فيديو: بنتنا يا بنتنا (سبتمبر 2024)
عندما يتعلق الأمر بصناعة الرقاقات ، فإن الحجم الأصغر يكون أفضل. وهذا يعني أن الترانزستورات الأصغر تؤدي إلى رقائق تعمل على تعبئة المزيد من الوظائف في منطقة أصغر ، وقد أدى هذا من الناحية التاريخية إلى التحسين المستمر للمنتجات بالإضافة إلى انخفاض تكاليف الحوسبة ، مع مضاعفة الكثافة كل عامين أو نحو ذلك. لكن هذا التحسن تباطأ في السنوات الأخيرة ، ويعزى ذلك جزئياً إلى صعوبة استخدام أدوات الطباعة الحجرية التقليدية لإنتاج الخطوط الأصغر اللازمة للرقائق الأصغر. الأمل الكبير لهذه الصناعة في تحقيق انفراجة هو ما يسمى الطباعة الحجرية فوق البنفسجية المتطرفة.
لقد كتبت عن EUV لسنوات ، وتم تركيب أول آلات اختبار منذ حوالي عقد في منشآت أبحاث تصنيع الرقاقات في SUNY و IMEC. لقد أجرت شركات تصنيع الرقاقات الكبيرة اختبارات على ماكينات EUV لسنوات ، لكنها قامت مؤخرًا بترقية أجهزتها وتثبيت طرز جديدة ، وتتحدث الآن بصراحة عن الكيفية التي سيستخدمون بها EUV في عقد التصنيع الخاصة بهم في 7nm و 5nm.
لقد فوجئت قليلاً عندما علمت مؤخرًا أن بعض أهم مكونات نظام EUV يتم تصنيعها بالفعل في ويلتون ، كونيتيكت ، على بعد حوالي 45 ميلًا خارج نيويورك.
أولا ، بعض الخلفية. يتم إنتاج جميع الرقائق الموجودة في الإلكترونيات التي تستخدمها اليوم في سلسلة معقدة من الخطوات التي تتضمن نقشًا باستخدام الليثوغرافيا الضوئية ، حيث يمر الضوء عبر قناع على رقاقة سيليكون ، ويودع المواد على الرقاقة ، ويخرج الأجزاء غير المرغوب فيها بالتتابع لتصنيعها الترانزستورات والمكونات الأخرى للرقاقة. عادة ، سوف تمر شريحة واحدة بالعديد من خطوات الطباعة الحجرية ، مما يخلق طبقات متعددة. في جميع الرقائق الرئيسية الحالية تقريبًا ، يستخدم المصنّعون عملية تُدعى ليثوغرافيا الغمر 193nm ، أو الطباعة الحجرية DUV (الأشعة فوق البنفسجية العميقة) ، حيث ينكسر الضوء بطول موجة يبلغ 193nm عبر سائل على مصمم ضوئي لإنشاء هذه الأنماط.
هذا النوع من الطباعة الحجرية له حد - بقدر حجم الخطوط التي يمكن أن ينشئها عند مرور - لذلك في كثير من الحالات ، تحول صانعو الشرائح إلى نقش طبقة واحدة عدة مرات لإنشاء التصميم المقترح. في الواقع ، أصبح النمط المزدوج الآن أمرًا شائعًا ، ويستخدم الجيل الجديد من الرقائق من Intel وغيرها تقنية تسمى النمذجة الرباعية ذاتية المحاذاة (SAQP). لكن كل خطوة إضافية من عمليات الزخرفة تستغرق وقتًا ، ويمكن أن تجعل الأخطاء في محاذاة الأنماط بشكل صحيح من الصعب جعل كل شريحة بشكل مثالي ، مما يقلل من إنتاجية الرقائق الجيدة.
تستخدم الطباعة الحجرية المتطرفة فوق البنفسجية الضوء بطول موجة أصغر يبلغ 13.5 نانو متر. هذا يمكن أن نمط ميزات أدق بكثير ، لكنه يفرض أيضا العديد من التحديات التقنية. كما أوضح لي ذات مرة ، عليك أن تبدأ برش القصدير المنصهر بسرعة 150 ميلًا في الساعة ، وضربها بالليزر في مرحلة ما قبل النبضة لتوزيعه ، وتفجيره باستخدام ليزر آخر لإنشاء بلازما ، ثم ترتد الضوء. المرايا لإنشاء حزمة يجب أن تضغط على الرقاقة في المكان الصحيح تمامًا. بعبارة أخرى ، إن الأمر يشبه محاولة ضرب البيسبول في منطقة بحجم بوصة واحدة في نفس المكان بالضبط في المدرجات 10 مليارات مرة في اليوم. لإنجاز هذا العمل ، يعد مصدر طاقة البلازما عالي الطاقة لتشغيل الضوء ضروريًا ، ولأنه شديد التعقيد ، تتطلب العملية محاذاة دقيقة لجميع أجزاء النظام.
بسبب هذا التعقيد ، فإن ASML - الشركة الهولندية الكبيرة لأدوات الطباعة الحجرية - هي الشركة الوحيدة التي تصنع آلات EUV ، وتتطلب الأجهزة أجزاء ووحدات من عدد من المرافق. يصنع المصنع في ويلتون اليوم وحدات أساسية لكل من آلات DUV و EUV ، في مجال البصريات والميكانيكا الدقيقة ، وفقًا لما قاله ASML Fellow Chip Mason.
على وجه الخصوص ، يصنع مصنع ويلتون الوحدة التي تشغل الثلث الأعلى من ماكينة Twinscan NXE: 3350B الحالية ، التي تتعامل مع مرحلة شبكاني وتحاذيها بدقة ، والتي تحمل بدورها القناع الذي يتم من خلاله تسليط الضوء لجعل النموذج ، وكذلك محاذاة الرقاقة ومستشعرات التسوية. تتكون الوحدة العليا نفسها من الوحدات الأخرى المنتجة في المصنع.
أوضح مدير عام ASML Wilton Bill Amalfitano كيف تتعامل الوحدة العليا في جهاز EUV مع شبك شبكي ، ويتعامل الجزء السفلي مع الرقاقة ، وتتولى المقابض الوسطى بصريات فائقة الدقة ، تصنعها شركة Zeiss.
كما أوضح ميسون ، فإن تحديد المواقع بدقة ومواءمة شبكاني مع البصريات أمر بالغ الأهمية في صنع الرقائق. للقيام بذلك ، يعمل الفريق في ويلتون مع فرق في هولندا ، ومجموعة الطباعة الحجرية في سان خوسيه ، ومجموعة المقاييس. تقيس الماكينة باستمرار مكان الأشياء وتغذي تصحيحات الظهر في عملية تُعرف باسم "الطباعة الحجرية الشاملة". يتم شحن جميع الأجزاء إلى ASML في Veldhoven ، في هولندا ، حيث يتم دمجها في النظام بالكامل.
الأجهزة النهائية كبيرة جدًا - بحجم الغرفة كبير جدًا. يلاحظ ماسون أن كل جيل جديد من أدوات الطباعة الحجرية قد أحدث عملية أكثر صعوبة مع إنشاء آلات أكبر لميزات أصغر حجمًا. في هذه المرحلة ، قال ، لا يمكن لأي شخص أن يكون خبيراً في العملية برمتها ، لذلك يتطلب قدراً كبيراً من العمل الجماعي ، سواء داخل المصنع أو مع مواقع الشركة الأخرى.
قال ماسون مازحا "لم يكن الوضع قبل 10 سنوات عندما كان الأمر سهلاً" ، مشيرًا إلى أن العمليات القديمة أيضًا "بدت مستحيلة في ذلك الوقت".
على الرغم من تعقيدها ، فإن آلات EUV الحالية ليست نهاية الخط. وقال ماسون إن الشركة تعمل على تقنية عالية الدقة (فتحة العددي) EUV ، إلى جانب التحسينات في الطباعة الحجرية الشاملة وميزات تصحيح القرب البصري الإضافية ، لتكون قادرة على طباعة ميزات أكثر دقة. وقال ماسون إن تحسين كثافة الترانزستور هو "عمل مهم" ، مشيرا إلى أن الموظفين في المنشأة يشعرون بمسؤولية تقديم التكنولوجيا الجديدة.
أتيحت لي الفرصة للتجول في المصنع مع ASML Wilton GM Bill Amalfitano ، الذي أوضح أن التصنيع تم في غرفة نظيفة مساحتها 90،000 قدم مربع ، في منشأة مساحتها 300000 قدم مربع.
يبدو أن غرف الأبحاث تعادل حوالي طابقين ، وحتى أن ذلك يبدو ضيقًا بالنسبة لبعض أحدث المعدات ، مثل آلات Twinscan EUV الكاملة. يبدو كل شيء منظمًا بشكل جيد للغاية ، مع وجود محطات مختلفة لإنشاء العشرات من النظم الفرعية المختلفة التي تدخل في الوحدات النمطية النهائية ، وكل شيء مرمز بالألوان حسب الوظيفة.
كنت فضولية حول كيفية انتهاء هذا النوع من العمل في ولاية كونيتيكت. أوضح ماسون وأملفيتانو ، اللذان كانا يعملان في المنشآت لسنوات عديدة ، أن الأمر بدأ منذ سنوات عندما كان بيركنز-إلمر ، ثم في نوروالك ، يخلق بصريات متقدمة لأشياء مثل المرايا لتلسكوب هابل. بدأت تلك الشركة العمل على أدوات الطباعة الحجرية في أواخر الستينيات ، وأصبحت في نهاية المطاف واحدة من الموردين الرئيسيين بأدوات Micralign. باع بيركنز-إلمر القسم إلى مجموعة سيليكون فالي في عام 1990 ، والتي أعادت تسميتها باسم Silicon Valley Group ليثوغرافيا (SVGL) ، والتي اشترتها بدورها في عام 2001 شركة ASML.
على طول الطريق ، أوضح Amalfitano ، استمرت المنشأة في التوسع. يعمل الآن أكثر من 1200 شخص - وينمو - من بين حوالي 16000 موظف في ASML.
هل لديك فضول بشأن سرعة الإنترنت عريض النطاق؟ اختبرها الآن!
