Noll
Det finns många anledningar till varför det blir svårare att producera banbrytande processorer, men inga problem är större än fotolitografi, processen för att använda ljus för att överföra mönster till rån. Dagens verktyg är inte längre klarar av att skriva ut minsta har-åtminstone inte utan vissa tidskrävande och kostsamma extra steg–och ersättning, så kallad extreme ultra-violett eller EUV litografi, är år efter schemat.
På sistone har det varit tecken på framsteg och industrin är racing för att få EUV litografi i produktion i hög volym. Samsung vill vara först, och nästa år vid ISSCC kommer det att offentliggöra resultatet för ett SRAM-test chip som tillverkas på sin 7nm process med EUV. GlobalFoundries kommer att börja 7nm produktionen någon gång under 2019 utan EUV, men planer på att snabbt följa upp med nya versioner som använder tekniken. Gjuteri jätte TSMC är att hålla ut tills 5nm.
Intel har också testat EUV verktyg, enligt uppgift på sin D1X forskning fab i Hillsboro, Oregon, men företaget har fortfarande inte säga när den kommer att använda det för volymproduktion. På IEDM 2017 förra veckan, Intel gav en sällsynt uppdatering om sina framsteg med EUV och gav några tips om hur det kommer att utvecklas.
“EUV möjliggör fortsatt skalning,” sade Intels Britt Turkot, en senior principal engineer i litografi division. “Det är mycket önskvärt, men kommer bara att lägga i bruk när tekniken är redo och kostnadseffektivt.”
Storleken av de funktioner som kan vara mönstrad med litografi bestäms av två faktorer: ljusets våglängd och den numeriska bländaren för systemet. Den nuvarande verktyg att använda deep ultra-violett eller DUV ljus med en våglängd av 193nm (samt nedsänkning för att öka den numeriska aperturen eftersom vatten har en högre brytningsindex än luft). EUV, däremot, använder ljus med en våglängd på 13,5 nm gör det möjligt att se mönster som är mycket mindre och har även med en lägre numerisk apertur.
Vid denna våglängd, fotoner absorberas av nästan alla material så den behöver för att fungera i ett vakuum med hjälp av ett komplicerat system av speglar. “EUV är mycket komplicerad eftersom allt förändras i EUV,” Turkot sagt.
Tills nyligen exponering källa har varit det primära problemet, eftersom den behöver för att ge tillräcklig effekt. Ett decennium sedan, industrin förväntas nå 250 watt som krävs för produktion av första halvåret 2013. Men det var inte förrän i somras på Semicon Väst att tillverkaren, den nederländska företaget ASML, meddelade att det hade visat 250 watt tack vare nya framsteg inom den Laser som Produceras Plasma (LPP) teknik. Denna nivå har ännu inte matchats i området, men Turkot sagt att hon är övertygad om att ett kommande verktyg uppgraderingen kommer att ge 250 watt.
Den exponering som källa, men fortsätter att orsaka problem med systemets upptid. Branschens mål är 84 procent i år och 88 procent år 2018, men “vi har turen att vara på 75 procent verktyg för tillgänglighet,” Turkot sagt, på grund av långa perioder av oplanerade driftstopp.
Ekosystemet av verktyg och material runt EUV litografi faller på plats. Av de åtta centrala projekt i EUV infrastruktur, sex är i stort sett klar. Leverantörer är nu att producera ämnen (bas material för photomasks) med en siffra fel och Intels egna mask shop kör en EUV mask pilot linje som har möjlighet att producera 10mn och 7nm masker utan skriv fel.
Men masker som börjar felfri kan hamna med fel, som beror på att falla på partiklar i skannern som leder till avkastning problem, vilket är anledningen till att en skyddande pellikel–en infrastruktur projekt som fortfarande är under utveckling–är några viktiga. Så småningom branschen behöver ett verktyg som kan se dessa små defekter, känd som Aktinisk Mönstrade Mask Inspektion, men detta sista projekt “har fortfarande stora brister.”
Ett område där det är lite frågan om EUV värde upplösning. Intels EUV pilot line har redan uppnått goda mönstring resultat för kritiska dimensioner med exakt anpassning. Men Turkot sade att kanten placering fel har blivit den största utmaningen för skalning funktioner nedan 10mn. “Du måste se till att de funktioner som bör touch göra och de som inte ska vidröra inte,” förklarade hon. EUV har stor potential att ta det här problemet på grund av dess höga upplösning för större mönster trohet och eftersom det minimerar multi-mönstring steg, även om andra källor till kanten placering fel i fab kommer att behöva behandlas också.
Trots de framsteg, Intel är fortfarande inte redo att säga exakt när det kommer att införa EUV litografi i volymproduktion. När den gör det, men det vara i en mix-and-match arrangemang med nuvarande 193nm nedsänkning verktyg. Turkot sade att eftersom EUV är så dyrt, Intel kommer att använda den endast när det kan ersätta tre eller flera multi-mönstring steg med en enda exponering. Vi vet nu att på 10mn Intel har tillgripit för att fyrdubbla förebilden för ett par lager, så EUV kan inte komma snart nog.
Relaterade Ämnen:
Hårdvara
Intel
ARM
Artificiell Intelligens
Innovation
0