EUV-сканеры  --  Оборудование для производства микроэлектроники  --  Микроэлектроника

Технология и оборудование использования жесткого ультрафиолетового излучения ("глубокого ультрафиолета") для фотолитографии. Позволила повысить разрешение полупроводниковых элементов по-сравнению с технологиями, основанными на использовании традиционных сканеров. Это удалось сделать за счет того, что у источника света EUV-сканера длина волны составляет 13.5нм, что примерно в 14 раз меньше, чем у традиционных фторидных источников света ArF 193нм. Это дало возможность создавать чипы с более высокой плотностью элементов. 

Схема работы сканера EUV во-многом схожа с работой обычного сканера. Так называемый фоторезист наносят на полупроводниковую пластину, а затем проводят экспонирование с использованием маски. Фоторезист реагирует с УФ излучением. Затем производится травление поверхности пластины. 

По состоянию на начало 2018 года, у технологии есть проблемы - не готовы защитные покрытия, которые бы могли в достаточной мере защитить пластины от разрушительного действия жесткого УФ излучения. Прозрачность таких покрытий должна достигать 90%, а пока что она не выше 83%. Качество фоторезиста не позволяет снизить толщину его слоя. 
Лучи жесткого ультрафиолета вызывают дефекты - из-за паразитной засветки могут появляться так называемые "микромосты" - соединения там, где их не должно было быть, либо к появлению дефектов пластины. 

Другая проблема связана с тем, что из-за сужения канавок и повышения плотности элементов затрудняется внесение в элементы чипа необходимых примесей, замедлению процесса травления и повышения расхода реагентов. 

С перечисленными проблемами стараются справиться. В Samsung, например, в 2019 году пробуют снижать давление в рабочей камере на фоне снижения температуры до комнатной. 

Мощность сканеров EUV в среднем - в районе 145 Вт, новые сканеры выдают до 250 Вт, но желательно еще более поднять мощность. 

В 2017 году клиентам были отгружены первые 17 EUV. Первые покупатели: Samsung, TSMC и Intel. 

Стоимость одного аппарата в 2018 году - порядка $140 млн. В 2019 году можно встретить упоминания о цене уже в $171 млн за сканер. Представление о размерах машины дает тот факт, что для ее перевозки клиенту требуется три рейса Boeing 747.

Источник изображения.

В 2018 году компания ASML планирует продать до 20 EUV, в 2019 и 2020 году - объемы продаж могут достичь 35-40 машин в год.

 

Производители EUV-сканеров

ASML, Нидерланды

Монополист на 2024 год.  

Примеры продуктов

ASML Twinscan NXE:5200. 0.55 NA, 200 пластин/час 

ASML Twinscan NXE:5000. 0.55 NA, 2-stage, 185 пластин/час

ASML Twinscan NXE:3800E. 0.33 NA, 2-stage, 220 пластин/час

ASML Twinscan NXE:3600D. 0.33 NA, 1-stage, 220 пластин/час

ASML Twinscan NXE:3400B (степпер с поддержкой 7нм и 5нм с мощностью от 125 пластин в час). В 2020 году идет работу над новым поколением машин EUV серии 5000, ожидаемый срок выпуска - 2023 год. 

 

Российские разработки

2024.05 В Сарове правительственной делегации показали текущий срез работ по источникам для литографии. Эксимерный лазер на 193 нм готов полностью. Для рентгена есть экспериментальный газовый лазер на диодной накачке с выдачей до 500 Вт рентгена на 11,2 нм. 
Первый российский литограф, обеспечивающий выпуск чипов размером до 350 нм, создан и проходит испытания в составе технологической линейки в Зеленограде. 

 

Основные пользователи EUV-технологии в 2017-2019

TSMC на октябрь 2019 года уже использует до 3-х слоев, обрабатываемых при помощи EUV-литографии при серийном производстве 7-нм продуктов. Ко второй половине 2020 года TSMC начнет выпуск 5-нм продуктов, уже с 14-15 слоями, изготовленными с использованием EUV.

Samsung Electronics на октябрь 2019 года освоил версию 7-нм технологии с применением EUV-литографии в конце 2019 года. Переход на 6 нм с применением EUV намечен на 2020 год, а на 5 нм - не ранее 2021 года.

Intel освоит процесс 7 нм только в 2021 году, число EUV-слоев будет не выше 10. 

 

Новости

2024.06.03 ASML EUV High-NA - европейцы обеспечат возможность доступа к инструменту разным участникам отрасли.  Сегодня Reuters со ссылкой на информацию ASML сообщает об открытии лаборатории в Вельдховене, совместной со специалистами бельгийской Imec, европейскими разработчиками передовых технологий в области микроэлектроники.
Лаборатория оснащена "по последнему слову техники", и это не пустые слова. Основной инструмент - ТЕСТОВЫЙ фотолитограф ASML High NA EUV, один из двух, которые существуют в мире по официальным данным (второй - у Intel в США). Машинка стоит $380 млн, так что купить ее по карману не каждому, да и по слухам Intel выкупил всю первую партию. Производство коммерчески доступных машин ASML EUV High NA по планам начнется в 2025-2026 году. В США планируют в 2025 году задействовать свой экземпляр тестового фотолитографа для техпроцесса 14А.
Лаборатория в Вельдховене обеспечит возможность поработать с этим инструментам ведущим производителям микросхем и другим компаниям - поставщикам оборудования и материалов.
АSML получила заказы уже более, чем на 12 фотолитографов ASML EUV High NA. Машинами ASML EUV предыдущего поколения в мире пользуются такие компании, как TSMC, Samsung, Intel, SK Hynix. Их запрещено поставлять в Китай и в Россию.

2020.03.02 Фотолитография и EUVL. Как фирма из Эйндховена стала монополистом на рынке современного оборудования для производства микросхем. Хороший текст о ASML, ее продуктах - степперах и сканерах EUV (EUVL), можно узнать о роли фирмы и ее продуктов в мировой индустрии микроэлектроники. О самой востребованной в мире установке для фотолитографии ASML Twinscan NXE:3400B и разработке EUV серии 5000, которые, как ожидается, дадут возможность выпуска изделий с использованием геометрии 2нм. О том, что ASML пока что не поставило ни одного сканера EUV в Китай из-за давления США на правительство Нидерландов. О том, что эти сканеры и степперы относятся к Вассенаарскому списку изделий двойного назначения. / m.habr.com  

2020.02.28 В Бельгийском исcледовательском центре Imec работают над совершенствованием технологии с использованием EUV сканеров. 
В частности, с помощью сканера ASML NXE:3400B компании удалось создать линейный рисунок с шагом 24нм, что необходимо для выпуска полупроводников с нормами 3нм.
Проблемой остается фоторезист. Обычный фоторезист разрушается при работе со сканерами EUV, не выдерживая воздействия пучка лучей. Тем не менее, специалисты Imec и ASML нашли комбинацию настроек сканера, которая позволила работать с фоторезистом с безопасным уровнем излучения.
Как ожидается, на новых сканерах EXE:5000, выход которых ожидается в 2022 году, улучшенная оптическая система с цифровой апертурой 0.55 получится рисовать решетку линий с шагом 8 нм.
К этому времени специалистам нужно разработать фоторезист, который смог бы выдерживать соответствующие энергетические нагрузки, не разрушаясь. Источник: 3dnews.ru 

2019.11.23 В Samsung будут использовать заморозку пластин и низкое давление при EUV-литографии. В Samsung будут использовать заморозку пластин и низкое давление при EUV-литографии. 
В Samsung используют EUV для коммерческого производства примерно уже год. Тем не менее, технология пока что остается проблемной.
Основные проблемы при использовании EUV - высокая плотность энергии пучка, что приводит к разрушению материала пластин. Другая проблема - после экспонирования пластины в EUV трудно протравить необходимые тончайшие дорожки. Столь же непросто депонировать добавки в структуры столь высокой плотности.
Удельная энергетическая плотность луча EUV-сканера с длиной волны 13.5нм в 10 раз выше, чем у луча лазера 193нм. Из-за этого в фоторезисте возникают паразитные образования. Образуются "микромосты", - непредусмотренные архитектурой чипа перемычки, которые в дальнейшем могут вызывать отказ. В Samsung с этим пытаются справиться за счет повторяемой короткой экспозицией и применением повторного травления. Это удлиняет производственный цикл.
Проблемы есть и с травлением все более узких канавок, это также требует больше времени на процесс, растет расход реагентов, включая защитное покрытие там, где не требуется травление.
Как решать эти проблемы?
В Samsung намерены снизить рабочую температуру в камере с обрабатываемой пластиной при одновременном снижении давления. Это снизит активность реагентов, в частности, снизится чувствительность фоторезиста, что позволяет рассчитывать на то, что микромосты не будут образовываться. Также снизятся требования к защитной полимерной пленке.
Сниженное давление усилит циркуляцию материалов в канавках при их обработке рабочими газами, что должно сократить по времени циклы травления и депонирования.
Пока что это рабочие идеи, которые только предстоит дорабатывать до того, как они станут частью серийного производства.
Источник: 3dnews.ru со ссылкой на etnews.com

2019.10.28 В TSMC ожидают, что инвестции в 5нм окупятся быстрее, чем это было с N7. Техпроцесс будет опираться на EUV на 14 уровнях.  | mforum.ru 

2019.08.23  По-слухам, Samsung сталкивается с более низкими, чем ожидалось темпами производства с использованием EUV сканеров для техпроцесса 7 нм. Это может привести к неисполнению или частичному неисполнению заказов Qualcomm на производство 5G SoC среднего ценового класса, которые компания разместила у корейцев. Начало выпуска соответствующих чипсетов  ожидалось в 1q2020. | t.me/RUSmicro/612

2019.06.07 NVidia Ampere GPU, производство которых, как ожидается, начнется в 2020 году, будут производиться с использованием процесса Samsung 7 нм EUV ; digitimes.com. Чем далее, тем более, применение EUV перестает быть экзотикой и становится массовым процессом. 

2019.05.26 На TSMC уже начали серийное производство чипов по технологии 7нм N7+, первому процессу с использованием EUV литографии. Компания довела производительность процесса N7+ до уровня выхода годных как у процесса N7. Как ожидается, объем производства чипов 7нм в 2019 году резко вырастет.
По-прогнозам TSMC, общая производственная мощность компании составит 12 млн пластин в эквиваленте пластин 300 мм в 2019 году, при этом производственные мощности под процесс 7нм вырастут на 150% до 1 млн в год.
Новую линию под процесс 5нм компания планирует вывести на массовое производство в 1q2020. Линия также использует EUV-сканеры и уже запущена в режиме рискового производства. |  abloud.blogspot.com 

2019.04.22 Технология N7 Plus  (7нм на базе EUV) с апреля 2019 года стала массовой. | t.me 

2019.04.17 TSMC анонсировала процесс N6 (6нм). Несмотря на всего 1 нм разницы с процессом N7 это существенный шаг вперед и возможность для клиентов получать преимущество за счет лучшего соотношения "производительность/стоимость", а также короткий период time-to-market за счет возможности прямой миграции с дизайнов под процессы N7 на процесс N6. 
В основе N6 - использование экстремальной УФ литографии (EUV), которая сейчас задействована в процессе N7+ в статусе "рискованное производство". Процесс N6 по заявлению TSMC обеспечивает на 18% более плотную упаковку логики, чем процесс N7. При этом подходы к дизайну полностью совместимы со зрелыми подходами к дизайну для N7. Это позволяет переиспользовать все имеющиеся наработки.
Начало рискованного производства по технологическому процессу N6 в TSMC планируют на первый квартал 2020 года. | t.me 

2019.04.08 TSMC объявила о том, что завершено создание инфраструктуры, которая бы обеспечивала возможность дизайна изделий с топологией элементов до 5 нм на базе платформы OIP - Open Innovation Platform. Как ожидается, такие изделия будут весьма востребованы в связи с развитием технологии 5G. Компания уже задействовала эту инфраструктуру для "рискованного производства" изделий по технологии 5 нм.  Переход на 5 нм стал возможен за счет использования EUV-литографии. | t.me 

2019.02.23 Тайваньский фаб TSMC строит в Nanke Park завод под разрабатываемую технологию 5 нм на базе EUV - экстремальной ультрафиолетовой литографии. На заводе планируют установить более десятка сканеров EUV и к концу 2019 - началу 2020 года начать производство чипов 5 нм. Как ожидается, одним из первых заказчиков станет компания Apple, которая может разместить у TSMC заказ на производство чипов процессоров для своих устройств 2020 года. Инвестиции TSMC в развертывание производства 5 нм к 2020 году составят $25 млрд. |mobidevices.ru 

2019.02.20 Тайваньская TSMC начнет исполнять коммерческое заказы на производство продуктов по процессу n7+ (7 нм на базе EUV) в конце марта 2019 года. Как ожидается, первыми массовыми изделиями станут процессоры Apple A13. Компания еще не получила и не развернула 18 сканеров, зарезервированых у производителя ASML. Всего в 2019 году будет выпущено 30 таких установок, другим крупным покупателем этих сканеров является Samsung. Сканеры EUV компания TSMC будет использовать также для выпуска чипов 5 нм. Производство по этому процессу начнется в 1H2020.
Компания TSMC начала выпуск кристаллов по 7 нм техпроцессу (иммерсионная литография без использования EUV) еще в 2q2018. В 2018 году доля пластин с чипами 7 нм составляла 9%, в 2019 году ожидается рост до 25%. | overclockers.ru 

2018.10.22 Компания Samsung Electronics объявила о запуске призводства кристаллов по технологическому процессу 7LPP 7 нм с использованием сканеров EUV (технология использования жесткого ультрафиолетового излучения для фотолитографии). Переход на 7 нм обещает выигрыш до 50% в энергопотреблении и до 20% в производительности процессоров. | mforum.ru 

2018.08.01 Прогнозируется продолжение роста рынка разработки масок в свяи с формированием спроса на маски для EUV-процесса. прос на такие маски вырастет по мере внедрений EUV машин производителями и перехода к процессам 5 нм и 3 нм. Этот спрос обязательно возникнет в ближайшем будущем, поскольку после появления многолучевых решений EUV можно создавать дизайны элементов необходимой формы. | t.me/RUSmicro/113

2018.06.06 Samsung обещает, что процесс 7LPP (7 нм Low Power Plus) с частичным использованием сканеров EUV будет готов во второй половине 2018 года. Полный комплект IP-блоков для этого процесса компания обещает в 1H2019. 

2018.05.24 Как Нидерланды (ASML) зарабатывают на фотолитографии. 

 

---- 

Подписывайтесь на Telegram-канал RUS посвященный микроэлектронике или на наш Facebook-канал 

 ----