fotoobočutljivim premazom, potem pa jo obsevajo z ultravijolično svetlobo, ki vpada skozi vzorec. Rezino potem izjedkajo.

Sedanja UV-litografija poteka s svetlobo 193 nm, EUV pa bo prinesla valovne dolžine 13,5 nm, s čimer bo mogoče izdelovati čipe v 10 nm-tehnologiji in manjše. Uvajanje EU traja tako dolgo, ker krajša valovna dolžina pomeni, da morajo biti laserji močnejši za enak izkoristek (od tod težave s predolgim časom presvetlitve ene rezine), hkrati pa prinaša še težave z močno absorpcijo te svetlobe praktično povsod in sipanjem. TSMC je omenjenih tisoč rezin izdelal s presvetljevanjem s kontinuirano močjo 90 W v enem dnevu.

Vseeno EUV trka na vrata. TSMC in ASML namreč nista edina, ki sta EUV prignala skoraj do komercialne rabe. Tudi SK Hynix uporablja isti ASML-jev sistem in v treh dneh so uspeli pripraviti 1670 rezin.

Konkurenca pa ima v rokah svoje orožje. Medtem ko Intel, Samsung in TSMC prisegajo na EUV, Nikon za svoje stranke priporoča potopitveno litografijo 193i, ki jo trenutno uporabljata le še Canon in tudi ASML. V tem primeru med lečo projektorja in rezino nanesejo vodo (rezino "potopijo"). Ker ima voda drugačen lomni količnik od zraka, je mogoče z izjemno prečiščeno vodo doseči 30-40 odstotkov višjo ločljivost klasične UV-litografije s 193 nm. Ni ravno EUV, je pa vseeno zelo spodoben rezultat.