Ilgesnės ASML kaukės spartintų gamybą 40 %

Šiuo metu naudojama standartinė fotokaukė per trumpa, kad didelės skaitinės apertūros (High-NA) litografijos įrenginys viena ekspozicija apimtų įprastą viso lusto lauką. ASML ir TSMC siūlo ilgesnę kaukę, kuri leistų atkurti visą lauką, tačiau bendrovių pranešime kol kas pateiktas tik kūrimo planas, o ne jau veikianti gamybos sistema.

Smulkesnės detalės, bet mažesnis laukas

Fotokaukė – kiekvienam lusto sluoksniui naudojamas pagrindinis šablonas. Litografijos įrenginys jos raštą projektuoja ant šviesai jautria medžiaga padengtos silicio plokštelės, o vėlesniuose gamybos etapuose šis atvaizdas paverčiamas elektronine grandine.

High-NA technologija leidžia įrenginiui atskirti smulkesnes struktūras. NA reiškia skaitinę apertūrą – optinės sistemos gebėjimą priimti skirtingais kampais sklindančią šviesą. Panašiai kaip daugiau šviesos krypčių surenkantis mikroskopo objektyvas, didesnė apertūra padeda atskirti detales, kurios kitu atveju susilietų. Mokslinių tyrimų centras „Imec“ jau pademonstravo smulkesnių struktūrų formavimą naudojant High-NA.

Tačiau geresnė skiriamoji geba turi geometrinę kainą. Įprastinė ekstremaliosios ultravioletinės spinduliuotės (EUV) optika kaukės raštą vienodai sumažina abiem kryptimis. High-NA veidrodžių sistema jį labiau sumažina skenavimo kryptimi, todėl naudojant dabartinę kaukę atvaizdas šia ašimi apima tik pusę įprastinio ekspozicijos lauko.

Jeigu lusto sluoksnis į sutrumpėjusį lauką netelpa, jį tenka dalyti į dvi gretimas ekspozicijas. Įrenginys tuomet turi tiksliai sulygiuoti vaizdus ties lusto viduje susidarančia sandūra. Šis metodas, vadinamas ekspozicijų sujungimu luste, kol kas bandomas eksperimentuose.

Siūloma stačiakampė fotokaukė turi daugiau vietos raštui būtent ta kryptimi, kuria High-NA optika vaizdą labiausiai suspaudžia. Sumažintas ilgesnis atvaizdas vėl galėtų užpildyti įprastinį lauką, todėl tinkamam lusto sluoksniui dvi sujungiamos ekspozicijos būtų pakeistos viena. Pati kaukė nepadidintų nei lusto, nei vienoje silicio plokštelėje pagaminamų lustų skaičiaus.

Iš kur galėtų atsirasti našumo prieaugis

ASML skaičiavimu, didesnei kaukei pakeitus dviejų ekspozicijų procesą, įrenginio našumas galėtų padidėti maždaug 40 %. Nelikus pakartotinės ekspozicijos, įrenginys galėtų greičiau pradėti apdoroti kitą silicio plokštelę.

Vis dėlto 40 % rodiklis – ASML prognozė, o ne nepriklausomai išmatuotas gamybinės sistemos rezultatas. Jis taikytinas tik tiems sluoksniams, kuriems antraip reikėtų sujungti ekspozicijas. Į sutrumpėjusį lauką jau telpantiems projektams naujoji kaukė suteiktų nedaug naudos. Trumpesnė ekspozicija taip pat savaime nepadidina tinkamų naudoti lustų išeigos.

High-NA litografijos įrenginiai pažengę toliau negu naujo formato kaukė. „Imec“ eksperimentines struktūras jau pervedė per metalo nusodinimo etapą ir elektrinius bandymus, taip parodydamas, kad pasirinkti elementai išliko tinkami ir po vėlesnių gamybos procesų. Spausdinimo bandymais tikrinama, ar litografijos įrenginys geba suformuoti reikiamą raštą, o tolesni etapai parodo, ar šis gali tapti veikiančia elektrine struktūra. Pranešime apie didesnę fotokaukę nepateikta duomenų apie panašų viso proceso bandymą.

Ilgesnei plokštelei turės prisitaikyti visa pramonė

Fotokaukė gali atrodyti tik kaip didesnė stiklo plokštelė, tačiau jai įdiegti reikės pertvarkyti visą tiekimo grandinę. Tiekėjai turės sukurti suderinamą kaukių gamybos, tikrinimo, apsaugos, gabenimo ir įkėlimo įrangą. ASML, lustų gamintojai ir įrangos tiekėjai taip pat turės susitarti dėl bendro formato bei įrodyti, kad kiekviename perdavimo etape išlaikoma EUV litografijai būtina švara ir tikslumas.

Pagal paskelbtą planą bandomoji gamybos linija turėtų būti parengta iki 2031 m., o gamybinės sistemos galėtų būti diegiamos nuo 2033 m. Tai kūrimo terminai, ne įrodymas, kad bandomoji linija jau pastatyta ar visa gamybos grandinė patvirtinta.

Lustų gamintojai naujo formato nelauks. „Samsung“ numato 2028 m. pradėti taikyti High-NA pažangiųjų atminties lustų gamyboje, o TSMC plane High-NA gamybos pradžia numatyta 2030 m. Ankstyvajame pereinamajame etape bendrovės naudos dabartines kaukes ir ekspozicijų sujungimą.

Ilgesnė fotokaukė kuriama tam, kad High-NA įrenginiai vėl galėtų apimti visą įprastinį ekspozicijos lauką, o tinkamiems sluoksniams nebereikėtų dviejų sujungiamų ekspozicijų. Ar tai virs realiu gamybos našumo prieaugiu, priklausys nuo ASML, lustų gamintojų ir įrangos tiekėjų gebėjimo suderinti bei patvirtinti tą patį fizinį formatą visoje gamyklos technologinėje grandinėje.