Máquina de litografia EUV

Tipos de Máquinas de Litografia EUV

As máquinas chamadas de **máquinas de litografia EUV** são fundamentalmente diferentes umas das outras na forma como criam padrões em wafers que eventualmente se tornarão chips de computador. Aqui está uma visão geral de alguns dos tipos principais:

• Sistemas de Fonte-Espelho

  Essas máquinas usam uma combinação da fonte de luz e espelhos para funcionar. A luz que elas usam vem de feixes de laser atingindo pequenas gotículas de estanho. Essa luz laser é refletida por espelhos especialmente curvados para espalhar a luz da maneira correta. As máquinas de litografia EUV com fontes e sistemas de espelhos são como equipes onde lasers e jogadores refletivos trabalham juntos para criar padrões de alta tecnologia em wafers de semicondutores.

• Sistemas Baseados em Fotônica

  Algumas máquinas de litografia EUV usam fotônica para vincular a luz a padrões durante a fabricação de componentes semicondutores. Essas máquinas funcionam traduzindo padrões de luz para a superfície onde os chips são formados. Esse processo de ligação transfere os desenhos usando luz, enfatizando seu papel na formação dos materiais usados para fazer chips.

• Sistemas Baseados em Micro-Espelhos

  Os sistemas baseados em micro-espelhos nas máquinas de litografia EUV utilizam pequenos espelhos para projetar padrões em wafers de semicondutores. Essas máquinas funcionam refletindo a luz de numerosos espelhos pequenos, que individualmente moldam a imagem que é então transferida para o substrato onde os chips são formados. Ao mudar precisamente a posição desses micro-espelhos, detalhes finos podem ser gravados na superfície do wafer para a construção posterior do chip.

• Sistemas Catóptricos

  Os sistemas catóptricos na litografia EUV referem-se a dispositivos que usam reflexão para imagem ou transferência de padrões. Isso significa que a máquina depende de espelhos em vez de lentes para projetar formas na superfície desejada durante o processo de litografia. O papel dos sistemas catóptricos dentro da litografia EUV enfatiza sua dependência de elementos reflexivos em vez de partes ópticas refrativas para funções eficazes de imagem e tradução.

Especificações e manutenção de máquinas de litografia EUV

Especificações

• Construção: A máquina de litografia EUV é uma máquina de modelagem que usa modelos, espelhos e máscaras como componentes-chave. Esses componentes são cuidadosamente fabricados e colocados para formar um sistema complexo. O tamanho e a forma de cada peça são ajustados para garantir que a luz da fonte de luz seja refletida e direcionada com precisão para o wafer.
• Fonte de luz e comprimento de onda: Usando luz ultravioleta extrema (EUV), a máquina de litografia EUV produz comprimentos de onda de luz muito curtos. Os comprimentos de onda são tão pequenos que são capazes de imprimir recursos super pequenos. As máquinas de litografia EUV podem imprimir recursos em wafers de silício com apenas 13 a 16 nanômetros de largura (1 nanômetro é 1 bilionésimo de metro).
• Máscara e Resolução: A máscara na máquina de litografia EUV é como um estêncil. Ela contém o projeto que precisa ser transferido para o wafer de silício. A resolução da máquina se refere à sua capacidade de imprimir recursos muito pequenos com precisão. A resolução é influenciada por fatores como o comprimento de onda da luz utilizada e a qualidade das lentes e sistemas de imagem da máquina.
• Tamanho do wafer: Esta especificação indica o diâmetro máximo do wafer de silício que pode ser processado usando a máquina de litografia EUV. Atualmente, a máquina de litografia EUV pode lidar com wafers de silício com um diâmetro máximo de 300 milímetros.

Manutenção

• Cuidados com o Sistema Ótico: O sistema óptico da máquina de litografia EUV é crucial para projetar a luz com precisão. Seus espelhos e estruturas precisam ser cuidadosamente limpos e mantidos para evitar qualquer poeira ou contaminantes.
• Processos de Limpeza: A máquina EUV precisa ser limpa regularmente e as peças substituídas com base em um cronograma predeterminado. Isso evita a contaminação e garante que a máquina opere continuamente no nível necessário.
• Monitoramento e Calibração: Com a tecnologia EUV, a manutenção periódica da máquina de litografia é essencial. Isso inclui a inspeção regular, a substituição de peças específicas e a calibração contínua de componentes críticos da máquina. Essas etapas são necessárias para garantir que os recursos da litografia permaneçam precisos e para manter a estabilidade e confiabilidade de todo o dispositivo a longo prazo.
• Controle Ambiental: A máquina de litografia ultravioleta extrema (EUV) depende muito de seu ambiente para funcionar bem. Portanto, é essencial preservar o ambiente onde a máquina está localizada, mantendo-o limpo e organizado, estável e bem regulamentado. Isso é crucial para o desempenho operacional ideal da máquina.

Cenários de uso para máquinas de litografia EUV

Entre as etapas da produção de semicondutores, a aplicação dessas máquinas se situa após a oxidação e antes da gravação e difusão. Portanto, aqueles envolvidos em todo o processo de fabricação de chips, incluindo sistemas de produção e desenvolvimento de máscaras, precisarão entender melhor o uso da máquina, assim como os jogadores nas fundições e nas fábricas.

Os cenários a seguir revelam a necessidade da máquina na produção de chips:

• No processo de múltiplas etapas de gravação de padrões muito finos em wafers de silício para produzir circuitos integrados, essas máquinas projetam os padrões do circuito em wafers de silício com precisão.
• Quando os produtores líquidos de chips exigem altas eficiências e os custos de fabricação de cada chip precisam diminuir, as máquinas ajudam a fabricar mais de um chip por vez.
• À medida que os designers buscam criar chips com níveis muito altos de integração e complexidade, essas máquinas podem produzir chips com mais transistores embutidos do que as tecnologias anteriores.
• Nos segmentos de mercado definidos acima, as demandas pelos diferentes tipos de chips a serem produzidos aumentaram a necessidade de máquinas cada vez mais avançadas para litografia.
• Onde os nós menores são a moda, ou seja, os espaços entre transistores e outros componentes em um chip estão se aproximando cada vez mais, as máquinas que podem criar padrões tão precisos estão em constante demanda.
• À medida que a indústria se esforça para superar os limites do que é possível no projeto de chips, a busca por maior e maior precisão levou apenas a um mercado em expansão para máquinas de ultravioleta extremo.

Como escolher máquinas de litografia EUV

Circuitos de ultra alta resolução são diretamente expostos a um feixe de estanho derretido e plasma em câmaras de vácuo por máquinas de litografia EUV. Elas são abundantes e têm implicações significativas para a indústria de fabricação de chips. Considere os seguintes fatores ao selecionar as máquinas de litografia EUV adequadas para suas necessidades:

• Projeto Ótico: Uma combinação de óptica reflexiva e revestimentos que permitem o funcionamento em comprimentos de onda em torno de 13,5 nm é usada em máquinas de litografia EUV. Como a radiação ultravioleta extrema não pode ser transmitida através do vidro ou do ar, espelhos multicamadas complexos coletam e focalizam a luz nessas máquinas. Portanto, é aconselhável conhecer o projeto óptico do sistema de espelhos para garantir uma focalização eficaz da luz.
• Custo e disponibilidade: Uma máquina EUV pode fornecer vantagens específicas sobre outras, mas problemas práticos como custo e disponibilidade sempre entrarão em jogo. A economia da decisão dependerá, em última análise, dos chips que a máquina será usada para fabricar e da oferta e demanda do mercado, tanto para as máquinas quanto para os produtos finais.
• Produtividade: Esse parâmetro é um determinante crucial do custo por wafer. Ele significa a quantidade de wafers que podem ser processados por hora. Máquinas de maior produtividade podem reduzir significativamente os custos de produção. Portanto, considere o número de wafers que o dispositivo pode processar a cada hora ao comprar.
• Tecnologia de Estágio: O transporte e a varredura de wafers são os principais objetivos do estágio em máquinas de litografia EUV. Essa área passou por várias opções tecnológicas, todas funcionando perfeitamente para incentivar o movimento de wafers. Existe uma recomendação sobre o sistema de escolha - se usar mancais de ar, que são comuns em velocidades mais baixas, ou um design mais contemporâneo que integra motores lineares e mancais de levitação magnética, que servem bem em velocidades mais altas.
• Sistema Geral: O scanner é um componente crítico. Considere todo o sistema, incluindo o manuseio do substrato, metrologia, inspeção-alinhamento e sistemas de limpeza, essenciais para a produção de semicondutores de qualidade.
• Fonte de Luz: A fonte de luz que fornece a iluminação necessária para padronizar a máscara é crítica em uma máquina de litografia EUV. Fontes de plasma acionadas a laser e fontes de descarga de plasma são as duas opções principais.

P&R

P: Qual é o princípio de funcionamento da máquina de litografia EUV?

R: Uma máquina de litografia EUV usa luz ultravioleta extrema para projetar e imprimir projetos de circuito de chip em wafers de silício revestidos com fotoresist. Nessas máquinas, um laser produz luz ultravioleta extrema a partir de uma fonte de plasma. Um conjunto de espelhos direciona a luz para o wafer, irradia a luz para o wafer e expõe o fotoresist ao padrão do projeto do chip. Em seguida, o wafer passa por um processo de desenvolvimento que deixa o padrão em uma forma gravada.

P: Quais são os principais componentes da máquina de litografia EUV?

R: Uma máquina de litografia EUV possui quatro componentes principais: A fonte de luz gera a luz EUV usada para imagem. O sistema óptico coleta, focaliza e transfere a luz EUV para projetar a imagem no wafer. A máscara contém o padrão do circuito integrado para ser transferido para o wafer. O estágio do wafer segura e move o wafer com alta precisão.

P: Quais são as vantagens das máquinas de litografia EUV?

R: As máquinas de litografia EUV têm as seguintes três vantagens sobre os métodos convencionais. Primeiro, elas podem produzir recursos menores em wafers de silício, permitindo a fabricação de chips altamente avançados com maior integração e desempenho. Segundo, elas usam um processo mais simples de padronização de uma etapa, ao contrário da litografia de várias etapas, que é mais eficiente e menos dispendiosa.

Terceiro, elas têm o potencial de reduzir os custos de fabricação, aumentando o rendimento e diminuindo as etapas de processamento, tornando-as economicamente viáveis para a produção de dispositivos semicondutores de última geração.