IMEC boekt vorderingen bij enkele euv-belichting voor 5nm-node

Onderzoeksinstituut IMEC toont de resultaten van de inzet van single patterning euv-belichting om patronen voor de 5nm-node op wafers aan te brengen. Bij zowel logic als dram zijn de resultaten volgens IMEC veelbelovend.

IMEC toont afbeeldingen van de met euv-machines in een enkele keer aangebrachte lijnen en gaten op structuren voor de 5-nanometernode. Daarbij maakt het details van het procedé deze week bekend, tijdens het jaarlijkse evenement van de International Society for Optics and Photonics, of SPIE. Volgens het instituut zijn de elektrische eigenschappen van de structuren veelbelovend.

Het Belgische instituut beschrijft dat euv naar verwachting gebruikt gaat worden voor de massaproductie van 7nm-processors, voor de metalen contactlijnen met een pitchlengte van 36 tot 40nm. IMEC zelf richt zich op de volgende generatie, de 5nm-node met een pitchlengte van 32nm.

Vorig jaar presenteerde IMEC de vorderingen op dit gebied met hybride multipatterning. Hierbij worden de wafers meer dan eens belicht en wordt euv met immersielithografie gecombineerd voor kritische lagen. Een enkele belichting met euv levert de chipindustrie aanzienlijke tijdbesparingen en daarmee lagere kosten op.

Voor de 5nm-resultaten heeft IMEC met zijn partners optimalisaties doorgevoerd bij onder andere de fotoresistlaag, optische correctie, het masker en postprocessing. De chipindustrie maakt zich intussen op voor gebruik van euv-machines voor de 7nm-chips en latere generaties. Samsung maakte vorig week bekend een euv-lijn van machines gereed te maken in zijn Hwaseong-fab in Zuid-Korea. Deze moet in de tweede helft van 2019 gereed zijn en in 2020 de massaproductie beginnen.

Vlnr: single patterning van een 5nm-node met euv van een 32nm metal-2-laag, 32nm pitch-lijnen, 40nm hexagonale contactgaten en 40nm 'pilaren'

Reacties (25)

[jopiek]

Samsung neemt machines af van ASML toch? Werkt IMEC samen met ASML?

[Rhys08]

Ze hebben een gezamenlijk Advanced Patterning Center in Leuven, zoals te lezen is in een Press Release op de website van ASML.

[Outerspace]

imec werkt al ruimschoots 30 jaar met ASML (zie ook https://www.imec-int.com/...ing-and-key-process-steps)

En voor Advanced Patterning (en dus onderzoek naar euv) werken ze dus samen sinds 2013:

In 2013, imec and ASML launched the Advanced Patterning Center, combining imec’s and ASML’s complementary expertise, engineering teams and patterning infrastructure to tackle upcoming scaling challenges towards single digit nanometer dimensions.

The Advanced Pattering Center is located at the imec campus in Leuven and counts about 100 engineers.

[robvanwijk]

Werkt IMEC samen met ASML?

Absoluut. Als ik me goed herinner is het allereerste test-exemplaar van een EUV-machine door ASML aan IMEC geleverd.

[Endurance]

Wat ik mij eigenlijk afvraag: met zulke kleine afstanden, hebben ze in de fabriek geen last van tectonische activiteit? Als in, hele kleine aardbevinkjes die de Aarde elke dag produceert? Er zal toch een moment moeten komen dat we bepaalde groottes alleen in een vacuüm kunnen produceren, zonder het risico op externe trillingen?

[Nacht]

Zolang je zorgt dat de wafer waarop je schrijft stabiel ligt als je erop schrijft dan heb je geen probleem.

Vibraties in welke vorm dan ook van buiten af demp je bijvoorbeeld door airbearings (https://en.wikipedia.org/wiki/Air_bearing) te gebruiken. Ook staat elke lithografie machine op een pedestal een enorme massieve voet om vibraties uit te dempen voordat ze bij het tool aankomen om zo de airbearings behapbaar te houden kwa omvang.

Ofwel je kan naar een life optreden van je favoriete death metal band luisteren naast een lithografie tool zonder dat het een krimp geeft

Interne vibraties in niet vacuum machines overgedragen door de ingeblazen schone lucht en temperatuur zijn trouwens veel groter dan externe vibraties geintroduceerd door tectonische activiteit of beweging van de Fab zelf. Bij EUV is de energie (temperatuur) in de belichtingsbundel het grootste probleem.

EUV gebruikt vacuum om de energie overdracht tussen bron en wafer te optimaliseren naast dat in de ASML tools moleculaire verontreininging op de spiegels in combinatie met EUV licht de spiegels beschadigen.

[JanusJaap]

EUV gebruikt vacuum om de energie overdracht tussen bron en wafer te optimaliseren naast dat in de ASML tools moleculaire verontreininging op de spiegels in combinatie met EUV licht de spiegels beschadigen.

In een ASML EUV machine is een vacuum aanwezig omdat het EUV licht gewoonweg niet door lucht kan. Is de enige reden.

[Nacht]

EUV ioniseert lucht en reist dan "gewoon" door het ontstane plasma heen, dat je er heel veel energie moet instoppen van begin naar eind heet optimaliseren in mijn geval. Semantiek dus.

[JanusJaap]

Ik snap je verhaal niet. Er is geen lucht in een EUV machine.
Dat is niet om te optimaliseren, dat is omdat de 13,5nm golflengte van het EUV gewoonweg niet door lucht kan,

[Nacht]

Straling (gericht bijv. lichtbundel) gaat interactie aan met het medium waar het doorheen reist waardoor het aan kracht in een bepaalde richting inboed door scattering en absorptie.

Als je nu een bepaald pad wil afleggen met een bundel staling waarvan je op het eindpunt een intensiteits eis hebt, kun je twee dingen doen:
1. Invloed medium beperken
2. Bron krachtiger maken

Aangezien 2 al een gigantisch probleem was voor Siemens/Gigaphoton en Cymer was de optie 1 een vacuum gebruiken natuurlijk logisch. De vraag is dan hoe diep een vacuum nodig was.

Er wordt nogal eens vergeten dat vacuum gewoon lucht onder heel lage druk is dus per m3 weinig moleculen/atomen en mocht je venten met stikstof dan is de statement nog steeds voor 70% correct.

[JanusJaap]

Het is toch veel gemakkelijker voor de gemiddelde mens om te zeggen dat er geen lucht aanwezig is, oftewel een vorm van vacuum en dat EUV daar niet doorheen kan, dan hoe jij het verwoord.

"EUV gebruikt vacuum om de energie overdracht tussen bron en wafer te optimaliseren naast dat in de ASML tools moleculaire verontreininging op de spiegels in combinatie met EUV licht de spiegels beschadigen."

Maar goed, blijkbaar vinden we beiden dat we weten waar we het over hebben, maar gebruiken we een andere manier van communiceren.

[Reactie gewijzigd door JanusJaap op 27 juli 2024 12:48]

[JanusJaap]

Vibraties in welke vorm dan ook van buiten af demp je bijvoorbeeld door airbearings (https://en.wikipedia.org/wiki/Air_bearing) te gebruiken. .

Airbearings werken voornamelijk wrijvingsloos tov lagers met kogels etc... Dat is het grote voordeel. Het dempen van vibraties werkt wel deels, maar niet compleet, ingesloten lucht geeft trillingen ook door en is dus niet per definitie een oplossing.
Waar jij op doelt denk ik zijn enkele onderdelen in de machine die er voor bedoeld zijn om delen van de machine te isoleren van elkaar en de vloer. Hier komt idd lucht bij kijken en ook in de vorm van een airbearing principe voor een deel van dat onderdeel, maar dat is niet vanwege een dempende factor. Dieper hierop in gaan durf ik nu niet, aangezien hier al snel gepatenteerde, danwel beschermde ideeen in gebruikt zijn en ik ken die grens nu even snel niet.

[Nacht]

ASML gebruikt tot de EUV bakken "gewoon" het standaard airbearings principe gecombineerd met de stijfheid/massa van de waferstage om te zorgen voor voldoende demping voor de kritische onderdelen. Dit is genoeg voor stabiliteit in de lage nm regio's.

Ik ben het met je eens dat als je de onderdelen theoretisch helemaal uit elkaar pluist de onderdelen een combinatie van technieken zijn (veel airbearings bevatten helemaal geen lucht) echter op een gegeven moment dien je te simplificeren net als ASML zelf doet. Die geven ook aan dat de stage in airbearrings hangt bij alles voor EUV.

[JanusJaap]

Je hebt het nu specifiek over de waferstage. Dat is slechts een onderdeel. Ik dacht echt dat je het had over een paar andere onderdelen. (airmounts)

Laten we hier niet verder detaillistisch op ingaan, de grens van wat algemeen bekende kennis is tav van een machine en wat beschermde kennis is.komt dichtbij.

Het lijkt er wel op dat je iets weet, maar niet voldoende, Ik vind je opmerkingen een beetje warrig.

[Reactie gewijzigd door JanusJaap op 27 juli 2024 12:48]

[JanusJaap]

De fabrieken waarin de machines van ASML staan worden op enorm veel heipalen gezet, alsmede een enorme hoeveelheod beton. Daarmee helpt de fabriek al enigzins mee de machine te beschermen tegen trillingen van buitenaf.

Daarnaast wordt in de machine zelf op diverse niveau's passieve demping toegepast, danwel actieve damping.

De krachten die zich in de machine afspelen (versnellingen van zware onderdelen bijvoorbeeld) zijn idd van invloed op het functioneren van de machine. Het is naast de hoofdfunctie van de machine een hoofdbreken om ook die krachten op een juiste manier geen invloed te laten hebben op de nauwkeurigheid van de machine.

Maar niet alleen krachten/trillingen, maar ook temperatuur, luchtvochtigheid, lucht/waterstromen en zelfs kosmische straling zijn zaken waar rekening mee gehouden wordt.

Het is een klein wonder dat de machine werkt...

ps: ASML machines staan ook in aardbevingsgebieden, je zou verwachten dat de machine hier veel problemen mee zou hebben. Tijdens de aardbeving is productie niet mogelijk, maar binnen 1 dag zijn vaak de machines al weer up en kunnen ze verder.

[Nacht]

Behalve als ze van hun pedestals afvallen, leuke klus heb je dan

[JanusJaap]

1) Daar vallen ze niet vanaf, ecth niet.
2) In aardbevingsgebieden wordt hier ook nog eens extra rekening mee gehouden. De details deel ik niet.

Echt apart dat mensen je + geven, je weet wel wat maar niet voldoende.

[Reactie gewijzigd door JanusJaap op 27 juli 2024 12:48]

[Nacht]

Klinkt of je bij ASML werkt:

1) Zou ik toch eens bij je collega's te rade gaan, Volume en Install Support (VIS) is een goede start
2) Pedestals zijn een heel groot blok "beton" en worden geplaatst door externe firma's. ASML geeft de specs door en de pedestals worden getest voor installatie op hun vibratie doorgave door ASML
Btw, bescherming tegen aardbevingen zit in de Fab structuur verwerkt niet in de pedestal alsmede het tool zelf
3) De IP curses van ASML is goed genoeg om te leren wat je wel en niet kan delen met je vrouw, kinderen, je familie feest of een forum, zeker als je algemeen aanvaardbare termen gebruikt
4) Geen idee waarom ik een plus of min krijg houdt ik me niet mee bezig, misschien dat mensen inzien dat ik genoeg weet om zaken te simplificeren en zo begrijpbaar te maken zonder de waarheid teveel pijn aan te doen maar dat zullen ze je toch zelf moeten meedelen

[JanusJaap]

Klinkt of je bij ASML werkt:

1) Zou ik toch eens bij je collega's te rade gaan, Volume en Install Support (VIS) is een goede start

Ik ken ze.

2) Pedestals zijn een heel groot blok "beton" en worden geplaatst door externe firma's. ASML geeft de specs door en de pedestals worden getest voor installatie op hun vibratie doorgave door ASML
Btw, bescherming tegen aardbevingen zit in de Fab structuur verwerkt niet in de pedestal alsmede het tool zelf.

Ik weet wat pedestals zijn, ik heb daar zelf machines op gezet en uitgelijnd.

3) De IP curses van ASML is goed genoeg om te leren wat je wel en niet kan delen met je vrouw, kinderen, je familie feest of een forum, zeker als je algemeen aanvaardbare termen gebruikt

Ik weet behoorlijk veel en kan in de val trappen dat ik teveel vertel, ik ken ASML'ers die vrolijk alles delen met vrienden en familie, waarbij ze vergeten dat niet alles openbaar is.

4) Geen idee waarom ik een plus of min krijg houdt ik me niet mee bezig, misschien dat mensen inzien dat ik genoeg weet om zaken te simplificeren en zo begrijpbaar te maken zonder de waarheid teveel pijn aan te doen maar dat zullen ze je toch zelf moeten meedelen

Ik vond sommige uitspraken eerder moeilijk dan dat ze de boel versimpelen, maar dat kan natuurlijk geheel aan mij liggen
[/quote]

Het is natuurlijk niet mijn bedoeling een eventuele collega 'aan te vallen', maar had gewoon moeite met bepaalde manieren van uitleg. Het kan zijn dat je het goede zegt, echter vat ik dat zo niet op. Misschien heb ik dus nog wat te leren.

[Duesenberg J]

Interessante vraag, ben ik ook best benieuwd naar. Ik vermoed dat heviger trillingen worden geproduceerd door bewegende onderdelen in de machines zelf, en daarna mensen die langs de machines lopen.

[JanusJaap]

ASML Veldhoven vind het niet leuk als men gaat heien in de buurt. Dat heeft invloed op het afregelen van de machines in de cleanroom. Bij het uitbreiden van ASML zijn dan ook alle heipalen geboort ipv geslagen.

In de machine bevinden zich inderdaad onderdelen met een grote massa die met een enorme versnelling op en neer bewegen. Het is dan ook een enorme klus om te voorkomen dat die bewegingen invloed hebben op de nauwkeurigheid van de machine.

[Mardiv]

Bij de bouw van de Fabriek (de Vloer) en de op bouw van de EUV worden maatregelen genomen om deze invloeden van buiten af te beperken.

[Becquerel]

Vacuum? Daarmee houdt je alleen trillingen in de lucht weg. Je bedoelt los van de grond etc.

[ANdrode]

Wafers worden al in vacuum belicht omdat lucht niet doorzichtig is voor de gebruikte golflengtes.

Trillingen van de aarde komen waarschijnlijk minder vaak voor en hebben een lagere frequentie dan trillingen door verkeer, mensen, apparatuur. Daar moet men voor ontwerpen.

Bij cleanrooms/trillingsarme laboratoria zijn trillingen door verkeer daadwerkelijk een probleem. Daar wordt in het ontwerp rekening mee gehouden, maar veranderende verkeerspatronen kunnen problemen veroorzaken.

[Becquerel]

Zoals bij elk van deze posts, vraag ik mij af wat ze gaan doen aan quantum effecten als ze nog kleiner worden. 5nm is aardig klein, maar kleiner ga je echt tunnelling effecten zien als je er niks tegen doet.